Fundamentos de Física: Conceptos Esenciales de Cinemática y Dinámica

Introducción a la Física

La Física es una ciencia natural cuyo objeto es el estudio de fenómenos naturales en los que no cambia la composición de las sustancias que intervienen en ellos.

Magnitudes y Unidades Físicas

1. Magnitudes Físicas

   • Magnitud Escalar: Cuando la magnitud es determinada por un número (con signo) y su respectiva unidad.
   • Magnitud Vectorial: Cuando queda determinada por un número (módulo), la unidad correspondiente, la dirección y el sentido.

2. Magnitudes Dimensionales

   • Magnitudes Fundamentales: Las que no pueden definirse en función de otras dimensiones.
   • Magnitudes Derivadas: Las que se definen y miden en función de las fundamentales.

Conceptos Fundamentales de la Física

• Espacio: Es la distancia entre dos puntos.
• Móvil: Cualquier objeto en movimiento.
• Objeto Físico: Cuerpos materiales en general.
• Sistema Físico: Constituye un conjunto de objetos físicos que están en interacción.
• Interacción: Acción mutua entre dos o más cuerpos o sistemas.
• Notación Científica: Consiste en escribir cualquier número con una cifra entera.
• Orden de Magnitud: Es el valor aproximado de dicha medida mediante la potencia de 10 más cercana al número.

Tipos de Magnitudes (Resumen)

• Magnitudes Escalares: Aquellas en las que las medidas quedan correctamente expresadas por medio de un número y la correspondiente unidad.
• Magnitudes Vectoriales: Son magnitudes que, para estar determinadas, precisan de un valor numérico, una dirección, un sentido y un punto de aplicación.

Proporcionalidad entre Variables

1. Directamente Proporcional: Si al representar los datos observamos que los puntos están aproximadamente alineados y la recta pasa por el origen.
2. Inversamente Proporcional: Si al representar los datos observamos que los puntos forman aproximadamente una hipérbola (curva típica de una proporcionalidad inversa).

Cinemática

Conceptos Clave de la Cinemática

• Posición: Se llama así a un punto del espacio físico a partir del cual es posible conocer dónde se encuentra geométricamente un objeto en un instante dado.
• Movimiento Relativo: Ocurre si el sistema de referencia se mueve.
• Sistema de Referencia: Es todo cuerpo que se considera fijo y se toma como referencia para describir el movimiento.
• Distancia: Es la longitud del recorrido de la trayectoria. Es una magnitud escalar.
• Trayectoria: Es la línea descrita por un cuerpo en movimiento.
• Desplazamiento: Es el cambio neto de posición.
• Velocidad: Es el desplazamiento experimentado en la unidad de tiempo. Es una magnitud vectorial.
• Rapidez: Es la distancia recorrida por unidad de tiempo. Es una magnitud escalar.
• Aceleración: Es la variación de la velocidad en la unidad de tiempo.

Tipos de Movimiento

• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Desplazamientos iguales en intervalos de tiempos iguales.
• Movimiento Rectilíneo Uniforme Variado (MRUV): Los cambios de la velocidad se producen por los cambios en la rapidez. La distancia recorrida no es igual en intervalos de tiempos iguales.
• Caída Libre: Trayectoria que sigue un cuerpo bajo la acción de un campo gravitatorio exclusivamente.
• Lanzamiento Vertical Hacia Arriba: Ocurre cuando se lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba y se deja bajo la acción de la gravedad.
• Lanzamiento Vertical Hacia Abajo: Ocurre cuando se lanza con cierta velocidad hacia abajo, dejándolo bajo la acción de la gravedad.
• Cantidad de Movimiento (Momento Lineal): Es una magnitud vectorial. El módulo es el producto de la masa por la rapidez, y la dirección y el sentido vienen dados por la dirección de la velocidad.

Dinámica

Fuerza y sus Efectos

La Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo.

Efectos de la Fuerza

1. Efecto Estático: Si se produce deformación.
2. Efecto Dinámico: Si ocasiona cambios en el movimiento.

• Dinamómetro: Aparato utilizado para medir fuerza.

Unidades de Fuerza

1. Newton (N)

   Es la unidad de fuerza del Sistema Internacional (S.I., anteriormente M.K.S.). Es la fuerza que se aplica a un kilogramo (kg) de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s².

2. Dina (dyn)

   Es la unidad de fuerza del sistema C.G.S. Es la fuerza que se aplica a un gramo (g) de masa para que adquiera una aceleración de 1 cm/s².

3. Kilopondio (kp)

   Es la unidad de fuerza del sistema técnico gravitacional. Es la fuerza que atrae a un kilogramo (kg) de masa al nivel del mar y a 45° de latitud.