Conceptos Fundamentales de la Física: Del Macrocosmos al Microcosmos

En el estudio de la física, distinguimos entre lo que podemos percibir directamente y lo que no. Macroscópico se refiere a todo aquello que podemos percibir por medio de nuestros sentidos. Por el contrario, microscópico es todo aquello que no podemos percibir directamente con nuestros sentidos.

Para referirnos a cantidades muy grandes o muy pequeñas, como el radio de la Tierra en el Ecuador, que mide 6,37 × 10⁶ metros, utilizamos la notación científica. Además de la notación científica, se pueden emplear prefijos para expresar magnitudes mucho mayores o menores que la unidad de patrón.

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. Para estudiar el movimiento, es fundamental establecer un sistema de referencia (SR), ya que el movimiento es relativo y depende de dicho SR.

• Movimiento: Cambio de posición que experimenta un móvil con respecto a un punto o sistema de referencia.
• Posición: Distancia en línea recta desde el sistema de referencia hasta el lugar en el que se encuentra el móvil en un instante determinado.
• Desplazamiento: Distancia en línea recta entre dos posiciones del móvil.
• Trayectoria: Línea imaginaria que une todos los puntos por los que pasa el móvil.
• Espacio: Distancia total recorrida entre dos posiciones.

Magnitudes del Movimiento

• Velocidad media: Cociente entre el espacio total recorrido por el móvil y el tiempo total empleado en recorrerlo.
• Aceleración: Magnitud que informa sobre los cambios de velocidad que experimenta un móvil.

Dinámica: Fuerzas y sus Efectos

La dinámica es la rama de la física que estudia el movimiento y las causas que lo producen. Para que existan fuerzas, deben interactuar al menos dos cuerpos. Una fuerza es toda interacción capaz de producir cambios en el movimiento de los cuerpos o de provocarles deformaciones.

Tipos de Sólidos según su Deformación

• Sólidos rígidos: Aquellos que no se deforman fácilmente (ej. rocas).
• Sólidos deformables:
  • Plásticos: Se deforman permanentemente (ej. plastilina).
  • Elásticos: Recuperan su forma original tras la deformación (ej. muelle).

Medición de Fuerzas

El instrumento para medir la fuerza es el dinamómetro. Consiste en un tubo hueco en cuyo interior se localiza un muelle con un indicador y en el exterior hay pintada una escala de medida.

Leyes Fundamentales de la Dinámica (Leyes de Newton)

• Ley de Inercia (Primera Ley de Newton): Si no hay fuerzas externas actuando sobre un cuerpo, este tiende a permanecer en reposo o a moverse con velocidad constante, es decir, con movimiento rectilíneo uniforme.
• Ley Fundamental de la Dinámica (Segunda Ley de Newton): Si sobre un cuerpo se ejerce una fuerza neta, este adquiere una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a su masa (F = m·a).

Otras Magnitudes Relacionadas con la Fuerza

• Peso: Es la fuerza vertical y hacia abajo con que la Tierra atrae a un cuerpo.
• Empuje: Fuerza vertical y hacia arriba equivalente al peso del fluido desalojado por un cuerpo sumergido.
• Presión: Magnitud que relaciona la fuerza aplicada y la superficie sobre la que se aplica esa fuerza (P = F/A).