Conceptos basicos de cinematica y dinamica

CONOCIMIENTOS UNIDAD 1

CONCEPTOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA Y DINÁMICA.

 OBJETO DE ESTUDIO DE LA FÍSICA

La física es la ciencia que estudia la naturaleza en el sentido más amplio. Las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones. La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del universo así como multitud de fenómenos naturales cotidianos.

 SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS

También denominado sistema internacional de Unidades

Unidades básicas

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas, también denominadas unidades fundamentales. De la combinación de las siete unidades fundamentales se obtienen todas las unidades derivadas.

MAGNITUD FÍSICA FUNDAMENTAL UNIDAD BÁSICA O FUNDAMENTAL SÍMBOLO

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

Intensidad de corriente eléctrica Amperio o ampere A

Temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia

mol

mol

Intensidad luminosa

candela

cd

Unidades suplementarias del sistema internacional (SI)

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Angulo plano Radián rad

Angulo solido estereorradián sr

Unidades derivadas expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias

Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como fundamentales.

MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO

Superficie Metro cuadrado m2

Volumen Metro cubico m3

velocidad Metro por segundo m/s

Aceleración Metro por segundo cuadrado m/s2

Masa en volumen Kilogramo por metro cubico kg/m3

Velocidad angular Radian por segundo rad/s

Aceleración angular Radian por segundo cuadrado rad/s2

Unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales

MAGNITUD

NOMBRE

SIMBOLO EXPRESIONES EN OTRAS UNIDADES SI EXPRESIÓN EN UNIDADES SI BÁSICAS

Frecuencia Hertz Hz s-1

Fuerza Newton N m kg s-2

presión Pascal Pa N m-2

m- 1 kg s-2

Energía, trabajo, cantidad de calor Joule J N m m2 kg s-2

potencia Watt W J s-1 m2 kg s-3

Cantidad de electricidad

carga eléctrica

Coulomb

C

s A

Potencial eléctrico

fuerza electromotriz

volt

V

W A-1

m2 kg s-3 A-1

Resistencia eléctrica ohm W V A-1 m2 kg s-3 A-2

Capacidad eléctrica Farad F C V-1 m-2 kg-1 s4 A2

Flujo magnético Weber Wb V s m2 kg s-2 A-1

Inducción magnética Tesla T Wb m2 kg s-2 A1

Inductancia Henry H Wb A-1 m2 kg s-2 A-2

Unidades fuera del Sistema Internacional en uso con el Sistema Internacional

NOMBRE SIMBOLO VALOR EN UNIDAD SI

Minuto min 1 min = 60 s

Hora h 1 h = 60 min = 3.600 s

Día d 1 d = 24 h = 86.400 s

Grado ° 1º = (π/180) rad

Minuto ‘ 1' = (1/60)º = (π/10.800) rad

Segundo “ 1'' = (1/60)' = (π/648.000) rad

Litro L, l 1 l = 1 dm3 = 10- 3 m3

Tonelada t 1 t = 103 kg

Belio B 1 B = (1/2) ln 10 (Np)

Neper Np 1 Np = 1

 MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES: Las magnitudes son atributos con los que medimos determinadas propiedades físicas, por ejemplo una temperatura, una longitud, una fuerza, la corriente eléctrica, etc. Encontramos dos tipos de magnitudes, las escalares y las vectoriales.

Magnitudes Escalares: Son aquellas que quedan perfectamente determinadas por un número. Por ejemplo, la temperatura. Si decimos que en un día hay 25 grados, no necesitamos saber más sobre la temperatura. Otras son, longitud, volumen, masa, tiempo, etc…

Magnitudes Vectoriales: Son las que necesitan de elementos vectoriales para quedar bien definidas. Es decir de un vector. Recordemos antes de continuar lo que es un vector.

