Índice de Contenido
Sección 1: Unidades
Unidades en Física y Tipos de Medición
El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el estándar internacional para medir magnitudes físicas. Algunas unidades fundamentales incluyen:
- Longitud (m):Medida en metros, el metro es la unidad estándar para describir distancias.
- Masa (kg): Medida en kilogramos, el kilogramo es la unidad básica para cuantificar la cantidad de materia en un objeto.
- Tiempo (s):Medido en segundos, el segundo es la unidad fundamental para expresar intervalos de tiempo.
- Temperatura (K): Medida en kelvins, el kelvin es la unidad para expresar la temperatura termodinámica.
Medición Directa e Indirecta:
Medición Directa:La medición directa implica la obtención de un valor de una magnitud utilizando instrumentos de medición. Algunos ejemplos son:
- Medir la longitud de un objeto con una regla.
- Medir la masa de un objeto con una balanza.
- Medir el tiempo con un cronómetro.
La medición indirecta involucra el cálculo de una magnitud utilizando fórmulas y datos medidos directamente. Algunos ejemplos son:
- Calcular la velocidad con la fórmula, el cambio de posición sobre el cambio de tiempo.
- Calcular la densidad con la fórmula Densidad = Masa\Volumen
Las unidades en Física son esenciales para cuantificar y describir magnitudes físicas de manera consistente. Las mediciones directas e indirectas son herramientas clave para adquirir información sobre el mundo físico. La aplicación adecuada de unidades y técnicas de medición es fundamental para el desarrollo y avance en la comprensión de los fenómenos físicos.
Sección 2: Vectores
Vectores en Física
En Física, los vectores son cantidades que tienen tanto magnitud como dirección. Pueden representar diversas magnitudes físicas, como desplazamiento, velocidad, fuerza, entre otras. Un vector se representa gráficamente mediante una flecha que indica la dirección y la longitud, donde la longitud representa la magnitud y la punta de la flecha señala la dirección.
Componentes de un VectorCada vector puede dividirse en componentes rectangulares en un sistema de coordenadas. En un sistema bidimensional (x, y), un vector puede expresarse como la suma de dos vectores componentes: vec{A} = A_x \{i} + A_y \{j} Donde ( A_x ) y ( A_y ) son las componentes en las direcciones x e y respectivamente, y {i} y {j} son los vectores unitarios en esas direcciones.
Suma de Vectores Método del TriánguloLa suma de dos vectores vec{A} y vec{B} se puede visualizar como un triángulo. El vector resultante \( \vec{R} \) es el vector que va desde el punto inicial del primer vector hasta el punto final del último vector. Método del Triángulo vec{R} = vec{A} + vec{B}
Método del ParalelogramoOtro método común para sumar vectores es el método del paralelogramo. Se dibuja un paralelogramo con los dos vectores como lados adyacentes. El vector resultante es la diagonal del paralelogramo que va desde el punto de inicio común de los dos vectores hasta el punto final común.
Sección 3: Cinemática
Cinemática en Física La cinemática es la rama de la Física que se encarga de estudiar el movimiento de los cuerpos, sin considerar las fuerzas que lo originan. Se centra en describir, medir y analizar conceptos como la posición, velocidad y aceleración, sin entrar en detalle sobre las causas de dichos movimientos.
Podemos observar los siguientes conceptos:
- Posición: - La posición de un objeto se refiere a su ubicación en el espacio en relación con un punto de referencia. Se mide a lo largo de una línea recta y se puede representar con un número (la posición en una dimensión) o un vector (la posición en dos o más dimensiones).
- Desplazamiento:El desplazamiento es el cambio en la posición de un objeto.
- Velocidad:La velocidad es la tasa de cambio de posición respecto al tiempo. Se puede expresar como la derivada de la posición respecto al tiempo.
- Aceleración:La aceleración es la tasa de cambio de velocidad respecto al tiempo. Se puede expresar como la derivada de la velocidad respecto al tiempo.
