Exploración de la Materia, la Energía y el Movimiento: Un Viaje por la Física Fundamental
Materia, Energía y Universo
El universo está formado por materia y energía. Necesitamos aporte de materia (para reponer y añadir elementos para desarrollarnos) y energía (para movernos, captar la información que nos rodea y procesarla) para vivir.
MATERIA: Todo aquello que ocupa un sitio en el espacio y tiene extensión e inercia.
ENERGÍA: Capacidad para realizar un trabajo.
UNIVERSO: Es un conjunto de materia y energía en permanente cambio y evolución.
Propiedades Generales de la Materia
- INTERACCIÓN: Indica la existencia de fuerza entre dos cuerpos y causa los cambios.
- EXTENSIÓN: Indica el volumen de un cuerpo medido en metros cúbicos.
- INERCIA: Indica la masa de un cuerpo medida en kilogramos.
- ESTRUCTURA CORPUSCULAR: Indica la cantidad de sustancia de un cuerpo medida en Mol.
Nosotros hacemos un gasto continuo de energía y ésta la obtenemos de los alimentos (funciones vitales), y para obtener energía (para máquinas) se debe transformar la materia.
Cambios
CAMBIO: Cualquier suceso observable y medible.
Las causas de los cambios son las interacciones gravitatorias (debidas a la masa), electromagnéticas (a la carga eléctrica de los átomos) y nucleares (cambios en los elementos químicos). Al producirse un cambio se produce una transferencia de energía.
Tipos de Cambios
- FÍSICOS: Se producen sin cambiar la naturaleza ni alterar las sustancias.
- QUÍMICOS: Sí se producen cambios en la sustancia.
- NUCLEARES: Al intercambiarse los elementos químicos.
Movimiento
Cambios Físicos
- TÉRMICOS: Materia formada por partículas que se mueven continuamente (cambios de estado).
- ELÉCTRICOS: Cuando se frotan unos materiales con otros.
- ÓPTICOS Y SONOROS: Se transmite energía sin transporte de materia.
- DE MOVIMIENTO: Las interacciones provocan cambios en el estado de reposo o movimiento de los cuerpos.
No hay nada en reposo de un modo absoluto, depende del sistema de referencia que escojamos (elegir un cuerpo cualquiera y suponer que está en reposo), ver cómo cambia la posición del móvil. Por eso el movimiento es relativo, no hay un sistema de referencia mejor que otro.
MOVIMIENTO: Cambio de posición de un cuerpo respecto a un sistema de referencia considerado fijo.
TRAYECTORIA: Es la línea que une todos los puntos de las sucesivas posiciones de un móvil.
POSICIÓN: El lugar que ocupa X respecto al sistema de referencia.
Movimiento Rectilíneo Uniforme
- DISTANCIA RECORRIDA (e) (m): Es la longitud de la trayectoria descrita por X desde la posición inicial (Xo) hasta la final (Xf).
- TIEMPO (t) (seg): Lo que tarda X en recorrer la trayectoria.
- RAPIDEZ (v) (m/s): Distancia que X recorre en cada unidad de tiempo.
Camino recorrido: 
Despejada???
? 
? Esta es la ecuación general del m.r.u. (indica la posición final del móvil)
FUERZA (newton N): Causa capaz de mover el movimiento, el reposo o la forma de los cuerpos.
INERCIA: Propiedad de la materia por la que esta tiende a conservar su estado uniforme.
PESO: Fuerza con la que los cuerpos y la Tierra se atraen.
ROZAMIENTO: Fuerza que aparece entre los cuerpos en movimiento y se opone a él. Es una fuerza electromagnética.
Diferencia Peso y Masa
- PESO: Se mide en N en el S.I., en diferentes planetas nuestro peso sería distinto.
- MASA: Medida de nuestra inercia, se mide en Kg y no depende de la gravedad.
Cambios Físicos y Químicos
Cambios Físicos Térmicos
La materia está formada por partículas separadas por el vacío. Las más simples son los átomos; estos se asocian formando moléculas y cristales. Las moléculas pueden unirse y formar líquidos y sólidos, o permanecer separadas y formar gases. En la materia intervienen:
- ATRACCIONES INTERMOLECULARES: Las moléculas se atraen entre sí con fuerzas de cohesión, tienden a formar estados condensados.
