Introduccion Fisica

INTRODUCCIÓN

Desde hace mucho tiempo las personas han tratado de entender el porque de la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, los fenómenos climáticos, las propiedades de los materiales, etc. Las primeras explicaciones aparecieron en la antigüedad y se basaban en consideraciones puramente filosóficas, sin verificarse experimentalmente. Algunas interpretaciones falsas, como la hecha por Ptolomeo en su famoso "Almagesto" - "La Tierra está en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros" - perduraron durante mucho tiempo.

En 1687 Newton publicó los Principios Matemáticos de la Naturaleza (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), una obra en la que se describen las leyes clásicas de la dinámica conocidas como: Leyes de Newton; y la ley de la gravitación universal de Newton. El primer grupo de leyes permitía explicar la dinámica de los cuerpos y hacer predicciones del movimiento y equilibrio de cuerpos, la segunda ley permitía demostrar las leyes de Kepler del movimiento de los planetas y explicar la gravedad terrestre (de aquí el nombre de gravedad universal). En esta época se puso de manifiesto uno de los principios básicos de la física, las leyes de la física son las mismas en cualquier punto del Universo. El desarrollo por Newton y Leibniz del cálculo matemático proporcionó las herramientas matemáticas para el desarrollo de la física como ciencia capaz de realizar predicciones. En esta época desarrollaron sus trabajos físicos como Robert Hooke y Christian Huygens estudiando las propiedades básicas de la materia y de la luz.

.

 EL PRINCIPIO DE INERCIA O PRIMERA LEY DE NEWTON

Este principio fue enunciado formalmente pos newton en 1685 y contiene los resultados integrados de los conceptos que se discutieron anteriormente (La inercia y el principio de relatividad).

Si desde un sistema de referencia inercial , un cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, permanecerá en ese estado, hasta que una fuerza actúe sobre él.

El cinturón de seguridad justamente evita, cuando un vehículo choca o frena de golpe, que nuestro cuerpo al querer mantener el movimiento que traía, sea despedido hacia delante.

Un ejemplo contrario es cuando el cuerpo tiende a quedarse quieto cuando un vehículo arranca bruscamente.

 EL PRINCIPIO DE MASA, SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA

Dijimos anteriormente que, cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, cambia su velocidad en intensidad o dirección, esto significa que el cuerpo adquiere aceleración. La aceleración es un vector que tiene la dirección y sentido del cambio de velocidad.

La fuerza y la aceleración están sin duda relacionadas. Esta relación, hallada por Newton es:

Donde simboliza a la suma o resultante de todas las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo, m es la masa de dicho cuerpo, o sea la resistencia de este a cambiar de movimiento, que es una medida de la cantidad de materia del cuerpo. La ecuación anterior, contiene la siguiente información:

• La fuerza resultante y la aceleración son vectores que tienen la misma dirección y sentido.

• Si la suma de las fuerzas aplicadas es cero, entonces la aceleración es cero.(Lo que significa que el cuerpo está en reposo, o que se mueve con velocidad constante. La ley de Newton lleva implícita la primera ley)

• Si la fuerza aplicada aumenta, la aceleración aumenta proporcionalmente.

• Si se aplica la misma fuerza a dos cuerpos, uno de gran masa y otro de masa menor, el primero adquirirá una pequeña aceleración y el segundo, una aceleración mayor. (la aceleración es inversamente proporcional a la masa).

Nota: Cuando sobre un cuerpo existe una única fuerza, la expresión de la segunda ley se reduce a:

Ejemplos de la segunda Ley de Newton

Ejemplo 1

Se patea una pelota con una fuerza de 1,2 N y adquiere una aceleración de 3 m/s2, ¿cuál es la masa de la pelota?

Datos:

F = 1,2 N

a = 3 m/s2

m = ?

 EL PRINCIPIO DE INTERACCIÓN O PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN

Cuando dos cuerpos interactúan entre sí, se cumple esta ley, con algunas limitaciones para cuando existen velocidades muy altas o se encuentran a grandes distancias, pero para fenómenos ordinarios se la puede utilizar perfectamente.

Enunciado de la tercera ley de newton

“Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), este último ejerce una fuerza desentido contrario pero de igual intensidad sobre el primero (reacción).”

Ejemplos:

Ejemplo de aplicación:

Un caballo tira de un carro que está detenido y lo, pone en movimiento: Los cuerpos involucrados en las interacciones son: El carro, el caballo y el suelo. La fuerzas que representan estas interacciones son:

T: Fuerza con que el caballo tira del carro y con la que el carro tira del caballo.

