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  • 23 oct. 2012


    CINETICA DE UNA PARTICULA. TRABAJO. POTENCIA Y ENERGIA


    En el capítulo anterior de "CINEMTICA DE UN PUNTO MATERIAL (word)" , hemos señalado que:

    La Cinética es la parte de la dinámica que estudia las relaciones entre las fuerzas que actúan sobre una partícula y el cambio en su movimiento.

    Isaac Newton, (1642-1727), matemático y físico británico, es considerado uno de los más grandes científicos de la historia, que hizo importantes aportaciones en muchos campos de la ciencia.
    Sus descubrimientos y teorías sirvieron de base a la mayor parte de los avances científicos desarrollados desde su época. También resolvió cuestiones relativas a la luz y la óptica, formuló las leyes del movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitación universal.

    PRIMERA LEY: Ley del equilibrio.
    Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias fuerzas que se anulan entre sí, entonces el cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme.

    SEGUNDA LEY: Ley del movimiento.
    Una partícula sobre la cual actúa una fuerza desbalanceada (no nula), experimenta una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza y tiene la misma dirección que ésta.

    TERCERA LEY: Ley de acción y reacción.
    Las acciones mutuas de dos cuerpos entre sí en contacto, son siempre iguales en tamaño y dirección y dirigidas en sentido contrario.

    4.1.1 SEGUNDA LEY DE NEWTON O  LEY DEL MOVIMIENTO.
    Esta ley establece que:




    4.1.2 LEY DE LA GRAVITACION DE NEWTON.

    Ley descubierta por Newton durante el estudio del movimiento de los planetas. Esta ley establece que: la fuerza F de atracción gravitacional entre dos masas M y m cualesquiera, separadas por una distancia r, es igual a:




    EJEMPLOS DE APLICACIÓN

    (5 ejemplos)....



    ACELERACION EN POLEAS MOVILES. En diversos sistemas, podemos encontrar poleas móviles y poleas fijas. Según estas condiciones se solucionan los sistemas. Así, en general:

    CASOS PARTICULARES:

    (5 casos)....




    4.1.3 DINAMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR

    Si un cuerpo se mueve en trayectoria circular, experimenta una velocidad tangencial que no es constante ya que continuamente cambia de dirección aunque su rapidez puede ser la misma en todos los puntos de la trayectoria.
    Si la velocidad no es constante porque cambia de dirección, existe una fuerza responsable de que la partícula experimente este cambio, esta fuerza es la fuerza normal

    EJEMPLOS DE APLICACIÓN

    (3 ejemplos)....




    4.2 TRABAJO MECANICO

    El trabajo mecánico W se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por el desplazamiento generado.
    W = F.S = FS cosα
    Donde:
     a: ángulo que forman la dirección de la fuerza y el desplazamiento.
    S : vector desplazamiento producido por la fuerza.
    F : Fuerza aplicada para producir trabajo

    El concepto de trabajo mecánico aparece estrechamente vinculado al de fuerza. Así, para que exista trabajo debe aplicarse una fuerza a lo largo de una cierta trayectoria y producirse un desplazamiento.




    4.2.1 TRABAJO DE UNA FUERZA VARIABLE

    Sea la fuerza F variable, donde F varía en función del tiempo o en función del desplazamiento.





    4.3 ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL DE UNA PARTÍCULA

    Un concepto general de ENERGIA es la capacidad para realizar un trabajo.

    Estudiaremos a la energía bajo los siguientes puntos de vista:

    FUERZAS CONSERVATIVAS. Son las fuerzas que realizan trabajo sin depender de la trayectoria que sigue la partícula que se desplaza. Estas fuerzas son: el peso (fuerza gravitacional), la fuerza elástica. En el caso de las fuerzas no conservativas tenemos a la fuerza de fricción.

     Las fuerzas conservativas generan energía, así, la fuerza gravitacional genera energía potencial gravitacional, la fuerza elástica genera energía potencial elástica. Las fuerzas no conservativas generan trabajo.



    4.3.1 ENERGÍA CINÉTICA

    Consideramos una partícula de masa m constante que se mueve a través de una trayectoria curva dentro de un sistema inercial de coordenadas bajo la acción de un sistema  de fuerzas F con velocidad V.



    4.3.2 ENERGIA POTENCIAL

    a. Energía Potencial Gravitacional.
    b. Energía Potencial Elástica.


    4.4 PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA

    El principio de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

    Una situación especialmente interesante sucede cuando no se realiza trabajo exterior sobre el sistema, es decir, o no se ejercen fuerzas exteriores o, si se ejercen sobre alguna parte del sistema, su punto de aplicación no se desplaza o lo hace perpendicularmente a la fuerza, de manera que su trabajo es nulo. En este caso, el sistema podrá cambiar de estado, pero de manera que no cambie su energía mecánica:




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