Las fórmulas cinemáticas son un conjunto de fórmulas que relacionan las cinco variables cinemáticas listadas a continuación. Desplazamiento, Intervalo de tiempo, Velocidad inicial, Velocidad final, Aceleración constante.
¿Cómo seleccionas y usas una fórmula cinemática?
Escogemos la fórmula cinemática que incluya tanto la variable desconocida que queremos determinar y tres de las variables cinemáticas que ya conozcamos. De esta forma, podemos resolver para la incógnita que queremos encontrar, que será la única incógnita en la fórmula.
Sección 4: Dinamica
La dinámica es la rama de la Física que se ocupa de estudiar las causas del movimiento de los cuerpos y cómo estas causas están relacionadas con las leyes del movimiento. En otras palabras, la dinámica se centra en entender las fuerzas y cómo estas afectan el movimiento de los objetos.
Principios Fundamentales:
- 1.Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia): - Un objeto permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa neta actúe sobre él.
- 2. Segunda Ley de Newton (Ley de la Fuerza y la Aceleración): - La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada e inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración es en la dirección de la fuerza neta.
- 3. Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción): - Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Las fuerzas siempre ocurren en pares, y si un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza de igual magnitud en sentido opuesto sobre el objeto A.
Aplicación de las Leyes de Newton:
- Fuerzas en Superficies Horizontales y Verticales: - Para un objeto en una superficie horizontal, la fuerza neta horizontal está relacionada con la masa y la aceleración horizontal. - Para un objeto en caída libre, la fuerza neta vertical es igual al peso del objeto.
- Fuerzas de Rozamiento: - La fuerza de rozamiento actúa en dirección opuesta al movimiento relativo entre dos superficies en contacto.
- Fuerzas de Tensión: - En una cuerda o cable, la fuerza de tensión es igual en ambos extremos y actúa en la dirección de la cuerda.
Sección 5: Estatica
La estática es una rama de la Física que se ocupa del estudio de los cuerpos en equilibrio, es decir, aquellos cuerpos que están en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, pero sin experimentar aceleración. En la estática, se analizan las condiciones necesarias para que un objeto o sistema de objetos se encuentre en equilibrio bajo la acción de fuerzas y momentos.
Principios Fundamentales:
- Primer Principio de la Estática (Principio del Equilibrio): - Un objeto está en equilibrio si la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero.
- Segundo Principio de la Estática (Principio del Momento): - Un objeto está en equilibrio si la suma de los momentos (o torques) respecto a cualquier punto es cero.
Aplicación de los Principios de la Estática:
- Equilibrio de Fuerzas: - En un sistema en equilibrio, la suma de las fuerzas en cualquier dirección es cero.
- Equilibrio de Momentos: - En un sistema en equilibrio, la suma de los momentos respecto a cualquier punto es cero.
Sección 6: Trabajo y Energia
En Física no tiene nada que ver el esfuerzo físico con el trabajo. Realizar un trabajo en Física implica aplicar una fuerza sobre un cuerpo y desplazarlo. Como consecuencia de esta acción, el trabajo es un modo de transferir energía de un cuerpo a otro. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en Julios o joules (J) en el Sistema Internacional.
Energía cinética
Es la energía que tienen los cuerpos debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo que posee una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.Energía potencial
Es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración.Energía mecánica
Es la energía que adquiere un cuerpo cuando se realiza un trabajo sobre él a una determinada altura. Es decir, es la suma de las energías cinética y potencial. Resulta imposible observar la energía mecánica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energía mecánica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro. Cuando un cuerpo cae, lo que pierde en energía potencial lo gana en energía cinética, pero la suma de las energías cinéticas y potencial se mantiene constante. Esto solamente ocurre en ausencia de rozamiento. Si hay rozamiento, parte de la energía mecánica se disipa caloríficamente.Sección 7: Choque
El choque se define como la interacción mutua entre dos o más cuerpos, de los cuales al menos uno está en movimiento, produciendo intercambio de momento y energía. Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente por un impacto, por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.