Definición de dinámica (física)

1. El término dinámica, tal y como se emplea vulgarmente parece ser poco preciso, aunque siempre se utiliza en relación con el movimiento de los cuerpos y las leyes que lo rigen. Físicamente, sin embargo, la Dinámica es una de las tres partes que, siguiendo la clasificación dé Ampère, integran la Mecánica, y en concreto la parte que se ocupa de los efectos que producen las fuerzas en el movimiento de los cuerpos e investiga las leyes que gobiernan estos movimientos, en contraposición con la Cinemática, que se limita al estudio del movimiento en sí mismo, prescindiendo de la causa que lo produce; otra parte de la Mecánica, la Estática, se ocupa finalmente de las leyes que regulan las fuerzas en equilibrio, es decir, cuando las fuerzas no producen movimiento alguno. Algunos simplifican esta clasificación y engloban la Cinemática en la Dinámica, reduciendo a sólo dos partes las materias propias de toda la Mecánica clásica; el conjunto de conocimientos de ésta rama más amplia de la Mecánica, recibe entonces el nombre de Cinética.
   
   La que llamamos Dinámica clásica se basa en los postulados de Newton y en los principios que de ellos se infieren. Estos principios conservan aún validez para la mayoría de los fenómenos de la vida diaria. Los tres postulados fundamentales se enuncian como sigue:
   
   1) Todo cuerpo continuará en su estado de reposo, o de movimiento rectilíneo y uniforme a menos que una fuerza, o par de ellas exterior le obligue a cambiar este estado. Es el llamado principio de la Inercia.
   
   
   2) La variación de la cantidad de movimiento es proporcional al impulso de la fuerza externa que la produce y tiene lugar en la dirección de la recta según la cual actúa dicha fuerza. Se supone, naturalmente, que las unidades se eligen adecuadamente.
   
   
   3) A toda acción se opone siempre una reacción igual y contraria, o de otro modo: las acciones mutuas entre dos cuerpos siempre son iguales y directamente opuestas. Por acción y reacción se entienden aquí exclusivamente fuerzas y pares.
   
   
   Es indudable que en estos postulados entra un factor totalmente ajeno al estudio de la Cinemática y la Estática, a saber, los efectos de la inercia asociados a la masa. La ley fundamental de la Dinámica tiene por expresión
   
   
   f = ma (fórmula 1)
   
   
   en donde f es la fuerza que actúa sobre el cuerpo de masa m y a la aceleración que dicha fuerza promueve. Éste es el llamado segundo axioma de Newton. El concepto de cantidad de movimiento se debe a Newton y en la terminología moderna se define como el producto de la masa por la velocidad lineal, o sea, mv en el caso de meros efectos de traslación, o como el producto del momento de inercia por la velocidad angular para efectos de rotación. La segunda ley nos lleva directamente a un concepto dinámico de la fuerza, a saber, la variación de la cantidad de movimiento; sus unidades son la dina o el poundal, según que se tome como base el sistema cegesimal (centímetro-gramo-segundo) o el anglosajón absoluto (pie-libra-segundo). En el sistema Giorgi o M. K. S. la unidad de fuerza recibe el nombre de newton. De la fórmula f = ma se deduce la del impulso y de la cantidad de movimiento. Como la aceleración a es igual a la velocidad dividida por el tiempo, tenemos:
   
   
   a = v/t
   
   
   por tanto, sustituyendo a en (fórmula 1) por esta valor resulta
   
   
   f = m . v/t
   
   
   de donde
   
   
   ft = mv
   
   
   ft se llama el impulso de la fuerza. Los conceptos actuales de trabajo y energía han sido consecuencia de desarrollos posteriores. El sistema dinámico basado en los postulados de Newton y en sus consecuencias es el llamado newtoniano, y las contribuciones de Rumford, Clausius, Mayes, Joule y Kelvin, que han conducido a la ley de la conservación de la energía y a la teoría general de las transformaciones del calor, han ampliado el alcance de la Dinámica en su descripción de los fenómenos físicos.
   
   Los métodos introducidos por Hamilton con su cálculo de variaciones y por Lagrange con sus conocidas ecuaciones, son de incalculable valor para el estudio de los problemas dinámicos. En muchas ocasiones no se conoce la naturaleza íntima de un fenómeno y debe recurrirse a los métodos dinámicos, que no requieren un completo conocimiento del sistema investigado. En general, un método que permite relacionar entre sí las diversas variables de un sistema consiste en alterar una propiedad o coordenada y analizar lo que sucede a las otras variables. Tanto las ecuaciones de Hamilton como las de Lagrange relacionan la energía cinética y la potencial, el tiempo y una coordenada y su variación con el tiempo. La ecuación de Lagrange difiere de la de Hamilton en que incluye explícitamente la fuerza externa que actúa sobre el cuerpo.
   
   Al término Dinámica se han añadido un cierto número de prefijos, para designar ciertas materias o especializaciones; así, los temas incluidos en la Electrodinámica, la Hidrodinámica, la Aerodinámica o la Termodinámica, ocupan un lugar preeminente en la moderna literatura física e ingenieril. En 1905 Albert Einstein publicó su célebre Teoría de la Relatividad, en la que usando muchos conceptos derivados de la Dinámica clásica y ciertos postulados nuevos, desarrolló la Mecánica Relativista, que en modo alguno, ha desterrado a la newtoniana, sino que ofrece soluciones a problemas no resueltos por ésta y hace de la mecánica clásica un caso especial de la relativista, aplicable aquélla a movimientos lentos.

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