- AGITACIÓN TÉRMICA: Vibraciones de las partículas. En el 0 absoluto, 0 K (-273 °C) las partículas están en reposo.
Cambios Químicos
Son los cambios en los que los átomos se unen formando moléculas o cristales. Se intercambian grandes cantidades de energía. Las sustancias moleculares están formadas por partículas con un número fijo de átomos. Las sustancias cristalinas están constituidas por átomos ordenados en estructuras geométricas.
Elementos y Compuestos
ELEMENTOS: Sustancias formadas por átomos de la misma clase.
- Átomos aislados: Átomos muy separados unos de otros.
- Moléculas: Formadas por dos o tres átomos iguales.
- Cristales: Estructuras con todos los átomos iguales.
COMPUESTOS: Sustancias formadas por átomos de clases distintas.
- Moleculares
- Cristalinos
- Químicos: Orgánicos (siempre tienen átomos de carbono) e Inorgánicos (minerales, rocas, algunos gases, el agua).
Energía y Calor
Los cambios van siempre acompañados de variaciones de energía. Se producen de dos formas:
- Mediante calor: Se produce entre dos sistemas en desequilibrio térmico, la energía pasa del de mayor temperatura al de menor.
- Mediante trabajo: Cuando las fuerzas modifican de algún modo su movimiento.
Éstas son formas de transmisión de energía.
ENERGÍA: Capacidad que tienen los sistemas materiales para producir cambios.
Tipos de Energía
- MECÁNICA: Debidas a la posición (potencial) o al movimiento de los cuerpos (cinética).
CINÉTICA Ec
y POTENCIAL E2
- INTERNA
- RADIANTE: La que se encuentra en la luz.
La energía se mide en Julios.
CALOR: Energía en tránsito entre dos sistemas a distinta temperatura.
El calor se transmite por:
- CONDUCCIÓN: Transmisión de energía sin transporte de materia.
- CONVECCIÓN: Movimiento donde el calor asciende, se enfría, baja y se vuelve a calentar.
- RADIACIÓN: La emiten los cuerpos y nuestra piel la capta como calor.
Escalas de Temperatura
- KELVIN:
- CENTÍGRADOS:
- FARENHEIT
La AGITACIÓN MOLECULAR se mide en Kelvin y mide la Temperatura.
Sonido y Luz
Sonido
El sonido se genera por la vibración de los cuerpos, las ondas sonoras transmiten la energía que ha producido la vibración.
SONIDO: Propagación de la vibración de los cuerpos a través de un medio material.
LONGITUD DE ONDA (λ): Distancia entre dos puntos máximos de dos ondas.
AMPLITUD (A): Máxima altura que alcanza la onda.
FRECUENCIA (f): Número de oscilaciones/segundo.
PERÍODO (T): El tiempo que dura una oscilación completa.
HERZIO (Hz): La unidad determinada para medir la frecuencia.
Cualidades del Sonido
- INTENSIDAD: Depende de la energía con la que vibra la fuente que lo genera (débil o intenso).
- TONO o FRECUENCIA: El tono viene dado por su frecuencia (más agudo o grave).
- TIMBRE: Cualidad que nos permite diferenciar dos sonidos de la misma intensidad y tono pero procedentes de diferentes fuentes.
- DURACIÓN: El tiempo que se prolonga la onda.
Luz
La luz se propaga en línea recta en todas las direcciones.
Propiedades de la Luz
- REFLEXIÓN ESPECULAR: Se refleja sobre una superficie pulida y forma imágenes.
- DIFUSIÓN: La superficie es irregular y se refleja en todas direcciones y se difunde.
- REFRACCIÓN: Cambio de dirección que experimenta un rayo de luz al pasar de un medio a otro donde se propaga a otra velocidad.
- COLOR: Forma en la que nuestro cerebro interpreta las luces de distintas frecuencias, los colores son una creación de cerebro. Un objeto absorbe la luz de distintas frecuencias, la que refleja el cerebro la interpreta de un color.
- DISPERSIÓN: Cuando la luz se refracta a través de un medio transparente a otro se desvía su trayectoria y se separan las ondas de distinta frecuencia.