Vector: El vector es un segmento orientado que posee 4 elementos fundamentales, estos son: Punto de aplicación, (donde nace) dirección, sentido y módulo. Módulo hace referencia a la intensidad del vector. Por ejemplo, en los casos de las fuerzas, si tuviéramos que representar una fuerza de unos 60 N (Newton), lo podríamos representar a través de una flecha de unos 6 cm.

Acá toma importancia a lo que llamamos escala. La escala nos sirve para representar los vectores de cualquier magnitud vectorial. En el ejemplo citado decimos que la escala fue de 1cm: 10N. De esta manera se representan 60N en 6 cm.

La fuerza es la típica magnitud vectorial. Cuando una fuerza se aplica a un objeto, es necesario saber su punto de aplicación, su dirección, sentido y el módulo o intensidad con la que dicha fuerza llega al cuerpo. Es decir que no alcanza con decir que la fuerza vale o tiene un módulo de 42 N (Newton). Otras magnitudes vectoriales conocidas son: Velocidad, aceleración, cantidad de movimiento, etc. entre otras.

 MOVIMIENTO

El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral.

Elementos del movimiento:

La trayectoria: Es la línea que describe un cuerpo en movimiento. Atendiendo a su trayectoria los movimientos, puede ser:

Rectilíneos: describen una línea recta.

Curvilíneos: Circular: describe una circunferencia

Elíptico: describe una elipse.

Parabólico: describe una parábola.

La distancia: Es la longitud comprendida entre el origen del movimiento y la posición final.

Velocidad: Es la distancia recorrida en la unidad de tiempo.

La causa principal de los cuerpos es una fuerza externa que hace que acelere el cuerpo, o sea, entre más fuerza le apliques a un cuerpo más acelera, lo que quiere decir es que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración, y esto están relacionadas con la masa del cuerpo, ya que un cuerpo le puedes aplicar la misma fuerza, pero uno puede acelerar mas que el otro debido a las masas diferentes de los cuerpos, en la naturaleza todo lo que ves experimentan fuerzas.

La causa de todo movimiento son por tanto, LAS FUERZAS.

TIPOS DE MOVIMIENTO

-Movimiento rectilíneo uniforme. Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta.

- Movimiento circular. El movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular referente. En este caso la velocidad vectorial no es constante, aunque sí puede ser constante la celeridad (o módulo de la velocidad).

-Movimiento armónico simple, que es un tipo de movimiento oscilatorio ejecutado por una partícula a partir de un centro o punto de equilibrio.

-Movimiento parabólico. Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. En mecánica clásica se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.

-Movimiento pendular. El movimiento pendular es una forma de desplazamiento que presentan algunos sistemas físicos como aplicación práctica de movimiento cuasi-armónico. Existen diversas variantes de movimiento pendular: péndulo simple, péndulo de torsión y péndulo físico.

- Movimiento de sólido rígido, es el que se da en un sólido cuyas partículas se mueven conjuntamente de tal manera que las distancias relativas entre ellas permanecen constantes a lo largo del tiempo.

-Movimiento ondulatorio, se denomina movimiento ondulatorio al movimiento que se da sobre un medio continuo en el que una perturbación se propaga desde una partícula a las partículas vecinas sino que exista un flujo neto de masa, aun cuando sí halla transporte de energía en el medio.

Distancia: La distancia se refiere a cuanto espacio recorre un objeto durante su movimiento. Es la cantidad movida. También se dice que es la suma de las distancias recorridas. Por ser una medida de longitud, la distancia se expresa en unidades de metro según el Sistema Internacional de Medidas. Al expresar la distancia, por ser una cantidad escalar, basta con mencionar la magnitud y la unidad. Imagina que comienzas a caminar siguiendo la trayectoria: ocho metros al norte, doce metros al este y finalmente ocho metros al sur. Luego del recorrido, la distancia total recorrida será de 28 metros. El número 28 representa la magnitud de la distancia recorrida.

Ejemplo

La luz proveniente

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