volver ao índice de fichas

dinámica

A dinámica é a parte da Física que estudia o efecto das forzas sobre o movemento. A Dinámica que imos estudiar nós é a dinámica clásica a validez da cal baséase nas observacións feitas en corpos de "dimensións normais" e con velocidades relativamente pequenas. Noutras condicións (partículas submicroscópicas e velocidades moi grandes) a dinámica clásica (as leis de Newton) non é válida.

Os principios da Dinámica enunciados por I. NEWTON establecen que:

• Cando un corpo leva movemento uniforme as forzas que actúan sobre el están equilibradas ou non actúa forza ningunha,
  

  v = Cte → F_Res = 0

• Cando sobre un corpo actúan forzas que non están equilibradas o seu movemento non é uniforme e polo tanto terá aceleración. A forza é directamente proporcional á aceleración. A constante de proporcionalidade é m, a masa do corpo. Se v non é Cte → F_Res é diferente de cero e a cantidade de movemento cambia, entón
  

  F_Res = Δp/Δt = ma

• As forzas son consecuencia das interaccións entre os corpos, polo que cando un corpo interacciona con outro as forzas que exercen entre si ambos os dous son iguais en módulo e dirección, pero de sentido é oposto,
  

  F_AB = -F_BA

nota: estas forzas están aplicadas en corpos diferentes polo que non se anulan

Os Principios da Dinámica podémolos deducir da Lei de Conservación da Cantidade de Movemento (LCp) que é un principio máis xeral (¡¡cúmprese sempre!!)

a cantidade de movemento total dun sistema illado de partículas é sempre constante,P_sis= P'_sis= Cte, logo p₁+p₂+ ... = p'₁+p'₂+ ... = Cte pero se o sistema non é illado pode interactuar co exterior, entón as forzas externas ao sistema provocan un cambio na cantidade de movemento na unidade de tempo, F_ext= ΔP_sis/Δt

As forzas cambian o movemento dos corpos e son producidas polas interaccións. Entre as interaccións fundamentais hai que sinalar:
Gravitatoria: P = Fg = GMm/r² {interacción entre masas}
Electromagnética: Fe = k_eQq/r²{interacción entre cargas eléctricas en repouso}
Débil → {desintegracións de partículas}
Nuclear → {interaccións entre as partículas do núcleo atómico}
As interaccións poden expresarse tamén en función do concepto de campo. Por Campo físico entendemos unha propiedade física que varía no espacio e no tempo de xeito que calquera corpo crea ao seu redor un campo que interacciona co outro corpo. Entón, podemos separar o problema de calcular a Forza en dúas partes: o cálculo do campo e a obtención da forza: (Forza) = (Campo)x(Propiedade). En concreto, e para as interaccións fundamentais:
Interacción gravitatoria: F_g = Em = Gm . a intensidade do campo gravitatorio é a gravidade (g)
Interacción eléctrica: F_e = E_eq

Forzas cotiás:

Forzas de fricción (roce)

Os movementos máis comúns son os desprazamentos de corpos en contacto con outros, p.ex. cando un corpo se move polo chan. En case todos os movementos hai contacto co aire ou coa auga, polo que o roce está moi presente, parece inevitable. Os dous factores dos que depende o roce son: da natureza das superficies e da forza que tende a aproximalas (normal N), F_r = -μRu

Tensións

Outra situación habitual é a de corpos enlazados entre si, mediante fíos, cordas, cables, etc. Nestes casos aparece unha forza, chamada tensión (T), que se pode medir interpoñendo un dinamómetro nas cordas. O máis normal é que se presenten simultaneamente tensións e roce. Os principios da dinámica poden aplicarse a todo o sistema (se os dous corpos son solidarios e teñen, por iso, a mesma aceleración). Isto é así porque as tensións (forzas internas do sistema) son parellas acción-reacción e anúlanse entre elas.

Forzas elásticas

Cando aplicamos unha forza a un resorte a forza aplicada é proporcional á deformación (x, elongación), polo que o resorte se opón á deformación cunha forza igual e de sentido contrario, F_elas = - kx, onde k é a constante elástica característica do resorte (ecuación válida para calquera corpo elástico, Lei de Hooke).

Dinámica do movemento circular uniforme

A análise das forzas aplicadas cando atamos un fío a unha pedra e facémola xirar demostra que a pedra debe ter aceleración (cambia de dirección gracias á forza central aplicada pola man a través da corda) e polo tanto debe actuar unha forza. A pedra debe exercer unha forza igual (principio de acción-reacción) sobre a man. Se o movemento é circular uniforme haberá unha forza dirixida cara ao centro da traxectoria, que chamaremos centrípeta, F_c, F_c = ma_c
*nota: a forza centrípeta ¡¡non é unha forza máis!!, é a resultante de todas as forzas que actúan nun MCU. Obviamente a_c = a_n = v²/R

Anterior: CINEMÁTICA ; Seguinte: ENERXÍA