Resumen de mecanica clasica

CIENCIAS

NATURALES Y ED.

AMBIENTAL

FISICA QUIMICA BIOLOGIA GEOLOGIA

2012/04/07 Elaboró: Yovany Londoño 1

RAMAS DE LAS CIENCIAS NATURALES

Para determinar ¿Qué es? o ¿ Qué significa? Primero hay que identificar el objeto de estudio de esta. Para ello vamos evocar la historia y luego nos entraremos al objeto de estudio de la física es la naturaleza propiamente.

La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua a través de la inclusión de la astronomía. En los últimos dos milenios, la física había sido considerada sinónimo de la filosofía, la química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio.


La física (del latin physica, que traduce "naturaleza") es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el movimiento , el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.

La física es significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía.

La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros.


•MECÁNICA CLÁSICA

•TERMODINÁMICA

•EVENTOS ONDULATORIOS

•EVENTOS ELECTROMAGNETICOS

4 Elaboró: Yovany Londoño 2012/04/07

Es una rama de la física. Su objetivo es describir (con la cinemática) y explicar (con la dinámica) el movimiento de los cuerpos.


MECÁNICA

CINEMÁTICA DINÁMICA

DESCRIBE EXPLICA

EL CAMBIO DE ESTADO EN LOS MOVIMIENTOS DE LOS CUERPOS


Describe el movimiento de los cuerpos sin preocuparse de las causas que lo producen.


Describe los estados de movimiento de los cuerpos considerando las causas que lo hacen cambiar y estas causas son las fuerzas.


¿PORQUÉ UN “CUERPO” CAMBIA SU ESTADO DE MOVIMIENTO?

¿RESPECTO A QUE O A QUIEN UN “OBJETO” CAMBIA SU ESTADO DE MOVIMIENTO?

¿EL ESTADO DE MOVIMIENTO ES UNA CARACTERISTICA INTRÍNSECA DE LAS “PARTICULAS”? LA INERCIA


CUERPO

SOLIDO

RIGIDO

DEFORMABLE

FLUIDO

LIQUIDOS

GASES


La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental.

La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.


Supongamos una habitación cuyo suelo está cubierto de baldosas, tal como se ve en la figura, tomando una baldosa como unidad, y contando el número de baldosas medimos la superficie de la habitación, 30 baldosas. En la figura de la derecha, la medida de la misma superficie da una cantidad diferente 15 baldosas.

La medida de una misma magnitud física (una superficie) da lugar a dos cantidades distintas debido a que se han empleado distintas unidades de medida.

Este ejemplo, nos pone de manifiesto la necesidad de establecer una única unidad de medida para una magnitud dada, de modo que la información sea comprendida por todas las personas


MAGNITUDES

FISICAS

SEGÚN SU

ORIGEN

FUNDAMENTALES DERIVADAS

SEGÚN SU

NATURALEZA

ESCALARES VECTORIALES

2012/04/07

Elaboró: Yovany Londoño 13

LONGITUD

MASA

TIEMPO, ETC

AREA

VOLUMEN

VELOCIDAD

ACELERACION,

ETC

LONGITUD

MASA

TIEMPO

AREA

VOLUMEN,

ETC

DESPLAZAMIENTO

VELOCIDAD

ACELERACION,

ETC

SISTEMAS

DE

MEDIDAS

SISTEMA

INTERNACIONAL

(SI)

SISTEMA

METRICO

DECIMAL (MKS)

SISTEMA INGLÉS


SIMBOLO

UNIDADES BÁSICAS

MAGNITUDES FUNDAMENTALES

SISTEMA DE UNIDADES SISTEMA

INTERNACIONAL

LONGITUD, L

METRO

m

MASA, M

KILOGRAMO

kg

TIEMPO, T

SEGUNDO

s

INTENSIDAD DE

CORRIENTE

ELECTRICA, I

AMPERE

A

TEMPERATURA

TERMODINAMICA

GRADOS KELVIN

K

CANTIDAD DE

SUSTANCIA

MOL

mol

INTENSIDAD

LUMINOS

CANDELA

Cd


MAGNITUDES

FUNDAMENTAL

ES

TIEMPO, T

LONGITUD,

L

MASA, M


Las unidades SI derivadas se definen de forma que sean coherentes con las unidades básicas y suplementarias, es decir, se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI básicas y/o suplementarias con un factor numérico igual 1.

Varias de estas unidades SI derivadas se expresan simplemente a partir de las unidades SI básicas y suplementarias. Otras han recibido un nombre especial y un símbolo particular.

