Fundamentos de la Física: Fuerza, Energía y Movimiento

Fundamentos de la Física

Fuerza

La fuerza es la acción capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. Se define por un vector con cuatro elementos:

1. Punto de aplicación: Punto en el eje de coordenadas donde se encuentra el cuerpo.
2. Módulo: Longitud del vector (valor y unidad).
3. Dirección: Recta que lo contiene (horizontal, vertical o diagonal).
4. Sentido: Indicado por la flecha del vector (arriba, abajo, derecha o izquierda).

1N = 1Kg * 1m/s

Efectos de la Fuerza

Deformación

Las fuerzas pueden deformar los cuerpos:

1. Rígidos: No se deforman al aplicarles una fuerza, generalmente se desplazan.
2. Elásticos: Se deforman al aplicarles una fuerza, pero recuperan su forma inicial al cesar la fuerza.
3. Plásticos: Se deforman al aplicarles una fuerza, pero no recuperan su forma inicial al cesar la fuerza.

Movimiento

Es el cambio de posición de un cuerpo respecto a un sistema de referencia al aplicarle una fuerza.

Vm = E/T

a = (Vf - V0) / t

Leyes de Newton

1. 1ª Ley (Inercia): Si F=0, un cuerpo en reposo seguirá en reposo, o si se mueve a velocidad constante, seguirá así.
2. 2ª Ley (Dinámica): Un cuerpo sometido a una fuerza se moverá en la misma dirección y sentido, proporcional a la fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa (m = F/a, F = m*a, a = F/m).

Ley de la Gravitación Universal

Enunciada por Newton: dos cuerpos se atraen con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

F = G * (m*m) / d² (Gtierra = 9,8 m/s²)

F = G * (Mtierra * m) / Rt²

Peso = m * g

Otros Tipos de Fuerza

• Eléctricas: Causadas por las cargas del cuerpo.
• Magnéticas: Se producen cuando un cuerpo entra en un campo magnético.
• Rozamiento:

Energía

La energía (Julio, J) es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. El trabajo es el producto de la fuerza sobre un cuerpo y el desplazamiento en la misma dirección de la fuerza (W = F * d).

• Si no hay desplazamiento, no hay trabajo.
• Si no hay fuerza, no hay trabajo.
• Si la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares, no hay trabajo.
• Si hay ambos y van en el mismo sentido, hay trabajo.

Un Julio es la energía para realizar un trabajo con una fuerza de 1N y un desplazamiento de 1m (J = 1N * 1m).

Tipos de Energía

1. Mecánica: Energía por la velocidad (cinética) o por estar en un campo gravitatorio (potencial). E.mecánica = E.cinética + E.potencial. E.cinética = 1/2 * mv². E.potencial = mgh.
2. Eléctrica: Debida a las cargas del cuerpo.
3. Térmica: Debida a la temperatura (movimiento de partículas).
4. Nuclear: Debida al núcleo de los átomos.
5. Química: Debida a las cargas de los átomos.

La energía térmica depende de:

1. Temperatura: Mide la agitación de las partículas.
2. Calor: Energía en tránsito de un cuerpo a mayor temperatura a otro a menor temperatura.

Caloría: cantidad de calor para aumentar 1°C la temperatura de 1g de agua. El calor se puede transferir sin cambio de temperatura durante un cambio de estado.