Conceptos Esenciales de Física: Cinemática, Dinámica, Energía y Fluidos

Conceptos Fundamentales de Física

Cinemática: El Estudio del Movimiento

La cinemática es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo producen.

• Sistema de referencia: Punto o conjunto de puntos respecto al cual se describe el movimiento de un cuerpo.
• Trayectoria: Línea formada por los sucesivos puntos que ocupa un móvil en su movimiento.
• Desplazamiento: Vector que une dos puntos de la trayectoria.
• Posición: Punto de la trayectoria que ocupa un móvil en un momento dado.
• Distancia recorrida: En un intervalo de tiempo, es la longitud medida sobre la trayectoria que existe entre las posiciones inicial y final del móvil en dicho intervalo.
• Velocidad: Rapidez con la que un móvil cambia de posición.
• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Se produce si un cuerpo sigue una trayectoria rectilínea y su velocidad es constante.
• Aceleración: Rapidez con la que un móvil cambia de velocidad.
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA): Se produce si un cuerpo sigue una trayectoria rectilínea y su aceleración es constante y no nula.

Dinámica: Fuerzas y Movimiento

La dinámica es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen (las fuerzas).

• Fuerza resultante: Fuerza que produce sobre un cuerpo el mismo efecto que el sistema de todas las fuerzas que actúan sobre él.
• Equilibrio: Dos o más fuerzas están en equilibrio cuando neutralizan mutuamente sus efectos, es decir, cuando su resultante es nula.
• Reposo: Un cuerpo está en reposo si no actúa ninguna fuerza sobre él o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.
• Segunda Ley de Newton: Si sobre un cuerpo actúa una fuerza, este adquiere una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, siendo la masa la constante de proporcionalidad. (F = m·a)
• Tercera Ley de Newton: Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero otra fuerza con el mismo módulo y la misma dirección, pero de sentido contrario. (Principio de Acción y Reacción)
• Fuerza normal: Fuerza que ejerce la superficie de apoyo de un cuerpo sobre este, perpendicular a la superficie.
• Fuerza de rozamiento: Fuerza que aparece en la superficie de contacto de los cuerpos, oponiéndose al movimiento relativo entre ellos.

Energía, Trabajo y Potencia

Estos conceptos son fundamentales para entender cómo los sistemas físicos interactúan y cambian.

• Energía: Magnitud física por la que los cuerpos tienen capacidad para realizar transformaciones en sí mismos o en otros cuerpos.
• Trabajo: El trabajo de una fuerza constante aplicada a un cuerpo es igual al producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento por el desplazamiento del cuerpo. (W = F·d·cosθ)
• Potencia: Relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado. (P = W/t)
• Energía cinética: Energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. (Ec = ½mv²)
• Energía potencial: Energía que posee un cuerpo debido a la posición que ocupa respecto a un nivel de referencia, como la superficie de la Tierra. (Ep = mgh)

Mecánica de Fluidos: Presión y Propiedades

La mecánica de fluidos estudia el comportamiento de líquidos y gases.

• Presión: Razón entre la fuerza aplicada sobre una superficie y el valor de esta. P = F/S
• Pascal (Pa): Unidad de presión en el Sistema Internacional, definida como la presión ejercida por la fuerza de un Newton (N) sobre la superficie de un metro cuadrado (m²).
• Fluidez: Propiedad de los fluidos de deslizarse a través de canales y orificios, adoptando la forma del recipiente que los contiene.
• Compresibilidad: Propiedad de los gases de reducir su volumen al ser aplicada cierta presión sobre ellos.
• Densidad: Relación que existe entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. d = m/V