Fundamentos Esenciales de la Física y Química: Dinámica, Cinemática y Estructura Atómica

I. Leyes de Newton y Conceptos Fundamentales de la Dinámica

Ley de la Inercia (Primera Ley de Newton)

Un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuará moviéndose a velocidad constante y en línea recta, a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Por ejemplo, un balón de fútbol en reposo sobre el césped no se moverá a menos que alguien lo patee.

Ley de la Fuerza y Aceleración (Segunda Ley de Newton)

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. Matemáticamente, se expresa como:

• F = m · a

Si se aplica la misma fuerza a dos objetos, uno con más masa que el otro, el objeto con menor masa acelerará más rápidamente. Por ejemplo, una pelota de baloncesto acelerará más rápidamente que un coche si se les aplica la misma fuerza.

Ley de Acción-Reacción (Tercera Ley de Newton)

Esta ley establece que cuando dos cuerpos interaccionan, las fuerzas que ejercen uno sobre el otro son iguales en magnitud y dirección, pero opuestas en sentido. La fuerza ejercida por un cuerpo sobre otro se conoce como "acción", mientras que la fuerza de respuesta del segundo cuerpo se llama "reacción".

Un ejemplo clásico ocurre cuando un cohete se propulsa: los gases de escape son expulsados hacia abajo, y el cohete se impulsa hacia arriba por la fuerza de reacción.

Conceptos Clave de la Dinámica

• La inercia se define como la resistencia que un cuerpo opone a cambiar su estado de movimiento o de reposo.
• La fuerza neta es la suma total de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto. (F = m · a)

II. Conceptos de Cinemática

Definiciones de Movimiento

• La rapidez media se define como la distancia total recorrida por un objeto dividida por el tiempo total que tarda en recorrer esa distancia. (Rₚ = Dₜ / Tₜ)
• La velocidad media es el cociente entre el desplazamiento de un objeto y el tiempo que tarda en realizar ese desplazamiento. (Vₚ = D / T)

Ecuaciones Fundamentales de la Cinemática

Las siguientes ecuaciones describen el movimiento con aceleración constante:

• Aceleración: a = (V₟ - Vₐ) / (t₟ - tₐ)
• Posición: d = Vₐ · t + (1/2) · a · t²
• Velocidad final: V = Vₐ + a · t

III. Fundamentos de Química: Estructura Atómica y Enlaces

Estructura Atómica

• El número atómico (Z) es el número de protones en el núcleo de un átomo.
• El número másico (A) es la suma del número de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.
• La masa atómica promedio se calcula ponderando las masas de los isótopos naturales de un elemento. (Fórmula general: mₚ = ∑ (mₜ · Aₜ))

Tipos de Enlaces Químicos

• Enlace Iónico

  Ocurre cuando existe una unión de átomos metálicos y no metálicos, transfiriéndose una carga de electrones entre ellos.

• Enlace Covalente

  Es una unión química en la que dos átomos no metálicos comparten uno o más pares de electrones para alcanzar una configuración electrónica más estable.

• Enlace Metálico

  Es un enlace químico que se produce entre los átomos de un metal, caracterizado por un "mar" de electrones deslocalizados.

IV. Leyes Ponderales de la Química

Ley de Proust (Ley de las Proporciones Constantes)

Establece que los elementos químicos se combinan en un compuesto en proporciones de masas constantes y definidas, independientemente de cómo se haya preparado el compuesto.

Ley de Lavoisier (Ley de la Conservación de la Masa)

Establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. La masa no se crea ni se destruye, solo se transforma.