Fórmulas Esenciales de Física: MRU, MRUA, MCU, MCUA, Caída Libre, MAS y Más

Fórmulas Fundamentales de Física: Conceptos y Ecuaciones Clave

Cinemática

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

• X = X₀ + V · t
• V = Δx / Δt

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

• X = X₀ + V₀t + ½ · a · t²
• V² - V₀² = 2a · Δx
• V = V₀ + a · t

Caída Libre

• Y = Y₀ + V₀t + ½ · g · t²
• V² - V₀² = 2g · Δy
• V = V₀ + g · t

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

• V = W · R
• θ = θ₀ + W · (t - t₀)
• a_n = v²/R
• S = θ · R
• T = 2π/W
• f = 1/T = W/2π

Donde:

• V = velocidad lineal (m/s)
• W = velocidad angular (rad/s)
• R = radio (m)
• θ = ángulo girado (rad)
• t = tiempo (s)
• a_n = aceleración normal (m/s²)
• S = arco recorrido (m)
• T = periodo (s)
• f = frecuencia (Hz)

Movimiento Circular Uniformemente Acelerado (MCUA)

• W = W₀ + α · t
• θ = θ₀ + W₀t + ½ · α · t²
• W² - W₀² = 2α · Δθ
• a_n = v²/R = W² · R
• a_t = α · R
• a_T = √(a_t)² + (a_n)²
• V = W · R
• S = θ · R

Conversiones:

• *rpm a rad/s: x = 2π/1rev · 1min/60s = ... rad/s*
• *1 vuelta = 2π rad*

Donde:

• α = aceleración angular (rad/s²)
• a_t = aceleración tangencial o lineal (m/s²)
• a_n = aceleración normal (m/s²)
• a_T = aceleración total (m/s²)

Movimiento Armónico Simple (MAS)

• X = A · sen(Wt + φ) <>
• V = A · W · cos(Wt + φ)
• V_MAX = A · W
• a = - A · W² · sen(Wt + φ)
• a_MAX = A · W²
• W = 2π/T
• W = 2π · f

Donde:

• X = elongación/posición (m)
• A = amplitud (m)
• t = tiempo (s)
• W = velocidad angular (rad/s)
• φ = fase inicial (rad)
• V_MAX = velocidad máxima (m/s)
• T = periodo de oscilación completa (s)

Dinámica

Fuerzas

Distancia

• F_g = G · m₁ · m₂ / d²
• F_e = K · q₁ · q₂ / d²

Donde G = 6,67 · 10^-11 y K = 9 · 10⁹

Contacto

• F_roz = μ · N
• ΣF = m · a
• P_x = P · sen(ángulo)
• P_y = P · cos(ángulo)
• P = m · g
• sen(ángulo) = cateto opuesto / hipotenusa = P_x / P
• cos(ángulo) = cateto contiguo / hipotenusa = P_y / P

Tensión (N)

• T = m · a

Impulso y Cantidad de Movimiento

• ΣF = m · a
• I = F · Δt
• P = m · v

Donde:

• I = impulso mecánico (kg · m/s)
• P = cantidad de movimiento (kg · m/s)

Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento

• (P_TOTAL)_Inicial = (P_TOTAL)_Final

Dinámica del MCU

• F_c = m · a_N = m · v²/R = m · (W² · R)
• a_N = v²/R = (W² · R)

Donde F_c = Fuerza centrípeta

Trabajo y Energía

Trabajo

• W = F · Δr · cos(ángulo)

Donde:

• F = fuerza (N)
• W = trabajo (J)
• Δr = recorrido (m)

Potencia

• P = W / Δt
• 1 caballo de vapor (C.V) = 735 W
• P = F · V (Cuando la V es constante y el ángulo es 0)

Donde P = potencia (W)

Energía (J)

Energía Cinética

• E_c = ½ · m · v²
• ΔE_c = W_roz

Energía Potencial

• E_p = m · g · h
• ΔE_p = W

Energía Mecánica

• E_m = E_c + E_p
• ΔE_m = W_roz (Si E_m es constante, entonces W_roz = 0)