Mapas Conceptuales de Física
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MAPAS CONCEPTUALES DE LA FISICA
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Mapas conceptuales de física
mecánica
Clásica vectorial o newtoniana
Analítica
Estudia el
•Estática •Cinemática •Dinámica
Es aplicable a cuerpos que se mueven en relación a un observador o velocidades pequeñas comparadas con la luz .
•Formulación lagrangiana .•Formulación humiltoniana
Leyes de newton
Primera ley de la dinámica o ley de la inercia
Segunda ley de la dinamica o ley dela fuerza
Tercera LEY de la dinámica o ley de la acción y la relación
Fuerza
Fuerza
•Fricción
•Fricción estática
•Rozamiento estático máximo
•Fricción cinética
Esta equilibrio se debe a una acción ejercitada por la
superficie se denomina FUERZA DE FRCCION O ROZAMIENTOP
El rozamiento estático que actué sobre un cuerpo, es variable y siempre equilibra las fuerzas a
poner en movimiento al cuerpo
Al aumento continuamente el valor de F comprobamos que la fuerza de
fricción estática, también aumenta , conservando siempre su magnitud
igual a la de F. Este valor se le denomina fuerza máxima de fricción.
Es la fuerza de roce que actúa sobre el cuerpo en movimiento se denomina
fuerza de fricción cinética
fricción
se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre 2 superficies en contacto a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies .
fricción
Se genera debido a las imperfecciones, especial mente microscópicas, entre las superficies en contacto.
Fricción estática
Fricción dinámica
Es aquella que impide que un objeto inicie un movimiento y es igual ala fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que en sentido opuesto
Fuerza existente en los cuerpos que están en movimiento que se
crea por los efectos gravitatorios
equilibrio
equilibrio
Se denomina equilibrio al estado en el cual se encuentra un cuerpo
cuando las fuerzas que actúan sobre el se compensan y anulan
recíprocamente.
el equilibrio simétrico se
produce cuando
encontramos igualdad de
peso y tono en ambos lados de
nuestra composición
el equilibrio asimétrico se produce
cuando no existe las mismas dimensiones (ya sea de tamaño, color...) en ambos lados, pero
aún así existe equilibrio entre los elementos.
Fuerza gravitacional
Es la fuerza atracción ejercida entre dos cuerpos
de grandes dimensiones.
La gravedad es una de las fuerzas fundamentales de
la naturaleza. Nadie realmente
conoce exactamente
porqué esta fuerza jala los objetos unos
hacia los otros.
Fuerza gravitacional
La masa de los objetos y la distancia entre ellos afectan la
magnitud de la fuerza gravitacional. A mayor masa
de los objetos y a menor distancia entre ellos mayor es la intensidad de esa fuerza.
Masas gigantes pueden atraer con mayor fuerza, mientras
que a mayor separación las fuerzas se debilitan.
El peso cambia según el objeto se aleja de la Tierra y de planeta a planeta. La masa no cambia,
ya que el peso varía con la ubicación geográfica. Por tanto el peso, a diferencia de la masa, no es una propiedad inherente
de un cuerpo.
Cuando un objeto está en caída libre experimenta una aceleración g que
actúa hacia el centro de la Tierra. Al aplicar la Segunda Ley de Newton ΣF=ma al objeto de masa m en
caída libre, con a = g y ΣF = Fg, se
obtiene:
Impulso
Un impulso es la tendencia que mayormente los seres humanos
experimentamos aunque sea una vez en la vida y que implica el actuar movido por
alguna emoción sin que haya mediado una deliberación previa de la razón.
Impulso
Según la Primera Ley de Newton, si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza su cantidad de movimiento permanece constante y no tiene aceleración. Por lo que, si sobre el cuerpo actúa una fuerza, se moverá
con aceleración y modificará su cantidad de movimiento lineal
Un impulso cambia el momento lineal de un objeto, y tiene las mismas unidades y
dimensiones que el momento lineal. Las unidades del impulso en el
Sistema Internacional son kg· m/s.
Colisiones elásticos son aquellas en las cuales no hay intercambio de masa entre los cuerpos que colisionan,
sin embargo, hay conservación neta de energía cinética.
choque inelástico los cuerpos presentan deformaciones luego de su separación; esto es una consecuencia del trabajo realizado. En el
caso ideal de un choque perfectamente inelástico, los objetos en colisión permanecen pegados entre sí. El marco de referencia del centro de masas permite presentar una definición más precisa. En los choques inelásticos la energía cinética no se conserva, ya que parte de ella es
"usada" para deformar el cuerpo.
Masa
Masa
La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza.
es la cantidad de materia de un cuerpo.
masa inercial
masa gravitacional
.
