Dinámica (física)
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A través de los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración es posible describir los movimientos de un cuerpo u objeto sin considerar cómo han sido producidos, disciplina que se conoce con el nombre de cinemática. Por el contrario, la dinámica es la parte de la mecánica que se ocupa del estudio del movimiento de los cuerpos sometidos a la acción de las fuerzas.
La primera contribución importante se debe a Galileo Galilei. Sus experimentos sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Isaac Newton a formular sus leyes fundamentales del movimiento, las cuales presentó en su obra principal Philosophiae Naturales Principia Mathematica ("Principios matemáticos de la filosofía natural") en 1687.
Los científicos actuales consideran que las leyes que formuló Newton dan las respuestas correctas a la mayor parte de los problemas relativos a los cuerpos en movimiento, pero existen excepciones. En particular, las ecuaciones para describir el movimiento no son adecuadas cuando un cuerpo viaja a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
La comprensión de las leyes de la dinámica clásica le ha permitido al hombre determinar el valor, dirección y sentido de la fuerza que hay que aplicar para que se produzca un determinado movimiento o cambio en el cuerpo. Por ejemplo, para hacer que un cohete se aleje de la Tierra, hay que aplicar una determinada fuerza para vencer la fuerza de gravedad que lo atrae; de la misma manera, para que un mecanismo transporte una determinada carga hay que aplicarle la fuerza adecuada en el lugar adecuado.
Tabla de contenidos |
[editar] Cálculo en dinámica
El cálculo dinámico se basa en dos relaciones fundamentales, los llamados teoremas vectoriales.
- El teorema de la cantidad de movimiento: El resultado de la suma de fuerzas es igual a la masa por la aceleración.
- El teorema del momento cinético: El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es igual al momento de inercia respecto a ese punto por la aceleración angular. Esta simplificación vale sólo para dinámica plana.
- En dinámica espacial el teorema se enuncia de la siguiente manera: La suma de momentos exteriores sobre el sistema es igual a la variación temporal del momento cinético. El vector momento cinético explica cómo gira el sólido. Se obtiene multiplicando el tensor de inercia por la velocidad angular del sólido.
[editar] Dinámica de la partícula
[editar] Inercia
En la dinámica se introduce el concepto de inercia o masa inercial. La definición del término anterior no es trivial. Se puede pensar como el escalar que relaciona la fuerza con la aceleración. Es decir, la resistencia que opone el sólido a ser acelerado.
[editar] Trabajo y energía
El trabajo y la energía aparecen en la mecánica gracias a los teoremas energéticos. El principal, y de donde se derivan los demás teoremas, es el teorema de la energía. Este teorema se puede enunciar en versión diferencial o en versión integral. En adelante se hará referencia al Teorema de la energía cinética como TEC.
Gracias al TEC se puede establecer una relación entre la mecánica y las demás ciencias como, por ejemplo, la química y la electrotecnia, de dónde deriva su vital importancia.
[editar] Fuerza gravitacional en la Tierra
Todo cuerpo posee una masa que es atraída al centro de la Tierra por la fuerza gravitacional de la misma. En el teorema de Newton, que indica que la sumatoria de fuerzas es igual a la masa por la aceleración del sistema, se entiende que el peso es el producto de la masa por la intensidad de la gravedad de la Tierra. La masa es una cantidad escalar; en cambio, el peso es un vector puesto que la aceleración de la gravedad está dirigida hacia el centro de la Tierra.
