Conceptos Fundamentales de Física: Mecánica, Leyes de Newton y Más
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Conceptos Fundamentales de Física
Mecánica
La mecánica estudia los movimientos y estados en los que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento de los cuerpos bajo la acción de diferentes fuerzas. Se divide en dos ramas principales: cinemática y dinámica.
- Cinemática: Estudia las diferentes clases de movimiento sin atender a las causas que lo producen.
- Dinámica: Estudia las causas que originan el movimiento, como por ejemplo, la estática (que analiza las diferentes situaciones de equilibrio de los cuerpos).
Conceptos Clave
- Distancia Recorrida: Magnitud escalar que representa la longitud total de la trayectoria recorrida, sin importar la dirección.
- Desplazamiento: Magnitud vectorial que representa la distancia medida en una dirección específica entre dos puntos.
- Rapidez: Cantidad escalar que indica únicamente la magnitud de la velocidad.
- Velocidad: Magnitud vectorial que requiere que se señale su dirección y sentido. Se define como la distancia total recorrida por un móvil en un determinado tiempo.
- Aceleración: Cambio de velocidad que experimenta un móvil en cada unidad de tiempo.
Leyes de Newton
Fuerza: Manifestación de energía aplicada sobre un cuerpo. Es el empuje que se ejerce sobre un cuerpo.
Masa: Cantidad de materia contenida en un cuerpo.
Peso: Fuerza gravitacional con que la Tierra atrae a un cuerpo.
- Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia): Para que un cuerpo tenga una aceleración, debe actuar sobre él una fuerza neta.
- Segunda Ley de Newton: La fuerza aplicada sobre un cuerpo es igual al producto de su masa por la aceleración que le comunica.
- Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción): A toda fuerza llamada acción le corresponde otra fuerza llamada reacción, igual en magnitud pero opuesta en dirección.
Trabajo
El trabajo se define como la fuerza aplicada sobre un objeto multiplicada por el desplazamiento que esta le produce. Debe cumplir los siguientes requisitos:
- Debe existir una fuerza aplicada.
- La fuerza debe actuar a través de cierta distancia, llamada desplazamiento.
- Debe tener una componente rectangular a lo largo del desplazamiento.
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
El MRU ocurre cuando un objeto viaja en una trayectoria recta a una velocidad constante, dado que su aceleración es nula. La ecuación fundamental es: V = d/t
Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA)
En el MUA, la aceleración vectorial que experimenta un cuerpo permanece constante (en magnitud y dirección) en el transcurso del tiempo.
Ley de Gravitación Universal
Formulada por Isaac Newton en su libro “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” en 1687. Esta ley establece que mientras más cerca y más masivos sean dos cuerpos, más intensamente se atraerán.
El enunciado formal sostiene que: “La fuerza con que se atraen dos objetos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.
La fórmula fundamental es: F = | (G . m1 . m2) / r2 | . r*
La constante de gravitación universal (G) es de 6.67 x 10-11 N.m2/kg2.
Formulario
MUA - Fórmulas Fundamentales
Equivalencias
- 1 m/s = 102 cm/s
- 1 ft/s = 0.3048 m/s
- 1 km/h= 103/3600 m/s
- 1 mi/h = 1609/3600 m/s
- Aceleración: m/s2
- Velocidad: m/s
Leyes de Newton
Unidades
- (S.I.) Kg x m/s2 = Newton (N)
- (S.A.) g x cm/s2 = Dina (dn)
- (S.T.) UTM x m/s2 = Kilo pound (kp)
- (S. Ing.) Slug x ft/s2 = Libra (Lb)
Equivalencias
- 1 N = 105 dn
- 1 Kp = 9.8 N
- 1 Libra = 4.448 N
- S.I. g = 9.8 m/s2
- S.A. g = 980 cm/s2
- S. Ing. g = 32.2 ft/s2
Trabajo
Unidades
- (S.I.) N x m = 1 Joule (J)
- (S.A.) dn x cm = 1 Ergio (Erg)
- (S.T.) Kp x m = Kpm
- (S.Ing) Lb x ft = Lb ft
Equivalencias
- 1 J = 107 Erg
- 1 J = 1 N x 1 m = 105 dn x 102 cm = 107 Erg
- 1 Kpm = 9.8 J
- 1 Kpm = 9.8 N x m = 9.8 J
- 1 Lb ft = 1.35 J
T = w x h
T = Pe x V x h
Donde: T = Trabajo, Pe = Peso específico, V = Volumen, h = altura.
Fórmulas Derivadas
Aceleración y Tiempo
Distancia
Tiempo y Velocidad Inicial
