La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica.

Ejemplo:

La estática es una rama de la ciencia Física que estudia cómo actúan las fuerzas sobre los cuerpos quietos.

Para que un cuerpo se halle en equilibrio se necesita que la suma vectorial de todas las fuerzas que sobre él actúan, sea nula, debiendo también ser nula la suma del momento de la fuerza, que es una magnitud vectorial que produce rotaciones, cuya dirección está dada por el sentido de la fuerza. El momento de una fuerza se mide en relación a un punto, y es el producto de la fuerza, por la distancia que separa el punto de la recta de aplicación de la fuerza.

Como las fuerzas producen aceleraciones, la ausencia de fuerzas sobre cuerpos en reposo hace que ellos se conserven en el mismo estado de quietud. La ausencia de momentos asegura que los cuerpos no roten.

Si un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza, y éste a su vez genera una reacción sobre el primero del mismo valor, ambas fuerzas son iguales y opuestas (tercera ley de Newton).El equilibrio resultante puede ser estable, inestable o indiferente. La estática es muy utilizada en arquitectura para la construcción de edificios, puentes, etcétera, y en ingeniería mecánica.La electricidad estática o electrostática estudia los fenómenos eléctricos que están fijos en un sitio, como los que se producen por rozamiento.La estática de fluidos o hidrostática se ocupa de evaluar el equilibrio de líquidos y gases.

Ejemplo:

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes rocas para habilitar una caverna. Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para tratarlos.

Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo o Fulcro y dos o más fuerzas presentes: una fuerza a la que hay que vencer, normalmente es un peso a sostener o a levantar o a mover, y la fuerza que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo. Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra.

En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes elementos:-El punto de apoyo o fulcro.-Potencia: la fuerza-Resistencia: el peso

Ejemplo:

TIPOS DE PALANCAS:

La ubicación del fulcro respecto a la carga y a la potencia o esfuerzo, definen el tipo de palanca:

Palanca de primer tipo o primera clase: Se caracteriza por tener el fulcro entre la fuerza a vencer y la fuerza a aplicar. Esta palanca amplifica la fuerza que se aplica; es decir, consigue fuerzas más grandes a partir de otras más pequeñas. Algunos ejemplos de este tipo de palanca son: el alicates, la balanza, la tijera, las tenazas y el

balancín. Algo que desde ya debe destacarse es que al accionar una palanca se producirá un movimiento rotatorio respecto al fulcro, que en ese

caso sería el eje de rotación.

Palanca de segundo tipo o segunda clase: Se caracteriza porque la fuerza a vencer se encuentra entre el fulcro y la fuerza a aplicar. Este tipo de palanca también es bastante común, se tiene en lo siguientes casos: carretilla, destapador de botellas, rompenueces. También se observa, como en el caso anterior, que el uso de esta palanca involucra un movimiento rotatorio respecto al fulcro que nuevamente pasa a llamarse eje de rotación.

Palanca de tercer tipo o tercera clase: Se caracteriza por ejercerse la fuerza “a aplicar” entre el fulcro y la fuerza a vencer. Este tipo de palanca parece difícil de encontrar como ejemplo concreto, sin embargo el brazo humano es un buen ejemplo de este caso, y cualquier articulación es de este tipo, también otro ejemplo lo tenemos al levantar una cuchara con sopa o el tenedor con los tallarines, una corchetera funciona también aplicando una palanca de este tipo. Este tipo de palanca es ideal para situaciones de precisión, donde la fuerza aplicada suele ser mayor que la fuerza a vencer. Y, nuevamente, su uso involucra un movimiento rotatorio.

Palancas múltiples: Varias palancas combinadas. Por ejemplo: el cortaúñas es una combinación de dos palancas, el mango es una combinación de 2º género que presiona las hojas de corte hasta unirlas. Las hojas de corte no son otra cosa que las bocas o extremos de una pinza y, constituyen, por tanto, una palanca de tercer género. Otro tipo de palancas múltiples se tiene en el caso de una máquina retroexcavadora, que tiene movimientos giratorios (un tipo de palanca), de ascenso y descenso (otra palanca) y de avanzar o retroceder (otra palanca).