Si una unidad SI derivada puede expresarse de varias formas equivalentes utilizando, bien nombres de unidades básicas y suplementarias, o bien nombres especiales de otras unidades SI derivadas, se admite el empleo preferencial de ciertas combinaciones o de ciertos nombres especiales, con el fin de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.

Por ejemplo, el hertz se emplea para la frecuencia, con preferencia al segundo a la potencia menos uno, y para el momento de fuerza, se prefiere el newton metro al joule.


Magnitud Nombre SímboloSuperficie,S metro cuadrado m2

Volumen, V metro cúbico m3

Velocidad, v metro por segundo m/s

Aceleración, ametro por segundo

cuadradom/s2

Número de ondas, kmetro a la potencia menos

unom

-1

Densidad volumetrica, ρ kilogramo por metro cúbico kg/m3

Velocidad angular, ω radián por segundo rad/s

Aceleración angular, αradián por segundo

cuadradorad/s2


LONGITUD

m

LONGITUD

m

AREA (A) O

SUPERFICIE

(S)

m2


LONGITUD

m

LONGITUD

m

LONGITUD

m

VOLUMEN

(V) O

CAPACIDAD

m3


LONGITUD

m

TIEMPO

s

VELOCIDAD

O RAPIDEZ

m/s


VELOCIDAD

m/s

TIEMPO

s

ACELERACION

m/s2


23

Magnitud Nombre SímboloExpresión en otras

unidades SI

Expresión en unidades

SI básicasFrecuencia hertz Hz s-1 o 1/s

Fuerza newton N m·kg·s-2

o m.kg/s2

Presión pascal Pa N·m-2

o N/m2

m-1

·kg·s-2

o kg/m.s2

Energía, trabajo,

cantidad de calor

Potencia watt W J·s-1

o J/s m2·kg·s

-3 o m

2·kg/s

3

Cantidad de electricidad

carga eléctrica

Potencial eléctrico

fuerza electromotriz

Resistencia eléctrica ohm W V·A-1

o V/A m2·kg·s

-3·A

-2 o

m

2.kg/s

3.A

2

Capacidad eléctrica farad F C·V-1 O C/V m-2·kg-1·s4·A2 o kg.s4.A2/m2.kg

Flujo magnético weber Wb V·s m2·kg·s-2·A-1 o m2·kg/s2·A

Inducción magnética tesla T Wb·m-2

O Wb/m2

kg·s-2

·A-1

o kg/s2.A

Inductancia henry H Wb·A-1 O Wb/A m2·kg s-2·A-2 o m2.kg/s2.A2

coulomb C s·A

volt V W·A-1 o W/A m2·kg·s-3·A-1 O m2.kg/s3.A

joule J N·m m2·kg·s-2 o kg.m2/s2

Elaboró: Yovany Londoño 2012/04/07

MASA

kg

ACELERACION

m/s2

FUERZA (masa x

aceleracion)

NEWTON, N

kg.m/s2


Magnitud Nombre SímboloExpresión en unidades

SI básicasViscosidad dinámica pascal segundo Pa·s m-1·kg·s-1 o kg/m.s

Entropía joule por kelvin J/K m2·kg·s

-2·K

-1 o m

2.kg/K.s

2

Capacidad térmica másica joule por kilogramo kelvin J/(kg·K) m2·s-2·K-1 o m2/K.s2

Conductividad térmica watt por metro kelvin W/(m·K) m·kg·s-3

·K-1

o m.kg/s3.K

Intensidad del campo eléctrico volt por metro V/m m·kg·s-3·A-1 o m.kg/s3.A25 Elaboró: Yovany Londoño 2012/04/07

Magnitud Nombre Símbolo RelaciónVolumen litro l o L 1 dm

3 = 10

-3 m

3

Masa tonelada t 103 kg

Presión y tensión bar bar 105 Pa


Magnitud Nombre Símbolo RelaciónÁngulo plano vuelta 1 vuelta= 2 p rad

grado º (p/180) rad

minuto de ángulo ' (p /10800) rad

segundo de ángulo " (p /648000) rad

Tiempo minuto min 60 s

hora h 3600 s

día d 86400 s


Los símbolos de las Unidades SI, con raras excepciones como el caso del ohm (Ω), se expresan en caracteres romanos, en general, con minúsculas; sin embargo, si dichos símbolos corresponden a unidades derivadas de nombres propios, su letra inicial es mayúscula. Ejemplo, A de ampere, J de joule.

