Conceptos Fundamentales de Física: Mecánica, Ondas y Termodinámica
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Fundamentos de la Mecánica Clásica
Ley de la Gravitación Universal
La fuerza de interacción entre dos masas cualesquiera es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros. Esta fuerza es de atracción, y se ejerce a lo largo de la línea que une sus centros.
Fórmula
Ley de Coulomb
Dos cuerpos con cargas q1 y q2, y separados una distancia d, interaccionan con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La fuerza se ejerce en la línea que une los cuerpos.
Fórmula
Fuerzas de Rozamiento
Cuando un cuerpo se mueve en contacto con otro estático, siempre existe una fuerza que se opone al movimiento, es decir, una fuerza que tiene sentido opuesto a la velocidad y que llamamos fuerza de rozamiento o fricción.
Fuerza de Tensión
La tensión es una fuerza dirigida en la dirección de la cuerda, y su sentido se dirige alejándose del cuerpo.
Fuerzas Aditivas (Principio de Superposición)
La fuerza neta que actúa sobre un móvil es la suma vectorial de todas las fuerzas ejercidas sobre el mismo.
Fórmula
Condición de Equilibrio
- 1º
- 2º
Impulso Mecánico
Producto de la fuerza por el tiempo que esta actúa. Se mide en kg·m/s.
Fórmula
Momento Lineal
El momento lineal, p, de una partícula de masa m que se mueve a una velocidad v es igual al producto de la masa por la velocidad. Se mide en kg·m/s.
Fórmula
Fuerza
La fuerza es igual a la variación del momento lineal con el tiempo, para tiempos muy pequeños o para fuerzas constantes.
Fórmula
Conservación del Momento Lineal
En un sistema en equilibrio, la suma de todos los momentos lineales de las partículas que lo componen no cambia en el tiempo.
Movimiento Oscilatorio y Circular
Ley de Hooke
Cuando un cuerpo elástico se deforma, x, la fuerza elástica, Fe, que se opone a dicha deformación es proporcional a ella.
Fórmula
Dinámica del Movimiento Armónico Simple (MAS)
El periodo y la frecuencia de un oscilador armónico dependen de su masa y de su rigidez, pero no dependen de la amplitud de oscilación.
El periodo y la frecuencia de un péndulo dependen de su longitud y de la aceleración de la gravedad, siempre que la amplitud de la oscilación no sea grande.
Movimiento Circular Uniforme (MCU)
El MCU aplicado a un cuerpo es debido exclusivamente a una fuerza dirigida hacia el centro de la trayectoria circular, que se llama fuerza centrípeta o normal, F.
Energía, Trabajo y Termodinámica
Energía
Es una propiedad relacionada con la posibilidad de transformarse que tiene un cuerpo o sistema, o bien de transformar a otros. La energía es la capacidad de un cuerpo o sistema de realizar trabajo o de transferir calor.
Energía, Trabajo y Calor: Primera Ley de la Termodinámica
- El trabajo es el producto de la fuerza aplicada por el desplazamiento. En el caso en que la fuerza tenga la misma dirección y sentido que el desplazamiento: W = F × d.
- El calor es la energía que se transfiere entre dos sistemas que están a diferente temperatura o mientras se produce un cambio de estado.
Trabajo
En general, el trabajo de una fuerza constante es un escalar que resulta del producto escalar del vector F por el vector desplazamiento, donde alfa es el ángulo que forman ambos. Se mide en julios.
Fórmula
Energía Cinética
Es la energía que tienen los cuerpos en virtud de su movimiento. Se mide en julios.
Fórmula
Teorema de la Energía Cinética
Dice: la suma algebraica de todos los trabajos realizados por las fuerzas que actúan sobre un sistema es igual a la variación de energía cinética del sistema.
Fórmula
Energía Potencial
Es toda la energía que posee un cuerpo por ocupar una determinada posición en el espacio.
Energía Potencial Gravitatoria
A una altura h es igual al trabajo realizado por la fuerza de la gravedad cuando dicho cuerpo cae hasta la superficie.
Fórmula
Principio de Conservación de la Energía Mecánica
Dice: cuando sobre un cuerpo o sistema no actúan fuerzas externas, la energía mecánica total del cuerpo o sistema permanece constante.