Física y Química: Fenómenos Naturales, Ramas de la Física y Movimiento Rectilíneo

1. Introducción a la física y la química

En la naturaleza aparecen las denominadas fenómenos naturales, que se definen como cualquier cambio natural sufrido o experimentado por un cuerpo. Los fenómenos naturales pueden clasificarse en:

• a) Fenómenos físicos: todo cambio natural o provocado sufrido por un cuerpo que no afecta a su sustancia fundamental o naturaleza, sino únicamente a sus propiedades secundarias como la forma, el tamaño o la posición en el espacio. La física es la parte de las ciencias que estudia los fenómenos físicos.

• b) Fenómenos químicos: aquellos cambios naturales o provocados que afectan a la naturaleza de un cuerpo dando lugar a otra u otras sustancias distintas a las originales. La química es la parte de la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos químicos.

Física

La física, a su vez, se divide en varias partes:

• a) Mecánica: la parte que se encarga del estudio de las fuerzas y del movimiento. Dentro podemos diferenciar:

  • 1. Cinética o cinemática: parte de la física encargada del estudio específico del movimiento de los cuerpos.
  • 2. Estática: parte de la física que se encarga del estudio de las fuerzas como origen de deformaciones.
  • 3. Dinámica: parte de la física que se encarga del estudio de las fuerzas como origen de movimientos.

• b) Hidrofísica: parte de la física que se encarga del estudio de los líquidos. Dentro de ella:

  • 1. Hidrostática: parte de la física que se encarga del estudio de los líquidos en reposo.
  • 2. Hidrodinámica: parte de la física que se encarga del estudio de los líquidos en movimiento.

• c) Aerostática: parte de la física que se encarga del estudio de los gases.

• d) Termología: parte de la física que se encarga del estudio del calor. Dentro de ella:

  • 1. Termometría: parte de la física que se encarga del estudio de la medición indirecta del calor como variación de la temperatura.
  • 2. Calorimetría: parte de la física que se encarga del estudio de la medida de los efectos del calor.
  • 3. Termodinámica: parte de la física que se encarga del estudio de las relaciones existentes entre los fenómenos dinámicos y caloríficos.

• e) Electricidad y magnetismo: parte de la física que se encarga del estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos. Dentro:

  • 1. Electrostática: parte de la física que se encarga del estudio de las consecuencias de los fenómenos eléctricos.
  • 2. Electrodinámica: parte de la física que se encarga del estudio del movimiento de los electrones como origen de fenómenos energéticos.
  • 3. Electroquímica: parte de la física que se encarga del estudio de la electricidad como fuente inductora de fenómenos químicos.
  • 4. Electromagnetismo: parte de la física que se encarga del estudio de las interacciones entre los campos eléctricos y magnéticos.

• f) Óptica: parte de la física que se encarga del estudio de todos los fenómenos relacionados con la luz.

• g) Acústica: parte de la física que se encarga del estudio de los fenómenos relacionados con el sonido.

2. La cinemática

Estudia el movimiento, es decir, el cambio de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo con relación a un sistema de referencia fijo.

Elementos del movimiento

• a) Móvil: cualquier cuerpo que está en movimiento.

• b) Trayectoria: línea formada por los distintos puntos por los que pasa un móvil a lo largo del recorrido de su movimiento.

• c) Posición: lugar de la trayectoria en el que se encuentra un móvil en un determinado momento del movimiento.

• d) Desplazamiento: distancia desde la posición de inicio del movimiento hasta la posición final del movimiento.

• e) Espacio recorrido: distancia que recorre el móvil a lo largo de toda la trayectoria del movimiento.

• f) Tiempo: instante desde el que se empieza a contar para medir sucesivas posiciones.

• g) Velocidad: espacio recorrido por unidad de tiempo.

• h) Aceleración: aumento o disminución de la velocidad por unidad de tiempo.

Tipos de movimiento

Hay 3 tipos principales de movimiento, que se diferencian en el tipo de trayectoria que sigue el móvil:

• a) Movimiento rectilíneo: aquel en el que el móvil sigue una trayectoria en forma de línea recta. Dentro hay 2 tipos:

  • 1. Movimiento rectilíneo uniforme (MRU): aquel en el que se mantiene la velocidad constante, no existe aceleración. Se pueden calcular 3 parámetros:
    • Espacio (e): e = v · t    Unidad: metros (m)
    • Velocidad (v): v = e/t    Unidad: metros/segundo (m/s)
    • Tiempo (t): t = e/v    Unidad: segundos (s)
    A nivel internacional existen unidades en las que medir estos parámetros.
  • 2. Movimiento rectilíneo variado: aquel en el que la velocidad varía debido a la aceleración. Dentro hay 2 modalidades:
    • Movimiento uniformemente acelerado (MRUA): aquel en el que hay una aceleración provocada por el mismo móvil.
    • Movimiento de caída libre: aquel que se produce en la vertical y en el que la aceleración es la gravedad.
    Se pueden calcular varias variables:

ESPACIO   e: espacio final (m)   e = e₀ + v₀t + 0.5 · at²
e₀: espacio inicial (m)
VELOCIDAD   v: velocidad final (m/s)   v = v₀ + at
v₀: velocidad inicial (m/s)
ACELERACIÓN   a: aceleración (m/s²)   a = (v - v₀)/t
TIEMPO   t: tiempo (s)