Fundamentos de Física: Dinámica, Estática y Conservación de la Energía

Principios de la Dinámica

Los principios fundamentales que rigen el movimiento de los cuerpos son:

• 1º Ley: Un cuerpo en el que no actúa una fuerza resultante no cambia su velocidad; si está en reposo, sigue en reposo; si está en movimiento, sigue en movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
• 2º Ley: La fuerza resultante sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que le produce (F = m · a).
• 3º Ley: Un cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro recibe de este una fuerza igual y de sentido contrario. Estas fuerzas se llaman de acción y reacción; son iguales en dirección y módulo, pero tienen sentido contrario.

Conceptos de Fuerza y Movimiento

Inercia

Es la resistencia que tiene un cuerpo de variar su estado de movimiento. Todo lo que tiene masa tiene inercia; es una propiedad inherente de la materia.

Momento

Respecto a un punto, mide la capacidad de cambio en el giro. Es el producto del valor de la fuerza por la distancia de dicho punto a la recta donde se aplica la fuerza (M = F · d).

Equilibrio

• Equilibrio de traslación: Ocurre cuando la fuerza resultante es 0.
• Equilibrio de rotación: Ocurre cuando el momento es 0.

Par de fuerzas

Son dos fuerzas paralelas con sentido contrario donde la fuerza resultante es 0 cuando cambia la velocidad de giro.

Máquinas y Estática de Fluidos

Máquinas

Son aparatos que aumentan, disminuyen o cambian la dirección de un objeto. Se clasifican en máquinas simples, como la polea fija y la palanca.

Principio Fundamental de la Estática

La presión de un líquido en su interior es igual al producto de la densidad, la profundidad y la aceleración de la gravedad (p = d · g · h).

Principio de Pascal

La presión que se ejerce en un líquido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones.

Principio de Arquímedes

Un cuerpo sumergido en un fluido tiene un empuje igual al peso del volumen desalojado. Este principio se aplica solo en líquidos y gases.

• Fórmula: E = V · d · g
• Si E = P, el cuerpo flota.
• Si E < P, el cuerpo se hunde.

Presión y Medición

La presión es una magnitud que mide el efecto deformador de una fuerza en un sólido. En el Sistema Internacional (S.I.), su unidad es el Pascal (Pa), aunque también se utilizan el bar, la atmósfera, entre otros (P = F / S).

Instrumentos de medida

• Manómetros: Miden la presión de un gas.
• Barómetro: Se utiliza para medir la presión atmosférica.

Teoremas de la Energía

Teorema de la Energía Cinética

El trabajo de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo se usa para variar la energía cinética.

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

Si no existe rozamiento, la energía mecánica se mantiene constante.