Sistemas simples

Análisis dinámico de cuerpos individuales sometidos a conjuntos de fuerzas constantes.

Idea general del tema

Los sistemas simples son los de un solo cuerpo y un solo eje de movimiento: el punto de partida de toda la dinámica de traslación. Con ellos se ensaya el método completo en su versión más corta, sin ligaduras entre cuerpos que lo complican.

El bloque sobre una superficie introduce la decisión entre reposo y deslizamiento a partir del umbral de rozamiento. El bloque colgante muestra cómo se relacionan el peso, la tensión y la aceleración de una carga suspendida y cuándo la cuerda tira más o menos que el peso.

Qué se comprende al terminar

Al terminar, el alumno debe ser capaz de decidir si un bloque se mueve comparando la fuerza aplicada con el rozamiento máximo, de calcular su aceleración si desliza y de obtener la tensión de una cuerda que sostiene una carga que sube, baja o está quieta.

Asimismo, debe poder explicar por qué la tensión cambia con la aceleración de la carga.

Ruta didáctica recomendada

1. Bloque sobre Superficie: estudia un bloque sobre una superficie horizontal, la normal, el rozamiento y la comparación con el umbral de deslizamiento.
2. Bloque Colgante: analiza una carga colgada de una cuerda y cómo se reparten peso y tensión según su aceleración.

Criterio físico esencial

El criterio esencial es averiguar primero si el sistema se mueve o no. Con rozamiento se compara la fuerza aplicada con el umbral; con una carga suspendida, el signo de la aceleración decide si la tensión es mayor o menor que el peso. Comprobar el resultado con los casos límite evita la mayoría de los errores de signo.

Conexión con problemas reales

• cajas, muebles y objetos arrastrados.
• grúas y montacargas.
• ascensores y cargas suspendidas.
• cables y cuerdas con una carga.

Objetivo final del tema

El objetivo final es dominar el método de la dinámica en sistemas de un solo cuerpo y resolver los casos de rozamiento y de carga suspendida con seguridad.