R: Fuerza con la que el caballo empuja al suelo hacia atrás, y por lo tanto, con la que el suelo empuja al caballo hacia delante.

F: Fuerza análoga a R, que ejerce el carro con el suelo y viceversa.

Aparecen dos fuerzas sobre el caballo, dos sobre el carro y dos sobre el suelo: La suma de las fuerzas sobre cada cuerpo determina su aceleración, de acuerdo con la segunda ley de newton, esto es:

 FUERZA DE INTERACCIÓN, GRAVITATIVA, ELECTROMAGNÉTICA Y NUCLEAR

Fuerza de interacción

La interacción es la acción que se ejerce recíprocamente entre dos o más objetos, agentes, fuerzas, funciones, etc. Una interacción física consiste en una acción recíproca entre dos componentes de la materia o entre dos porciones de materia. Esta acción recíproca se manifiesta fundamentalmente por un efecto de atracción o de repulsión que recibe el nombre de Fuerza de interacción.

Interacción Gravitatoria

Consiste en la fuerza de atracción mutua que se produce entre dos objetos del Universo, debido a una propiedad común a todos ellos denominada Masa

La interacción gravitatoria puede producirse a distancias muy grandes (distancias astronómicas), pero el módulo o medida de la fuerza de interacción es muy pequeña.

Esta es la interacción responsable de que se permanezca pegado al suelo, o de que si, estando de pie y lanza un balón hacia arriba, y éste vuelva a sus manos.. Cuantitativamente, la interacción gravitacional es despreciable para cuerpos que poseen poca masa, por ejemplo, una taza y una cuchara; pero cobra real importancia en el caso de la misma cuchara y el planeta Tierra.

Interacción Electromagnética

Constituyen la interacción más significativa para toda la química y la biología.

Consiste en la fuerza de atracción o de repulsión mutua entre dos objetos, debido a una propiedad denominada carga eléctrica. Esta propiedad no es más que el exceso o déficit de cargas negativas que posee un cuerpo. Estas interacciones actúan a distancias más cortas que las gravitacionales, pero con mucha más intensidad.

Las fuerzas actuantes son llamadas fuerzas electrostáticas si las cargas están en reposo, pero cuando éstas se ponen en movimiento se llaman fuerzas electromagnéticas

La interacción electromagnética enlaza los electrones a los átomos y los átomos entre sí para formar moléculas y cristales. Actualmente se acepta que los átomos de cualquier sustancia están constituidos por tres tipos de partículas subatómicas, llamadas protones, neutrones y electrones. A los protones se les atribuye carga positiva (+) y a los electrones, carga negativa (-) . Los neutrones no tienen carga eléctrica.

Los protones y neutrones constituyen el núcleo del átomo, permaneciendo dentro de él. Los electrones se encuentran alrededor del núcleo y gozan de gran movilidad, pudiendo pasar de los átomos de un cuerpo a los átomos de otro, dando origen a que un cuerpo se manifieste cargado negativamente (-) o positivamente (+) , según tenga exceso o déficit de electrones.

Dos objetos con cargas eléctricas del mismo signo se repelen mutuamente, y con cargas eléctricas del signo contrario, se atraen. Muchas fuerzas de todos los días, tales como la que ejerce el piso sobre nuestros pies, se deben en realidad a fuerzas electromagnéticas dentro de los materiales, que se oponen a que los átomos se desplacen de sus posiciones de equilibrio dentro del material

 FUERZA: NORMAL, ELÁSTICA, TENSIÓN Y ROCE

Se entiende como fuerza a cualquier acción o influencia que es capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo

• FUERZA NORMAL

Es la fuerza que sostiene) Surge cuando un cuerpo está apoyado en otro y es la fuerza que la superficie de apoyo ejerce sobre el cuerpo que se apoya. Su dirección es perpendicular (normal) a la superficie de contacto y el sentido va desde dicha superficie al cuerpo. Ejemplo: En el caso de un libro apoyado en una mesa, no se cae porque la reacción normal compensa el peso del cuerpo.

• ELÁSTICA

Cuando comprimimos un resorte con las manos, aplicamos una fuerza que produce el desplazamiento hacia adentro, mientras que el resorte hace una fuerza hacia fuera.

Cuando estiramos un resorte, la fuerza de nuestras manos incrementa la longitud, mientras que el resorte aplica una

...