Isaac Newton es uno de los padres de la ciencia moderna y, gracias a él, se han podido explicar algunos "misterios" de la naturaleza y otros muchos más desconocidos hasta la aplicación de sus leyes junto a otras. Los descubrimientos de este científico han explicado la existencia de la gravedad, la de los movimientos de los planetas, etc.
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Dinámica es una rama de la física que estudia la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y los efectos que se producirán sobre el movimiento de los cuerpos.
La dinámica en el ámbito de la física está regulada por las Leyes de Newton lo cual obedece a 3 leyes: la primera ley, indica que un cuerpo se mantendrá en reposo o movimiento uniforme excepto que sobre el cuerpo actúe una fuerza; la segunda ley, establece que la variación del movimiento de los cuerpos es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él; la tercera ley, expresa que el impulso de una fuerza constante es el producto de la misma por el tiempo que actúa y produce una alteración en la cantidad de movimiento sobre el cuerpo afectado.
El término dinámica suele ser usado como adjetivo en diversas situaciones como cuando nos referimos a una persona lo cual quiere decir que es un individuo activo con vitalidad, fuerza, energía, como sucede o se desenvuelve una situación y cuando hace referencia a movimiento como aquella canción tiene un ritmo dinámico.
El término dinámica proviene del griego dynamikós que significa “fuerza o poder.”
Para reforzar estos temas te invitamos a ver el siguiente vídeo que resume estas 3 leyees (da clic en la imagen)
TEMA 1: PRIMERA LEY DE NEWTON (Ley de la inercia)
Estamos acostumbrados a observar cuerpos que tienen al reposo, por ejemplo una pelota que esta quieta en el jardín de tu casa, quedara quieta hasta que exista alguna otra fuerza que actué sobre ella. Si la pateas aplicas una fuerza que genera un movimiento, en realidad el pasto y el aire generan una fuerza de fricción sobre la pelota, que hace que su movimiento sea cada vez mas lento, hasta detenerse.
¿Que pasaría con el movimiento de la pelota si cada vez hubiera menos fricción? Recordemos que la fricción o rozamiento es una fuerza que actúa en sentido opuesto al movimiento, por tanto, conforme la fricción disminuye, la pelota avanza cada vez más. Ahora supón que en lugar de jardín, tienes un patio. Si pateas la pelota con la misma fuerza, la pelota llegara más lejos porque el pavimento es mas liso que el pasto y genera menos fricción. Si la patearas sobre hielo sin duda llegaría mas lejos.
Ahora, si eliminamos la fricción y del aire, no habrá fuerzas que contrarrestara el movimiento de la pelota, por consiguiente, su movimiento nunca terminaría, hasta que otra fuerza actuara sobre ella en sentido opuesto. Así la pelota avanzaría en una trayectoria recta y a rapidez constante, es decir realizaría un movimiento rectilíneo uniforme.
Imagina que quieres mover dos sacos de harina, uno contiene 30Kg y otro 5Kg ¿Cuál cuesta mas trabajo mover? El de 30Kg tiene mas harina, por tanto mayor masa, por lo anterior podemos definir a la masa como la cantidad de materia de que se constituye un cuerpo, en este caso, la materia de que constituye el saco es de harina.
Materia: Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.
La masa es un factor que debe considerarse dos veces al hablar de cambio de movimiento, pues si quisiéramos mover o detener un objeto, de acuerdo a nuestra experiencia cotidiana debemos aplicar mayor o menor fuerza según la mayor o menor masa del mismo.
Ahora retomemos la situación inicial: ¿Quién se mueve mas cuando el conductor frena o acelera el camión bruscamente, una persona de 100Kg o un niño de 30Kg? La persona de 100Kg tiene más masa y requiere mayor fuerza para moverse, por tanto se opone mas al movimiento del camión; en cambio el niño de 30Kg se mueve mas y se opone menos al movimiento a esto se le conoce como inercia. La inercia es la oposición que presenta los cuerpos u objetos a modificar su estado de reposo o de movimiento.
La inercia aumenta conforme se incrementa la cantidad de masa: es mas dificil mover o retener un cuerpo con mayor masa que un cuerpo ligero. Por ello se dice que la masa es una manera de medir la cantidad de inercia que presenta un objeto.
La primera Ley de Newton se refiere a la inercia y engloba todas las ideas anteriores expuestas: "Todo cuerpo en reposo se mantendrá en reposo y todo cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme se mantendrá en movimiento rectilíneo uniforme, hasta que exista otra fuerza externa que modifique su estado de movimiento".
