Fisica I

1.- MOVIMIENTO LIBRE Y FORZADO
“El movimiento es el cambio de lugar con respecto al tiempo”

Movimiento libre:
Es aquel movimiento que recorre distancias igualas en tiempos iguales y que se desplaza en línea recta, desde el punto de vista cinemático. Desde el punto de vista dinámico, este movimiento se presenta cuando el móvil presenta que la suma de todas las fuerzas que actúan en el , valen cero, es decir, la “fuerza neta” es igual a cero.

Coeficiente de fricción:
Es la relación entre la fuerza aplicada a un objeto que se encuentra en una superficie rugosa y la fuerza normal que se representa a través de una fuerza perpendicular. El coeficiente de fricción al dividir dos fuerzas entre si, es adimencional y su valor depende de las superficies en contacto.
F= fuerza aplicada
N= fuerza normal μ=F/N
μ=Coeficiente de fricción

Fricción estática:
Cuando a un cuerpo se le esta aplicando una fuerza paralela a la superficie de contacto, y este no se mueve, se debe a que aparece una fuerza por las superficies en contacto y al cuerpo lo mantiene en reposo. A esta fuerza se le llama fuerza de fricción estática y adquiere valores de cero hasta un valor máximo.

Movimiento Forzado:
Es aquel movimiento que aumenta o disminuya su velocidad, por lo tanto, no lleva velocidad constante, también puede llevar trayectoria recta o curva, todo esto es desde el punto de vista cinemático. Desde el punto de vista dinámico, la fuerza neta que actúa en un móvil con movimiento forzado, es diferente de cero, debido a una fuerza desequilibrada que elimina al estado en reposo. EJ. Al patear un balón, la velocidad de este disminuye(por lo tanto no es constante), también este, puede llevar una trayectoria recta o curva.

Primera Ley de Newton:
Con las definiciones anteriores concluimos que la primera ley de Newton puede interpretarse de la siguiente manera: "Todo cuerpo continua en su estado de reposo o velocidad uniforme en línea recta a menos que una fuerza neta actué sobre él y lo obligue a cambiar ese estado".


2.- VELOCIDAD Y LEYES DE NEWTON

Objetivo de la segunda ley:
EL objetivo que persigue la mecánica clásica es predecir cómo se mueven los cuerpos cuando existen fuerzas que los urgen. Entonces la segunda ley de Newton es el medio para lograrlo. El ingrediente necesario son las fuerzas. Dadas las fuerzas, el movimiento de los cuerpos se puede calcular usando la segunda ley. Una fuente de conocimientos que uso Newton fueron los dibujos de las orbitas de cuerpos celestes hechos por Kepler. Haciendo gala de su ingenio y su profunda intuición. Newton reconoció que para que un cuerpo ejecutara orbitas elípticas como las que aparecían en los planos, se necesita una fuerza que dependiera inversamente del cuadrado de las distancias entre el cuerpo y el centro de movimiento. De esta manera, armando con descubrimientos de Cavendish y de Kepler, Newton pudo proponer su famosa formula: F=-G(Mm/r^2 )

Velocidad:
El termino velocidad es una palabra de uso frecuente en nuestra vida cotidiana, la escuchamos en los noticieros., o bien cuando se menciona algún accidente automovilístico por causa de la velocidad o cuando llegamos a hacer un viaje etc. Pero…. ¿Qué variables influyen en ella? La distancia y el tiempo!!!! Por lo tanto: La velocidad es directamente proporcional con la distancia e inversamente proporcional con el tiempo, y por definición es tablecemos que la velocidad es igual a la distancia recorrida entre el tiempo que tarda en recorrerla. V=d/t

Segunda ley de Newton:
La Segunda Ley de Newton se puede resumir como sigue: La aceleracion de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleracion es la misma de la fuerza aplicada. F=ma a representa la aceleración, m la masa y F la fuerza neta. Por fuerza neta se entiende la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.


Tercera Ley de Newton:
La tercera ley de Newton explica las fuerzas de acción y reacción. Estas fuerzas las ejercen todos los cuerpos que están en contacto con otro, así un libro sobre la mesa ejerce una fuerza de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de reacción sobre el libro. Estas fuerzas son iguales pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo y sentido, pero son opuestas en dirección.


3.- PESO,CAÍDA LIBRE, IMPONDERABILIDAD Y MOVIMIENTO RELATIVO.

Peso:
Todos los objetos que se encuentran en el aire y no cuentan con un apoyo, caen a la tierra por la acción de la fuerza de gravedad, por ejemplo, las gotas de lluvia , la manzana de un árbol que cae, los objetos lanzados al aire, los proyectiles, etc... pero cuando las hojas de un arbol caen sobre una mesa o un banco, sobre de ellas sigue actuando la fuerza de gravedad, aunque esten detenidas por algo y lógicamente se encuentran en reposo (fuerza neta igual a cero). El cálculo del peso de un cuerpo a partir de su masa se puede expresar mediante la segunda ley de la dinámica: P=mg donde el valor de “g” es la aceleración de la gravedad (ver) en el lugar en el que se encuentra el cuerpo. En primera aproximación, si consideramos a la Tierra como una esfera homogénea, se puede expresar con la siguiente fórmula: g=F/m=(GM_T)/(R_T^2 ) de acuerdo a la ley de gravitación universal. En realidad, el valor de la aceleración de la gravedad en la Tierra, a nivel del mar, varía entre 9,789 m/s2 en el ecuador y 9,832 m/s2 en los polos. ; se fijó convencionalmente en 9,80665 m/s2 en la tercera Conferencia General de Pesos y Medidas convocada en 1901 por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas Bureau International des Poids et Mesures. Como consecuencia, el peso varía en la misma proporción.


