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8/15/2019 CARTILLA 2 Mecanica
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Tecnicatura Superior en Agroalimentos
CARTILLA 2
Mecánica :
Rama de la física que se ocupa del movimiento de los objetos y
de su respuesta a las fuerzas.
Las descripciones modernas del movimiento comienzan con una
definicin cuidadosa dema!nitudes como el desplazamiento" el tiempo"
la velocidad" la aceleracin" la masa y la fuerza.
#l físico y astrnomo italiano $alileo reuni las ideas de
otros !randes pensadores de sutiempo y empez a analizar el
movimiento a partir de la distancia recorrida desde un punto
departida y del tiempo transcurrido. %emostr que la velocidad de
los objetos que caen aumentacontinuamente durante su caída. #sta
aceleracin es la misma para objetos pesados o li!eros"siempre que
no se ten!a en cuenta la resistencia del aire &rozamiento'. #l
matem(tico y físicobrit(nico Isaac )e*ton mejor este an(lisis al
definir la fuerza y la masa" y relacionarlas con laaceleracin.
+ara los objetos que se desplazan a velocidades pr,imas a la
velocidad de la luz" las leyesde )e*ton -an sido sustituidas por la
teoría de la relatividad de Albert #instein. +ara laspartículas
atmicas y subatmicas" las leyes de )e*ton -an sido sustituidas por
la teoríacu(ntica. +ero para los fenmenos de la vida diaria" las
tres leyes del movimiento de )e*tonsi!uen siendo la piedra an!ular
de la din(mica &el estudio de las causas del cambio en
elmovimiento'.
%I)AICA+ara entender cmo y por qu/ se aceleran los objetos" -ay
que definir la fuerza y la masa. +uedemedirse en funcin de uno de
estos dos efectos0 una fuerza puede deformar al!o" como unresorte"
o acelerar un objeto. #l primer efecto puede utilizarse para
calibrar la escala de unresorte" que a su vez puede emplearse para
medir la ma!nitud de otras fuerzas0 cuanto mayor sea la fuerza
F, mayor ser( el alar!amiento del resorte o muelle
x. #n muc-os muelles" y dentrode un ran!o de fuerzas
limitado" es proporcional a la fuerza0
F 1kx donde k es una constante que depende
del material y dimensiones del muelle.
#CT3R#4
4i un objeto est( en equilibrio" la fuerza total ejercida sobre
/l debe ser cero. 5n libro colocado
sobre una mesa es atraído -acia abajo por la atraccin
!ravitacional de la Tierra y es empujado-acia arriba por la
repulsin molecular de la mesa. La suma de las fuerzas es cero6 el
libro est(en equilibrio. +ara calcular la fuerza total" -ay que
sumar las fuerzas como vectores.
3#)T3 %# 5)A 75#R8A+ara que -aya equilibrio" las componentes
-orizontales de las fuerzas que act9an sobre unobjeto deben
cancelarse mutuamente" y lo mismo debe ocurrir con las componentes
verticales.#sta condicin es necesaria para el equilibrio" pero no
es suficiente. +or ejemplo" si una personacoloca un libro de pie
sobre una mesa y lo empuja i!ual de fuerte con una mano en un
sentido ycon la otra en el sentido opuesto" el libro permanecer( en
reposo si las manos est(n una frente aotra. l resultado total es
que el libro se comprime'. +ero si una mano est( cerca de la
parte
superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior" el
libro caer( sobre la mesa. +ara que-aya equilibrio tambi/n es
necesario que la suma de los momentos en torno a cualquier eje
seacero.
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#l momento de una fuerza es el producto de dic-a fuerza por la
distancia perpendicular a undeterminado eje de !iro. Cuando se
aplica una fuerza a una puerta pesada para abrirla" la fuerzase
ejerce perpendicularmente a la puerta y a la m(,ima distancia de
las bisa!ras. Así se lo!ra unmomento m(,imo. 4i se empujara la
puerta con la misma fuerza en un punto situado a mediocamino entre
el tirador y las bisa!ras" la ma!nitud del momento sería la mitad.
