Repaso sobre las leyes de la dinámica

Este tema de Física debe comenzar por los tres principios de la dinámica, también conocidos como las Leyes de Newton. El objetivo de esta entrada es hacer un mero esquema sin entrar en profundidad en cada uno de ellos. 

• Primer principio. Ley de la inercia. Cuando sobre un cuerpo no actúan fuerzas, o bien las fuerzas que actúan sobre él suman cero, el cuerpo permanece en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme.

• Segundo principio. Principio fundamental. La fuerza neta aplicada sobre un cuerpo produce en este cambios en su estado de movimiento, en la dirección y sentido de dicha fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa inerte del cuerpo. La unidad de la fuerza es el newton (N), que se define como la fuerza que al actuar sobre un cuerpo de 1 kg de masa le comunica una aceleración de 1 m/s².

• Tercer principio. Principio de acción y reacción. Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), este ejerce sobre el primero una fuerza de igual módulo y dirección pero de sentido contrario (reacción).

Una vez repasado los tres principios de la dinámica puede que surja la siguiente pregunta ¿cómo podemos proceder para resolver estos tipos de ejercicios? Básicamente, seguiremos los siguientes pasos:

• Realizar un dibujo del problema-situación.

• Tomar como eje de las x la dirección del movimiento y el sentido positivo el del movimiento. Dejaremos el eje de las y perpendicular al de las x.

• Dibujar las fuerzas que se ejercen sobre dicho cuerpo aplicadas en el centro del cuerpo, salvo la posible fuerza de rozamiento, que se dibuja entre las superficies puestas en contacto y en sentido contrario al del movimiento del cuerpo.

• Si las fuerzas tienen direcciones distintas de los ejes, se debe calcular sus proyecciones sobre estos.

• Aplicar el segundo principio a cada uno de los ejes.

• Resolver el sistema de ecuaciones que se ha obtenido.

Pero aquí no acaba la cosa, debemos recordar las fuerzas de rozamiento por deslizamiento (Fr). Gracias al estudio experimental de estas fuerzas conocemos que son paralelas a la superficie de deslizamiento. Además, son directamente proporcionales a las fuerzas normales (N), que son fuerzas de dirección perpendicular a la superficie de contacto y cuyo valor y sentido son tales que mantienen el cuerpo sobre a superficie. Por último, cabe destacar que sobre el cuerpo en cuestión, estas fuerzas se oponen al sentido de su movimiento. Para calcular el valor máximo de las fuerzas de rozamiento (Fr) se emplea la siguiente fórmula:

Por último, conviene aclarar dos conceptos muy importantes:

• Movimiento lineal (p) o cantidad de movimiento de un cuerpo de masa m. Se trata del producto de la masa por la velocidad [p = m · v]. Su unidad es el kilogramo por metro partido por segundo (kg · m/s).

• Impulso mecánico de un cuerpo (I). Se trata del producto de la fuerza aplicada sobre él y el tiempo durante el cual se aplica. Su unidad en el Sistema Internacional es el newton por segundo (N · s).

Jacob Sierra Díaz y Sigma