Principios Esenciales de Física: Reacciones, Cinemática y Dinámica Newtoniana

Conceptos Clave de Física y Química: Materia, Movimiento y Fuerzas

Transformaciones de la Materia y Reacciones Químicas

Cambios Físicos y Químicos

• Cambios físicos: Se modifica el aspecto de las sustancias que intervienen, pero no cambia su composición química.
• Cambios químicos: Unas sustancias se transforman en otras diferentes, con naturaleza y propiedades distintas.

Reacciones y Ecuaciones Químicas

• Reacción química: Es un proceso mediante el cual una o varias sustancias iniciales, llamadas reactivos, se transforman en otras distintas, denominadas productos.
• Ecuación química: Es la representación escrita y abreviada de una reacción química.

Aspectos Energéticos de las Reacciones

• Reacciones endotérmicas: Son aquellas reacciones que tienen lugar con absorción de energía, generalmente en forma de calor.
• Reacciones exotérmicas: Son aquellas reacciones que transcurren con desprendimiento de energía, generalmente en forma de calor.

Cinemática: Descripción del Movimiento

Conceptos Fundamentales del Movimiento

• Sistema de referencia: Punto o conjunto de puntos del espacio respecto al cual se describe el movimiento de un cuerpo.
• Movimiento: Un cuerpo está en movimiento si cambia de posición con respecto al sistema de referencia. En caso contrario, decimos que está en reposo.
• Posición (s o r⃗): La posición de un móvil es el punto que ocupa en el espacio respecto al sistema de referencia en un instante determinado.
• Vector de desplazamiento (Δr⃗): Vector que une la posición inicial con la posición final de un móvil en su trayectoria.
• Espacio recorrido (Δs): Longitud, medida sobre la trayectoria, que existe entre la posición inicial y final de un móvil.

Velocidad

• Velocidad media (v⃗_m): Cociente entre el vector desplazamiento (Δr⃗) y el intervalo de tiempo (Δt) empleado en realizarlo. La rapidez media es el cociente entre la distancia total recorrida y el tiempo empleado.
• Velocidad instantánea (v⃗): Es la velocidad que tiene el móvil en un instante determinado de tiempo. Es la derivada de la posición respecto al tiempo.

Aceleración

• Aceleración media (a⃗_m): Es la variación del vector velocidad (Δv⃗) por unidad de tiempo (Δt).
• Aceleración instantánea (a⃗): Es la aceleración que tiene el móvil en un instante determinado de tiempo. Es la derivada de la velocidad respecto al tiempo.
• Aceleración tangencial (a_t): Componente de la aceleración que modifica el módulo de la velocidad (la rapidez del movimiento). Es tangente a la trayectoria.
• Aceleración normal o centrípeta (a_n o a_c): Componente de la aceleración que modifica la dirección del vector velocidad. Es perpendicular a la trayectoria y apunta hacia el centro de curvatura.

Tipos Específicos de Movimiento

• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Un cuerpo describe un MRU si sigue una trayectoria rectilínea y su vector velocidad es constante en todo momento (aceleración nula).
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA): Un cuerpo describe un MRUA si sigue una trayectoria rectilínea y su vector aceleración es constante y distinto de cero.
• Movimiento Circular Uniforme (MCU): Un cuerpo describe un MCU si sigue una trayectoria circular y su velocidad angular (ω) es constante (y por tanto, su rapidez lineal también es constante). La aceleración es puramente normal o centrípeta.

Dinámica: Las Causas del Movimiento

Fuerzas

• Fuerza resultante o neta (F⃗_R o ΣF⃗): Es aquella fuerza única que produce sobre un cuerpo el mismo efecto (misma aceleración) que el conjunto de todas las fuerzas que actúan simultáneamente sobre él.

Leyes de Newton

• Primera Ley de Newton o Ley de Inercia: Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) a menos que una fuerza neta externa actúe sobre él y lo obligue a cambiar dicho estado.
• Segunda Ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica: La aceleración (a⃗) que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta (F⃗_neta) aplicada sobre él e inversamente proporcional a su masa (m), siendo la masa la constante de proporcionalidad (F⃗_neta = m·a⃗).
• Tercera Ley de Newton o Principio de Acción y Reacción: Si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A una fuerza (reacción) de igual módulo y dirección, pero de sentido contrario. Estas fuerzas actúan sobre cuerpos diferentes.