Fundamentos de Física: Magnitudes SI, Propiedades de la Materia y Tipos de Energía

Magnitudes Fundamentales del SI

Magnitudes Derivadas

Definiciones Clave

La densidad es una propiedad física de las sustancias que relaciona su masa con el volumen, y se considera una magnitud derivada.

El volumen es el espacio que ocupa una porción de materia.

La energía es fundamental en todas aquellas actividades en las que ocurren transformaciones: movimientos, cambios de temperatura o modificaciones en las formas de los objetos. Se necesita energía para que estas se lleven a cabo.

Propiedades de la Materia

• Intensivas: No dependen de la cantidad de masa del cuerpo. Ej.: temperatura, densidad, color, olor, sabor.
• Extensivas: Dependen de la cantidad de materia. Ej.: masa, volumen, peso, longitud.

La densidad es la relación entre la masa y el volumen que ocupa una sustancia. Es una propiedad específica de cada material y no depende de la cantidad de materia.

Fórmulas de Densidad:

• Densidad = m/V
• Masa (m) = densidad × Volumen (V)
• Volumen (V) = m / densidad

Conversiones de Temperatura

• Fahrenheit a Celsius: C = (F - 32) × 5/9
• Celsius a Fahrenheit: F = (C × 9/5) + 32
• Celsius a Kelvin: K = C + 273.15
• Kelvin a Celsius: C = K - 273.15

Tipos de Energía y sus Fórmulas

Energía Cinética

Ecuación: E_c = ½ × m × v²

• m = masa (kg)
• v = velocidad (m/s)

Energía Potencial Gravitatoria

Ecuación: E_p = m × g × h

• m = masa (kg)
• g = 9.8 m/s² (aceleración de la gravedad en la Tierra)
• h = altura (m)

Energía Elástica

Ecuación: E_e = ½ × k × x²

• k = constante elástica del muelle (N/m)
• x = deformación o estiramiento (m)

Principios Fundamentales de la Energía

Características de la Energía

• Se puede almacenar.
• Se puede transportar.
• Se puede transformar.
• Se puede transferir de un cuerpo a otro.

Principio de Conservación de la Energía

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma o se transfiere.

Definiciones Adicionales de Energía

Energía Potencial Gravitatoria: Es la energía que posee todo cuerpo debido a su posición en un campo gravitatorio, es decir, a una determinada altura respecto a un punto de referencia. Es directamente proporcional a la masa del cuerpo, la aceleración de la gravedad y la altura.

Energía Química: La energía química (E_Q) está almacenada en los enlaces que unen entre sí los átomos y moléculas. Al romperse o formarse estas uniones durante una reacción química, se libera o absorbe energía. Nota: La energía eléctrica, mencionada a continuación, se origina en las fuerzas electromagnéticas de atracción y repulsión entre cuerpos con carga eléctrica.

Energía Elástica: Al estirar o comprimir un material, se fuerza a las moléculas a acercarse o alejarse de su posición de equilibrio. La energía acumulada se debe a la deformación a la que se sometió el material, oponiéndose a las fuerzas intermoleculares que lo conforman.

Energía Eléctrica: Se origina en las fuerzas electromagnéticas de atracción y repulsión que existen entre los cuerpos con carga eléctrica. Se almacena comúnmente en pilas o baterías.

Unidad de Energía: El Joule

El Joule (J) es la unidad del Sistema Internacional (SI) para medir energía, trabajo y calor. Su equivalencia es: 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s².

Clasificación de la Energía por Disciplina

• En la mecánica, se estudia la energía mecánica (energía cinética + energía potencial).
• En el electromagnetismo, se tiene la energía electromagnética (que incluye la energía radiante, calórica, potencial eléctrica y eléctrica).
• En la termodinámica, se estudian la energía interna, la energía térmica y el potencial termodinámico.