Movimiento, Fuerzas y Energía: Conceptos Fundamentales de Física
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Movimiento
Velocidad: Cantidad Vectorial
La velocidad es una cantidad vectorial, compuesta por una magnitud (rapidez), dirección y sentido.
- Magnitud: El tamaño o longitud del vector. La rapidez, considerada una cantidad escalar, describe qué tan rápido se mueve un objeto.
- Dirección: La orientación del movimiento respecto a un sistema de referencia (como un plano cartesiano).
La inclinación o pendiente de una línea recta en una gráfica representa la velocidad media de un objeto. La fórmula para obtener la velocidad a partir de una gráfica es:
Utilizando los despejes:
Movimiento Rectilíneo Uniforme
Cuando un cuerpo describe una velocidad media constante, se dice que desarrolla un movimiento rectilíneo uniforme. La característica principal de este tipo de movimiento es que el cuerpo recorre distancias iguales en tiempos iguales.
El vector es una fuerza representada
Movimiento con Velocidad Variable: Aceleración
La aceleración es el cambio de velocidad con respecto al tiempo. Su fórmula es:
Las unidades de la aceleración en el Sistema Internacional son los m/s2.
Interpretación de Gráficas: Velocidad-Tiempo y Aceleración-Tiempo
En la gráfica de velocidad contra tiempo en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, la pendiente de la recta representa la aceleración. La inclinación de la línea recta proporciona información sobre la aceleración:
- Línea recta inclinada a la derecha: El cuerpo aumenta su velocidad (aceleración positiva).
- Línea recta sin inclinación: El cuerpo no cambia su velocidad (aceleración nula). Movimiento rectilíneo uniforme.
- Línea recta inclinada a la izquierda: El cuerpo disminuye su velocidad (aceleración negativa).
Movimiento de Caída Libre
Todo cuerpo en caída libre describe una trayectoria rectilínea de arriba hacia abajo con aceleración constante e igual a la gravedad. Los cuerpos en caída libre se aceleran hacia el centro de la Tierra, y su velocidad aumenta uniformemente con respecto al tiempo.
Leyes de Newton
1ra Ley de Newton: Ley de Inercia
Inercia: Resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento.
2da Ley de Newton: Ley de la Masa Inercial
Esto significa que si aumenta la fuerza neta, aumenta la aceleración. A mayor masa, la aceleración disminuye.
3ra Ley de Newton: Ley de Acción y Reacción
Pares de Fuerzas
La suma vectorial de las fuerzas en un par es igual a cero (1era condición de equilibrio).
La suma de todos los momentos o torques que actúan sobre un cuerpo es igual a cero. Máquina simple: palanca.
Ley de Gravitación Universal
Ley de Gravitación Universal:
Si la distancia aumenta, la fuerza disminuye, y si la distancia disminuye, la fuerza aumenta.
Peso y Masa
- Masa: Medida de la inercia o cantidad de materia de un cuerpo (unidades: kg).
- Peso: Fuerza que ejercen los cuerpos sobre la Tierra (unidades: N). Fórmula para obtener el peso:
Energía y sus Transformaciones
La energía es la capacidad para realizar trabajo. El trabajo es el producto de la fuerza por el desplazamiento.
Trabajo: 
Energía Cinética y Potencial
Energía = Trabajo
- Energía Cinética (movimiento):
- Energía Potencial:
Conservación de la Energía Mecánica
La energía mecánica total de un sistema se conserva en ausencia de fuerzas no conservativas (como la fricción). Esto significa que la suma de la energía cinética y la energía potencial permanece constante en todos los puntos del movimiento.
Carga Eléctrica y Formas de Electrización
Carga Eléctrica y Formas de Electrización
La unidad fundamental de carga es el Coulomb (C). La ley de interacción de cargas establece que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo opuesto se atraen.
- Electrización por frotamiento
- Electrización por contacto
- Electrización por inducción Los electrones tienen carga negativa (-) y los protones tienen carga positiva (+).
Imanes y Magnetismo
Ley de interacción de polos: Polos iguales se repelen, polos opuestos se atraen.
Los materiales magnéticos comunes incluyen hierro, cobalto y níquel. Existen imanes naturales y artificiales.