Fisica. LEYES DE MOVIMIENTO

LEYES DE MOVIMIENTO

La mecánica clásica describe la relación entre el movimiento de objetos encontrados en nuestro mundo cotidiano y las fuerzas que actúan en ellos.

Aquellos objetos del tamaño de un átomo o viajando casi con la rapidez de la luz, se estudian con la mecánica cuántica (que hablaremos de ella en Física 2).

Las leyes de Newton son la parte fundamental de la física clásica.

La primera ley establece que debe aplicarse una fuerza a un objeto con la finalidad de cambiar su velocidad (que puede ser cero o no). Cambiar la velocidad de un objeto significa acelerarlo, lo que da a entender una correspondencia entre fuerza y aceleración (2ª Ley de Newton, F=ma). Ésta, la segunda ley, establece que la fuerza neta sobre un objeto es igual a la masa del objeto por su aceleración. Por último, la tercera ley menciona que tan pronto como se empuja algo, este impulso regresa con igual fuerza en la dirección opuesta.

Fuerzas

Existen fuerzas de contacto, llamadas así porque resultan del contacto físico entre dos objetos. Otra clase de fuerzas no implica contacto físico directo alguno. Newton las llamó “acción a distancia”, mientras que Michael Faraday introdujo el concepto de campo. Las fuerzas correspondientes se conocen como campos de fuerza.

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Fuerzas fundamentales

Todas las fuerzas fundamentales conocidas en la naturaleza son campos de fuerza. Éstas son, en orden de intensidad decreciente:

1. la fuerza nuclear fuerte entre partículas subatómicas.
2. la fuerza electromagnética entre cargas eléctricas.
3. la fuerza nuclear débil que surge en ciertos procesos de decaimiento radiactivo.
4. la fuerza gravitacional entre objetos.

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La fuerza fuerte mantiene el núcleo de un átomo en vuelo separado debido a la fuerza eléctrica repulsiva de los protones. La fuerza débil se incluye en la mayoría de los procesos radiactivos y juega un papel importante en las reacciones nucleares que genera la emisión energética del Sol. Las fuerzas fuerte y débil funcionan sólo a escala nuclear, con un alcance muy corto del orden de 10-15 m. Fuera de este alcance, no tienen influencia. De cualquier modo, la física clásica sólo se relaciona con las fuerzas gravitacional y electromagnética, que tienen un alcance infinito.

Fuerza gravitacional

La fuerza gravitacional es la fuerza de atracción recíproca entre dos objetos cualesquiera en el Universo. Aunque la fuerza gravitacional puede ser muy intensa entre dos objetos muy grandes, es la más débil de las fuerzas fundamentales.

La ley de gravitación universal de Newton establece que cualquier partícula en el Universo atrae a cualquier otra partícula, con una fuerza que es proporcional al producto de las masas de las partículas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

[pic 2]

Si las partículas tienen masas m1 y m2 y están separadas mediante una distancia r, como en la figura, la magnitud de la fuerza gravitacional (Fg) es

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Donde:

G =6.67x10-11 [Nm2/kg2] es la constante de gravitación universal.

Peso

La magnitud de la fuerza gravitacional que actúa en un objeto de masa m cerca de la superficie de la Tierra se le conoce como peso, p, del objeto, sus unidades son Newton [N]

=

donde g es la aceleración de la gravedad (-9.81 m/s2).

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TRABAJO (W)

En física, el trabajo tiene un significado diferente del que se utiliza comúnmente. En la definición de la física, un programador realiza muy poco trabajo al mecanografiar continuamente en una computadora. Por el contrario, un constructor puede hacer mucho trabajo colocando bloques de cemento.

En física, se realiza trabajo sólo si un objeto se desplaza de un punto a otro mientras se le aplica una fuerza. Si se duplica cualquiera de los dos, ya sea la fuerza o el desplazamiento, el trabajo se duplica. Duplique los dos, y el trabajo se cuadruplica. Realizar trabajo implica aplicar una fuerza a un objeto mientras se mueve una distancia determinada.

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= (  )(  )

donde F es la magnitud de la fuerza que actúa sobre el objeto y d es la magnitud de desplazamiento del objeto. Sus unidades son Joules [J].

Si la fuerza aplicada tiene un ángulo

= (   )(  )

= (   cos   ) (  )

ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL

La energía cinética (EC) es la energía del movimiento. La energía cinética de un objeto es la energía que posee a consecuencia de su movimiento.

1

= 2        2

[pic 5]

Donde:

m= masa del objeto [kg]

v= velocidad del objeto [m/s]

La energía cinética es una expresión del hecho de que un objeto en movimiento, puede realizar un trabajo sobre cualquier cosa que golpee; cuantifica la cantidad de trabajo que el objeto podría realizar como resultado de su movimiento.

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