Fundamentos de la Física: Magnitudes, Movimiento y Fuerzas

Magnitudes Físicas

Son propiedades de la materia que se pueden medir.

Magnitudes Escalares

Son las que quedan definidas solamente con un número y la unidad correspondiente. Ejemplos: Temperatura (Tª), masa (m), longitud, presión.

Magnitudes Vectoriales

Aquellas que, para definirlas, además del número y la unidad, es necesario añadir la dirección que tienen y el sentido que llevan. Ejemplos: velocidad, aceleración, fuerza, momento lineal.

Elementos de los Vectores

• Módulo: es el valor numérico de la magnitud.
• Dirección: o recta a la que pertenece el vector.
• Sentido: indicado por la flecha del vector.
• Punto de aplicación: u origen del vector.

Magnitudes Fundamentales

Son aquellas que se escogen arbitrariamente como tales y no se definen en función de ninguna otra.

Sistemas de Referencia

Se definen mediante un sistema de coordenadas que determina las posiciones del móvil, y un reloj, que mide los tiempos.

Un sistema de referencia se llama sistema inercial cuando, respecto de otro, está en reposo o se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme. En el caso de que el movimiento no lo sea, el sistema no será inercial.

Variables Características del Movimiento

• Posición: es el vector que une el origen del sistema de referencia O con el móvil en cada instante.
• Trayectoria: es el camino dibujado por el móvil.
• Desplazamiento: es el vector que une las posiciones del móvil en dos instantes diferentes.
• Espacio recorrido: es la longitud medida sobre la trayectoria. El espacio recorrido (s) solo coincide con el módulo del vector desplazamiento si el movimiento es rectilíneo y no han existido cambios de sentido durante el trayecto.

Velocidad

Es la magnitud que estudia la rapidez con que cambia la posición de un móvil.

Velocidad Media

Es una magnitud vectorial, siendo su dirección y sentido los del vector desplazamiento.

Aceleración

Es una magnitud que estudia la rapidez con que varía la velocidad de un móvil.

Aceleración Media

Es una magnitud vectorial con la misma dirección y sentido que el incremento de velocidad.

Efectos de las Fuerzas

• Deforman los cuerpos.
• Cambian el estado de movimiento de los cuerpos.

Principios de la Dinámica según Isaac Newton

• Las fuerzas son causas de los cambios del movimiento y no del movimiento en sí, es decir, las fuerzas están relacionadas con las aceleraciones y no con las velocidades.
• Para que se manifiesten fuerzas se requieren al menos dos cuerpos, es decir, el concepto de fuerza está íntimamente unido al de interacción entre dos cuerpos.

Primer Principio de Inercia

Un cuerpo libre, es decir, un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza o la suma de las fuerzas que actúan sobre él es 0, se encuentra en reposo o se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme.

Segundo Principio Fundamental

La fuerza total o resultante que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de su masa inerte por la aceleración que le comunica: F_total = m * a

Tercer Principio de Acción y Reacción

A toda acción que ejerce un cuerpo sobre otro se opone una reacción, contraria e igual, ejercida por este último sobre el primero. F₁ = -F₂

Fuerzas de Rozamiento por Deslizamiento

Son fuerzas que se oponen al deslizamiento de un cuerpo sobre otro.

Causas

• Rugosidades de las superficies.
• Las fuerzas de cohesión y adhesión entre átomos y moléculas de los cuerpos en contacto.

Características

• Son paralelas a la superficie de deslizamiento.
• Se oponen al sentido de avance del cuerpo.
• Son directamente proporcionales a las fuerzas normales (N), que son fuerzas de dirección perpendicular a la superficie de contacto y cuyo valor y sentido son tales que mantienen el cuerpo sobre la superficie.