Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y ejercicios de Física de Secundaria

Fundamentos de la Mecánica: Dinámica y Estática

1. El origen del movimiento

¿Puede algún cuerpo moverse sin alguna causa?

R: No, porque es necesario que se aplique una fuerza para alterar el estado de un cuerpo.

2. Diferencias entre Dinámica y Estática

¿Cuál es la diferencia entre la dinámica y la estática?

R: Se diferencian en que la estática estudia el estado del movimiento de los cuerpos que están en reposo, los cuales están sometidos a una fuerza neta igual a cero. Por otro lado, la dinámica es la que estudia el movimiento teniendo en cuenta las causas que lo producen.

3. Características principales

¿Cuáles son las características de la dinámica y la estática?

Características de la Dinámica

• Posee sistemas de orden 0.
• Sistema

Fundamentos de la Cinemática y la Dinámica

La Cinemática es la rama de la física que se dedica al estudio del reposo y el movimiento de los cuerpos, incluyendo la trayectoria, la rapidez, la velocidad y el movimiento rectilíneo uniforme, sin considerar las causas que lo producen.

Conceptos Fundamentales del Movimiento

• Reposo: Un cuerpo está en reposo cuando mantiene una posición invariable en el espacio respecto a un punto de referencia, a través de un cierto tiempo.
• Movimiento: Un cuerpo está en movimiento cuando cambia de posición o lugar en el espacio respecto a un punto de referencia a través de un cierto tiempo.
• Trayectoria: Se denomina trayectoria al conjunto de distintas posiciones que un cuerpo va ocupando a través del tiempo.

¿Qué es el sonido?

El sonido son ondas producidas al vibrar un objeto y detectadas por nuestro oído.

Propiedades y Frecuencia

• Frecuencia: número de vibraciones u oscilaciones completas que se efectúan en 1 segundo. Cada frecuencia es un hercio (Hz).
• Los sonidos audibles son los que tienen que tener entre 20 y 20.000 hercios.
• Ultrasonidos: sonidos cuyas frecuencias son superiores a 20.000 Hz. No son audibles por las personas. Se utilizan en el sonar de los barcos y en medicina en las ecografías.

Propagación del Sonido

El sonido se transmite a través de medios materiales sólidos, líquidos o gaseosos, pero nunca a través del vacío.

El sonido, al propagarse, no transmite materia, sino que transmite la energía de una partícula a otra.

El sonido...

Leyes de Newton y Fundamentos de la Dinámica

Las Tres Leyes del Movimiento

• 1. Ley de Inercia: Cuando la resultante del sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo es cero, el cuerpo permanece en reposo o se mueve con Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).
• 2. Ley de Masa: Cuando un sistema de fuerzas actúa sobre un cuerpo, este adquiere una aceleración proporcional a la fuerza resultante y de su misma dirección y sentido.
• 3. Ley de Acción y Reacción: Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, el segundo cuerpo responde sobre el primero con otra fuerza de igual duración e igual intensidad (o módulo), pero de sentido contrario.

Cinemática: Movimiento bajo la Influencia de la Gravedad

Caída Libre

En la caída libre, los objetos caen con...

Problema 1: Subir una caja de 50 kg

• Datos: masa m = 50 kg, g = 9,8 m/s², ángulo 37°, coeficiente de fricción μ = 0,1, fuerza aplicada F = 400 N, desplazamiento Δx = 3 m.
• Peso: mg = 50 kg · 9,8 m/s² = 490 N.
• Componente paralela al plano (x): mg_x = mg · sen 37° ≈ 490 · 0,6 = 294 N.
• Componente perpendicular al plano (y): mg_y = mg · cos 37° ≈ 490 · 0,8 = 392 N.
• Normal: Fn - mg_y = 0 → Fn = mg_y = 392 N.
• Fricción: Fr = μ · Fn = 0,1 · 392 = 39,2 N.
• Fuerza neta en la dirección del movimiento: F_neta = F - Fr - mg_x = 400 - 39,2 - 294 = 66,8 N.
• Trabajo neto (desplazamiento 3 m, θ = 0° entre F_neta y el desplazamiento): W_neto = F_neta · Δx · cos 0° = 66,8 · 3 · 1 = 204 J.
• Trabajo realizado por la fuerza aplicada: W_F = F ·

Fuerzas y efectos sobre los cuerpos

Las fuerzas aplicadas causan cambios en el movimiento y deformaciones. Pueden producirse por contacto o a distancia.

