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Sistemas de partículas

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Definición de sistema de partículas)
(Definición de sistema de partículas)
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En la mayoría de los casos se cumplirá además que la fuerza que la partícula <math>k</math> ejerce sobre la <math>i</math> (y por tanto la que la <math>i</math> ejerce sobre la <math>k</math>) va en la dirección de la recta que une ambas partículas. Matemáticamente, esto se expresa imponiendo que el vector <math>\mathbf{F}_{k\to i}</math> es paralelo a la posición relativa <math>\mathbf{r}_i-\mathbf{r}_k</math>, esto es, si
En la mayoría de los casos se cumplirá además que la fuerza que la partícula <math>k</math> ejerce sobre la <math>i</math> (y por tanto la que la <math>i</math> ejerce sobre la <math>k</math>) va en la dirección de la recta que une ambas partículas. Matemáticamente, esto se expresa imponiendo que el vector <math>\mathbf{F}_{k\to i}</math> es paralelo a la posición relativa <math>\mathbf{r}_i-\mathbf{r}_k</math>, esto es, si
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Eliminando paréntesis y aplicando la tercera ley de Newton esto equivale a la condición
Eliminando paréntesis y aplicando la tercera ley de Newton esto equivale a la condición

Revisión de 21:15 12 dic 2009

Contenido

1 Definición de sistema de partículas

En mecánica consideramos un sistema de partículas como un conjunto de N puntos materiales que se mueven por separado, si bien interactúan entre sí y están sometidos a fuerzas externas.

Cada una de las partículas del sistema posee una masa propia, mi, siendo i=1,\ldots,N un índice que sirve para etiquetar individualmente cada una de las partículas. la partícula i está caracterizada por una posición \mathbf{r}_i y una velocidad \mathbf{v}_i. Esta posición y esta velocidad evolucionan de acurdo con las leyes de la dinámica

\frac{\mathrm{d}\mathbf{r}_i}{\mathrm{d}t}=\mathbf{v}_i        m_i \frac{\mathrm{d}\mathbf{v}_i}{\mathrm{d}t} = \mathbf{F}_i        i=1,\ldots,N

siendo \mathbf{F}_i la resultante de las fuerzas que actúan sobre la partícula i. Esta resultante se compone de las fuerzas que cada una de las demás partículas del sistema ejerce sobre i, más la resultante de las fuerzas externas aplicadas sobre ella

\mathbf{F}_i =  \mathbf{F}_{i\mathrm{ext}}+ \mathbf{F}_{1\to i}+\mathbf{F}_{2\to i} + \cdots = \mathbf{F}_{i\mathrm{ext}}+\sum_{k=1}^N \mathbf{F}_{k\to i}

Este sumatorio representa la suma sobre las partículas restantes, esto es k va de 1 hasta N, excluyendo el caso k = i, ya que admitimos que una partícula no produce fuerza sobre sí misma (equivalentemente, \mathbf{F}_{i\to i}=ºmathbf{0}).

Suponemos que las interacciones entre las partículas obdecen la 3ª ley de Newton

\mathbf{F}_{k\to i} = -\mathbf{F}_{i\to k}

o, lo que es lo mismo

\mathbf{F}_{k\to i} +\mathbf{F}_{i\to k} = \mathbf{0}


En la mayoría de los casos se cumplirá además que la fuerza que la partícula k ejerce sobre la i (y por tanto la que la i ejerce sobre la k) va en la dirección de la recta que une ambas partículas. Matemáticamente, esto se expresa imponiendo que el vector \mathbf{F}_{k\to i} es paralelo a la posición relativa \mathbf{r}_i-\mathbf{r}_k, esto es, si

(\mathbf{r}_{i}-\mathbf{r}_k)\times\mathbf{F}_{k\to i} = \mathbf{0}

Eliminando paréntesis y aplicando la tercera ley de Newton esto equivale a la condición

\mathbf{r}_i\times\mathbf{F}_{k\to i} + \mathbf{r}_k \times \mathbf{F}_{i\to k} = \mathbf{0}

2 Propiedades de un sistema de partículas

2.1 Masa total

2.2 Centro de masas

2.3 Cantidad de movimiento

2.4 Momento angular (o cinético)

2.5 Energía cinética

3 Leyes de conservación

3.1 De la cantidad de movimiento

3.2 Del momento angular

4 Aplicaciones

4.1 Colisiones

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