Somos el grupo 2 (Marina, Christian, Laura Gutiérrez y Laura Taracido) pero hemos tenido que poner el trabajo aquí ya que en nuestro nombre del grupo habían escrito antes que nosotros. Hemos tenido problemas a la hora de subir el trabajo al wiki porque lo hemos hecho en PowerPoint y no nos deja subirlo y de la única forma de la que hemos podido hacerlo ha sido tal y como lo veis. Lo sentimos pero lo hemos intentado de varias maneras y no a aparecido con ninguna. (El mapa conceptual no entendemos porque no se ve, si podemos más adelante, con un poco de ayuda, volveremos a intentar de subir el PowerPoint)

UNIDAD 4: LA DINÁMICA







Organigrama
Organigrama












































1. El principio de la Inercia
Aristóteles era un gran filósofo griego del s. IV a. C. y explicó sus ideas sobre el movimiento.
Para el existía dos mundos:

El supralunar: es la región que ocupa la luna y todo lo que se encuentra más allá; es decir, cinco planetas como (Mercurio, Venus, Martes, Júpiter y Saturno), el sol y las estrellas.

El sublunar: es la Tierra que está formada por cuerpos imperfectos, y sus movimientos podrían llegar a ser dos tipos:

- Movimiento <<natural>>: es un movimiento vertical rectilíneo y conducía a todos los cuerpos a su lugar natural. Los elementos que tienen gravedad van al centro de la Tierra y los que tienen levedad a la bóveda celeste.

- Movimientos <<violentos>> o <<forzados>>: son todos los materiales que son movidos por otros. Por eso se llama así.

Resultados de la experiencia de Galileo. El principio de la inercia

Galileo acusó a Aristóteles por no haber demostrado totalmente lo que se afirmaba sobre el movimiento.

- El principio de la inercia:
<<Si algo se mueve, sin que nada lo toque, se moverá eternamente siguiendo una velocidad uniforme, una línea recta y horizontal>>.


Primer principio de la inercia

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, y estaba en reposo, seguirá así, y si estaba en movimiento se mantendrá así, con un movimiento uniforme.

La expresión matemática de la primera ley de Newton es:

Si ΣF = 0 → v = constante

Importancia de las fuerzas de rozamiento

Todo lo que se mueve dificultan su desplazamiento, es decir, las fuerzas de rozamiento.

- El primer principio se cumple siempre que algo se mueve con movimiento uniforme, o el cuerpo se encuentra en reposo.
- Los sistemas de referencia es donde se cumple el primer principio de la inercia a quien le llamamos sistemas inerciales.

Comportamiento dinámico de las fuerzas de rozamiento

Las fuerzas de rozamiento son todas las fuerzas de rozamiento que la representamos siempre con la misma dirección del movimiento pero de sentido contrario → es decir, el cuerpo siempre se opone al movimiento. Por ejemplo, las pastillas de freno de un coche.


Naturaleza de las fuerzas de rozamiento

El rozamiento puede producirse por diversas causas: las mas habituales son la fricción y la adhesión.
- Las fuerzas de rozamiento son de naturaleza electromagnética.
La causa de que un objeto apoyado sobre el suelo no se mueva es que cuando lo empujamos
sus átomos o moléculas se vean atraídos por los átomos de las sustancias que forma el suelo.

El principio de la relatividad de Galileo

Todas las leyes de la mecánica se cumple igualmente en cualquier sistema inercial.

Todo esto equivale a que:
No es posible a distinguir el movimiento uniforme de reposo mediante ningún experimento mecánico.


2. El principio fundamental de la Dinámica
Las fuerzas modifican el estado de movimiento
Newton logró desvelar el misterio de las fuerzas y el movimiento al dase cuenta de que:
Las fuerzas modifican el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos.

Las fuerzas no son las causantes del movimiento, sólo lo cambian:
Pueden poner en movimiento a un cuerpo que estaba en reposo, o detenerlo si se movía.
Pueden hace que un cuerpo se mueva cada vez más deprisa, o más despacio.
Pueden curvar la trayectoria de los cuerpos.

Si un cuerpo tiene un movimiento acelerado sabemos que una fuerza está actuando sobre él.
Al contrario, como descubrió Galileo, si un cuerpo tiene un movimiento uniforme es porque sobre él no está actuando ninguna fuerza.
La segunda Ley de la dinámica

Newton dibujó la relación existente entre la fuerza aplicada a un cuerpo, su masa, y la
aceleración que adquiere:

F = m · a

La segunda ley de Newton es la siguiente:
Cuando , un cuerpo es sometido a una fuerza, cambia su estado de reposo o movimiento, adquiriendo una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a su masa.

