Velocidad y aceleracion

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Escalares y vectores

una magnitud fisica es una propiedad o cualidad medible de un sistema fisico, a la qe se le pueden asigna distintos valores como resultado de una medicion. Las Magnitudes fisicas se miden usando un patron qe tnga definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad qe pesa el objeto patron. Las cantidades fisicas tienen dos formas de expresarse segun la naturaleza del fenomeno: Escalares o vectoriales.

Se conseideran ESCALARES cuando una magnitud es suficiente para contener toda la info. del fenomeno, tales como masa tiempo o temperatura. Se especifican con un numero real.

Por otro lado a cantidades fisicas se llaman VECTORIALES cuando se necesita magnitud y direccion para contener la info. de la fisica asociada a ella, un vector.

Un VECTOR se representa por medio de una letra cn una flecha sobre ella. Graficamente un vector se presenta por un segmento de recta dirigido o flecha.

 P→Q. El pto. P se llama ounto inicial y Q pto final. Cuando se fija el pto. inicial de un vector, se llama vector fijo o localizado, si el pnto inicial no se fija, se llama vector libre o no localizado.

 Magnitud de un vector

Ecuacion



Posicion, velocidad y aceleracion

La descripcion de mov. es uno de los temas mas fundamentales de la fisica. Tiene conexiones con practicamente todas las areas de ella. Practicamente no hay area estudiada por la humanidad donde el movimiento y su descripcion no sean de gran importancia. Hablamos de mov. cuando hay un cambio en la posicion de un cuerpo, y esta posicion solo tiene sentido cuando existe un sistema de referencia.

En fisica, la posicion es el conjuto de indicaciones qe deve recibir un observadr para localizar un punto, siempre en relacion a un sistema de referencia,. Si estas indicaciones cambien cn el tiempo, hablamos de cambio de posicion. Obviamente, algunos sistemas podrian indicar un cambio de posicion, mientras qe otros indicarian reposo, lo cual nos lleva al interesante tema del mov. relativo.

Devido a su uso cotidiano, emplearemos frecuentemente un sistea XY o XYZ para expresar posicion y sus cambios en este curso de fisica. Tal sistema se conoce como carteciano. Hasta 3 dimensiones

 Velocidad una vez q hemos fijado nuestro sistema de referencia, es facil analizar la posicion de un objeto medido desde el. Basta co dar las indicaciones necesarias, qe son angulos o lados necesarios para decinir univocamente su ubicacion. Es muy posible qe el objeto cambie su posicion a medida qe transcurre el tiempo, desplazandose desde una posicion inicial hasta una final. El estudio sellama Cinematica

si un objeto se encuentra en su origen 0i y luego se desplaza 10m hacia la derecha, el desplazamiento se define como

Ecuacion



Si el desplazamiento trancurre durante un intervalo de tiempo Δt, diremos qe la velocudad de la particula fue.

Ecuacion

Velocidad Instantanea. Esta cantidad indica el valor de velocidad para un instante determindado, a diferencia de la velocidad media, qe indica la velocidad promedio en todo el intervalo de tiempo considerado. Formalmente, la velocidad instantarea mide el cambio de posicion de una particula o un cuerpo, entre un instante t1 y un instante posterior infinitamente proximo. t1+Δt. este se llama derivada.

 Aceleracion

es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por \vec a \, o \mathbf a \, y su módulo por a \,. Sus dimensiones son \scriptstyle [ L \cdot T^{-2} ]. Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s2.

La aceleracion tambien puede ser medida en el intervalo de tiempo Δt qe transcurre entre un tiempo inicial t¹, y un tiempo final t², se define como:

Ecuacion

posicion, velocidad y aceleracion son las cantidades fundamentales de la cinematica. Debido a qe la posicion es un vector, la velocidad y la aceleracion tambien lo son. El modulo del vector velocidad recibe en fisica el nombre de rapidez



Fisica

Es una ciencia natiral q estudia las propiedades del espacio, el mov., el tiempo, la materia y la energia asi como sus interacciones. Lafisica es la mas antigua a traves de la inclusion de la astronomia.

