Conceptos Esenciales de Física: Energía, Materia y Termodinámica

Conceptos Fundamentales de Física

Energía y Trabajo

Energía

Energía: Capacidad para realizar trabajo.

Energía Potencial

Energía Potencial: Energía asociada a la posición o configuración de un cuerpo. Su ecuación es: Ep = mgh.

Energía Cinética

Energía Cinética: Energía de movimiento de los cuerpos. Su ecuación es: Ec = ½ mv².

Energía Mecánica

Energía Mecánica: La energía asociada a la posición y el movimiento de los cuerpos. Su fórmula para obtenerla es: Em = Ep + Ec.

Trabajo

Trabajo: Es el producto de la fuerza (F) por la distancia (d) en la dirección de la fuerza. Su ecuación es: W = Fd.

Máquinas y Eficiencia

Máquina

Máquina: Conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar la energía para realizar un trabajo.

Eficiencia de una Máquina Térmica

La eficiencia de una máquina térmica se define como la proporción entre la energía que se transforma y aprovecha (energía de salida) y la energía que requiere para funcionar (energía de entrada).

Termodinámica: Calor y Temperatura

Equilibrio Térmico

Equilibrio Térmico: Cuando dos cuerpos entran en contacto, después de un cierto tiempo, ambos alcanzan la misma temperatura. Esto significa que las velocidades promedio de las partículas de ambos cuerpos se igualan.

Temperatura

Temperatura: Magnitud física que indica qué tan caliente o frío está un cuerpo en comparación con un patrón de medida.

Calor

Calor: Cantidad de energía que se transmite de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.

Fórmulas de Conversión de Temperatura

• Grados Fahrenheit a Celsius: °C = (°F - 32) / 1.8
• Grados Celsius a Fahrenheit: °F = 1.8 °C + 32
• Grados Celsius a Kelvin: K = °C + 273
• Grados Kelvin a Celsius: °C = K - 273

Modelos en la Ciencia

Los modelos en la ciencia son herramientas conceptuales o físicas que ayudan a comprender fenómenos complejos. Sus componentes clave incluyen:

• Elementos del modelo
• Funcionamiento del modelo
• Poder explicativo del modelo
• Predictibilidad del modelo
• Impacto o desarrollo a futuro derivados del modelo

Propiedades Físicas de la Materia

Propiedades de los Sólidos

Las propiedades físicas de los sólidos incluyen:

• Dureza: Resistencia a ser rayado, deformado o penetrado.
• Elasticidad: Capacidad de un sólido para volver a su forma original después de ser deformado.
• Rigidez: Resistencia de un sólido a la deformación cuando se le aplica una fuerza o se coloca un objeto muy pesado.
• Tenacidad: Capacidad de los sólidos para absorber energía antes de romperse.
• Fragilidad: Propensión de un sólido a romperse con facilidad.
• Conductividad Térmica: Capacidad de un sólido para conducir el calor.
• Conductividad Eléctrica: Capacidad de un sólido para permitir el flujo de corriente eléctrica.

Propiedades de los Líquidos

Las propiedades físicas de los líquidos incluyen:

• Viscosidad: La resistencia de un líquido al fluir.
• Tensión Superficial: Fuerza que actúa en la superficie de un líquido y que tiende a minimizar el área superficial.
• Capilaridad: Capacidad de un líquido para moverse a través de espacios estrechos, incluso contra la fuerza de gravedad.
• Solubilidad: Medida de la capacidad de un líquido para disolver otras sustancias.
• Compresibilidad: Medida de la capacidad de un líquido para reducir su volumen bajo presión.