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:
NOTA: PARA VISUALIZAR EL CONTENIDO COMPLETO, DESCARGAR EL
ARCHIVO EN EL ENLACE SIGUIENTE:
