Fundamentos de Mecánica: Cinemática, Estática y Dinámica

Mecánica: Parte de la física que estudia el movimiento y reposo de los cuerpos.

Ramas de la Mecánica

• Cinemática: Rama de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tomar en cuenta las causas que lo originan.
• Estática: Rama de la mecánica encargada de estudiar el equilibrio de los cuerpos.

Conceptos Clave del Movimiento

• Movimiento: Un cuerpo está en movimiento con respecto a un punto fijo llamado sistema de referencia, cuando su posición varía con el tiempo con respecto a dicho punto.
• Móvil: Todo cuerpo capaz de moverse.
• Trayectoria: La línea formada por todos y cada uno de los puntos que va ocupando el móvil a medida que transcurre el tiempo.

Tipos de Movimiento

• Movimiento Rectilíneo: Cuando la trayectoria es una línea recta.
  • Variado: Cuando la velocidad no es constante.
  • Uniforme: Cuando la velocidad es constante.
• Movimiento Curvilíneo: Cuando la trayectoria es una línea curva.
  • Circulares
  • Elípticos
  • Parabólicos

Otros Conceptos

• Posición: Punto donde se encuentra un móvil en un determinado punto en el tiempo.
• Punto de Referencia: Punto fijo a partir del cual el móvil cambia de posición.
• Desplazamiento: El cambio de posición de la partícula con respecto a un sistema de referencia.
• Distancia Recorrida: El valor absoluto del desplazamiento o la longitud medida sobre la trayectoria.

Movimiento Uniforme y Variado

• Uniforme: Cuando el móvil realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempo iguales.
• Variado: Cuando son desplazamientos desiguales en intervalos iguales.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)

Cuando la trayectoria es una recta y el móvil realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempo iguales.

Velocidad y Rapidez

• Rapidez: El valor absoluto de la velocidad.
• Velocidad Media: Velocidad constante que hubiera tenido que llevar el móvil para recorrer la misma distancia y en el mismo tiempo que lo con M.R.U.V.
• Velocidad Instantánea: Velocidad media en un intervalo de tiempo muy corto.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V.)

Aquel en el cual la rapidez del móvil experimenta variaciones iguales en intervalos de tiempo iguales.

Caída Libre

Movimiento en dirección vertical adquirido por el cuando se deja caer en el vacío.

Fuerza y sus Efectos

• Efecto Dinámico: Produce o modifica el movimiento de un cuerpo.
• Efecto Deformador: Cambia la forma de los cuerpos.
• Fuerzas Equilibradas: Fuerzas que actúan simultáneamente sobre un cuerpo y no le causan aceleración.
• Cuerpo Equilibrado: Cuando no se modifica su estado de reposo o movimiento.

Inercia y Masa

• Inercia: Propiedad que tienen todos los cuerpos y dice que para que un cuerpo modifique su estado de reposo o movimiento se necesita otro que actúe sobre él en un intervalo de tiempo determinado.
• Masa: Magnitud que expresa la medida de su inercia.

Leyes de Newton

• 1era Ley de Newton (Inercia): Todo cuerpo en reposo o en M.R.U. tiende a mantener su estado siempre y cuando sobre él no actúe fuerza externa.
• 2da Ley de Newton: La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

Unidades de Fuerza

• Dina: Fuerza capaz de comunicarle a la masa de 1g la aceleración de 1cm/s².
• Newton (N): Fuerza capaz de comunicar a la masa de 1kg la aceleración de 1m/s².
• Kilopondio (KP): Fuerza con que la tierra es capaz de atraer 1 kg de masa ubicado al nivel del mar y a 45° de latitud.

Peso y Fuerza de Gravedad

• Peso: El valor de la fuerza de atracción que la tierra ejerce sobre él.
• Fuerza de Gravedad: La fuerza con que un cuerpo es atraído hacia la tierra en un determinado lugar.

Vectores

• Punto de Aplicación: Donde se aplica la fuerza y corresponde al origen del vector.
• Dirección: La dirección de la recta que tiene el vector.
• Sentido: Indicado por el extremo de la flecha opuesto al punto de aplicación.
• Magnitud: Longitud de la recta que representa el vector de acuerdo a una escala seleccionada.

Centro de Masa y Centro de Gravedad

• Centro de Masa: Punto en el que debe aplicarse una fuerza exterior para que produzca movimiento de traslación.
• Centro de Gravedad: Punto donde se considera aplicada el peso de un cuerpo.

Equilibrio

Un cuerpo tiene equilibrio cuando sus fuerzas se equilibran.

Tipos de Equilibrio

• Equilibrio Estable: Cuando al separarlo de su posición de equilibrio regresa a ella por sí mismo y el centro de suspensión está por encima del de gravedad.
• Equilibrio Inestable: Cuando pierde su posición de equilibrio definitivamente y el centro de suspensión está por debajo del de gravedad.
• Equilibrio Indiferente: Cuando al separarlo de su posición de equilibrio continúa en la nueva posición y el centro de gravedad coincide con el de masa.

Composición y Descomposición de Fuerzas

• Composición de Fuerzas: Proceso por el cual dos o más fuerzas llamadas componentes son sustituidas por una única fuerza llamada resultante capaz de hacer el mismo efecto de las fuerzas sustituidas.
• Descomposición de Fuerzas: Cuando la fuerza resultante es sustituida por varias fuerzas llamadas componentes capaces de hacer el mismo efecto que la fuerza sustituida.

Fuerzas Paralelas

Dos o más fuerzas son paralelas cuando sus líneas de acción son paralelas.

Equilibrio de Traslación

Cuando la suma algebraica de sus fuerzas es igual a 0.

Momento de Torque

Magnitud medida por el producto de la fuerza F perpendicular a la línea que une el eje de rotación con el punto de aplicación de la fuerza por la distancia b que existe entre el eje de rotación y el punto de aplicación de la fuerza.

Equilibrio de Rotación

Cuando la suma algebraica de los momentos de las fuerzas es igual a 0.

Temperatura y Calor

• Temperatura: Magnitud física que nos permite medir el nivel térmico de los cuerpos.
• Calor: Energía que se transfiere de un cuerpo a otro, al ponerlos en contacto debido a una diferencia de temperatura entre ellos.

Dilatación

Resultado de un cambio de distancia que separa los átomos de una sustancia.

Tipos de Dilatación

• Cúbica: Variación de longitud de un cuerpo en 3 dimensiones.
• Lineal: Variación de longitud de un cuerpo en 1 dimensión.
• Superficial: Variación de longitud de un cuerpo en 2 dimensiones.

Unidades de Calor

• Kilocaloría (kcal): Cantidad de calor que debe ser suministrada a 1 kg de agua inicialmente a la temperatura de 14.5 °C para elevar la temperatura a 15 °C.
• BTU: Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua desde 63 °F a 64 °F.

Calor Específico (CE)

Cantidad de calor que se le debe suministrar a 1 gramo de una sustancia para elevar su temperatura a 1 °C.

Electrización

• Electrización por Frotamiento: Un cuerpo luego de ser frotado se electriza por lo que adquiere propiedad de atraer o repeler otros cuerpos.

Tipos de Carga

• Positiva: Signos opuestos se atraen.
• Negativa: Signos iguales se repelen.

Electroscopio

Dispositivo que nos permite verificar si un cuerpo está cargado eléctricamente.

Electrización por Contacto

Cuando dos cuerpos se cargan por contacto, el cuerpo electrizado le comunicará al otro una carga con su mismo signo.

Electrización por Inducción

La inducción electrostática es el proceso de separación de cargas en un conductor producida por el acercamiento de un cuerpo electrizado.

Conductores y Aislantes

• Conductores: Materiales que poseen electrones libres que permiten que la carga eléctrica pueda ser transportada a través de ellos fácilmente.
• Aislantes: Materiales cuyos electrones se hallan fuertemente ligados al núcleo no permitiendo el paso de los electrones a través de ellos.

Ley de Conservación de la Carga Eléctrica

En cualquier sistema aislado la suma algebraica de las cargas eléctricas de los cuerpos no varía.

Ley de Coulomb

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Magnetismo

• Imán: Cuerpo o sustancia que naturalmente está dotado de una propiedad llamada magnetismo.
• Campo Magnético: Región del espacio que rodea un imán en el cual este ejerce efectos magnéticos sobre las limaduras de hierro sobre una brújula o imanes.
• Campo Eléctrico: Región del espacio en el cual se manifiestan fuerzas de atracción o repulsión entre masas.