Conceptos Fundamentales de Física: Movimiento, Fuerzas y Propiedades de la Materia

La Materia y sus Cambios

Sistema Material

Un sistema material es cualquier forma de materia con límites definidos; a estos sistemas los denominamos cuerpos.

La Materia: Características Fundamentales

• Dimensiones: Ocupa un lugar en el espacio, que expresamos mediante el volumen. Su unidad en el Sistema Internacional (SI) es el metro cúbico (m³).
• Inercia: Propiedad que tiene todo cuerpo de mantener su estado de reposo o de movimiento uniforme.

Constitución de la Materia

• Átomo: La cantidad más pequeña de un elemento químico que puede existir como una entidad estable.
• Elementos: Tipo de sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más sencillas.
• Compuestos: Sustancias que se pueden descomponer en otras más sencillas.
• Moléculas: Conjunto de un número determinado de átomos del mismo o diferente elemento químico, unidos entre sí.

Cambios en los Sistemas Materiales

Un cambio es cualquier transformación que tenga lugar en un sistema material o en un cuerpo y que podemos medir. Un cuerpo experimenta un cambio porque interacciona con otro o consigo mismo.

Tipos de Cambios

• Cambios Físicos: Aquellos que varían algunas de sus propiedades sin que se modifique su composición interna.
  • Movimiento: Cambio de posición.
  • Térmicos: Tienen lugar cuando varía la temperatura.
  • Eléctricos: Asociados al intercambio de cargas eléctricas entre cuerpos o sistemas materiales.
  • Luminosos y Sonoros: Transmiten energía sin que haya transporte de materia.
• Cambios Químicos: Varía la composición interna del sistema material, de modo que los que denominamos reactivos se transforman en otras sustancias diferentes llamadas productos.

Entorno

Por entorno entendemos al exterior que rodea al sistema material.

Clasificación de Sistemas Materiales

• Abiertos: Aquellos que pueden intercambiar tanto materia como energía con su entorno.
• Cerrados: Aquellos que solo pueden intercambiar energía con su entorno.
• Aislados: No pueden intercambiar ni materia ni energía con su entorno.

Ondas

• Ondas Mecánicas: Necesitan de un medio material para propagarse.
• Ondas Electromagnéticas: No necesitan ningún medio para propagarse.

Cinemática y Dinámica

Sistema de Referencia

Lugar del espacio desde donde se observa la posición que va ocupando un móvil a lo largo del tiempo.

Reposo y Movimiento

• Un cuerpo está en reposo si su posición respecto al sistema de referencia elegido no cambia con el tiempo.
• Si dicha posición varía respecto a dicho sistema, es que está en movimiento.

Posición

Representada por x, es el lugar que ocupa un móvil en relación con el origen del sistema de referencia.

Trayectoria

Línea que resulta de unir todos los puntos correspondientes a las sucesivas posiciones que ocupa el móvil en el tiempo.

Desplazamiento y Distancia Recorrida

• El desplazamiento es la distancia medida en línea recta entre la posición inicial y final.
• La distancia recorrida o espacio recorrido es la longitud total de la trayectoria.

Rapidez Media

La rapidez media con que se mueve un cuerpo es el cociente entre el espacio recorrido y el tiempo empleado.

Aceleración Media

La aceleración media es el cociente entre la variación que experimenta la rapidez y el tiempo empleado en dicha variación.

Tipos de Movimientos

• Movimientos Uniformes: Se caracterizan porque su rapidez es constante.
• Movimientos Variados: Si la aceleración es constante y tiene un mismo valor, decimos que el movimiento es uniformemente variado.

Fuerza

La fuerza es la causa de los cambios de rapidez y de las deformaciones que puede experimentar un cuerpo.

Tipos de Fuerzas

• Por Contacto: Los cuerpos están en contacto directo.
• A Distancia: Los cuerpos no se tocan físicamente.

Efectos de las Fuerzas

• Si la fuerza tiene el mismo sentido que el movimiento, el cuerpo aumenta su rapidez.
• Si la fuerza tiene sentido opuesto al movimiento, el cuerpo disminuirá su rapidez.

Deformaciones

Las fuerzas producen deformaciones en los cuerpos.

• Cuerpos Elásticos: Una vez que se ejerce la fuerza, recuperan su forma inicial.
• Cuerpos Plásticos: Son los que mantienen la deformación después de ejercer la fuerza.
• Cuerpos Rígidos: Las deformaciones no se perciben o son despreciables.

Interacción Gravitatoria

La interacción gravitatoria siempre será atractiva: dos o más masas siempre se atraen.

Peso

El peso es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre cualquier cuerpo. Es una magnitud física vectorial, diferente de la masa.

Masa

La masa es una medida de la inercia de un cuerpo o de la cantidad de materia que contiene.

Caída Libre de un Cuerpo

Se refiere al movimiento de un cuerpo bajo la única influencia de la gravedad, sin considerar la resistencia que ofrece el aire al movimiento.

Principio de Arquímedes

Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta una fuerza vertical y ascendente denominada empuje, que es igual al peso del volumen de líquido desalojado por el cuerpo.

Peso Aparente

El peso aparente es la diferencia entre su peso real y el empuje que experimenta al sumergirlo en un líquido.