Los símbolos no van seguidos de punto, ni toman la s para el plural. Por ejemplo, se escribe 5 kg, no 5 kgs

Cuando el símbolo de un múltiplo o de un submúltiplo de una unidad lleva exponente, ésta afecta no solamente a la parte del símbolo que designa la unidad, sino al conjunto del símbolo. Por ejemplo, km2 significa (km)2, área de un cuadrado que tiene un km de lado, o sea 106 metros cuadrados y nunca k(m2), lo que correspondería a 1000 metros cuadrados.

El símbolo de la unidad sigue al símbolo del prefijo, sin espacio. Por ejemplo, cm, mm, etc.

El producto de los símbolos de de dos o más unidades se indica con preferencia por medio de un punto, como símbolo de multiplicación. Por ejemplo, newton-metro se puede escribir N·m Nm, nunca mN, que significa milinewton.

Cuando una unidad derivada sea el cociente de otras dos, se puede utilizar la barra oblicua (/), la barra horizontal o bien potencias negativas, para evitar el denominador.


No se debe introducir en una misma línea más de una barra oblicua, a menos que se añadan paréntesis, a fin de evitar toda ambigüedad. En los casos complejos pueden utilizarse paréntesis o potencias negativas.

m/s2 o bien m·s-2 pero no m/s/s. (Pa·s)/(kg/m3) pero no Pa·s/kg/m3

Los nombres de las unidades debidos a nombres propios de científicos eminentes deben de escribirse con idéntica ortografía que el nombre de éstos, pero con minúscula inicial. No obstante, serán igualmente aceptables sus denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estén reconocidas por la Real Academia de la Lengua. Por ejemplo, amperio, voltio, faradio, culombio, julio, ohmio, voltio, watio, weberio.

Los nombres de las unidades toman una s en el plural (ejemplo 10 newtons) excepto las que terminan en s, x ó z.

En los números, la coma se utiliza solamente para separar la parte entera de la decimal. Para facilitar la lectura, los números pueden estar divididos en grupos de tres cifras (a partir de la coma, si hay alguna) estos grupos no se separan por puntos ni comas. Las separación en grupos no se utiliza para los números de cuatro cifras que designan un año.



Magnitud física Símbolo Unidad SI

tiempo t s

posición x m

velocidad v m s-1

aceleración a m s-2

ángulo plano q rad

velocidad angular ω rad/s

aceleración angular α rad·s-2

radio r m

longitud de arco s m

área A , S m2

volumen V m3

ángulo sólido W sr

frecuencia f Hz

frecuencia angular (=2pf ) w s-1

, rad s-1



masa m kg

momento lineal p kg m s-1

fuerza F N (= kg m s-2

)

momento de una fuerza M N·m

momento de inercia I kg m2

momento angular L kg m2 s

-1 rad (= J s)

energía E J

energía potencial E p , V J

energía cinética E k J

trabajo W J

potencia P W

densidad (masa) r kg m-3

presión p Pa



calor Q J

trabajo W J

temperatura termodinámica T K

temperatura Celsius toC

energía interna U J

entropía S J K-1

capacidad calorífica C J K-1

razón C p / C vg 1



carga eléctrica Q C

densidad de carga r C m-3

corriente eléctrica I, i A

densidad de corriente eléctrica j A m-2

potencial eléctrico V V

diferencia de potencial, voltaje DV V

campo eléctrico E V m-1

capacidad C F

permitividad eléctrica e F m-1

permitividad relativa e r1

momento dipolar eléctrico p C m

flujo magnético F Wb

campo magnético B T

permeabilidad µ H m-1

, N A-2

permeabilidad relativa µ r1

resistencia R W

resistividad r W m

autoinducción L H

inducción mutua M H

constante de tiempo t s


Constante Símbolo Valor

Velocidad de la luz c 2.9979·108 m·s

-1

Carga elemental e 1.6021·10-19

C

Masa en reposo del electrón me9.1091·10

-31 kg

Masa en reposo del protón mp1.6725·10

-27 kg

Constante de Planck h 6.6256·10-34

J·s

Constante de Avogadro NA6.0225·10

23 mol

-1

Constante de Boltzmann k 1.3805·10-23

J·K-1

Constante de los gases R 8.3143 J·K-1

·mol-1

Permitividad del vacío ε0

8.8544·10-12

N-1

·m-

2·C

2

Permeabilidad del vacío μ01.2566·10

-6 m·kg·C

-2

Constante de gravitación G 6.670·10-11

N·m2·kg

-2

Aceleración de la gravedad a nivel del

mar g 9.7805 m·s-2

Fuente: Alonso M, Finn E. Física . Fondo Educativo Interamericano (1971)

En mecánica se tratan problemas relacionados con la descripción del movimiento de un objeto en el espacio, por lo que se requiere un método para conocer la posición de ese objeto. Para esto se definen los sistemas de coordenadas y marcos de referencia.