Te dejamos el siguiente vídeo para reforzar el tema (da clic en la siguiente imagen):
Para confirmar los aprendizajes adquiridos hagamos una actividad de retroalimentación de acuerdo a la información dada. Para lo cual deberás realizar la siguiente:
I M P O R T A N T E: Este es un ejemplo de cómo hacer el cuadro comparativo, deberá ser a mano y en hoja doble carta (así lo consigues en cualquier papelería), da clic aquí al doblar la hoja por la mitad realiza una caratula en una hoja de color con los datos necesarios
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS 1ra Ley de Newton
Te invitamos a ver los siguientes videos para practicar la solución de problemas
Actividad 2: Resuelve el ejercicio la Guía II Dinámica Primera Parte con respecto a la 1ra Ley de Newton (Da clic en la guía de estudio al final de esta página)
TEMA 2: SEGUNDA LEY DE NEWTON (Ley de la fuerza)
La fuerza es un fenómeno físico capaz de modificar la velocidad de desplazamiento, movimiento y/o estructura (deformación) de un cuerpo, según el punto de aplicación, dirección e intensidad dado.
Por ejemplo, acciones como arrastrar, empujar o atraer un objeto conllevan la aplicación de una fuerza que puede modificar el estado de reposo, velocidad o deformar su estructura según sea aplicada.
Asimismo, la fuerza es una magnitud vectorial medible que se representa con la letra ‘F’ y su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Newton ‘N’, denominado así en honor a Isaac Newton, quien describió en su Segunda Ley de Movimiento cómo la fuerza tiene relación con la masa y la aceleración de cuerpo.
Por ejemplo, a mayor masa mayor será la fuerza a ejercer sobre el objeto para lograr moverlo o modificarlo.
La aceleración nos indica que tanto cambia la velocidad de un cuerpo en un determinado tiempo. Esto nos permite relacionarla con la fuerza y la masa de un objeto o cuerpo.
Imagina que hay dos jóvenes que están subiendo en sus respectivas bicicletas y requieren un empujón, uno de los jóvenes es mas flaco que otro. ¿Cual de los dos adquirirá mayor velocidad después de un impulso similar?
Como el mas flaco tiene menos masa, se opondrá menos a cambiar su estado de movimiento, es decir, tiene menos inercia. Así pues, si le das un empujón aplicando exactamente la misma fuerza , provocaras en él una mayor aceleración que en el niño menos flaco.
Ahora supón que llega tu primo, que es mas fuerte que tu, y empuja a ambos ¿Generará mayor aceleración que la que tu provocaste? Al ser mayor la fuerza de tu primo, el cambio en el estado de movimiento de los jóvenes también será mayor; por consiguiente, adquirirán mayor aceleración.
Newton noto que la aceleración que adquiere un cuerpo u objeto es mayor mientras más fuerza se le aplique, y menor mientras más tenga. El enunciado que constituye la segunda ley de Newton dice: "La aceleración que experimenta un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre este e inversamente proporcional a la masa de dicho cuerpo".
Modelo matemático
La fuerza se calcula con la siguiente fórmula:
F = m • a.
F: fuerza necesaria para mover un cuerpo u objeto (en el Sistema Internacional se calcula en Newton).
m: masa de un cuerpo (en el Sistema Internacional se calcula en kilogramos).
a: unidad de aceleración (en el Sistema Internacional se calcula en metros por segundo al cuadrado m/s2).
Por tanto, si aplicamos los valores del Sistema Internacional la fórmula se expresaría de la siguiente manera: N = Kg ∙ m/s2
Es decir, un Newton representa la fuerza que se aplica sobre una masa (1 Kg), y genera una aceleración de (1 m/s2).
Otras unidades de medidas que se pueden emplear para calcular la fuerza son:
Sistema Técnico de Unidades: kilopondio (kp), 1 kp =9.8 N.
Sistema Cegesimal de Unidades: dina (d), 1 d = 10-5 N.
Sistema Anglosajón de Unidades: libra (lb, lbf), 1 lb = 4.448222 N.
Por otra parte, la fuerza también se puede medir empleando un instrumento llamado dinamómetro, que permite calcular tanto la fuerza como el peso de los objetos.
Para confirmar los aprendizajes adquiridos hagamos una actividad de retroalimentación de acuerdo a la información dada. Para lo cual deberás realizar la siguiente:
I M P O R T A N T E: Este es un ejemplo de cómo hacer el cuadro comparativo, deberá ser a mano y en hoja doble carta (así lo consigues en cualquier papelería), da clic aquí al doblar la hoja por la mitad realiza una caratula en una hoja de color con los datos necesarios
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS 2da Ley de Newton
Te invitamos a ver los siguientes videos para practicar la solución de problemas
Actividad 3: Resuelve el ejercicio la Guía II Dinámica Primera Parte con respecto a la 2ra Ley de Newton (Da clic en la guía de estudio al final de esta página)
Prepárate para tu examen, da clic en la imagen para descargar la guía de estudio.
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