4i la fuerza seaplicara de forma paralela a la puerta &es
decir" de canto'" el momento sería nulo. +ara que unobjeto est/ en
equilibrio" los momentos de,tr!iros &a derec-as' en torno a
todo eje debencancelarse con los momentos lev!iros &a
izquierdas' en torno a ese eje. +uede demostrarse quesi los
momentos se cancelan para un eje determinado" se cancelan para
todos los ejes.
LA4 TR#4 L#:#4 %#L 3II#)T3 %# )#;T3)Con la formulacin de las
tres leyes del movimiento" Isaac )e*ton estableci las bases de
ladin(mica.
La primera ley de Newton afirma que si la suma vectorial de
las fuerzas que act9an sobre un
objeto es cero" el objeto permanecer( en reposo o se!uir(
movi/ndose a velocidad constante. #lque la fuerza ejercida sobre un
objeto sea cero no si!nifica necesariamente que su velocidad
seacero. 4i no est( sometido a nin!una fuerza &incluido el
rozamiento'" un objeto en movimientose!uir( desplaz(ndose a
velocidad constante. #s tambi/n llamada Ley de Inercia
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la
aceleracin. 5na fuerza neta ejercidasobre un objeto lo acelerar("
es decir" cambiar( su velocidad. La aceleracin ser( proporcional
ala ma!nitud de la fuerza total y tendr( la misma direccin y
sentido que /sta. La constante deproporcionalidad es la masa
m del objeto
F 1 ma
#n el 4istema Internacional de unidades &conocido tambi/n
como 4I'" la aceleracin a se mide enmetros por se!undo
cuadrado" la masa m se mide en
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depende del (rea aparente de contacto entre un objeto y la
superficie sobre la cual se desliza. #l(rea real de contacto
>esto es" la superficie en la que las ru!osidades microscpicas
del objetoy de la superficie de deslizamiento se tocan
realmente> es relativamente peque?a. Cuando unobjeto se mueve
por encima de la superficie de deslizamiento" las min9sculas
ru!osidades delobjeto y la superficie c-ocan entre sí" y se
necesita fuerza para -acer que se si!an moviendo. #l(rea real de
contacto depende de la fuerza perpendicular entre el objeto y la
superficie dedeslizamiento. 7recuentemente" esta fuerza no es sino
el peso del objeto que se desliza. 4i seempuja el objeto formando
un (n!ulo con la -orizontal" la componente vertical de la
fuerzadiri!ida -acia abajo se sumar( al peso del objeto. La fuerza
de rozamiento es proporcional a lafuerza perpendicular total.
La tercera ley de Newton afirma que cuando un objeto ejerce
una fuerza sobre otro" este otroobjeto ejerce tambi/n una fuerza
sobre el primero. La fuerza que ejerce el primer objeto sobre
else!undo debe tener la misma ma!nitud que la fuerza que el se!undo
objeto ejerce sobre el
primero" pero con sentido opuesto. +or ejemplo" en una pista de
patinaje sobre -ielo" si un adultoempuja suavemente a un ni?o" no
slo e,iste la fuerza que el adulto ejerce sobre el ni?o" sinoque el
ni?o ejerce una fuerza i!ual pero de sentido opuesto sobre el
adulto. 4in embar!o" como lamasa del adulto es mayor" su aceleracin
ser( menor.
La tercera ley de )e*ton tambi/n implica la conservacin del
momento lineal" el producto de lamasa por la velocidad. #n un
sistema aislado" sobre el que no act9an fuerzas e,ternas" elmomento
debe ser constante. #n el ejemplo del adulto y el ni?o en la pista
de patinaje" susvelocidades iniciales son cero" por lo que el
momento inicial del sistema es cero. %urante lainteraccin operan
fuerzas internas entre el adulto y el ni?o" pero la suma de las
fuerzas e,ternas
es cero. +or tanto" el momento del sistema tiene que se!uir
siendo nulo.
%espu/s de que el adulto empuje al ni?o" el producto de la masa
!rande y la velocidad peque?adel adulto debe ser i!ual al de la
masa peque?a y la velocidad !rande del ni?o. Los
momentosrespectivos son i!uales en ma!nitud pero de sentido
opuesto" por lo que su suma es cero.
