Física: conceptos esenciales sobre materia, movimiento y magnitudes

Física: concepto, objetos y objetivos

Física: es la ciencia natural que estudia la materia y la radiación, junto con sus propiedades —como la energía y la fuerza— que se extienden en el espacio y cambian en el tiempo. Se investiga mediante el método científico y sus contenidos se expresan con lenguaje verbal (enunciados) y lenguaje matemático (fórmulas). Tiene dos objetivos principales: 1) satisfacer la curiosidad humana (conocimiento puro) y 2) satisfacer las necesidades físicas de la humanidad (conocimiento práctico o tecnología).

1. Los elementos de la ciencia física

El ser natural protagonista del mundo natural es, básicamente, la materia y la radiación. La materia y la radiación poseen detalles denominados propiedades físicas, por ejemplo: masa, volumen, tiempo, velocidad, posición, temperatura, luz.

Un fenómeno natural es un cambio en las propiedades de un cuerpo.

2. La posición y el instante

Un cuerpo queda situado en el espacio a través de una coordenada respecto a un punto de referencia.

Cada posición del móvil se cumple en un determinado tiempo. La relatividad es la propiedad de las magnitudes del movimiento según la cual dichas propiedades dependen de la referencia elegida. El tiempo es absoluto.

3. Propiedades del movimiento

a. Desplazamiento

Δx = x_f - x_0

El desplazamiento es la diferencia entre la posición final y la posición inicial.

La trayectoria es la sucesión de posiciones que adquiere el móvil a lo largo del tiempo y puede ser rectilínea o curvilínea.

Etapas (trayectoria):

• Etapa AB: El móvil se desplaza desde 1 m hasta 5 m, alejándose de la referencia.
• Etapa BC: El móvil está en reposo durante 2 s.
• Etapa CD: El móvil regresa hacia la referencia, llegando hasta ella (x = 0).
• Etapa DE: El móvil se aleja de la referencia, hacia la izquierda.

b. La velocidad

La velocidad es la magnitud física que mide el ritmo al que se desplaza un móvil.

v = Δx / Δt = (x_f - x_0) / Δt

La velocidad media es el promedio de las velocidades en un movimiento y la velocidad instantánea es la velocidad real que tiene en cada instante.

El concepto de velocidad tiene dos aspectos: el valor (rapidez o módulo) y la dirección y sentido hacia dónde se dirige el móvil (representado por un vector).

Etapas (comportamiento de la velocidad):

• Etapa AB: El móvil tiene velocidad 0, es decir, está en reposo.
• Etapa BC: Movimiento acelerado.
• Etapa CD: Hay velocidad pero es constante.
• Etapa DE: Disminuye la velocidad, frenando hasta parar.
• Etapa EF: En reposo.
• Etapa F-x: Cambia el sentido de la velocidad.