Conceptos Fundamentales de Cinemática y Dinámica: Magnitudes, MRU, MRUA y Leyes de Newton

Magnitudes Escalares y Vectoriales

Magnitud Escalar: Es aquella que queda completamente definida por un número y su unidad correspondiente, llamado módulo. Ejemplos: masa, temperatura y tiempo.
Magnitud Vectorial: Además de un módulo, requiere una dirección y un sentido. Ejemplos: fuerza, velocidad, aceleración.

Afirmaciones sobre magnitudes y movimiento:

• Un objeto al caer *no* describe un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), sino un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) debido a la aceleración de la gravedad.
• Una persona puede caminar a 0.03 km/h (aunque es una velocidad muy baja).
• La rapidez media depende de la distancia recorrida y el tiempo empleado.
• El desplazamiento es una magnitud vectorial.
• La velocidad no es igual al concepto de rapidez. La velocidad es una magnitud vectorial (incluye dirección y sentido), mientras que la rapidez es una magnitud escalar (solo el módulo).
• La luz ejemplifica un MRU en un medio homogéneo.
• El sonido viaja aproximadamente a 1235 km/h en el aire a 20°C.
• Un recorrido de 50 m en 2 segundos equivale a una rapidez de 90 km/h. (50m / 2s) * (3600s / 1h) * (1km / 1000m) = 90 km/h
• La rapidez es una magnitud escalar, *no* vectorial.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) y Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

MRUA: Es el caso en que la velocidad de un cuerpo varía en el transcurso del tiempo. Esta variación, que puede ser positiva (aceleración) o negativa (desaceleración), se conoce como aceleración. Ejemplo: La caída libre, donde la velocidad aumenta aproximadamente 9.8 m/s².

Afirmaciones sobre MRU y MRUA:

• En el MRU, la aceleración es 0.
• En el MRUA, existe un cambio de velocidad.
• Cuando un cuerpo cae, sí hay aceleración (la aceleración de la gravedad).
• Si un vehículo acelera a 1.5 m/s², su rapidez *aumenta* (si la aceleración es en la misma dirección que la velocidad). Si la aceleración es en sentido contrario a la velocidad, entonces la rapidez disminuye.
• Si se lanza un objeto hacia arriba, este desacelera debido a la gravedad.
• Para un movimiento acelerado, la distancia recorrida *no* es directamente proporcional al tiempo (es proporcional al cuadrado del tiempo si la aceleración es constante).

Mecánica

Cinemática: Estudia el movimiento sin analizar sus causas.
Dinámica: Estudia el movimiento considerando sus causas y efectos (fuerzas).

Estudio de las Fuerzas

La fuerza es la interacción entre dos o más cuerpos. La fuerza más importante en la naturaleza a escala macroscópica es la fuerza gravitacional, que en la Tierra se manifiesta a través del peso (P = mg), donde 'm' es la masa y 'g' es la aceleración de la gravedad.
El roce es una fuerza que se opone al movimiento relativo entre superficies en contacto. La fuerza normal es una fuerza perpendicular a la superficie de apoyo que impide que un objeto la atraviese.

Leyes de Newton o del Movimiento

1ª Ley (Ley de Inercia): Todo cuerpo en estado de reposo o de MRU tiende a continuar en ese estado a menos que una fuerza externa actúe sobre él.
2ª Ley (Ley Fundamental de la Dinámica): La fuerza aplicada a un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que adquiere. (F = ma).
3ª Ley (Ley de Acción y Reacción): A toda fuerza de acción le corresponde una fuerza de reacción de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Las fuerzas actúan en pares.

Afirmaciones sobre las Leyes de Newton:

• Para que dos fuerzas se equilibren, deben tener la misma magnitud y dirección, pero sentido contrario.
• De la 2ª ley de Newton se deduce que P = mg (Peso = masa * aceleración de la gravedad).
• La ley de inercia establece un movimiento con a = 0 (si no hay fuerzas externas).
• Durante la caída de un objeto, la *velocidad* aumenta, pero la aceleración (debida a la gravedad) se mantiene aproximadamente constante (si despreciamos la resistencia del aire).
• El tiempo que tarda un objeto en subir es el mismo que tarda en bajar, *siempre y cuando* se desprecie la resistencia del aire y se lance y reciba a la misma altura.
• En un MRU, la aceleración es *igual* a 0, no mayor que 0.
• Si a < 0 (desaceleración), la velocidad final es *menor* que la velocidad inicial.
• La fuerza normal, en ausencia de otras fuerzas verticales, tiene sentido hacia arriba, oponiéndose al peso.
• El roce *no* actúa a favor del movimiento; siempre se opone a él.