Conceptos Fundamentales de Física: Fuerza, Energía e Impulso Mecánico

Conceptos Fundamentales de Física: Fuerza, Energía e Impulso

Fuerza

La fuerza es la capacidad o magnitud que provoca que un cuerpo se mueva, se detenga o cambie de forma.

Efectos de la Fuerza

• Estático: Deformar los cuerpos.
• Dinámico: Modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento.

Características: La fuerza modifica o deforma el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo.

Principio de Inercia

Principio de Inercia: Un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza, o la suma de ellas es 0, se encuentra en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

Ley de Gravitación Universal

Ley de Gravitación Universal: Dos masas separadas una distancia determinada, ejercen mutuamente una fuerza de atracción.

Características de la Ley de Gravitación Universal

• La dirección de la interacción es la línea que une ambas masas y el sentido es de atracción.
• La constante de proporcionalidad se llama constante de gravitación universal (G).
• La interacción gravitatoria es la más débil de las interacciones conocidas.

Energía

La energía es la capacidad para producir un trabajo.

Teorema de Conservación de la Energía Mecánica

Teorema de Conservación de la Energía Mecánica: Si las únicas fuerzas que actúan sobre un cuerpo son conservativas, la energía mecánica (Em) del cuerpo se mantiene constante (ΔEm = 0).

Fuerzas Conservativas

Las fuerzas conservativas dependen de la posición. El trabajo realizado por ellas cumple:

• Es independiente de la trayectoria.
• Es 0 cuando la trayectoria es cerrada.
• Siempre está asociado a una variación de energía potencial (Ep).

Impulso Mecánico

El impulso mecánico es el producto de la fuerza que actúa sobre un cuerpo por el tiempo que está actuando. Es una magnitud vectorial que representa la variación del momento lineal.

Primer Principio de la Dinámica

Primer Principio de la Dinámica: Si sobre un cuerpo no actúan fuerzas, o la fuerza total (Ftot) es igual a 0, el momento lineal es constante.

Preguntas y Respuestas

¿Es posible que una partícula en movimiento esté en equilibrio? Sí, cuando la fuerza total (Ftot) es igual a 0.

¿Se puede determinar la trayectoria que ha seguido un móvil conociendo la posición inicial y final al cabo de cierto tiempo? No, solo podemos calcular el desplazamiento (Δx). El desplazamiento (Δr) se calcula como r_final - r_inicial. Para conocer la trayectoria, necesitamos hallar la ecuación de la posición en función del tiempo.

¿Qué significado físico tienen las componentes tangencial y centrípeta de la aceleración? La componente tangencial cambia el módulo de la velocidad y la componente centrípeta cambia la dirección y el sentido de la velocidad.

¿En qué punto de la trayectoria parabólica es menor la velocidad? En el punto más alto, porque la componente vertical de la velocidad (Vy) es igual a 0.

¿Tienen todos los puntos de un disco que gira la misma velocidad angular? Sí, la velocidad angular es la misma para todos los puntos. Pero la velocidad lineal no es la misma, ya que depende del radio (r).