Determinada por la Segunda y Tercera
Ley de Newton.
es la medida de la fuerza de atracción gravitatoria que experimenta una porción de materia másica dentro de un campo gravitatorio.
inercia
Inercia
Se dice
que un sistema tiene más inercia cuando resulta más difícil lograr un cambio en el estado físico del mismo. Se divide
es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna
fuerza.
inercia mecánica.
inercia térmica
depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia.
mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros
cuerpos o ser calentado. La inercia térmica depende de la cantidad de masa y de la
capacidad calorífica.
Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta si no hay una fuerza actuando sobre él.
Se dice
Peso
Peso Es cuerpo se define como un vector que tiene magnitud y dirección, que apunta aproximadamente hacia el centro de la Tierra.
El vector Peso es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad.
El cálculo del peso de un cuerpo a partir de su masa se puede expresar mediante la segunda ley de la dinámica
El dinamómetro sirve para medir el peso de los cuerpos.
unidades de medida en el Sistema Internacional son la dina y el Newton.
Produce aceleraciones
Aceleración
Aceleración
magnitud vectorial que nos indica el ritmo o tasa de cambio de la velocidad por
unidad de tiempo.
ES UNA .
la aceleración no es tangente a la trayectoria.
Que la
aceleración instantánea se la define como el límite al que tiende el cociente incremental Δv/Δt cuando Δt→0; esto es la derivada del vector velocidad con respecto al tiempo:
Que la
Puesto que la velocidad instantánea v a su vez es la derivada del vector posición r respecto al tiempo, la aceleración es la derivada segunda de la posición con respecto del tiempo:
•La llamada aceleración de la gravedad en la Tierra es la aceleración que produce la fuerza gravitatoria terrestre; su valor en la superficie de la Tierra es, aproximadamente, de 9,8 m/s2. Esto quiere decir que si se dejara caer libremente un objeto, aumentaría su velocidad de caída a razón de 9,8 m/s por cada segundo que pasara (siempre que omitamos la resistencia aerodinámica del aire). El objeto caería, por tanto, cada vez más rápido, respondiendo dicha velocidad a la ecuación:
Cantidad de movimiento
En el caso de movimiento lineal ( de traslación )
Producto de masa por la velocidad
Segunda ley de newton
F=ma
Fuerza masa aceleración
Interacción del medio ambiente sobre el objeto Cantidad de materia QUE
POSEE EL OBJETO
CAMBIO DE VELOCIDAD EN EL TIEMPO
Tipos de movimient
o
Tipos de movimiento
Movimiento rectilíneo uniforme
Movimiento rectilíneo
uniforme acelerado
Movimiento circular uniforme
Movimiento circular uniformemente acelerado
Movimiento armónico simple
Una partícula cuando su trayectoria esta presentada por una recta y además realiza el viaje a una velocidad constante La aceleración es
constante, por lo que la velocidad del móvil varia linealmente y la posición cuadráticamente con tiempo
La velocidad angular varia linealmente respecto del tiempo, por estar sometido el movimiento a una aceleración angular constante
Es un movimiento periódico en el que un cuerpo oscila aun lado y a otro de su posición n de equilibrio , es un a dirección determinada, y en intervalos iguales del tiempo
una velocidad angular constante por la aceleración ángulo es nula. La velocidad lineal dela partícula no varia en modulo , pero si en dirección. La aceleración tangente es nula
Movimiento
rectilíneo uniforme
Movimiento rectilíneo uniforme Si la rapidez cubica de manara uniforme, en un
movimiento rectilíneo este denomina uniformemente variado. Es una parábola en la que la rapidez
instantánea puede determinar como la pendiente de la
recta es tangente a la curva en el instante analizado.
Un movimiento es rectilíneo cuando el móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que suaceleración es nula. Nos referimos a él mediante el acrónimo MRU.
El término uniforme se refiere a que la velocidad es constante en el tiempo.Por ejemplo , consideremos las magnitudes desplazamiento y tiempo:t dEn 1,0 h un auto recorre 60 km2,0 h 120 km3,0 h 180 km
El MRU se caracteriza por:Movimiento que se realiza sobre una línea recta.Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.Aceleración nula.
Vemos que existe una relación entre d y t , por lo tanto podemos escribir:d α t
Y si hacemos la división d / t , encontramos un valor constante, el cual es la constante de proporcionalidad y es igual a 60 km/h. A esta constante la llamamos velocidad y podemos ahora escribir:d = v . t
Conociendo la importancia de las gráficas podemos plantear la gráfica v x t , en donde apreciamos que se obtiene una recta paralela al eje X y también que el área bajo la curva es el desplazamiento. En la gráfica d x t apreciamos la recta cuya pendiente es la velocidad
Movimiento rectilíneo uniforme
acelerado
Movimiento rectilíneo uniforme acelerado
también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.