La fisica en su intento de describir los fenomenos naturales con exactirud y veracidad ha llegado a limites imensables, el conocimiento actual abarca la descripcion de particulas fundamentales microscopicas

 Modelo

La fisica se desarrolla por medio de modelos de los fenomenos qe estudia. Se modela para comprender mejor o explicar mejor un proceso o unas observaciones. un mismo objeto puede ser modelado con distintas tecnicas y distintas intenciones, de forma qe cada modelo resalta solo ciertos aspectos del objeto.

Teorias centrales

En la fisica podrian agruparse en 5 teorias principales: lamecanica clasica, qe describe el mov. macroscopico; el electromagnetismo, qe describe los fenomenos electromagneticos como la luz; la relatividad formulada por einstein, qe describe el espacio tiempo y la interaccion gravitatoria; la termodinamica, qe describe los fenomenos moleculares y de cuantica, qe describe el comportamiento del mundo atomico. 

Mecanica Clasica

Es la descripcion del mov. de cuerpos macroscopicos a veloc. muy peqeñas en comparacion con la veloc d la luz

-Mecanica Newtoniana es a partir de las 3 ecuaciones formuladas por newton. Esta formulacion tambien es conocida como mecanica debida a q a varias magnitudes se les debe definir su vector en un sistema de referencia inercial.

-Mecanica Analitica es una formulacion matematica abstracta sobre la mecanica, nos permite desligarnos de esos sistemas de referencia y tener conceptos mas generales al mmento de describir un mov.



Electromagnetismo Comprende la interaccion de pariculas cargadas electricamente con campos electricos y magneticos. Abarca diversos fenomenos del mundo real como la Luz. La luz es un campo electromagnetico oscilante q se irradia desde partuclas cargadas aceleradas.

La electrostatica es el estudio de los fenomenos asociados a los cuerpos cargados en reposo, q se describe por la ley de Coulumb, estas cargas ejercen fuerzas entre si. El q la fuerza sea atractiva o repulsiva depende de la polaridad de la carga.

 Relatividad Es la teoria dormulada principalmente por Einstein, y se divide en 2 cuerpos de investigacion: la relatividad especial y la general.

- La general estudia la interaccion gravitatoria como una deformacion en la geometria del espacio-tiempo. En esta teoria se introducen los conceptos de la curvatura de espacio-tiempo como la causa de la interaccion gravitaroria, el principio de equivalencia q dice q para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad escecial son invariante y la intr. del mov. de una particula por lineas geocenticas. La R.G no es la unica teoria, pero es la q mas datos a encontrado

termodinamica y mecanica estadistica

La termodinamica trata de transferencia de calor, la energia, y como se puede realizar un trabajo con ella. Se estudia como esta reacciona a cambios e su volumen, presion y temperatura

-La meca.Estadistica estudia, los procesos de tranferencia de calor pero al contrario a la anterior desde un pto. de vista molecular. La materia esta compuesta por moleculas qe se deben tratar como un conjunto de elemostos caoticos o aleatorios

Mecanica cuantica Es la rama de la fisica q trata los sistemas a escala pequeña, atomicos y subatomicos, la teoria cuantica solo permite calculos probabilisticos o estadisticos de las caracteristicas observadas de las particulas elementales, entendidos en terminos de funcion de onda.



Dinamica de La particula

Las fuerzas mecánicas se pueden medir con dinamómetros, que comparan fuerzas con patrones de fuerza pre-establecidos. Los efectos de una fuerza neta aplicada a un cuerpo dependen de la masa del cuerpo. La masa es propiedad intrínseca, inherente de cada cuerpo, independiente de su ubicación y su medición se realiza con un instrumento denominado balanza. La unidad de masa en el Sistema Internacional SI es el kilogramo: (kg). Se postula la existencia de sistemas inerciales y se definen como sistemas en reposo o que se muevan con veloc. constante respecto a un sistema que puede imaginarse fijo en el espacio

La leyes que Newton:

I.- Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de mov. rectilíneo uniforme a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerza que actúen sobre él.
II.- la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la F neta q actúa sobre él, tiene la dirección de la F neta e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
III.- Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un asegundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.

