Dinámica y Energía: Conceptos Clave

Dinámica y Energía: Conceptos Clave

• Dinámica: Estudia las causas del movimiento.
• Energía: Magnitud escalar, medida en Joules (J), que representa la capacidad de realizar trabajo.

Leyes de Newton

• Primera Ley (Ley de la Inercia): Un cuerpo permanece en reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no actúan fuerzas sobre él o la resultante de las fuerzas es cero.
• Segunda Ley (Ley Fundamental de la Dinámica): La fuerza neta sobre un cuerpo es igual al producto de su masa y aceleración (F = ma).
• Tercera Ley (Principio de Acción y Reacción): A toda acción hay una reacción igual y opuesta.

Fuerza y Rozamiento

• Rozamiento: Resistencia al movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto (deslizamiento o rodadura).
• Definición dinámica de masa: La masa de un cuerpo caracteriza su inercia.

Trabajo, Potencia y Energía

• Trabajo (W): El producto escalar de la fuerza y el desplazamiento (W = F ⋅ Δr). Unidad: Joule (J).
• Potencia (P): La relación entre el trabajo y el tiempo (P = W/t). Unidad: Watt (W).
• Energía Cinética (Ec): Energía asociada al movimiento de un cuerpo (Ec = 1/2 mv²).
• Teorema del Trabajo y la Energía Cinética: El trabajo realizado por una fuerza es igual a la variación de la energía cinética del cuerpo.
• Energía Potencial Gravitatoria (Ep): Energía asociada a la posición de un cuerpo en un campo gravitatorio (Ep = mgh).
• Energía Potencial Elástica: Energía almacenada en un cuerpo elástico deformado (Ep = 1/2 kx²).

Choques

• Choque: Interacción entre dos cuerpos que produce un cambio brusco en sus velocidades.
  • Choque Elástico: Se conserva la cantidad de movimiento y la energía cinética.
  • Choque Inelastico: Se conserva la cantidad de movimiento, pero no la energía cinética.

Dinámica de Rotación

• Energía Cinética de Rotación: Energía asociada al movimiento de rotación de un cuerpo (E = 1/2ω²I).
• Momento de Inercia (I): Medida de la resistencia de un cuerpo a la rotación.
• Segunda Ley de Newton en Rotación: El momento neto de las fuerzas es igual al producto del momento de inercia por la aceleración angular (M = Iα).
• Teorema de los Ejes Paralelos: Relación entre el momento de inercia respecto a un eje por el centro de masa y otro paralelo.

Fuerzas Conservativas y No Conservativas

• Fuerzas Conservativas: El trabajo depende solo de las posiciones inicial y final, no de la trayectoria (ej: gravitatoria, elástica).
• Fuerzas No Conservativas: El trabajo sí depende de la trayectoria y disipan energía del sistema (ej: rozamiento).

Momento de Inercia y Analogía con la Masa

• Analogía masa-momento de inercia: El momento de inercia es análogo a la masa en el movimiento lineal.
• Momento de inercia (I): Depende de la distribución de la masa respecto al eje de rotación.
• A mayor momento de inercia, mayor torque para una aceleración angular dada.

Aplicaciones

• Tubo de Venturi y Tubo de Pitot: Usados para medir la velocidad de fluidos.
• Teorema de Torricelli: Relaciona la velocidad de salida de un fluido por un orificio con la altura del líquido.

Conclusiones

• Dinámica y energía son fundamentales para comprender el movimiento y la interacción de los cuerpos.
• Los principios de conservación y las fuerzas conservativas/no conservativas son clave en el estudio.

Este quiz cubre los conceptos fundamentales de dinámica y energía, incluyendo las leyes de Newton y el trabajo. Se explorarán definiciones esenciales como inercia, rozamiento y potencia. Ideal para estudiantes que desean profundizar en la física clásica.