Fundamentos de Mecánica Clásica: Conceptos Clave y Unidades

Conceptos Fundamentales de la Cinemática y la Dinámica

Concepto de Fuerza

¿Cuál es el concepto para fuerza y qué unidades se utilizan?

Es la magnitud vectorial que mide la razón de cambio del momento lineal en dos partículas.

Unidades comunes:

• Dina
• Newton (N)
• Libra (lbf)

Definición de Dinámica

¿Qué es dinámica?

Describe la evolución en el tiempo de cualquier sistema físico; es el estudio del por qué los objetos se mueven.

Fuerza de Fricción

¿Qué es la fuerza de fricción y cuáles son sus unidades de medida?

Es una fuerza tangencial que se opone al deslizamiento de una superficie a través de otra superficie adyacente.

Unidad principal: Newton.

Propiedades de la Materia y el Movimiento

Inercia

¿Qué es la inercia, qué unidades utiliza y cuál es su concepto?

Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o de movimiento uniforme y rectilíneo, a menos que una fuerza externa actúe sobre ellos.

Unidad principal (asociada a la masa inercial): Kilogramo (Kg).

Masa

¿Cómo se puede definir masa y qué unidades utiliza?

Magnitud con que medimos la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Unidades de masa:

• Kilo (Kilogramo)
• Hecto (Hectogramo)
• Deca (Decagramo)
• Gramo (g)

Materia

¿Qué es materia?

Sustancia de la que todos los objetos están hechos y cualquier entidad con presencia física.

Contribuciones de Isaac Newton

Padre de la Física Clásica

¿A quién se le considera el padre de la física clásica?

Isaac Newton.

Aportes de Isaac Newton

Menciona 3 aportes de Isaac Newton:

1. Ley de la Gravitación Universal.
2. Leyes de la Dinámica (Leyes del Movimiento).
3. Desarrollo del Cálculo Infinitesimal.
4. (Nota: La Ley de Movimiento es la base de las Leyes de la Dinámica).

Leyes de Newton

Menciona 3 Leyes de Newton y en qué consisten:

1. Ley de la Inercia (Primera Ley): Establece que un cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él.
2. Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental): Cuando un cuerpo está bajo la acción de una fuerza neta, la aceleración resultante es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo ($\vec{F} = m\vec{a}$).
3. Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción): A toda fuerza de acción se opone otra fuerza igual en magnitud, con la misma dirección pero en sentido contrario.

Ley de Gravitación Universal

¿En qué consiste la ley de gravitación universal?

Describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa, estableciendo que la fuerza de atracción es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Conceptos de Trabajo, Energía y Potencia

Trabajo Mecánico

¿Qué unidades se utilizan para medir el trabajo y cuál es su concepto?

Se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento del cuerpo (desplaza el cuerpo en la dirección de la fuerza).

Unidad: Julio (J).

Energía

¿Cuál es la definición de energía?

Capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio.

Potencia

¿Cuál es el concepto para potencia y las unidades que utiliza?

Es la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo ($\text{Potencia} = \text{Trabajo} / \text{Tiempo}$).

Unidad: Vatio (W), derivado del Julio por segundo (J/s).

Tipos de Energía

• Energía Potencial: Energía asociada a la localización de un cuerpo en un campo de fuerza o a la configuración interna del sistema (ej. altura en un campo gravitatorio).
• Energía Cinética: Trabajo necesario para acelerar un cuerpo desde el reposo hasta su velocidad actual, o la energía que posee debido a su movimiento.