Un punto de referencia fijo O, llamado

origen.

Un conjunto de ejes o direcciones con una

escala apropiada.

Instrucciones sobre como identificar un punto

en el espacio respecto al origen y a los ejes.


Las magnitudes físicas con las que trataremos en el curso pueden ser escalares o vectoriales. Las magnitudes físicas escalares quedan completamente definidas mediante un número y sus respectivas unidades de medida, por ejemplo la densidad del agua de 1 gr/cm3 o la temperatura del aire de 20º C, son un escalar.

Para las magnitudes físicas vectoriales debe especificarse su magnitud (un número con sus unidades), su dirección (un número que puede ser un ángulo si el espacio es bi o tridimensional) y su sentido (que indica hacia adonde se dirige o apunta el vector), por ejemplo una velocidad de 80 km/h hacia el noreste.

Un vector se representa gráficamente como un trazo dirigido (flecha) y se simboliza mediante letras mayúsculas o minúsculas, con una flecha sobre la letra o escrita en negrita, como V o V r , r o rr , OP o OP. La longitud de la flecha indica la magnitud relativa del vector, el punto desde donde se comienza a dibujar el vector se llama punto de aplicación, la dirección se mide desde algún eje de referencia, generalmente horizontal, el sentido esta dado por la punta de la flecha y la recta sobre la cual se ubica el vector se llama línea de acción.

En la siguiente figura, el vector A tiene magnitud A, su punto de aplicación es O y su dirección es α grados sobre la horizontal.


MAGNITUDES

ESCALARES

•UN NUMERO OSEA SU MAGNITUD

•UNA UNIDAD DE MEDIDA

MAGNITUDES

VECTORIALES

•SU MAGNITUD

•SU DIRECCION QUE ES UN ANGULO.

•SU SENTIDO


Se representa como un segmento orientado, con una dirección, dibujado de forma similar a una "flecha". Su longitud representa la magnitud o el módulo del vector y la "punta de flecha" indica su sentido y la inclinación de la flecha la dirección.


Las magnitudes vectoriales se representan en los textos impresos por letras en negrita, para diferenciarlas de las magnitudes escalares que se representan en cursiva. En los textos manuscritos, las magnitudes vectoriales se representan colocando una flecha sobre la letra que designa su módulo (el cual es un escalar).


TEXTOS

IMPRESOS

• Vector A

•Magnitud

|A|

TEXTOS

MANUSCRITOS

•Vector A

•Magnitud A


Cuando convenga, se representan la magnitud vectorial haciendo referencia al origen y al extremo del segmento orientado que la representa geométricamente; así, se designan los vectores representados en la siguiente Figura en la forma , MN resultando muy útil esta notación para los vectores que representan el desplazamiento.


Además de estas convenciones los vectores unitarios o versores, cuyo módulo es la unidad, se representan frecuentemente con un circunflejo encima, por

ejemplo . Î, ĵ


http://es.wikipedia.org/wiki/Vector_unitario



http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_(vector)

SUMA Y RESTA

( +, _)

MULTIPLICACION

CON ESCALAR

( * )

MULTIPLICACION

ESCALAR

( . )

MULTIPLICACION

VECTORIAL

(x)


SUMA Y RESTA DE

VECTORES

METODOS

GEOMETRICOS

METODO DEL

POLIGONO

METODO DEL

PARALELOGRAMO

METODO

ANALITICO

POR

COMPONENTES


Las componentes vectoriales de un vector son aquellas que sumadas dan como resultado el vector original. Las componentes vectoriales de un vector en el espacio se calculan a lo largo de un conjunto de 3 líneas mutuamente perpendiculares que se cortan en un mismo punto, es decir en líneas paralelas a los ejes de un sistema de coordenadas cartesiano.


Un vector en el espacio se puede expresar como una combinación lineal de tres vectores unitarios o versores perpendiculares entre sí que constituyen una base vectorial.


En coordenadas cartesianas, los vectores unitarios se representan por , , , paralelos a los ejes de coordenadas x, y, z positivos. Las componentes del vector en una base vectorial predeterminada pueden escribirse entre paréntesis y separadas con comas:


Pueden

escribirse entre

paréntesis y

separadas con

comas

•a=(ax, ay, az)

Expresarse como

una combinación de

los vectores

unitarios definidos

en la base vectorial

•a= axî+ayĵ+azk


Dado 2 vectores libres

El resultado se puede expresar asi:

Ordenando las componentes


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