Física I: Conceptos Esenciales de Cinemática y Dinámica para Exámenes

Física I: Conceptos Fundamentales para Examen

Resumen directo y memorizable basado estrictamente en la guía oficial del examen. Diseñado para repasar conceptos que aparecen en formato de opción múltiple y problemas.

Unidades y Magnitudes Físicas

• Las unidades fundamentales del SI son el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s).
• Las unidades derivadas se obtienen combinando unidades fundamentales.
• La rapidez es una magnitud escalar.
• La velocidad, la aceleración y la fuerza son magnitudes vectoriales.
• La unidad de fuerza es el newton (N).
• Equivalencia del Newton: 1 N = 1 kg·m/s² (o 1 kg·m·s⁻²).
• La unidad de energía y trabajo es el joule (J).
• Equivalencia del Joule: 1 J = 1 N·m.
• Dimensión de la fuerza: [M][L][T]⁻² (o kg·m·s⁻²).
• Dimensión del trabajo y energía: [M][L]²[T]⁻² (o kg·m²·s⁻²).

Conceptos de Movimiento

• El movimiento describe el cambio de posición respecto al tiempo.
• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): La velocidad es constante y la aceleración es cero.
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA): La aceleración es constante y distinta de cero.
• El movimiento no uniforme implica que la velocidad cambia.
• La desaceleración uniforme es un tipo de MRUA (aceleración negativa constante).

Posición, Velocidad y Aceleración

• La posición indica dónde se encuentra un objeto.
• La velocidad es la tasa de cambio de posición respecto al tiempo.
• La aceleración es la tasa de cambio de velocidad respecto al tiempo.
• La aceleración media se define como ∆v/∆t.

Interpretación de Gráficas Cinemáticas

Gráfica Posición-Tiempo (x-t)

• La pendiente representa la velocidad.
• Una recta inclinada indica MRU (velocidad constante).
• Una curva parabólica indica MRUA (aceleración constante).

Gráfica Velocidad-Tiempo (v-t)

• La pendiente representa la aceleración.
• Una recta horizontal indica MRU (aceleración cero).
• El área bajo la gráfica representa el desplazamiento.

Gráfica Aceleración-Tiempo (a-t)

• En MRU, la gráfica a–t es una línea en cero.

Caída Libre y Tiro Vertical

• La caída libre es un tipo de MRUA.
• En el tiro vertical, la aceleración es constante y dirigida hacia abajo (gravedad).
• La aceleración gravitacional (g) tiene un valor aproximado de 9.8 m/s².
• En el punto más alto del tiro vertical, la velocidad es cero.
• La aceleración (gravedad) es constante y nunca se anula durante el movimiento.

Fuerzas y Leyes de Newton

• Una fuerza puede cambiar el movimiento o deformar un cuerpo.
• Primera Ley de Newton (Inercia): Si la fuerza neta es cero, el cuerpo permanece en reposo o en MRU.
• Fuerza neta cero significa equilibrio.
• Segunda Ley de Newton (Dinámica): La fuerza es proporcional a la aceleración (F = m·a).
• Si la masa aumenta y la fuerza es constante, la aceleración disminuye.
• Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción): A toda acción corresponde una reacción igual y opuesta.
• Las fuerzas de acción y reacción actúan en cuerpos distintos.

Fuerzas Comunes

• El peso es una fuerza que depende de la masa y la gravedad (W = m·g). Siempre actúa hacia abajo.
• La fuerza normal es siempre perpendicular a la superficie de contacto.
• La fricción siempre actúa en contra del movimiento (o del movimiento potencial).

Equilibrio

• Un cuerpo está en equilibrio cuando la fuerza neta es cero.
• Equilibrio estático: El cuerpo está en reposo (velocidad cero).
• Equilibrio dinámico: El cuerpo se mueve con velocidad constante (MRU).

Trabajo y Energía

• El trabajo (W) ocurre cuando una fuerza produce desplazamiento.
• Si no hay desplazamiento, el trabajo realizado es cero.
• El trabajo es positivo cuando la fuerza va en la dirección del movimiento.
• La energía cinética depende de la rapidez al cuadrado (K = ½mv²).

Momento Lineal y Colisiones

• El momento lineal (o cantidad de movimiento) se define como p = m·v.
• El momento lineal se conserva si no hay fuerzas externas netas actuando sobre el sistema.
• En colisiones inelásticas, la energía cinética no se conserva.
• En colisiones perfectamente inelásticas, los cuerpos quedan unidos después del impacto.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

• En MCU, la rapidez es constante.
• La dirección de la velocidad cambia continuamente (por lo tanto, hay aceleración).
• Existe aceleración centrípeta dirigida hacia el centro del círculo.
• La velocidad tangencial depende del radio de la trayectoria.