¿Por qué un coche acelera, por qué un libro se queda quieto sobre la mesa o por qué un patinador sigue deslizándose? La dinámica estudia la relación entre las fuerzas y el movimiento. Toda ella se apoya en tres principios que Isaac Newton publicó en 1687.
Objetivos
- Representar fuerzas como vectores y calcular la fuerza resultante
- Enunciar y aplicar las tres leyes de Newton
- Identificar el peso, la normal, la tensión y el rozamiento
- Resolver problemas de dinámica en un plano horizontal
1. Las fuerzas son vectores
Una fuerza es una interacción entre cuerpos capaz de deformarlos o de cambiar su estado de movimiento. Se mide en newtons (N) y es un vector: tiene módulo, dirección, sentido y punto de aplicación.
| Caso | Fuerza resultante |
|---|---|
| Misma dirección y sentido | Se suman: R = F₁ + F₂ |
| Misma dirección, sentidos opuestos | Se restan: R = F₁ − F₂ (sentido de la mayor) |
| Perpendiculares | Pitágoras: R = √(F₁² + F₂²) |
Dos fuerzas perpendiculares de 6 N y 8 N
- R = √(36 + 64) = √100
R = 10 N
2. Las tres leyes de Newton
1.ª ley o principio de inercia: Si la fuerza resultante sobre un cuerpo es cero, el cuerpo permanece en reposo o se mueve con MRU.
2.ª ley o principio fundamental: La fuerza resultante produce una aceleración en su misma dirección y sentido: ΣF = m · a.
3.ª ley o principio de acción y reacción: Si A ejerce una fuerza sobre B, B ejerce sobre A una fuerza igual y de sentido contrario. Actúan sobre cuerpos distintos, por eso no se anulan.
Empujamos un carro de 20 kg con 50 N y el rozamiento es de 10 N. ¿Qué aceleración tiene?
- ΣF = 50 − 10 = 40 N
- a = ΣF ÷ m = 40 ÷ 20
a = 2 m/s²
3. Fuerzas habituales
| Fuerza | Qué es | Cómo se calcula |
|---|---|---|
| Peso (P) | Atracción de la Tierra, vertical hacia abajo | P = m · g (g = 9,8 m/s²) |
| Normal (N) | Fuerza de la superficie, perpendicular a ella | En un plano horizontal sin otras fuerzas verticales: N = P |
| Tensión (T) | Fuerza de una cuerda tensa | Se deduce de las leyes de Newton |
| Rozamiento (Fr) | Se opone al deslizamiento | Fr = μ · N (μ: coeficiente de rozamiento) |
4. Método para resolver problemas
- Dibuja el cuerpo y todas las fuerzas que actúan sobre él.
- Elige ejes: uno en la dirección del movimiento.
- En el eje perpendicular, ΣF = 0 (calcula la normal).
- En el eje del movimiento, ΣF = m · a.
Arrastramos una caja de 10 kg con 60 N horizontales; μ = 0,3. Calcula la aceleración.
- P = 10 · 9,8 = 98 N ⟹ N = 98 N
- Fr = 0,3 · 98 = 29,4 N
- ΣF = 60 − 29,4 = 30,6 N
- a = 30,6 ÷ 10 = 3,06 m/s²
a ≈ 3,06 m/s²
Recuerda
- Las fuerzas son vectores; se suman según su dirección.
- 1.ª ley: ΣF = 0 ⟹ reposo o MRU.
- 2.ª ley: ΣF = m · a.
- 3.ª ley: acción y reacción, iguales y opuestas, sobre cuerpos distintos.
- P = m · g; Fr = μ · N.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.