FISICA I DINAMICA DE LA PARTICULA

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE CARRERA: LIC. EN QUIMICA

DEPARTAMENTO DE FISICA PROFESORA: CECILIA TOLEDOV.

FACULTAD DE CIENCIA SEMESTRE PRIMERO DEL 2013

QUIMICOS USACH2012 <BELLAQUIMICOS2012@GMAIL.COM>

FISICA I

I.- DINAMICA DE LA PARTICULA

INTRODUCCION

De la experiencia se sabe que el cambio del movimiento de un cuerpo es el resultado directo de su interacción con otros cuerpos y del medio que los rodea, estas interacciones, además pueden producir deformaciones.

Cada ser humano tiene una idea intuitiva de fuerza relacionada con algún tipo de fuerza específica y no con la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo. La idea intuitiva de fuerza neta necesita de cierto grado de abstracción y se relaciona con el movimiento que experimenta el cuerpo

En la naturaleza observamos un gran número de interacciones, estas pueden ser por contacto directo o por acción a distancia, por ejemplo: empujar un cuerpo, atracción gravitacional sobre los cuerpos, atracción magnética, atracción eléctrica etc. , esas interacciones se expresan a través del concepto de fuerza.

Las fuerzas mecánicas se pueden medir con instrumentos denominados dinamómetros que comparan fuerzas con patrones de fuerza pre establecidos. Los efectos de una fuerza neta aplicada a un cuerpo dependen de la masa del cuerpo. La masa es propiedad intrínseca, inherente de cada cuerpo, independiente de su ubicación y su medición se realiza con un instrumento denominado balanza. La unidad de masa en el Sistema Internacional SI es el kilogramo: (kg).

Se postula la existencia de sistemas inerciales y se definen como sistemas en reposo o que se muevan con velocidad constante respecto a un sistema que puede imaginarse fijo en el espacio. Esta suposición la plantea Isaac Newton al aceptar que las estrellas estaban fijas y que entonces era posible asociar a ellas un sistema fijo.

El problema que se tratará de resolver es : ''se tiene una partícula sometida a ciertas interacciones '' ¿cómo se mueve?''. La parte de la mecánica que estudia esta problemática es la Dinámica.

LEYES DE DE NEWTON

Aristóteles (384-222) estudio el movimiento de los cuerpos, pero sólo lo hizo en función de velocidades, no logró intuir el concepto de aceleración, y no logró iniciar el estudio de las causas del movimiento, también no trabajo con la acción a distancia.. En el siglo XII aparece la idea del conocimiento racional y de la demostración formal. Usando la lógica de Aristóteles y de la matemática desarrollada por los griegos. San Agustín indicó que los sentidos son engañosos y que sólo la razón puede alcanzar la verdad.

Ya hacia los siglos XVI y XVII se revitaliza la Geometría Euclidiana, se vuelve a la idea griega de la explicación teórica de la ciencia. Es posiblemente con Leonardo da Vinci(1452-1519)) quien da los primeros pasos en este sentido. Con Galileo Galilei(1564-1642) se encuentra la aplicación sistemática de los métodos experimentales y de razonamientos abstractos matemáticos dando origen a una gran revolución, primero en la dinámica y luego en las demás ciencias.

Galileo escribió:

“La filosofía está escrita en este gran libro, que continuamente está abierto a nuestros ojos, me refiero al universo, pero no puede ser entendido a menos que uno aprenda primero el lenguaje y a interpretar las características en que está escrito. Está escrito en el lenguaje de las matemáticas…”

Antes que Galileo y Newton la mayoría de los filósofos pensaban que el estado natural de los cuerpos era el reposo y que para que un cuerpo estuviese en movimiento era necesario que sobre él actuara un agente externo.

Galileo trabajó experimentalmente con superficies cada vez más lisas y horizontales, llegando a la conclusión que en forma ideal un cuerpo puede moverse con velocidad constante si la fuerza neta que actúa sobre él es cero. A éste cuerpo le llamaremos partícula libre.

Copérnico(1473-1543) realiza trabajos sobre el sistema solar, publicados es su libro de Revolutionibus Orbium Coelestium, apoyados firmemente por Galileo.

TychoBrahe(1546-1630) realiza estudios sobre órbitas de planetas y satélites.

J.Kepler(1571-1630) realiza estudios sobre el movimiento de los planetas alrededor del Sol, también entrega una teoría de la gravitación aplicada únicamente al sistema Tierra – Luna.

Estos investigadores dejan preparado el camino para la síntesis newtoniana.

Las ideas de Galileo, más nuevos aportes de Newton dan origen a los principios fundamentales de la mecánica clásica llamados principios de Newton (también se le conoce como leyes de Newton).

Newton(1643-1727) publica su primer libro a los 45 años, “Philosophiae Naturales Principia Mathemática” en el cual enuncia las tres leyes fundamentales de la Dinámica.

Desarrollos posteriores de la Dinámica clásica han consistido en nuevas formulaciones que verifican los mismos principios y que han sido desarrollados por Lagrange y Hamilton dando lugar a la Dinámica analítica de planteamiento muy general y de fácil aplicación a la mecánica cuántica, a la Mecánica Estadística y a la electrodinámica.

Newton enunció sus leyes del modo que sigue : ( * )

I.- Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se vea obligado a alterar este estado por fuerzas aplicadas a él.

II.- La variación del momentum lineal con el tiempo es proporcional a la fuerza neta aplicada y su dirección es la de esta fuerza.

III.- A cada acción se opone siempre una reacción igual y de sentido contrario.

BREVE ANALISIS DE LAS LEYES NEWTON

En las leyes de Newton el concepto de cuerpo implica cuerpo rígido o partícula de masa constante. Como ya se ha dicho anteriormente, movimiento es un concepto relativo, luego será necesario especificar el sistema respecto del cual el cuerpo o partícula se mueve.

Las leyes de Newton enunciadas, se cumplen para sistemas inerciales de

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