Formulario Esencial de Física: Dinámica, MCU, Gravitación e Hidrostática

Principios Fundamentales de Dinámica

La relación fundamental entre fuerza, masa y aceleración se expresa mediante la Segunda Ley de Newton:

∑F = m · a

Donde:

• ∑F es la suma vectorial de todas las fuerzas aplicadas sobre el objeto (Fuerza Neta).
• m es la masa del objeto.
• a es la aceleración del objeto.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

Descripción del movimiento de un objeto que se desplaza a velocidad constante a lo largo de una trayectoria circular.

• Velocidad Lineal (Tangencial)

  v = ωR

  • v: Velocidad lineal (m/s)
  • ω: Velocidad angular (rad/s)
  • R: Radio de la trayectoria (m)

• Velocidad Angular (ω)

  • Factores de Conversión: 1 vuelta = 2π rad = 360º; π rad = 180º
  • Relación con el Periodo: ω = 2π / T

• Aceleración Centrípeta (Normal)

  Dirigida hacia el centro de la circunferencia.

  a_c = v² / R = ω²R

  • a_c: Aceleración centrípeta (m/s²)

• Posición Angular (θ)

  θ = θ_o + ωt

  • θ: Posición angular final (rad)
  • θ_o: Posición angular inicial (rad)
  • t: Tiempo (s)

• Periodo (T)

  Tiempo que tarda en completar una vuelta.

  T = 1 / f (Unidad: segundos, s)

• Frecuencia (f)

  Número de vueltas por unidad de tiempo.

  f = 1 / T (Unidad: Hertz, Hz o s^-1)

Ley de Hooke (Fuerza Elástica en Muelles)

Describe la fuerza ejercida por un muelle al ser deformado.

F = -k · Δx

• F: Fuerza restauradora del muelle (N)
• k: Constante elástica del muelle (N/m)
• Δx: Deformación (elongación o compresión) desde la posición de equilibrio (m)

Ley de Gravitación Universal

Describe la fuerza de atracción entre dos masas.

F = G · (m₁ · m₂) / d²

• F: Fuerza gravitatoria entre las masas (N)
• G: Constante de Gravitación Universal (G ≈ 6.67 × 10^-11 N·m²/kg²)
• m₁, m₂: Masas de los objetos (kg)
• d: Distancia entre los centros de las masas (m)

Hidrostática

Estudio de los fluidos en reposo.

• Presión (P)

  • Definición General: P = F / S (Unidad: Pascales, Pa)
  • Presión Hidrostática: P = ρ · g · h
  • Superficie Circular: S = πR²
  • Equivalencias de Presión: 1 atm = 101325 Pa ≈ 1.013 × 10⁵ Pa = 760 mmHg

  Donde:

  • F: Fuerza perpendicular a la superficie (N)
  • S: Área de la superficie (m²)
  • ρ: Densidad del fluido (kg/m³)
  • g: Aceleración de la gravedad (m/s²)
  • h: Profundidad o altura de la columna de fluido (m)

• Principio Fundamental (Tubos en "U" / Vasos Comunicantes)

  Para dos líquidos inmiscibles en equilibrio en un tubo en U:

  h₁ · ρ₁ = h₂ · ρ₂ (Referido al nivel de la interfaz)

  • h₁, h₂: Alturas de las columnas de líquido sobre la interfaz (m)
  • ρ₁, ρ₂: Densidades de los líquidos (kg/m³)

• Prensa Hidráulica (Principio de Pascal)

  La presión aplicada a un fluido confinado se transmite íntegramente en todas direcciones.

  F₁ / S₁ = F₂ / S₂

  • F₁, F₂: Fuerzas aplicadas en los émbolos (N)
  • S₁, S₂: Áreas de los émbolos (m²)