Leyes de Newton

La Primera Ley de Newton establece que: Si un cuerpo se encuentra en reposo, seguirá en reposo, salvo que una fuerza neta lo obligue a moverse; mientras que si el cuerpo tiene un movimiento rectilíneo uniforme, seguirá moviéndose de esa manera, salvo que una fuerza neta lo obligue a detenerse o a moverse en otra trayectoria.

En la Primera Ley de Newton se exponen las características cualitativas de la fuerza resultante sobre cualquier cuerpo. La existencia de una fuerza resultante sobre cualquier cuerpo se verifica por simple inspección: si este cuerpo está en reposo y comienza a moverse, entonces, hay una fuerza resultante distinta de cero sobre dicho cuerpo que causa su cambio de estado de reposo.

Pero, si dicho cuerpo estaba inicialmente en movimiento rectilíneo uniforme, y se le aplica una fuerza neta. La materia siempre se resiste a que se le cambie su estado de movimiento. Por dicha razón se necesita una fuerza neta para lograr cambiar el estado de movimiento de un cuerpo. A la propiedad de la materia de resistirse a cambiar su estado de movimiento se le llama inercia.

A la Primera Ley de Newton también se le llama Principio de inercia.

Ejemplo:

La segunda ley de Newton dice que:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

Ejemplo:

La tercera ley de Newton establece lo siguiente:Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.  Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual".  En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

Otra forma de verlo es la siguiente:Si dos objetos interactúan, la fuerza F12, ejercida por el objeto 1 sobre el objeto 2, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1: 

Ejemplo:

Tipos de fuerza

Aquella magnitud vectorial mediante la que se puede poner en movimiento un cuerpo, deformarlo o modificar su velocidad se la conoce bajo en nombre fuerza. Esta es capaz de transformar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo y se la mide en newtons (N).

Existen distintos tipos de fuerzas, algunos de ellos son:

Fuerza elástica: es la que logran ejercer los resortes que, fuera de su posición normal, es decir, cuando están comprimidos o estirados y logran ejercer fuerza, ya sea empujando o tironeando un cuerpo. Ej.

Fuerza de rozamiento: es la fuerza de contacto que surge cuando un cuerpo es deslizado sobre una superficie y se opone a este movimiento. Dentro de esta fuerza encontramos dos tipos: las dinámicas y las estáticas. La fuerza estática establece la fuerza mínima que se precisa para mover un cuerpo. Esta fuerza es equivalente a la fuerza que se necesite para mover un cuerpo, aunque en sentido contrario. La fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo es la de rozamiento dinámico. Ej.

Fuerza normal: es aquella que ejerce una superficie cuando reacciona ante un cuerpo que se desliza  sobre ella. Ej.

Fuerza gravitatoria: es aquella fuerza de atracción que surge entre dos cuerpos. Esta fuerza está condicionada por la distancia y masa de ambos cuerpos y disminuye al cuadrado a medida que se incrementa la distancia.

Dentro de este tipo de fuerza se encuentra el peso que es la fuerza gravitatoria que se ejerce por la aceleración del planeta, ya sea la Tierra o cualquier otro. Esta fuerza gravitatoria depende de la distancia y la gravedad en la que se encuentre el cuerpo. El par de reacción del peso se encuentra en el planeta. Ej.

Fuerza electromagnética: es la que repercute sobre aquellos cuerpos que se encuentran eléctricamente cargado. Está presente en las transformaciones químicas y físicas tanto de átomos como de moléculas. Ej.

Interacción nuclear fuerte: es la que logra mantener los componentes de los núcleos atómicos unidos. Actúa entre dos nucleones, neutrones o protones de forma indistinta y tiene mayor intensidad que la electromagnética. Ej.

Interacción nuclear débil: es la que logra la desintegración beta de los neutrones, los neutrinos, son sólo sensibles a esta clase de interacción. Este tipo de fuerza tiene menor alcance que la interacción nuclear fuerte y su intensidad es menor a la electromagnética.

LEYES DE NEWTON, DINAMICA, ESTATICA, PALANCAS & FUERZAS

CARLOS DANIEL CORONADO URIBE

ID.98110402880

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE SALUD

DEPARTAMENTO DE MEDICINA

CONCEPTOS BASICOS DE BIOFISICA

2016 - II