El movimiento uniformemente acelerado (MRUA) presenta tres características fundamentales:
1. La aceleración y la fuerza resultante sobre la partícula son constantes.
2. La velocidad varía linealmente respecto del tiempo.
3. La posición varía según una relación
cuadrática respecto del tiempo.
tiene una aceleración constante, cuyas relaciones dinámicas y cinemáticas, respectivamente, son:
siendo la velocidad inicial.
La velocidad v para un instante t dado es:
Movimiento circular uniforme
Movimiento circular uniforme
se define movimiento circular como aquél cuya trayectoria es una circunferencia. Una vez situado el origen O de ángulos describimos el movimiento circular mediante las siguientes
magnitudes.
Un movimiento circular uniforme es aquél cuya velocidad angular w es constante, por tanto, la aceleración angular es cero. La posición angular q del móvil en el instante t lo podemos calcular integrandoq -q0=w(t-t0)o gráficamente, en la representación de w en función de t.
Habitualmente, el instante inicial t0 se toma como cero. Las ecuaciones del
movimiento circular uniforme son análogas a las del movimiento rectilíneo uniforme
Movimiento circular uniformemente
acelerado
Movimiento circular uniformemente acelerado
Un movimiento circular uniformemente acelerado es aquél cuya aceleración a es constante.Dada la aceleración angular podemos obtener el cambio de velocidad angular w -w0 entre
los instantes t0 y t, mediante integración, o gráficamente.
Dada la velocidad angular w en función del tiempo, obtenemos el desplazamiento q -q0 del móvil entre los instantes t0 y t, gráficamente (área de un rectángulo + área de un triángulo), o integrando
Habitualmente, el instante inicial t0 se toma como cero. Las fórmulas del movimiento circular uniformemente acelerado son análogas a las del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
Despejando el tiempo t en la segunda ecuación y sustituyéndola en la tercera, relacionamos la velocidad angular ω con el desplazamiento θ-θ0
Movimiento armónico
simple
Movimiento armónico simple
El movimiento armónico simple (se abrevia m.a.s.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (abreviado m.v.a.s.), es un movimiento periódico que queda descrito en función del tiempo por una función armónica (seno o coseno). Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un m.a.s.
El movimiento armónico simple es
un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posición
de equilibrio, en una dirección
determinada, y en intervalos iguales
de tiempo.
Evolución en el tiempo del desplazamiento, la velocidad y la aceleración en un movimiento armónico simple.
Energía mecánica
Energía mecánica es la energía que se debe a la posición y al
movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial, cinética y la elástica de un cuerpo en movimiento. Expresa la capacidad
que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
La energía se conserva, es decir, ni se crea ni se destruye. Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo:
.
Donde: , es la energía cinética del sistema.
, es la energía potencial del sistema.
Energía cinética
Energía cinética
la energía cinética de un objeto puntual (un cuerpo tan pequeño que su dimensión puede ser ignorada), o en un sólido rígido que no rote, está dada en la ecuación donde m es la masa y v es la rapidez (o velocidad) del cuerpo.
En mecánica clásica la energía cinética se puede calcular a
partir de la ecuación del trabajo y la expresión de una
fuerza F dada por la segunda ley de Newton:
Energía potencial
Energía potencial
Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía depende de la altura y el peso del cuerpo según la ecuación: Ep = m . g . h = P . h
Tipos de energía potencial.•Elástica: la que posee un muelle estirado o comprimido.•Química: la que posee un combustible, capaz de liberar calor.•Eléctrica: la que posee un condensador cargado, capaz de encender una lámpara
En algunas ocasiones un cuerpo puede tener ambas energías como por ejemplo la piedra que cae desde un edificio: tiene energía potencial porque tiene peso y está a una altura y al pasar los segundos la irá perdiendo (disminuye la altura) y posee energía cinética porque al caer lleva velocidad, que cada vez irá aumentando gracias a la aceleración de la gravedad.Las energías cinética y potencial se transforman entre sí, su suma se denomina energía mecánica y en determinadas condiciones permanece constante.
Interconversion de energía cinética y potencial
Ambas energías
cinética potencial
están relacionadas por el llamado principio de la
conservación de la energía que afirma que la energía no puede crearse ni destruirse,
sólo se transforma
Cuando un malabarista esta aventando una bola hacia arriba y abandona su mano adquiere energia cinetica y cuando baja se convierte en energia potencial
Durante el movimiento la bola, la suma de las energias cinetica y potencial es constante. Sin considerar la friccion con el aire