Ley de Hooke

Ley de Hooke: F = k · x, donde k es la constante elástica y x la deformación.

Tipos habituales de fuerzas

• Fuerza motriz (Fm): hace que un objeto se mueva.
• Fuerza de rozamiento (Froz): aparece cuando dos objetos se mueven uno respecto al otro; siempre se opone al movimiento relativo.
• Tensión (T): fuerza transmitida por cuerdas, cables o hilos.
• Fuerza normal (N): fuerza de reacción entre superficies que evita que los objetos se penetren o se caigan a través de la superficie de apoyo.
• Peso (P): fuerza debida a la gravedad; P = m · g, con g ≈ 9,8 m/s².

Expresión y representación de

Termodinámica y Transferencia de Energía

• Se denomina energía interna de un cuerpo a la suma de todas las energías cinética y potencial de cada una de las partículas que lo forman.
• La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo.
• El calor es la energía que se intercambia cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura o cuando se produce un cambio de estado.
• Una caloría es la cantidad que hay que comunicar a 1 gramo de H₂O para que su temperatura aumente un grado °C; 1 cal = 4,18 J. El calor es energía en tránsito.
• Se denomina calor específico (cₑ) de una sustancia a la cantidad de calor que hay que comunicar a 1 gramo de la misma para que su temperatura aumente

Ondas electromagnéticas: conceptos básicos

Rayo

Un rayo es una línea trazada a lo largo de la dirección de propagación de una onda electromagnética. Se usan para mostrar la dirección relativa de la propagación de una onda.

Frente de onda

Un frente de onda representa una superficie de ondas electromagnéticas de fase constante. Se forma al unir puntos de igual fase en rayos que se propagan desde la misma fuente.

Densidad de potencia

La densidad de potencia es la rapidez con la que la energía pasa a través de una superficie en el espacio. Se expresa en W/m².

Intensidad de campo

La intensidad de campo es la magnitud de los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética (O.E.).

Frente de onda esférico

Un frente de onda esférico...

La Electricidad: Conceptos Fundamentales y Generación

La electricidad es la parte de la física que estudia los fenómenos electrónicos, aunque también se emplea comúnmente como sinónimo de corriente eléctrica.

Fuentes Históricas y Generadores

Un sencillo aparato (la pila de Volta) fue el prototipo de las actuales pilas eléctricas, las baterías y ciertas placas solares, que producen electricidad gracias a las propiedades de la materia.

La pila fue la única fuente de electricidad disponible hasta 1831. En ese año, el científico inglés Michael Faraday descubrió que al mover un cable de cobre entre imanes, aparecía electricidad en el cable. Este hallazgo fue el principio del primer generador eléctrico, un aparato capaz de producir...

Estados de la materia

• Sólido
• Líquido
• Gaseoso
• Plasma

Prefijos del Sistema Internacional

Notas sobre orientación (presentadas tal como aparecen en el documento original):

• Abajo hacia arriba = IZQUIERDA
• Arriba hacia abajo = DERECHA

Materia, energía e interacciones

Física = conocimiento de la naturaleza.

Física clásica

• Dinámica = fuerza
• Mecánica = movimiento
• Termología = temperatura y calor
• Óptica = luz
• Acústica = sonidos
• Electromagnetismo = electricidad y magnetismo

Física moderna

• Cuántica = movimiento de pequeñas partículas
• Relativista = espacio y gravedad
• Electromagnético = movimiento y electromagnetismo de pequeñas partículas

Modelos en la ciencia

Los modelos pueden ser formales (teóricos) o materiales. A continuación se describen los tipos de...