Guia Para La Unam

1¿Qué es la Física?

La Física es la ciencia que observa la Naturaleza, y trata de describir las leyes que la gobiernan mediante expresiones matemáticas

La Física es una ciencia cuantitativa que incluye mecánica, fenómenos térmicos, electricidad y magnetismo, óptica y sonido. Estas materias son parte de la Física clásica. Si en la resolución de un problema físico deben considerarse velocidades cercanas a la de la luz o tamaños comparables a los de un átomo, entonces se deben tener en cuenta los principios o leyes de la Física moderna, esto es, los descubrimientos del siglo xx. Estos principios incluyen la relatividad y la mecánica cuántica.

Factores de conversión entre el sistema ingles y el SI

Unidad Pulgada (in) Pies (ft) Yarda (yd) Milla (mi) Libra (lb) Onza (oz) Galón (gal)

Factor de

equivalencia 0.0254 m 0.3048 m 0.9141 m 1609 m 0.454 kg 0.0283 kg 3.785 l

Prefijos utilizados en el SI

Múltiplos Submúltiplos

Prefijo Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca Unidad deci centi mili micro nano pico

Símbolo T G M K H D m d c m µ n p

Valor 1012 109 106 103 102 101 100 = 1 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12

Ejemplos:

a) Convertir 10 km/hr a m/s.

Solución:

b) Convertir 30 m3 a cm3

Solución:

c) Convertir 20 m/s a km/min.

Solución:

d) Convertir 150 ft /hr a m/s.

Solución:

e) Convertir 12 lb/s a Kg/hr

Solución:

f) Convertir 0.40 km/s a mi/hr.

Solución:

1.Cinemática

La mecánica es la rama de la física que trata del movimiento de los cuerpos incluyendo el reposo como un caso particular de movimiento.

Cinemática. Analiza el movimiento de los cuerpos atendiendo solo a sus características, sin considera las causas que coproducen. Al estudiar cinemática se consideran las siguientes magnitudes con sus unidades respectivas:

Distancia Tiempo Velocidad Aceleración

m s m/s m/s2

km h Km/h Km/h2

ft s ft/s ft/s2

mi h mi/h mi/h2

1.1 características de los fenómenos mecánicos

Fenómenos Mecánicos

los fenómenos mecánicos los podemos dividir para su estudio en

CINEMATICA{estudia todos los movimientos sin importar las causas que lo producen}

DINAMICA {estudia todos los movimientos pero si le intereza las causas que los producen}

ESTATICA {estudia los movimientos en reposo}

EL ESTUDIO DE LOS FENÓMENOS MECANICOS PERMITE IDENTIFICAR LAS SIGUIENTES VARIABLES.

Distancia,desplazamiento,velocidad,rapidez,movimiento rectilinio uniforme,movimiento uniformemente acelerado,aceleracion,movimiento circular,velocidad angular,velocidad tangencial,caida libre movimiento uniformemente retardado.

1.2 Movimiento Rectilíneo

- Movimiento. Es el cambio de posición de un cuerpo con respecto a un punto de referencia en el espacio y en tiempo.

- Trayectoria. Es la ruta o camino a seguir por un determinado cuerpo en movimiento.

- Distancia. Es la separación lineal que existe entre dos lugares en cuestión, por lo que se considera una cantidad escalar.

- Desplazamiento. Es el cambio de posición de una partícula en determinada dirección, por lo tanto es una cantidad vectorial.

- Velocidad media. Representa el cociente entre el desplazamiento total hecho por un objeto (móvil) y el tiempo en efectuarlo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)

Un objeto se mueve con movimiento rectilíneo uniforme cuando recorre distancias iguales en tiempos iguales es decir su velocidad es constante. Y lo hace a largo de un recta.

donde: d = distancia total ( m, km, ft )

t = tiempo total ( s, min, hr )

v = velocidad media ( m/s , km/hr , ft/s )

Ejemplos:

a) Un automóvil recorrió 450 Km en 5 horas para ir de la Ciudad de México a la Playa de Acapulco. ¿Cuál fue la velocidad media del recorrido?

Datos Fórmula Sustitución Resultado

d = 450 km

t = 5 h v= 90 km/h

b) Un venado se mueve sobre una carretera recta con una velocidad de 72 Km / hr, durante 5 minutos ¿Qué distancia recorre en este tiempo?

Hay que hacer conversiones para que las unidades sean homogéneas

Tiempo:

Velocidad:

Datos Fórmula Sustitución Resultado

v = 20 m/s

t = 300 s d = vt d = 20 * 300 d = 6000 m

c) Realizar una gráfica d-t del comportamiento de un automóvil que partiendo del reposo, se mueve con una velocidad constante de 3 m/s.

