Conceptos Clave de la Física Fundamental: Dinámica, Energía y Movimiento

Fundamentos de la Mecánica Clásica

Cinemática: Lanzamiento Inclinado

Componentes de la velocidad en el lanzamiento inclinado:

Escribe las componentes que permiten calcular la velocidad vertical y horizontal en el lanzamiento inclinado:

• Componente vertical de la velocidad inicial (V_oy):

  $$V_{oy} = V_o \cdot \text{sen}(\theta)$$ (Nota: La fórmula original contenía errores, se corrige asumiendo $\theta$ como el ángulo de lanzamiento).

• Componente horizontal de la velocidad inicial (V_ox):

  $$V_{ox} = V_o \cdot \text{cos}(\theta)$$

Componente de la velocidad horizontal en el tiempo:

$$V_x = V_{ox} = V_o \cdot \text{cos}(\theta)$$

Leyes de la Dinámica y Gravitación

1. Primera Ley de la Dinámica (Ley de Inercia)

   Un objeto permanece en reposo o se mueve indefinidamente con velocidad constante, cuando las fuerzas que actúan sobre el objeto se equilibran, dando una resultante nula.

2. Segunda Ley de Newton

   Si sobre un objeto actúa una fuerza constante no equilibrada, el objeto adquiere una aceleración constante. Experimentalmente se cumple que la fuerza aplicada es directamente proporcional a la aceleración que adquiere el objeto ($$F = m \cdot a$$).

3. Tercera Ley de la Dinámica (Ley de Acción y Reacción)

   Si un objeto ejerce sobre otro una fuerza determinada, simultáneamente ejerce sobre el primero una fuerza del mismo módulo, pero de sentido opuesto.

4. Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)

   Se denomina DCL al diagrama donde se representan, a través de vectores, todas y cada una de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

5. Ley de Gravitación Universal

   Dos objetos físicos cualesquiera se atraen entre sí con una fuerza cuyo módulo es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Movimiento Oscilatorio

1. Concepto de Péndulo Simple

   Es una configuración física formada por un hilo inextensible del cual cuelga un cuerpo de masa puntual (o peso despreciable).

2. Concepto de Sistema Masa-Resorte

   Este sistema consiste en una masa “m” unida a un resorte, que a su vez se halla fijo a una pared.

3. Concepto de Movimiento Armónico Simple (MAS)

   Es un movimiento periódico en ausencia de rozamiento, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento y aplicada en la misma dirección, pero de sentido opuesto.

Trabajo, Potencia y Energía

1. Concepto de Trabajo Mecánico (W)

   Es la magnitud medida por el producto escalar de la fuerza aplicada y el desplazamiento que ha experimentado el punto de aplicación de esa fuerza.

2. Condiciones del Trabajo Mecánico

   • Trabajo Mecánico Máximo

     Ocurre cuando la fuerza y el desplazamiento tienen igual dirección e igual sentido; o cuando la fuerza y el desplazamiento forman un ángulo de 0° o 360°.

   • Trabajo Mecánico Mínimo (Negativo)

     Ocurre cuando la fuerza y el desplazamiento tienen igual dirección, pero sentido opuesto; o cuando estos forman un ángulo de 180°.

   • Trabajo Mecánico Nulo

     Ocurre cuando la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares, o cuando forman un ángulo de 90° o 270°.

3. Concepto de Potencia Mecánica (P)

   Es el trabajo realizado por unidad de tiempo o la rapidez con que se realiza el trabajo mecánico.

4. Unidades Prácticas de Potencia Mecánica

   Caballo de Vapor (C.V) y Caballo de Fuerza (H.P).

5. Concepto de Energía

   Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo.

6. Concepto de Energía Cinética (E_c)

   Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su movimiento.

7. Concepto de Energía Potencial (E_p)

   Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su posición o de su configuración.

8. Concepto de Energía Mecánica (E_m)

   Es la suma de la energía cinética y la energía potencial.

   $$E_m = E_c + E_p$$