El concepto y las leyes de la física

FISICA

• Es un termino utilizado que proviene del griego physis que significa realidad o naturaleza. Se trata de la ciencia que estudia las propiedades de la naturaleza con asistencia del lenguaje matemático. La física se encarga de las propiedades de la materia, energía, tiempo y sus interacciones.

• Ciencia natural que estudia las propiedades de espacio, movimiento, tiempo, materia y energía así como sus interacciones.

Teorías centrales

La F en la búsqueda de describir la verdad de la naturaleza, tiene varias bifurcaciones, las cuales se pueden agrupar en 5 teorías:

• Mecánica clásica

• Electromagnetismo

• Termodinámica

• Mecánica cuántica

• Relatividad

Mecánica cuántica

• Descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades muy pequeñas. Existen 2 tipos de formulaciones de esta mecánica:

o Newtoniana

o Analítica

Electromagnetismo

• Describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. Se puede dividir en:

o Electroestática

o Electrodinámica

Termodinámica

• Procesos de transferencia de calor, que es una de las formas de energía y como se puede realizar un trabajo con ella.

Longitud

• Magnitud fundamental para medir distancias o dimensiones en el espacio. Se dice que es la distancia entre dos puntos.

• Pero la distancia entre dos puntos depende de cómo se atraviesa el espacio.

• Unidad SI: metro

Tiempo

• Concepto difícil de definir.

• Magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos sujetos a cambio de los sistemas sujetos a cambios a observación, esto es, el periodo que transcurre entre el estado del sistema cuando éste aparentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptibles para un observador.

• Unidad SI: segundo

“Cuando algo se esta moviendo, su posición cambia con el tiempo. Por lo cual tanto la longitud como el tiempo son consideraciones importantes para la descripción del movimiento.”

Masa

• Magnitud fundamental que se utiliza para describir cantidades de materia.

• Unidad SI: kilogramo.

Velocidad

• Magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se le representa por una V. Sus dimensiones son [L]/[T].

• Unidad: m/s

• En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, al cual se le denomina celeridad o rapidez.

• Velocidad es el ritmo o tasa de cambio de la posición por unidad de tiempo, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo.

• Formula: V = d/t

• La rapidez es la distancia recorrida dividida por el tiempo total.

Aceleración

• Es una magnitud física vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo.

• Formula: A = (Vf – Vi)/t

Fuerza

• Magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partícula. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o forma de los cuerpos materiales.

Primera ley de Newton

“Todo cuerpo en reposo que sea atacado por una fuerza experimenta un cambio.”

• Se basa en la teoría de Galilei  ley de la inercia.

• Si un cuerpo que se encuentra en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, tiende a estar en ese estado siempre que no sea afectado por una fuerza.

Segunda ley de Newton

“Todos los objetos que experimentan movimiento, están continuamente variando su velocidad, adquieren aceleración.”

• Cambio de velocidad  producido por un desequilibrio entre fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

• Aceleración  directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él.

• Entre mayor masa, mayor dificultad para moverse  inercia mayor.

• Formula: F = ma(masa x aceleración) = N

“fuerza es la capacidad muscular para ejercer tensión ante una resistencia”

Tercera ley de Newton

“Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.”

• Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual". En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

• Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto ejerce sobre el primero una fuerza igual y en sentido opuesto.

Leyes de Newton  Movimiento & Fuerza

01/31/12

CANTIDAD DE MOVIMIENTO

• Newton se refirió como “la cantidad de movimiento” proviene de la velocidad y la cantidad de materia conjuntamente.

• La cantidad de movimiento lineal de un objeto es el producto de su masa y su velocidad.

P=mv

• Las unidades Si son kg-m/s

Impulso

• Es el producto entre una fuerza y el tiempo durante el cual esta aplicada.

• O la fuerza promedio es igual al intervalo de tiempo en el que cambia la cantidad de movimiento.

• El impulso ejercido sobre un cuerpo es igual al cambio en la cantidad de movimiento del cuerpo.

• Su unidad Si es N/s.

IMPULSO Y FUERZA

Fuerza promedio  F= Pf- Po

Trabajo

• Comprende fuerza y desplazamiento, y usamos este trabajo para describir cuantitativamente lo que se obtiene cuando una fuerza mueve un objeto a lo largo de una distancia.

• El trabajo realizado por una fuerza…..

W=fd

W= trabajo

F= fuerza

D= desplazamiento

• Unidad Si es N-m, es decir J

02/02/12

PALANCAS

• Una palanca se define como una barra rígida que gira en torno a un eje de rotación.

• El eje es el punto de rotación en torno al cual se mueve la palanca.

• La palanca rota sobre el eje como resultado de una fuerza, que se aplica sobre ella para causar su movimiento contra una resistencia o peso.

¿Cómo están constituidas las palancas?

• El fulcro.

• Es el punto de apoyo donde pivotea la palanca o eje de rotación.

• Aplicación de la fuerza.

• Representa el punto donde se aplica la fuerza a la palanca.

• Punto de resistencia.

• Esta es el peso que se va a mover.

• Brazo de resistencia.

• Es aquella porción de la palanca que se encuentra entre el fulcro y el punto de resistencia.

• Brazo de fuerza.

• Es aquella porción de la palanca que se encuentra entre el fulcro y el punto de aplicación de fuerza.

• El sistema se encuentra en equilibrio si F x Bf = R x Br.

• Ya que si ambos brazos son iguales, entonces no se favorece la fuerza ni la resistencia.

• Si el fulcro esta a la misma distancia de F y R los dos brazos son iguales y la magnitud de la fuerzas será igual.

• Si Bf es mayor que Br, menos será la fuerza que tenemos que aplicar para vencer la resistencia. FAVORECE FUERZA.

• Si Bf es menor que Br, mayor será la fuerza para vencer la resistencia. FAVORECE LA VELOCIDAD.

VENTAJA MECÁNICA

• Es una medida de habilidad o capacidad de una palanca para poder aumentar una fuerza.

• Es la manera en la que una palanca puede ayudar en la ampliación de la fuerza, esto es un índice de cuan efectiva es una palanca.

• Se dice que una palanca es eficiente cuando se requiere poca fuerza para superar una gran resistencia.

• Matemáticamente, la ventaja mecánica puede expresarse como la razón del brazo de fuerza y el brazo de resistencia.

• Vm = Bf

TIPOS DE PALANCAS

• En función de las posiciones de los puntos de aplicación de las fuerzas respecto al punto de apoyo se distinguen tres tipos de palancas:

- Primer genero (de balance).

- El fulcro se encuentra entre la resistencia y la potencia.

- Segundo genero (de fuerza).

- El fulcro se encuentra en un extremo y la resistencia entre esta y la fuerza.

- Tercer genero.

- La fuerza se aplica en un punto entre el fulcro y la resistencia. Por lo tanto el brazo de resistencia siempre es mayor que el de la fuerza.

PALANCAS EN EL CUERPO HUMANO

• En el cuerpo humano, los huesos representan las barras, las articulaciones representan los ejes o fulcros y la contracción muscular representa la aplicación de la fuerza.

• Para el estudio identificamos tres elementos:

- Punto fijo o fulcro F.

- Motor, el musculo que provoca el movimiento P.

- Elemento que se opone al movimiento R.

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