Caída libre:
Se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio. Aunque esta definición formal excluye la influencia de otras fuerzas, como la resistencia aerodinámica, frecuentemente éstas deben ser tenidas en cuenta cuando el fenómeno tiene lugar en el seno de un fluido, como el aire o cualquier otro fluido. El concepto es aplicable incluso a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la acción desaceleradora de la gravedad o a un satélite (no propulsado) en órbita alrededor de la Tierra. Por la segunda ley de Newton, la fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de su masa por la aceleración que adquiere. En caída libre sólo intervienen el peso (vertical, hacia abajo) y el rozamiento aerodinámico en la misma dirección, y sentido opuesto a la velocidad. Dentro de un campo gravitatorio aproximadamente constante, la ecuación del movimiento de caída libre es: F=P+f=mgj-f v/√=m dv/dt La aceleración de la gravedad lleva signo negativo porque se toma el eje vertical como positivo hacia arriba.


Imponderabilidad:
El estado de imponderabilidad y de ingravidez, no significa que no haya fuerza de gravedad, por el contrario, la fuerza de gravedad hace que los objetos sean atraídos hacia la Tierra, pero si estas no se encuentran un apoyo o soporte y siguen cayendo, entonces de acuerdo a la definición de peso, los objetos no pesan o se encuentran en estado de imponderabilidad. En el caso de la Tierra y la Luna, esta última se encuentra en caída libre eternamente sobre la Tierra ya que solamente actúa sobre la fuerza de gravedad con que ambas se atraen (tercera ley de Newton) y por lo tanto la luna se encuentra en estado de imponderabilidad o sea que no pesa.
Movimiento relativo: Se considera cuando se observan las trayectorias de objetos en caída libre, vistos desde un observador en reposo y en movimiento rectilíneo con respecto a la tierra.

4.- LEY DEL PLARALELOGRAMO, TRABAJO Y ENERGÍA

Trabajo:
El trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de ésta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman la una con el otro. Cabe destacar teniendo en cuenta esto último, que cuando una fuerza forme un ángulo de 90º con el desplazamiento de un móvil, dicha fuerza no realiza trabajo alguno, ya que el coseno de 90º es 0. Dicho de otro modo, las fuerzas perpendiculares al desplazamiento no realizan trabajo.[1] El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades. Matemáticamente lo expresamos en la forma: W=Fs cosα Existen trabajos conservativos, y no conservativos. Los trabajos conservativos son aquellos en los cuales el trabajo realizado para un ciclo cerrado, es cero. Por su parte, en los trabajos no conservativos dicho trabajo para un ciclo cerrado es distinto de cero. Un ejemplo de una fuerza que realice trabajo conservativo es la fuerza peso. El roce entre tanto, es un ejemplo de una fuerza que realiza trabajo no conservativo, y precisamente, transforma parte de la energía Mecánica en otro tipo de energía, ya sea calórica o sonora,etc. Por regla general, el trabajo total realizado sobre un cuerpo puede calcularse como la suma de ambos trabajos, conservativa y no conservativa. El trabajo total responde a la ecuación delta energía cinética, es decir la diferencia entre la energía cinética final y la energía cinética inicial de un móvil. Particularmente, los trabajos no conservativos responden a suma de diferencia de energía cinética y diferencia de energía potencial.


Energía potencial gravitatoria:
Es la que tienen los cuerpos debido a la gravedad de la tierra. Se calcula multiplicando el peso por la altura. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por lo tanto se calcula como:

Epg = P h
Epg = m g h

P = Peso
h = Altura
m = Masa
g = Aceleración de la gravedad
Epg = Energía potencial gravitatoria


Energía potencial elástica:
Es la energía acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte. Se calcula como:

Epe=1/2 K∆x^2

K = Constante del resorte
Δx = Desplazamiento desde la posición normal
Epe = Energía potencial elástica

Conservación de la energía:
La energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan dentro del sistema sólo fuerzas conservativas. Asimismo podemos asociar una función energia potencial con cada fuerza conservativa. Por otra parte, la energia mecanica se pierde cuando esta presentes furzas no conservativas, como la friccíon.
En el estudio de la termodinámica encontraremos que la energia pude transformarse en energia interna del sistema. Por ejemplo, cuando un bloque desliza sobre una superficie rugoza, la energia mecanica perdida se transforma en energía interna almacenada temporalmente en el bloque y en la superficie, lo que se evidencia por un incremento mensurable en la temperatura del bloque. Veremos que en una escala submicroscópica esta energía interna está asociada a la vibracion de los atomos en torno a sus posiciones de eqilibrio. Tal movimiento atómico interno tiene energía cinetica y potencial. Por tanto, si a este incremento en la energía interna del sistema lo incluimos en nuetra expresión de la energía, la energia total se conserva
Puesto que la energía mecanica total E se define como la suma de las energías cinetica y potencial, podemos escribir.
E=K+U
Por consiguiente, es posible aplicar la onservación de la energía en la forma Ei =Ef, o
Ki+Ui=Kf+Uf