Esta relación lleva la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada, o la resultante de las fuerzas:
ΣF = m · a

Si la fuerza es constante, la aceleración también lo será.


Masa e inercia
La constante de proporcionalidad entre la fuerza que aplicamos a un cuerpo u la aceleración que adquiere está relacionada con una propiedad general de la materia que lo entendemos mejor con: la inercia.
La masa es una magnitud física que mide la inercia de los cuerpos.

Otras propiedades y magnitudes
Otras propiedades y magnitudes del S. I. ya estudiadas son:

Propiedad de la materia
Magnitud que la mide
Unidad
Símbolo
Extensión
Volumen
Superficie
Longitud
metro cúbico
metro cuadrado
metro
m3
m2
m
Inercia
Masa
Kilogramo
kg
Tiempo
Tiempo
segundo
s
Interacción
Fuerza
newton
N
Cambios
Energía
julio
J
Electricidad
Carga
culombio
C
Estructura corpuscular
Cantidad de sustancia
mol
mol


3. Aplicaciones del principio fundamental de la dinámica
El principio fundamental de la dinámica explica todas las relaciones existentes entre las fuerzas y los movimientos.

Dinámica del movimiento circular
Como ya vimos, la aceleración en un movimiento circular uniforme lleva la misma dirección
y sentido de la fuerza, dirigida hacia el centro, de ahí su nombre: aceleración centrípeta.
Se expresa:
a c = v2/r

Donde r es el radio de la trayectoria descrita, y v la velocidad lineal.
Aplicando la segunda ley de Newton se obtiene la fuerza centrípeta:
F c = m · a c = m · v2/r

Movimiento planetario
Podemos estudiar el movimiento de los planetas utilizando la ecuación anterior.
Algunas magnitudes planetarias pueden calcularse astronómicamente de forma directa, como el período, T (tiempo que tarda el planeta en dar un giro alrededor del Sol) o la distancia planeta-Sol. Con estos datos podemos calcular la velocidad con que se mueve el planeta:
v planeta = espacio recorrido/tiempo → v planeta = 2 · π · r planeta-Sol/T planeta-Sol
Si además conociéramos la masa del planeta, podríamos calcular la fuerza con la que lo atrae el Sol:
F Sol-planeta = m planeta · v2planeta / r planeta-Sol

Dinámica de la caída libre de los cuerpos
En la superficie de la Tierra todos los cuerpos están sometidos a la interacción gravitatoria, la
Tierra los atrae con fuerza, que es lo que llamamos peso.
La fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos es directamente proporcional a su masa. La Tierra
atrae con más fuerza a los cuerpos que tienen mayor masa, es decir, la relación entre la fuerza y la
masa es constante, por ejemplo:
fuerza/masa = aceleración → 9,8 N / 1 kg = 19,6 N/2 kg = 9,8 N / kg

Si tomamos un cuerpo cualquiera y mides su masa con una balanza y su peso con un
dinamómetro el cociente F/m es siempre el mismo. A este valor lo llamamos aceleración de la
gravedad terrestre y lo representamos por g.
Peso/masa = g = aceleración de la gravedad → Peso = m · g

En la Tierra, todos los cuerpos caen con la misma aceleración, g=9,8 m/s2


Caída por planos inclinados
Cuando un cuerpos cae siguiendo una trayectoria inclinada respecto a la vertical, parte de su
peso lo soporta el plano u otra parte será la responsable de la caída. Esto es un problema de
geometría elemental.
P x → peso sen α

P x / P → P x

P · sen α
P y → plano cos α

P y / P → P y

P · cos α


Aplicamos la segunda ley de Newton F = m · a se habrá de cumplir que:
P x = m · a = P · sen α

La aceleración con que el cuerpo se deslizará por el plano inclinado será:
a

P · sen α / m

m · g · sen α / m = g · sen α

La aceleración con que un cuerpo se desliza por un plano inclinado es siempre mejor que g.

Los experimentos mentales
A veces, los científicos han recurrido a la más pura lógica para desarrollar sus teorías.
Galileo y Einstein, fueron muy aficionados a esta metodología, que se llamaron “Los
experimentos mentales”. Los físicos-Teóricos desarrollaron con gran profusión los desarrollos lógico
matemáticos para avanzar con rapidez en el conocimiento de la naturaleza.
No hay referencias que confirmen que Galileo averiguara experimentalmente que todos los
cuerpos caen con la misma aceleración.

