Física modulo 1

La Física es una ciencia que estudia las características extrínsecas de los objetos y su energía; características visibles, tangibles  y observables a simple vista como el color, olor, textura, tamaño, calor, brillo, forma etc. La Física Clásica  estudia principalmente el movimiento y energía de los cuerpos, la Física Moderna estudia las propiedades físicas de los átomos que conforman el Universo.

UNIDADES DE MEDIDA.

Los objetos presentan características visibles, físicas, tales como :

MASA (Kg). Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Se expresa en unidades de Kilogramos , un kilogramo contiene 1000 gramos. 

LONGITUD (m). Magnitud que estima la distancia entre dos puntos cualquiera, se expresa en metros (m), centímetros (cm), milímetros (mm), kilómetros (1000 m= 1 km),, etc.

ÁREA O SUPERFICIE (  m2 ). Es el plano resultante  entre dos líneas perpendiculares que forman un ángulo recto. Se expresa en metros cuadrados  ( m2 ), en centímetros cuadrados  ( cm2  ). 

VOLUMEN  ( m3 ). Espacio limitado por planos o superficies lineales o curvas que se intersectan  en aristas con diferentes ángulos, se mide en metros cúbicos ( m3 )  o litros.

DENSIDAD (d). Magnitud derivada de las anteriores, es el volumen que ocupa una cantidad de materia o masa en gramos entre centímetros  y que cambia con la temperatura. densidad d = masa/volumen = g/cm3

TIEMPO (segundos s). Es la ubicación de un cuerpo en un espacio tridimensional en un momento específico,  representados en ejes x,y,z o bien latitud, longitud, altitud. Se representa en horas (h), minutos (min), segundos (s).  1 segundo equivale a 1/86400 de un día solar. 

FUERZA (Newton). Magnitud vectorial, es el empuje o tirón que se ejerce en un cuerpo, produciendo un movimiento o aceleración. Se expresa en Newtons (N) la masa en kilogramos (kg) que se mueve por aceleración (m/s2).  N = m/s2

Rama de la Física que estudia los tipos de movimiento independientemente de las fuerzas que lo producen.

Por ejemplo una persona va caminando en la calle, en este caso sabemos que el individuo se está moviendo, pero no sabemos qué  fuerzas generan ese movimiento, ni hacia dónde va.

MOVIMIENTO. Es el desplazamiento de los cuerpos a través del espacio físico, respecto de un punto relativamente fijo  (punto de referencia) desde el cual es posible observar dicho movimiento.

INERCIA. Capacidad que poseen los cuerpos de permanecer en reposo.

VELOCIDAD o MOVIMIENTO RECTÍLÍNEO UNIFORME MRU La partícula se desplaza por una trayectoria sobre una línea recta a velocidad constante y con aceleración cero, a = 0. La velocidad inicial, media e instantánea del movimiento  tienen el mismo valor en todo momento.

Existen diversos tipos de movimiento rectilíneo uniforme:

A) VELOCIDAD en línea recta. La trayectoria del móvil es una recta.

B) Movimiento circular uniforme (MCU). Ocurre sobre una circunferencia, velocidad constante.

C) ACELERACIÓN o Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado. En este la partícula se mueve por una trayectoria sobre una línea recta, con aceleración constante (a=k) o con velocidad y aceleración variable. Comprende la caída libre  y tiro vertical, en ambos se considera la fuerza de la gravedad.                                            

Movimiento Parabólico. Movimiento del objeto que describe una parábola.

Movimiento periódico. Movimiento del objeto en forma circular que se repite varias veces, como el armónico y péndulo  o el de un resorte.

SUBTEMAS: Factores que cambian la estructura o el estado de movimiento de los objetos, concepto de fuerza, Carácter vectorial de una fuerza, superposición de fuerzas, Primera, Segunda y tercera Ley de Newton, Velocidad y aceleración constantes, concepto de masa y peso, Equilibrio Traslacional y Rotacional (fuerza y torca), Ley de la Fuerza de un resorte (Ley de Hooke), Ley de la Gravitación Universal, movimiento de planetas.

DINÁMICA. Es  la rama de la Física Clásica que estudia el movimiento  de los cuerpos por acción de Fuerzas.

A) PRIMERA LEY DE NEWTON. LEY DE LA INERCIA. Todo cuerpo permanece en estado de reposo  o de movimiento  constante rectilíneo y uniforme (MRU) a menos que actúe sobre él una fuerza F resultante igual a cero.                               

  La suma de las fuerzas es igual a cero ∑ F = 0

B) SEGUNDA LEY DE NEWTON. LEY DE LA ACELERACIÓN. 

También se llama Ley de la proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración. Una fuerza F diferente de cero, aplicada a un cuerpo, le comunica una aceleración a de la misma dirección y sentido que la fuerza F, ( F = k ma) y es inversamente proporcional a su masa m     ( a = F/m). 

Fuerza F es igual a una constante k por la masa m y aceleración a,  F = ma

Entonces aceleración a es igual a Fuerza F entre masa m,   a = F/m

La Fuerza F se mide en unidades llamadas  Newtons N que tienen un valor de kg.m/s2

La fuerza de gravedad F produce una aceleración, que se llama aceleración de la gravedad g, esta tiene un valor promedio de g= 9.81 m/s2

El peso  P (W weigth) de un cuerpo esta determinado por la fuerza de gravedad g de la tierra que actúa sobre  la masa m en kilogramos del cuerpo. P = mg

Por ejemplo el peso P de una persona que tiene una masa m=50 kg , será  P = mg

P= (50 kg)(9.81 m/s2)= 490.5 Newtons

¿Cómo calculamos la masa de un cuerpo que está moviéndose  por acción de una fuerza?__________________

C) TERCERA LEY DE NEWTON. LEY DE ACCIÓN-REACCIÓN. A toda fuerza F1 (acción) se le opone otra fuerza F2 (reacción), igual y opuesta.

Las fuerzas F pueden ser de contacto, golpe o de campo como la de gravedad, electromagnética, etc.

                         F1 = - F2        y     F1,2 = - F2,1       También se aplica a peso P