1.3Movimiento Uniformemente Acelerado (M.U.A)

El movimiento acelerado incluye a la caída libre y al tiro vertical cambiando ciertas variables.

Caída libre y Tiro vertical

Distancia (d) Altura (h)

Aceleración (a) Aceleración de la gravedad (g)

g = 9.81m/ s2 ≈ (10 m/ s2)

La aceleración es la relación de cambio de la velocidad en el tiempo transcurrido y se representar con la siguiente ecuación:

a = aceleración (m/ s2)

Vf = velocidad final (m/s)

Vi = velocidad inicial (m/s)

t = tiempo (s)

Al analizar la ecuación anterior se obtienen las siguientes conclusiones:

• Si la velocidad final es mayor que la velocidad inicial entonces la aceleración es positiva y por lo tanto el móvil acelera.

• Si la velocidad final es menor que la velocidad inicial entonces la aceleración es negativa y por lo tanto el móvil desacelera (frena).

I. II. III. IV.

donde: vf = velocidad final (m/s) d = desplazamiento (m) vi = velocidad inicial (m/s)

a = aceleración (m/s2) t = tiempo (s)

Existen otras fórmulas aplicadas al M.U.A. De estas relaciones surgen más, pero solamente si son despejadas.

Análisis del M.U.A.

• Si el móvil parte del reposo, entonces su velocidad inicial (vi) es igual a cero.

• Si el móvil se detiene (frena), entonces su velocidad final (vf) es igual a cero.

Gráficas de Movimietos

Ejemplos:

a) Un vehículo se mueve a razón de 10 m/s, al transcurrir 20 s, su velocidad es de 40 m/s. ¿Cuál es su aceleración?

Datos Fórmula Sustitución Resultado

vi = 10 m/s

vf = 40 m/s

t = 20 s a = 1.5 m/s2

b) Un motociclista parte del reposo y experimenta una aceleración de 2 m/ s2 ¿Qué distancia habrá recorrido después de 4 s?

Datos Fórmula Sustitución Resultado

vi = 0

a = 2 m/s2

t = 4 s d = 16 m

c) Del gráfico siguiente realiza una descripción del movimiento y hallar la aceleración del móvil.

El móvil parte del reposo y acelera hasta alcanzar una velocidadde 15 m/s.

De los 10 s a los 25 s, se desplaza a velocidad constante de 15 m/s.

A partir del segundo 25 empieza a desacelerar y se detiene a los 40 s.

La aceleración

de 0s a 10s: m/s2

de 10s a 25s: m/s2

de 25s a 40s: m/s2,

el signo es negativo porque la gráfica no sube baja y

por lo tanto es una desaceleración.

2. Fuerzas, leyes de Newton y Ley de la Gravitación Universal

2.1 Factores que cambian la estructura o el estado de movimiento de objetos

Factores que cambian la estructura o el estado de movimiento de objetos: Son todas aquellas fuerzas y conceptos que a continuación se definen.

Fuerza por contacto: Es aquella fuerza de rozamiento que se genera cuando un cuerpo móvil choca con un cuerpo estático o en reposo surgiendo un movimiento en este segundo cuerpo.

Fuerza a distancia: Es aquella fuerza que surge por medio de la repulsión o atracción que genera un cuerpo en movimiento hacia otro que se localiza en reposo, la cual genera movimiento en este segundo cuerpo. Por ejemplo las cargas eléctricas del mismo signo se repelen haciendo que el cuerpo en reposo tenga movimiento.

Fuerzas activas: Son aquellas fuerzas de acción que se encuentran dentro de un cuerpo en movimiento o en reposo, las cuales actúan para llevar a cabo un desplazamiento.

Fuerzas reactivas: Son aquellas fuerzas de reacción que actúan dentro de un cuerpo al recibir una fuerza externa contraria a su movimiento o estado de reposo.

Peso de un cuerpo: Es igual a la fuerza gravitacional que ejerce dicho cuerpo sobre la superficie de la tierra, en otras palabras, es el producto de la masa del cuerpo por la aceleración gravitacional.

G= N

m=kg

g=9.8 m/s2

G= mg

2.2el concepto de fuerza

Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad. Para medir las fuerzas necesitamos compararlas con otra que se toma como unidad; por ello hemos de definir la Unidad de fuerza.

La unidad de fuerza del Sistema Internacional es el Newton. Cuyo símbolo es N. Para medir las fuerzas se utilizan unos instrumentos

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