2. En el siglo IV a. C. el filósofo griego Aristóteles, reflexionó
acerca del movimiento y llegó a las siguientes conclusiones:
•El estado natural de los cuerpos es el reposo
•Todo cuerpo que se mueve es movido por otro
Estas observaciones son una consecuencia directa de la
observación de los movimientos
En los primeros años del siglo XVII, el científico italiano
Galileo Galilei, reflexionó sobre las ideas de Aristóteles
3. 1. El principio de inercia
Galileo ideó experiencias para estudiar el
movimiento de los cuerpos
A: la bola adquiere una velocidad cada vez
mayor (movimiento acelerado) impulsada
por la fuerza de su peso.
B: la bola disminuye su velocidad hasta
pararse inducido por su peso (movimiento
retardado)
C: si la dejamos rodar por un plano
horizontal y liso, su movimiento sería
uniforme (no se detendría jamás)
4. Tras la serie de experiencias anteriores, Galileo llegó a la
conclusión que denominó PRINCIPIO DE INERCIA:
“Si un cuerpo que se mueve no sufre ninguna
perturbación, continuará moviéndose eternamente
con movimiento rectíneo y uniforme”
Este principio contradice las antiguas ideas de Aristóteles,
según las cuales no puede movimiento sin fuerza que lo
mantenga.
En el año 1642, el mismo en el que muere Galileo, nace
Isaac Newton que retomó la tarea de relacionar las fuerzas y
los movimientos, que expresó de forma brillante en tres
principios denominados PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA o
también LEYES DE NEWTON.
5. 2. Primer principio de la dinámica
Se refiere al principio de inercia que enunció Newton de la siguiente forma:
Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, y estaba en reposo,
seguirá así, y si estaba en movimiento se mantendrá así, con
movimiento uniforme.
Decir que no actúa ninguna fuerza es lo mismo que decir que la suma de todas las
fuerzas que actúan sobre el cuerpo es nula
F 0 v cons tan te
6. Importancia de las fuerzas de rozamiento
En el entorno en que
vivimos todo cuanto se
mueve está sometido a
causas que dificultan su
desplazamiento: las
fuerzas de rozamiento.
Las fuerzas de rozamiento
son de naturaleza
electromagnética.
Cuanto más lisa y pulida
esté una superficie menor
será la fuerza de
rozamiento. Sin rozamiento
el cuerpo no se detendría.
7. 3. El principio fundamental de la
dinámica
Las fuerzas modifican el estado de reposo o de
movimiento de los cuerpos.
Las fuerzas, pues, no son las causas del
movimiento; solamente lo cambian.
Si un cuerpo tiene un movimiento acelerado
(porque cambia su velocidad, ya sea en módulo
dirección o sentido) podemos estar seguros de que
una fuerza está actuando sobre él.
Si un cuerpo tiene un movimiento rectilíneo
uniforme es porque ninguna fuerza actúa sobre él
(o la suma de fuerzas es nula)
8. Segunda ley de la dinámica o segunda ley de
Newton:
“CUANDO UN CUERPO ES SOMETIDO A UNA FUERZA, CAMBIA
SU ESTADO DE REPOSO O MOVIMIENTO, ADQUIRIENDO UNA
ACELERACIÓN DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA
FUERZA APLICADA, E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A
SU MASA”
F=m·a
Esta aceleración lleva la misma dirección y sentido que la
fuerza aplicada, o que la resultante de las fuerzas
Si la fuerza es constante, la aceleración también lo
será.
La masa es la magnitud física que mide la inercia de los
cuerpos
Unidad de fuerza en el SI: Newton
1N=1kg·1m/s
9. 4. Aplicaciones del principio
fundamental de la dinámica
El principio fundamental de la dinámica explica
todas las relaciones existentes entre fuerzas y
movimientos; por tanto aplicándolo
adecuadamente, podremos resolver cualquier
problema de dinámica que se nos presente.
Algunos casos sencillos que vamos a estudiar:
1. Dinámica del movimiento circular
2. Movimiento planetario
3. Dinámica de la caída libre de los cuerpos
4. Caída por planos inclinados
10. Dinámica del movimiento circular
La fuerza que obliga a girar a la
piedra es perpendicular a su
velocidad, de forma que no
v2 modifica su módulo, sino solo su
ac
r
dirección, forzando su trayectoria
a una circunferencia (sin la fuerza
sería una recta)
La aceleración centrípeta:
v2
ac
r
v2 2
Fc m ac m m r
r Aplicando la 2ª ley de Newton
11. Movimiento planetario
Aproximando la órbita de
un planeta a una
circunferencia (en realidad
son elipses)
Aplicando la fórmula
anterior, la Fc sería la
fuerza gravitatoria con que
el Sol y el planeta se
atraen, m la masa del
planeta, v su velocidad
tangencial y r la distancia
Sol-planeta.
12. Dinámica de la caída libre de los cuerpos
La Tierra atrae a los cuerpos con
una fuerza a la que llamamos
peso, que es igual y de sentido
contrario a la fuerza con que los
cuerpos atraen a la Tierra.
Si tomamos un cuerpo cualquiera
y medimos su masa con una
P m g balanza y su peso con un
dinamómetro comprobaremos
que el cociente es siempre el
mismo: 9,8 N/kg (m/s2) . A ese
valor lo llamamos aceleración de
la gravedad terrestre (g)
13. Caída por planos inclinados
Es un problema de geometría
Px
sen Px P sen
P
sen
Py
cos Py P cos
P
Px m a P sen
P sen m g sen
a g sen
m m
14. 5. El principio de acción y reacción
Newton observó que las fuerzas son siempre
consecuencia de las interacciones de unos
cuerpos con otros.
La intensidad de las interacciones la medimos
mediante la magnitud fuerza.
En la naturaleza no hay fuerzas aisladas, sino
pares de fuerzas iguales y de sentido contrario
aplicadas cada una sobre uno de los cuerpos
que interaccionan.
Esta propiedad la tienen todas las
interacciones, sea cual sea su naturaleza:
eléctrica, gravitatoria etc.
Principio de acción y reacción: “A toda fuerza
de acción se opone otra de reacción, que es
de la misma naturaleza, de sentido contrario
y de igual magnitud”
15. Aplicando el principio de acción y reacción
Fuerzas “a distancia” Fuerzas de contacto
Las fuerzas gravitatorias y Solemos considerar de
eléctricas actúan a grandes contacto las fuerzas
distancias; no necesitan el elásticas, las de
contacto de los cuerpos. rozamiento estático y las
tensiones de las cuedas.
16. La fuerza de rozamiento
El rozamiento es una fuerza que siempre se opone el
movimiento. La intensidad de la fuerza de rozamiento
depende del valor de la fuerza de reacción de la
superficie de apoyo sobre el cuerpo (la fuerza normal, N)
y del las características de las dos superficies de contacto
El rozamiento es mucho menor si el
móvil se apoya sobre una superficie
pulimentada como el hielo que si lo
hace sobre una superficie rugosa
Fr N
17. µ es el coeficiente de rozamiento. Es un número adimensional
cuyo valor depende de la materia que forma las dos
superficies en contacto
Algunos coeficientes de rozamiento
Sustancias µ
Acero-acero 0,15
Acero-hielo 0,03
Metal-madera 0,3
Madera-madera 0,5
Piedra-madera 0,4
Madera-tierra seca 0,7
