Dinámica. Las leyes del movimiento - Editorial Patria

1 DIN MICALA S leyes DEL MOVIMIENTOR icardo G nem CorveraInstituto Tecnol gico y de Estudios Superiores de MonterreyCampus Ciudad de M xicoRosa Mar a Guadalupe Garc a Castel nInstituto Tecnol gico y de Estudios Superiores de MonterreyCampus Ciudad de M xicoAna Elizabeth Garc a Hern ndezUniversidad La SalleCampus MoreliaPRIMERA EDICI N EBOOKM XICO, 2014 Direcci n Editorial : Javier Enrique CallejasCoordinaci n Editorial : Estela Delf n Ram rezDise o de interiores: Jorge Mart nez Jim nez ( Seditograf )Dise o de portada: Jaime Mill n S nchez (Publishare)Ilustraciones: Adrian Zamorategui Berber, Arturo D.

2 Ram rez (Nemesis)Fotograf as: Jupiter Images CorporationRevisi n t cnicaM. en C. Sergio Salda a S nchez Instituto Polit cnico NacionalDin mica. Las leyes del movimientoDerechos reservados: 2014, Ricardo G nem Corvera, Rosa Mar a Guadalupe Garc a Castel n, Ana Elizabeth Garc a Hern ndez 2014, GRUPO Editorial Patria , DE 180, Colonia San Juan Tlihuaca,Delegaci n Azcapotzalco, C digo Postal 02400, M xico, de la C mara Nacional de la Industria Editorial MexicanaRegistro n m. 43 ISBN ebook: 978-607-438-906-7 Queda prohibida la reproducci n o transmisi n total o parcial del contenido de la presenteobra en cualesquiera formas, sean electr nicas o mec nicas, sin el consentimiento previo y por escrito del en M xicoPrinted in MexicoPrimera edici n ebook: Mayte y para mis hijos: Ana Paula y Andr s con mucho cari G nem mi esposo y mi hijo con cari Mar a Guadalupe Garc a Castel nCon amor y cari o para mi esposo y mis Elizabeth Garc a mica: las leyes del movimientoIVCONTENIDOP refacio.

3 XICap tulo 1 PARA QU SIRVE LA DIN MICA? .. 1 Objetivos .. 2 Algunas defi niciones importantes .. 2 Fuerza .. 2 Cuerpo r gido.. 4 Nodo .. 4 Esfuerzos .. 4 Las consecuencias de los esfuerzos din micos .. 7 Fatiga .. 7 Resonancia .. 8 M quinas y mecanismos .. 12 An lisis din mico de un mecanismo .. 13 Otros usos de la din mica .. 17 Resumen .. 19 Problemas .. 20 Cap tulo 2 CINEM TICA DE PART CULAS .. 21 Objetivos .. 22 Conceptos b sicos de cinem tica.

4 22 Marco de referencia inercial .. 22 Sistema de coordenadas cartesianas .. 24 Sistema de coordenadas cil ndricas .. 24 Sistema de coordenadas esf ricas .. 25 Din mica: las leyes del movimientoVI Cantidades cinem ticas .. 26 Posici n .. 26 Desplazamiento .. 27 Trayectoria .. 28 Distancia .. 28 Tiempo .. 28 Velocidad y aceleraci n .. 30 Velocidad promedio .. 30 Velocidad instant nea .. 32 Rapidez .. 32 Aceleraci n promedio.

5 32 Aceleraci n instant nea .. 32 movimiento rectil neo uniformemente acelerado .. 40 Ca da libre .. 44 movimiento curvil neo .. 51 Tiro parab lico .. 52 movimiento circular .. 56 movimiento circular uniforme .. 57 movimiento circular uniformemente acelerado .. 57 movimiento general .. 58 Descripci n del movimiento mediante coordenadas polares.. 70 movimiento relativo y de objetos dependientes .. 73 movimiento relativo de traslaci n .. 73 Aceleraci n en el movimiento relativo.

6 76 movimiento relativo de traslaci n y de rotaci n .. 77 Aceleraci n de Coriolis .. 81 Efecto Coriolis .. 83 movimiento de objetos conectados .. 84 Resumen .. 85 Problemas .. 88 Cap tulo 3 CIN TICA DE PART CULAS .. 101 Objetivos .. 102 Las leyes del movimiento .. 102 Fuerzas en la naturaleza .. 104 Tipos de movimientos .. 104 movimiento circular .. 111 movimiento bajo una fuerza central .. 114 leyes de Kepler .. 115 ContenidoVIIR esumen.

7 120 Problemas .. 120 Cap tulo 4 TRABAJO Y ENERG A DE PART CULAS .. 133 Objetivos .. 134 La energ a cin tica de una part cula .. 134 La defi nici n de trabajo .. 135 El trabajo hecho por la gravedad.. 136 El trabajo por un resorte .. 137 El teorema del trabajo y la energ a cin tica .. 139 Las fuerzas conservativas .. 149 Energ a potencial .. 150 El principio de conservaci n de la energ a .. 151 Potencia y efi ciencia .. 154 Resumen .. 160 Problemas.. 162 Cap tulo 5 IMPULSO Y MOMENTUM.

8 167 Objetivos .. 167 Principio del impulso y del momentum lineal .. 168 Centro de masa de un sistema de part culas .. 172 movimiento del centro de masa .. 173 Conservaci n del momentum lineal .. 175 Choques entre part culas .. 177 Impacto central directo .. 178 Colisiones inel sticas .. 182 Colisiones perfectamente inel sticas .. 182 Coefi ciente de restituci n .. 183 Colisiones bidimensionales .. 184 Impacto central oblicuo .. 184 Torque y momentum angular.

9 185 Principio del impulso y del momentum angular .. 188 Resumen .. 190 Problemas .. 191 Din mica: las leyes del movimientoVIIICap tulo 6 CINEM TICA DE UN CUERPO R GIDO .. 197 Objetivos .. 199 Traslaci n lineal .. 199 Traslaci n curvil nea .. 203 Rotaci n alrededor de un eje fi jo .. 206 movimiento general .. 210 Velocidad relativa en un plano .. 211 Centro instant neo de rotaci n .. 214 Aceleraciones relativas .. 216 movimiento relativo (ejes en rotaci n).

10 220 Resumen .. 227 Problemas .. 227 Cap tulo 7 CIN TICA DE CUERPO R GIDO .. 235 Objetivos .. 236 Ecuaciones de movimiento de traslaci n .. 236 Momento de inercia de masa .. 239 Radio de giro .. 243 C lculo del momento de inercia por integraci n .. 243 El teorema de los ejes paralelos .. 245 Ecuaci n del movimiento rotacional .. 249 El principio de D Alambert .. 255 El rodamiento: un caso especial .. 265 Resumen .. 269 Problemas.. 270 Cap tulo 8 TRABAJO Y ENERG A DE UN CUERPO R GIDO.