Interacciones y movimiento: cinemática, dinámica, energía y momento
Este bloque concentra la mecánica clásica: cinemática del punto, dinámica newtoniana con rozamiento, trabajo y energía, y conservación del momento lineal en choques. En la PAU gallega es frecuente un problema de plano inclinado con rozamiento resuelto por energía y otro de colisión totalmente inelástica.
Cinemática y dinámica
En un movimiento uniformemente acelerado: v = v₀ + a·t, x = x₀ + v₀·t + ½a·t², v² = v₀² + 2a·Δx. En un movimiento circular, a_n = v²/R = ω²R y a_t = dv/dt. Las leyes de Newton se aplican siempre sobre un diagrama de fuerzas: ΣF = m·a, con la normal perpendicular a la superficie y el rozamiento f = μ·N opuesto al movimiento (cinético) o al intento de movimiento (estático). En un plano inclinado, N = m·g·cosθ y la componente motriz del peso es m·g·senθ.
Trabajo, energía y momento
W = F·Δr·cosθ; el teorema de las fuerzas vivas da W_total = ΔE_c; con fuerzas no conservativas, W_nc = ΔE_m. La potencia es P = W/t = F·v. El momento lineal p = m·v se conserva en cualquier choque si el sistema está aislado; la energía cinética solo se conserva en los choques elásticos. En un choque totalmente inelástico los cuerpos quedan unidos: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁+m₂)·v'. El impulso mecánico es I = F·Δt = Δp. El centro de masas se mueve como una partícula sometida a la resultante de las fuerzas exteriores.
Ejemplo resuelto. Un proyectil de 20 g a 300 m/s se incrusta en un bloque de 2,00 kg en reposo sobre una superficie horizontal. Calcula la velocidad del conjunto y la energía perdida. Conservación de p: 0,020·300 = 2,020·v' → v' = 6,00/2,020 = 2,97 m/s. Energía inicial: ½·0,020·300² = 900 J. Energía final: ½·2,020·2,97² = 8,9 J. Se pierden 891 J, un 99 %, transformados en deformación y calor: p se conserva, E_c no.
Errores que cuestan puntos
Suponer N = m·g aunque existan componentes verticales o un plano inclinado. Dibujar el rozamiento en el sentido del movimiento. Aplicar conservación de la energía mecánica en un choque inelástico. Trabajar con masas en gramos sin pasar a kilogramos. Arrastrar un signo erróneo de la aceleración. Y olvidar que la velocidad del centro de masas no cambia por una colisión interna.