Fundamentos de Física: Conceptos Clave y Fórmulas Esenciales

Física: Conceptos Fundamentales

La física es la ciencia experimental que se encarga del estudio de los cuerpos y de los fenómenos que no alteran la composición de los mismos. Es la ciencia que estudia la relación entre la energía y la materia.

Cantidades Escalares y Vectoriales

Cantidad Escalar: Son las cantidades que se expresan con un número y unidad. Ejemplos: temperatura, distancia.

Cantidad Vectorial: Para estas se debe indicar número, unidad, dirección y sentido. Ejemplos: velocidad, aceleración.

Elementos de un Vector

Intensidad: Es el valor numérico de la cantidad vectorial. Puede ser absoluto o negativo.

Dirección: Es la orientación que toma la cantidad vectorial, puede ser definida geográficamente o por un ángulo.

Sentido: El sentido puede ser positivo o negativo; se toman los sentidos convencionales o pueden ser asignados arbitrariamente.

Punto de Aplicación: Es el punto en el cual se considera que está aplicado el vector.

Vectores

Método del Paralelogramo: Se refiere a referir los dos vectores al mismo sistema de coordenadas.

Método del Polígono: Consiste en referir un vector en un plano cartesiano; en el punto final, trazar un nuevo plano cartesiano y aplicar el segundo vector.

Método Analítico: Es el más exacto pero el más complejo. Consiste en encontrar las componentes horizontales y verticales de cada vector para posteriormente sumar todas y obtener la resultante por Pitágoras.

Conceptos de Movimiento

Trayectoria: Conjunto de puntos por los cuales pasa el cuerpo en movimiento.

Desplazamiento: Si una partícula se mueve a lo largo del eje X desde un punto a otro, su posición inicial es Xi en Ti y su posición final es Xf en Tf. ΔX = Xf - Xi

Distancia: Es siempre positiva y distinta de 0, salvo que el objeto haya permanecido en reposo durante todo el intervalo considerado.

Velocidad Media: Es el cociente entre el desplazamiento efectuado por el móvil y el tiempo empleado en realizar dicho desplazamiento. V = x/t

Velocidad Instantánea: Es la velocidad de una partícula en un instante particular de tiempo.

Rapidez Promedio: La razón entre la distancia total recorrida y el tiempo total empleado. Rap = dtotal/ttotal

Aceleración: Cuando la velocidad de una partícula cambia con el tiempo, se dice que está acelerando. a = v/t

Tipos de Movimiento

MRU (Movimiento Rectilíneo Uniforme): Aquel en el que la trayectoria es una línea recta y la aceleración es nula. A = 0, v = x/t, x = v.t

MRUV (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado): Cuya trayectoria es una línea recta y su aceleración es constante. A = cte, v = v₀ + a.t, x = v₀.t + 1/2.a.t²

MCU (Movimiento Circular Uniforme): Cuya trayectoria es una circunferencia y su velocidad angular es constante.

MCUV (Movimiento Circular Uniformemente Variado): Cuya trayectoria es una circunferencia y su aceleración angular es constante.

θ = X/r = rad

rad * 360º / 2π rad = º

Velocidad Angular: Es el cociente entre el desplazamiento angular y el tiempo transcurrido. W = θ/t

Aceleración Angular: Es el cociente de cambio de la velocidad angular sobre el tiempo. α = W/t

Ac = w².r, At = v/t

Dinámica y Leyes de Newton

Dinámica: Es toda causa capaz de modificar el estado de equilibrio o de movimiento de los sistemas, o bien de deformarlos. El peso es una fuerza y la masa es la cantidad de materia.

Peso: Fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre los cuerpos. P = mg

Momento: τ = F.d

Leyes de Newton

1ª Ley (Ley de la Inercia): Todo sistema físico en estado de equilibrio o de movimiento rectilíneo y uniforme permanecerá indefinidamente en esos estados, salvo que una fuerza los saque de ellos.

2ª Ley (Ley Fundamental de la Dinámica): La aceleración adquirida por un sistema es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre él. F = ma

3ª Ley (Principio de Acción y Reacción): Toda acción ejercida sobre un sistema es respondida por este con una reacción igual en módulo y dirección, y de sentido opuesto.

Fuerzas de Rozamiento y Trabajo

Fuerzas de Rozamiento: La fuerza de rozamiento en ambos casos es directamente proporcional a la fuerza normal ejercida por el sistema sobre la superficie de apoyo. F = μ.N

Estático: Aquel que multiplicado por la F normal nos da la fuerza mínima necesaria para poner en movimiento relativo dos cuerpos que están inicialmente en contacto y reposo.

Dinámico: Aquel que multiplicado por la F normal nos da la fuerza mínima para mantener dos cuerpos en movimiento uniforme relativo.

Trabajo: Una fuerza efectúa un trabajo cuando al actuar sobre un cuerpo, este experimenta un desplazamiento. Se define como el producto de la fuerza horizontal aplicada en la dirección del desplazamiento por el desplazamiento. W = F.d

Si la componente se aplica en cierto ángulo: W = F.d.cosθ