Dinámica en física: Características y mecánica
¿Qué es Dinámica?
¿Qué significa “dinámica”? La dinámica es una de las ramas centrales de la física. Las ideas de dinámica tratan con el movimiento y los factores que afectan el movimiento. La dinámica es cualquier fuerza externa que aumenta o disminuye la velocidad de un elemento o afecta su aceleración. Las cuatro fuerzas principales que afectan la velocidad y la aceleración de un objeto son la masa, la fuerza, el impulso y la energía. En el contexto de la dinámica, la fuerza es una influencia de empuje o atracción sobre un objeto.
La masa de un objeto es su tamaño o la cantidad de materia que tiene. Cuanta más masa tenga un objeto, menos efecto tendrán las fuerzas externas en su movimiento. El impulso es el movimiento potencial que puede experimentar un objeto. El momento de un objeto se ve afectado por su velocidad y su masa. La energía de un objeto es el nivel de su capacidad para moverse o actuar sobre otro objeto. Esta acción potencial se conoce como “trabajo”.
En otras palabras, la dinámica es el término en el mundo de la física que se refiere a las fuerzas que pueden causar cambios en la velocidad o aceleración de un objeto al alterar su masa, otras fuerzas, cantidad de movimiento o energía. Mucho de esto se hace a través de la transferencia de uno de estos atributos.
Un ejemplo de dinámica es un automóvil que se mueve a pesar de las fuerzas de múltiples objetos que intentan detenerlo. El automóvil tiene una gran masa, lo que significa que su cantidad de movimiento aumentará si no se detiene. Esto es especialmente cierto si la superficie sobre la que se mueve tiene una pendiente negativa. La energía de la combustión u otras fuerzas externas evitarán que el automóvil se detenga. Además, un empuje externo sobre el automóvil que sea lo suficientemente fuerte puede hacer que se mueva.
Estática vs Dinámica
La dinámica se contrasta directamente con la estática. La estática es el estudio de las fuerzas que hacen que un objeto permanezca en el mismo lugar. Un ejemplo de estática es un automóvil estacionado en el suelo que no se moverá a pesar de los esfuerzos de varias personas y fuerzas para moverlo. Al igual que la dinámica, las mismas fuerzas responsables de que un objeto permanezca estático en lugar de dinámico son la fuerza, la masa, la energía y el momento.
Dinámica en Física
Los principios de la dinámica son fundamentales para muchas partes de la física. Sin dinámica, los objetos no interactuarían entre sí ni provocarían cambios en el movimiento. Los cambios en el movimiento y otros tipos de interacciones son fundamentales para todo el campo de la física. Como las cuatro fuerzas centrales consideradas en cualquier estudio de la dinámica son la energía, la fuerza, el impulso y la masa, cualquier cambio en estos factores dará como resultado un cambio en el movimiento.
- Energía: La energía se transfiere a un objeto a partir de otras interacciones con otros objetos. Mayor energía significa mayor velocidad y aceleración. La disminución de la energía, por otro lado, da como resultado una velocidad más lenta.
- Fuerza: si un elemento que no está en movimiento tiene una fuerza de empuje o tracción ejercida sobre él, potencialmente puede tener más movimiento. Para que la fuerza pueda mover el objeto, debe ser lo suficientemente fuerte como para sortear la falta de energía, la masa del objeto y la falta de impulso. Si un objeto en movimiento tiene una fuerza de empuje o tracción ejercida sobre él que está en la misma dirección que su orientación actual, su velocidad aumentará. Si un objeto en movimiento tiene suficiente fuerza de empuje o atracción en la dirección opuesta, el movimiento del objeto disminuirá. Posiblemente, el movimiento del objeto se puede cancelar por completo.
- Momentum: Momentum es la capacidad de un objeto para moverse afectado por su masa y velocidad. Un mayor impulso significa que un objeto tendrá más movimiento. La disminución del impulso significa que un objeto será más susceptible a las influencias externas de energía y fuerza.
- Masa: La masa de un objeto no es realmente una faceta externa de un objeto, pero es la propiedad física central de un objeto contra la cual todas las fuerzas deben actuar para producir movimiento. Un objeto con una gran masa resultará más difícil de mover con energía, fuerza e impulso. Un objeto con menos masa, por otro lado, será más susceptible a estas influencias. En el contexto de la masa, la única forma de aumentar el movimiento es disminuir la masa. La única forma de disminuir el movimiento es aumentar la masa de un objeto.
Mecánica y Dinámica
La dinámica es una rama de la mecánica. La mecánica es el estudio de las interacciones entre la dinámica de múltiples objetos entre sí. La mecánica podría considerarse el estudio de la aplicación de los principios de la dinámica. Por el contrario, la dinámica podría considerarse el principio científico detrás de las operaciones de la mecánica. Cuando un investigador examina la mecánica de un sistema físico, está examinando la dinámica física de todos los objetos en conjunto.
Dinámica en Ingeniería
La dinámica es un estudio importante en el campo de la ingeniería. Sin dinámica, los ingenieros no sabrían cómo gestionar el movimiento. Tampoco entenderían las relaciones entre sus cuatro principios fundamentales. Los ingenieros aplican la dinámica de muchas maneras, entre ellas:
- Las superficies destinadas a aumentar el movimiento se crean deliberadamente para proporcionar la menor fricción posible.
- Las superficies destinadas a ralentizar los elementos se crean para proporcionar la mayor fricción posible.
- Los edificios están construidos para tener suficiente masa para soportar influencias externas como la fuerza del viento.
Ejemplos de Dinámica
La dinámica está presente en muchos escenarios, incluyendo principalmente las áreas científicas y la vida cotidiana.
- Un automóvil con una masa considerable desciende por una colina. Su masa, cantidad de movimiento y energía producen una gran cantidad de velocidad. La velocidad del automóvil disminuye cuando se encuentra con un trozo de grava áspera que causa fricción.
- Galileo proporcionó un excelente ejemplo de dinámica cuando hizo rodar una pelota por un plano y examinó los cambios en su movimiento.
- Una persona empuja un bloque a lo largo de una superficie plana. La fuerza de la persona hace que el bloque se mueva. La energía se transfiere al bloque o al menos afecta al bloque. Estas influencias son suficientes para mover toda la masa del bloque. Sin embargo, no es suficiente dar impulso para que el bloque se mueva sin la influencia directa de la persona.
Resumen de la lección
La dinámica es una rama de la física que examina las influencias en el movimiento de un objeto. La física examina las relaciones entre las propiedades físicas y las fuerzas y sus manifestaciones en las interacciones entre objetos. Los cuatro elementos principales de la dinámica son la masa, la energía, el impulso y la fuerza. En el contexto de las fuerzas dinámicas, la fuerza es una influencia de empuje o atracción ejercida sobre un objeto. Cada uno de estos elementos interactúa entre sí para aumentar o disminuir el impulso de un objeto. En contraste, la estática examina la persistencia de la quietud en un objeto.
La dinámica es un campo importante en la física, pero también es un campo importante en la mecánica. La mecánica es el estudio de cómo las interacciones entre los objetos y su entorno funcionan juntos en un sistema. Ambos campos son utilizados por ingenieros, quienes usan sus principios para guiar sus proyectos. Un ejemplo de dinámica es un automóvil que ha mantenido pero reducido el movimiento después de conducir sobre una zona de grava rugosa en lugar de asfalto.
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