DINÁMICA DE LA PARTÍCULA

DINÁMICA DE LA PARTÍCULA

En este capítulo vamos a estudiar la relación entre el movimiento de un cuerpo y las causas que lo producen. De nuestra experiencia diaria sabemos que el movimiento es el resultado de la interacción entre partículas. Las interacciones se expresan cuantitativamente en términos de fuerzas. En este primer capítulo de la Dinámica discutiremos los principios de la Mecánica Clásica, las leyes enunciadas por Isaac Newton.

Esta es otra lección conocida por los estudiantes, pero como en el caso de la Cinemática, no han adquirido un método sistemático de plantear los problemas de Dinámica en las más variadas situaciones, a esto hay que añadir ciertas preconcepciones acerca de la relación entre fuerza y el movimiento investigadas por numerosos autores, algunos de los cuales se citan más adelante.

Las preconcepciones que tienen los estudiantes cuando inician el estudio de la Dinámica persisten largo tiempo después, las dificultades están enraizadas y tienen su lógica interna, que se denomina punto de vista aristotélico.

Para remediarlo, es necesario proporcionarles gran cantidad de experiencias en forma de problemas, para que puedan confrontar sus propias ideas, encontrar contradicciones y descartar sus preconcepciones. Este proceso requiere tiempo y volver a revisar los conceptos en otros contextos.

Cinemática y dinámica

Se dice que un cuerpo se halla en movimiento respecto a otro cuando existe un cambio continuo de su posición relativa a lo largo del tiempo. La rama de la Física que se dedica al estudio del movimiento de los cuerpos es la Mecánica, y ésta se subdivide en las siguientes disciplinas:

Cinemática

que describe geométricamente el movimiento sin atender a sus causas.

Dinámica

que conecta el movimiento y sus características con las causas (fuerzas) que lo producen.

Estática

que establece las condiciones de equilibrio mecánico (ausencia de movimiento).

En este tema nos ocuparemos de la cinemática en general, y de la cinemática de la partícula (o del punto material) específicamente.

Esta descripción se centra en la evolución de las posiciones de las partes de un sistema, como función del tiempo. No requiere el conocimiento de otras cantidades como la masa, la fuerza, o la energía, que son objeto de la Dinámica.

Para poder desarrollar la Cinemática es necesario establecer una serie de conceptos previos, que permitan sostener todo el entramado matemático. Entre estos postulados están

• Espacio
• Tiempo
• Partícula (o punto material)
• Sólido rígido

Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Es indicado mediante el acrónimo MRU, aunque en algunos países es MRC, que significa Movimiento Rectilíneo Constante.

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.

Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad.

También puede definirse como el movimiento que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) es un caso particular del movimiento uniformemente acelerado (MUA)

FORMULAS

Segunda Ley de Newton

La Segunda Ley de Newton establece lo siguiente:

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

De esta forma podemos relacionar la fuerza y la masa de un objeto con el siguiente enunciado:

Una buena explicación para misma es que establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera.  También podemos decir que la segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que le sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre el.