Fuerza Peso: Todos los cuerpos se ven afectados por la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre ellos, esta fuerza recibe el nombre de peso del cuerpo  P=mg donde g es la aceleración de gravedad.

En cinemática se analizó que la aceleración de gravedad g no es una constante, luego en forma estricta la fuerza peso tampoco lo es.

Fuerza Normal: La tensión es una fuerza que se hace a través de una cuerda. Se llama fuerza normal (N) a la fuerza perpendicular que ejerce la superficie donde se encuentra apoyado un cuerpo sobre éste.
Fuerza Elástica: Le llamaremos fuerza elástica restauradora a la F qe ejerce un resorte cuando se le trata de deformar aplicándole una F. Es una F de módulo variable que depende de la constante de elasticidad K y de cuanto está alongado o comprimido una distancia X respecto de su largo natural.



Fuerza de Roce o friccion

La experiencia indica que para sacar del reposo a un cuerpo q se encuentra sobre una superficie rugosa, es necesario aplicar una fuerza mínima para lograr el efecto, esto significa que existe una fuerza que se opone al inicio del mov. la que se llama F de roce estático (fs)
Del mismo modo se observa que si se lanza horizontalmente un cuerpo sobre una superficie horizontal rugosa, éste al cabo de cierto tiempo se detiene, esto significa que hay una fuerza que se opone al movimiento que se llama F de roce cinético (fk)
La fuerza de roce estático fs resiste cualquier intento de poner un objeto en mov. respecto de otro fk y tiende a retardar el mov. con respecto al otro, una vez que los objetos se mueven; son fuerzas de sentido opuesto al deslizamiento respecto de la superficie de apoyo.
Estas fuerzas de rozamiento se deben a la interacción entre las moléculas de los cuerpos que están en contacto, dependen de varios factores, como tipo de superficie, velocidad relativa, de la fuerza que comprimen una superficie contra la otra.
Cuando un cuerpo se desplaza sobre una superficie, ésta ejerce una fuerza de reacción (R) sobre el cuerpo que no se conoce su dirección. Esta fuerza se puede descomponer en una fuerza paralela a la superficie de contacto que es la fuerza de roce, y en otra perpendicular a la de contacto, que es la fuerza reacción normal (N)
Ecuacion

 

 

Fuerza de Roce Estatico (fs) Experimentalmente se encuentra que para dos superficies secas y no lubricadas la fuerza de roce estático entre ellas es aproximadamente independiente del área de contacto dentro de amplios límites, pero es directamente proporcional al módulo de la fuerza normal que mantiene en contacto a las dos superficies



Fuerza de Roce Cin?tico (fk) Experimentalmente se encuentra que para dos superficies la fuerza de roce cinético entre ellas es aproximadamente independiente del área de contacto y de la velocidad relativa entre las superficies dentro de amplios límites, pero es directamente proporcional al módulo de la fuerza normal que mantiene las superficies en contacto.

Fuerza de Roce Viscoso La fuerza de resistencia del aire que actúa sobre un cuerpo que cae depende de dos factores. En primer lugar depende de su área frontal y de su forma, esto es, de la cantidad de aire que debe atravesar en su caída. En segundo lugar depende de la rapidez del objeto que cae. Mientras mayor sea la rapidez, la cantidad de moléculas con las que se encuentra un cuerpo en cada segundo es mayor y las fuerzas debidas a impactos moleculares son mayores. En algunos casos la resistencia del aire afecta mucho la caída y en otros no. Una pluma tiene tanta superficie comparada con su peso que la resistencia con el aire, cuando la pluma cae, anula rápidamente el peso que la acelera hacia la superficie terrestre, así al terminarse la aceleración el cuerpo alcanza su velocidad terminal. Una relación que describe el movimiento se puede obtener al aplicar la segunda Ley de Newton
Ecuacion

Donde m es la masa de cuerpo que cae a traves del Aire, R es la resistencia del aire que depende de la velocuadad V del cuerpo y g es la aceleracion de la gravedad

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