Fundamentos de Cinemática y Dinámica: Movimiento y Fuerzas en Física

Cinemática

La cinemática estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo provocan.

• Movimiento: Un cuerpo se mueve si cambia de posición con el tiempo.
• Móvil: Cuerpo en movimiento.
• Origen: Punto desde donde se mide la posición (normalmente x = 0).
• Posición (x): Distancia al origen.
  • Positiva: a la derecha del origen.
  • Negativa: a la izquierda del origen.
• Desplazamiento (Δx): Cambio de posición.
  • Fórmula: Δx = x_final - x_inicial
• Velocidad (v): Cambio de posición en el tiempo.
  • Fórmula: v = Δx / Δt
• Aceleración (a): Cambio de velocidad en el tiempo.
  • Fórmula: a = Δv / Δt
  • Donde: Δv = v_final - v_inicial

Tipos de movimiento

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

• Trayectoria recta.
• Velocidad constante.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

• Trayectoria recta.
• Aceleración constante.

Las fuerzas

Definición: Interacción que causa un cambio en el estado de movimiento o en la forma de un cuerpo.

• Se mide en newtons (N).
• Se mide con un dinamómetro.

Composición de fuerzas

Fuerza resultante (F_r): Resultado de todas las fuerzas aplicadas a un cuerpo.

• Fuerzas en el mismo sentido: Se suman. F_r = F₁ + F₂
• Fuerzas en sentido opuesto: Se restan. F_r = Fuerza mayor - Fuerza menor

Leyes de Newton

Primera Ley (Ley de Newton) y Principio Fundamental

Un cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme permanece así si no actúa una fuerza externa.

Fórmula fundamental: F_r = m · a

• F_r: Fuerza resultante (N)
• m: Masa (kg)
• a: Aceleración (m/s²)

Fuerza de rozamiento (F_r): Es la fuerza que se opone al movimiento.

Peso y Masa

Peso (P)

Es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo.

• Fórmula: P = m · g
• Constante: g = 9,8 m/s² (aceleración de la gravedad).
• Factor de conversión: 1 kilopondio (kp) = 9,8 N

Diferencias entre masa y peso

• Masa: Cantidad de materia (kg). No cambia según el lugar.
• Peso: Fuerza de atracción. Cambia según el planeta (N).

Fuerzas en la naturaleza

Fuerza eléctrica

Actúa a distancia y disminuye conforme aumenta la separación.

• Cargas:
  • Positivas: pierden electrones.
  • Negativas: ganan electrones.
• Interacción:
  • Cargas iguales se repelen.
  • Cargas opuestas se atraen.

Fuerza magnética

Actúa a distancia y disminuye con la distancia.

• Imán: Tiene polo norte (N) y sur (S); estos no se pueden separar.
• Interacción:
  • Polos iguales se repelen.
  • Polos diferentes se atraen.
• Atracción selectiva: Solo atraen determinados metales como el hierro.