Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

La dinámica es la rama de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con los motivos o causas que provocan los cambios de estado físico o estado de movimiento.

El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

Dentro de la dinámica se realiza el estudio de las interacciones que genera el movimiento. Por lo que es necesario tener claros temas como: la segunda ley de Newton, la relación entre peso y masa, sistemas de unidades y las ecuaciones dinámicas del movimiento. De la misma manera, la dinámica tiene como ley fundamental la segunda ley de Newton. ya que a partir de ella se generan diversas situaciones tomándola como eje central.

Índice
  1. Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental
  2. Diferencia entre peso y masa
  3. Sistema de Unidades implementados en dinámica
  4. Ecuaciones dinámicas del Movimiento
  5. Consideraciones a tomar al momento de resolver problemas de dinámica
  6. Ejemplos
  7. Fuente

Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, este sea propenso a acelerarse. De manera experimental se sabe que la aceleración que presenta un cuerpo, es directamente proporcional a la fuerza establecida y en la misma dirección.

Diferencia entre peso y masa

Un cuerpo cae libremente con una masa (m) y en donde su aceleración es la gravedad. Por tanto, la fuerza que actúa sobre dicho cuerpo es el peso (w). De esta manera, tenemos la siguiente fórmula:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

De esta manera, se concluye que el peso y la masa no son lo mismo, pero se relacionan de forma directa.

Sistema de Unidades implementados en dinámica

Dentro del sistema MKS (metro-kilogramos-segundo), la unidad de fuerza es el Newton. Y se formula de la siguiente manera:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

En el sistema CGS (centímetro-gramo-segundo), la unidad de fuerza que se usa es la dina. Cuya fórmula es:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

Finalmente, el sistema técnico tiene como unidad de fuerza el kilo-fuerza. El cual se expresa como:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

Ecuaciones dinámicas del Movimiento

La segunda ley de Newton es vectorial, por tanto, si se proyecta esta ecuación sobre los diferentes ejes de coordenadas se concluye lo siguiente:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos
Ecuaciones dinámicas del movimiento

Cuando se trata del movimiento circular, en donde se sabe que la aceleración es centrípeta, se tiene que la fuerza resultante que actuará sobre el cuerpo es:

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

Consideraciones a tomar al momento de resolver problemas de dinámica

Para resolver problemas de dinámica se deben tener en cuenta las siguientes reglas:

  • Graficar de forma clara un esquema de la situación problema.
  • Realizar un diagrama vectorial para cada cuerpo estudiado, sin dejar de lado el peso (mg) y las demás fuerzas que actúan sobre él.
  • Escoger un sistema de coordenadas perpendicular a cada cuerpo, ejes en la dirección de la aceleración y luego se procede a calcular las fuerzas. (Normalmente se usa Fx y Fy, ya que hacemos uso de fuerzas coplanarias).
  • Por último, para cada eje de coordenadas se aplica la segunda ley de Newton, para luego hallar las incógnitas del problema.

Nota: No olvides considerar la masa despreciable para cuerdas y poleas, junto a una gravedad g=10m/s2.

Ejemplos

  1. ¿Cuál es la aceleración resultante al aplicar una fuerza de 30 newtons a un cuerpo de masa 10 kg?
Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

2. Si se aplica una fuerza de 30 N paralela al eje x y una fuerza de 40 N paralela al eje y a un cuerpo de masa 10 kg. ¿Cuál es su aceleración resultante?

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

3. Un ascensor de masa m= 100 kg tiene una aceleración hacia arriba de 2m/s2. ¿Cuál es la tensión del cable que lo mueve?

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

4. Un bloque de 10 kg se mueve sobre un plano horizontal y está unido por un hilo a un segundo bloque de 40 kg. ¿Cuál es la aceleración de los bloques y la tensión del hilo? (coeficiente de rozamiento 0,2)

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

5. Un bloque sin velocidad inicial se desliza sobre un plano inclinado de 37°. ¿Después de 3 segundos que distancia recorre?

Dinámica: teoría, fórmulas y ejemplos

Fuente

Informe Global. (s.f.). Dinámica: Ejercicios resueltos, teoría y formulas. Recuperado de: https://informeglobal.com/dinamica-problemas-resueltos-teoria-formulas/

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