Salviati y Simplicio:
- Salviati dice que no es cierto que un móvil más pesado caiga más deprisa que otros menos
pesados.
- Simplicio dice que las cosas serían efectivamente así. Pero Salviati le dice a Simplicio que si
unen dos bolas deberían caer con menos velocidad. Por lo que Simplicio ahora se encuentra
confundido.

Las conclusiones de Galileo
Galileo, utiliza la hipótesis de Aristóteles y llega a una conclusión absurda; luego, la hipótesis no
es correcta. No puede ser invalidada utilizando los mismos razonamientos, pero no será
científicamente considerada válida hasta que no sea sometida a una contrastación experimental.

La ciencia evoluciona. El concepto de masa también
Newton concluyo que la causa de que todos los cuerpos caen del mismo modo, como llego a la
conclusión Galileo. Si bien la Tierra atrae a las piedras grandes con más fuerza que a las pequeñas
con, al mismo tiempo, la mayor inercia de las grandes hace que su oposición al movimiento sea
mayor, de modo que, para la superficie de la Tierra se cumple para cada objeto que:
peso / masa = g = 9,8 m / g2

La masa es una magnitud que mide la inercia de los cuerpos. Newton utilizó la masa también en
la causa de la gravedad. Pasaron 200 años para que Einstein llegara a la conclusión de que ambas
son la misma y se corresponde con la medida de la inercia de los cuerpos en reposo.
También descubrió que cuando los cuerpos se mueven, al aumentar su velocidad, también
aumenta su inercia. Tras desarrollar su teoría de la relatividad especial llegó a la conclusión de que
E = m · c2, o lo que es lo mismo, m = E / c2; lo que significa, según Einstein que la masa es una
magnitud que mide el contenido energético total de un cuerpo. Y esque en la ciencia no existe la
verdad absoluta, sino aproximaciones sucesivas a la realidad.

4. El principio de acción y reacción
Las interacciones
Newton se dio cuenta de que las fuerzas son siempre consecuencias de las interacciones de unos cuerpos con otros. Cuando hay un contacto entre dos cuerpos cada uno <<empuja>> al otro. Ejemplo: cuando saltas al mar desde una barca, tus pies empujan a la barca que retroceden y la barca te empuja a ti lanzándote a ti.
La luna gira alrededor de la Tierra porque nuestro planeta la atrae con una gran fuerza a distancia. De no ser así, la luna se alejaría de nosotros con movimiento uniforme. Las mareas se producen a causa de la atracción que sufre la Tierra por la luna.

La tercera ley de la dinámica
Todos los cuerpos se atraen por la interacción gravitatoria, los cuerpos cargados se atraen o
repelen por fuerzas electromagnéticas. La intensidad de las interacciones la medimos mediante la
FUERZA.
Newton observó que la naturaleza no hay fuerzas aisladas, sino pares de fuerzas iguales y de
sentido contrario aplicadas cada una sobre uno de los cuerpos que interaccionan. La Tierra atrae a la
luna (acción), pero al mismo tiempo, la luna atrae a la Tierra (reacción). Estas fuerzas aunque sean
iguales u opuestas no pueden anularse, puesto que actúan sobre cuerpos diferentes. Esta es una
propiedad que tienen todas las interacciones sea cual sea su naturaleza. Puede enunciarse así:

A toda fuerza de acción se opone otra de reacción, que es de la misma naturaleza, de sentido contrario y de igual magnitud.

Aprende a trabajar en ciencias
Aplicando el principio de acción y reacción:
Fuerzas <<a distancia>>:
Las fuerzas gravitatorias y las eléctricas actúan a grandes distancias; no necesitan el contacto de los cuerpos. Ejemplo: La fuerza que hace un tablero para sostener un libro.

Fuerzas de contacto:
La fuerza que hace un tablero para sostener a un libro ¿no es una fuerza de
reacción? El tablero reacciona a la presión que ejerce el libro sobre el tablero con una fuerza de
naturaleza elástica, que a su vez las patas aguantan al tablero, y a las patas las aguantan el suelo. Las fuerza de contacto son también una interacción entre los cuerpos solemos considerar fuerzas de contacto a las fuerzas elásticas, las de rozamiento estático y las tensiones de las cuerdas.