08 Oct
Magnitudes del Movimiento
Conceptos Clave
Sistema de Referencia: Es un punto del espacio llamado origen, junto con la forma de localizar un objeto respecto a él.
Posición: En un sistema cartesiano, la posición de un objeto queda determinada por sus coordenadas, que representan la distancia al origen sobre cada eje.
Trayectoria: Es la línea que resulta de unir las sucesivas posiciones que ocupa un cuerpo durante su movimiento.
Vector de Posición (r~): Es aquel cuyo punto de aplicación se sitúa en el origen del sistema y cuyo extremo se encuentra en la posición del objeto.
Vector de Desplazamiento (Δ~): Es el que tiene como punto de aplicación la posición inicial y como extremo la posición final.
Espacio Recorrido: Es la distancia medida sobre la trayectoria que separa la posición final de la inicial en el trayecto estudiado.
Velocidad: Es una magnitud física que informa sobre cómo varía la posición de un móvil.
Velocidad Media (vm~): En un trayecto de un movimiento, resulta de dividir el vector desplazamiento entre el intervalo de tiempo empleado.
Velocidad Instantánea (v~): Indica la velocidad del móvil en cada instante de tiempo.
Aceleración: Es una magnitud física que informa sobre cómo varía la velocidad de un móvil.
Aceleración Media (am~): En un trayecto de un movimiento, resulta de dividir la variación de velocidad (Δv~) entre el intervalo de tiempo en el que este se produce.
Módulo del Vector Posición |r~|: La distancia en línea recta entre el objeto y el origen. Si el cuerpo permanece en reposo, no se mueve y la posición no varía; si el cuerpo se mueve, la posición sí varía.
Magnitudes del Movimiento
Magnitudes Escalares: Se definen por un valor numérico acompañado de su unidad de medida. Ejemplos: tiempo, presión, temperatura, volumen, masa, superficie.
Magnitudes Vectoriales:
- Tienen un punto de aplicación donde comienza a ejercerse la magnitud.
- Tienen una dirección (eje x, eje y).
- Tienen un sentido (eje x: +-, eje y: +-).
- Tienen un valor numérico acompañado de su unidad de medida, que es el módulo del vector.
Ejemplos: velocidad (v~), aceleración (a~), posición (r~) y fuerza (F~).
Sistema de Referencia
Reposo o Movimiento
Para estudiar un movimiento, primero se debe decidir el sistema de referencia, ya que, dependiendo del sistema elegido, se podrá o no hablar de movimiento. No se puede hablar de reposo o de movimiento sin especificar respecto de qué sistema de referencia.
Sistema de Referencia Cartesiano
Un sistema de referencia es un punto del espacio llamado origen del sistema, junto con la forma de localizar un objeto respecto de él. En un sistema de referencia cartesiano, la forma de localizar un objeto se basa en un conjunto de ejes perpendiculares dos a dos que se cortan en el origen.
Posición
En un sistema de referencia cartesiano, la posición de un objeto queda determinada por sus coordenadas, que representan la distancia al origen sobre cada eje. La posición es el lugar que ocupa un cuerpo durante su movimiento.
Trayectoria
Dado un sistema de referencia, decimos que un objeto se encuentra en movimiento cuando su posición varía con el transcurso del tiempo. La trayectoria es la línea que resulta de unir las sucesivas posiciones que ocupa un cuerpo durante su movimiento.
Según la forma de la trayectoria, los movimientos se clasifican en:
- Rectilíneos: Cuando la trayectoria es una línea recta.
- Curvilíneos: Cuando la trayectoria no es una línea recta. En el caso particular de que sea una circunferencia, se habla de movimientos circulares.
Fuerza y Leyes de Newton
Conceptos Clave
Fuerza: Es toda causa cuyo efecto es una deformación o un cambio en el estado de movimiento.
Fuerza por Contacto: Cuando es necesario un contacto directo.
Fuerza a Distancia: Cuando dicho contacto no es necesario.
Fuerza Resultante o Neta: Es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.
Peso: Se debe a la atracción gravitatoria de la Tierra. Es una fuerza que actúa a distancia y siempre apunta hacia el centro del planeta.
Normal: Cuando dos cuerpos entran en contacto, aparece una fuerza perpendicular a la superficie de contacto.
Rozamiento: Es una fuerza de contacto que actúa en la dirección del movimiento, en sentido contrario a este.
Leyes de Newton: Son un conjunto de tres leyes con las que se pueden interpretar los movimientos de nuestro entorno.
- Ley de Inercia: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo que se vea forzado a cambiar su estado por fuerzas aplicadas desde el exterior.
- Ley Fundamental de la Dinámica: El cambio en el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él y tiene lugar en la dirección de la fuerza.
- Ley de Acción y Reacción: Para toda acción hay siempre una reacción en sentido opuesto e igual en módulo.
Características de la Fuerza
La fuerza es la magnitud con la que se mide la interacción entre cuerpos. Se trata de una magnitud vectorial (el efecto de una fuerza depende de la dirección y sentido en el que se aplica, y de su módulo o intensidad). La unidad en el SI es el Newton (N).
Tipos de Fuerzas
Según la Necesidad de Contacto:
- Por contacto: Cuando es necesario un contacto directo, como empujar un objeto.
- A distancia: Cuando dicho contacto no es necesario, como los imanes.
Según la Propiedad de la Materia Relacionada:
- Gravitatorias: Se relacionan con una propiedad general de la materia: la masa. Ejemplo: peso.
- Electromagnéticas: Se relacionan con las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia, cuyo origen es la carga eléctrica.
Principio de Superposición de Fuerzas
Establece que el efecto de cada fuerza es independiente del de las demás, de modo que el efecto total es la suma de los efectos individuales. Esto nos permite considerar que todas las fuerzas que actúan sobre un punto material se pueden sustituir por una, que se denomina fuerza neta.
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