Física

Movimiento
Les dejo unos ejercicios básicos de física sobre el movimiento resueltos.



Leyes de Newton

Primer principio: un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no hay ninguna fuerza que actúe sobre él.

Segundo principio: existe una relación constante entre las fuerzas aplicadas a un mismo cuerpo y las aceleraciones producidas. La constante de proporcionalidad se denomina masa inicial del cuerpo.

Tercer principio: si un cuerpo A ejerce sobre otro B una fuerza (acción), B ejerce simultáneamente sobre A otra fuerza (reacción), con el mismo módulo, igual dirección y sentido contrario.




Ley de gravitación Universal

La ley de gravitación universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Esta fue presentada por Isaac Newton en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. Para grandes distancias de separación entre cuerpos se observa que dicha fuerza actúa de manera muy aproximada como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro de gravedad, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.

G: es la constante de Cavendish y su valor es= 6,67. 10*-11 y sus unidades N.m*2/Kg*2.

g: es la intensidad de campo gravitatorio y es igual a G. M/ r*2. Es la fuerza que siente 1Kg de masa en un punto del campo gravitatorio. En la superficie terrestre su valor es de 9,8 y sus unidades N/Kg o m/s*2.
A partir de esto la fórmula inicial se puede expresar como m. g.

Energía potencial gravitatoria: es la energía potencial que tiene una masa por estar en un punto de un campo gravitatorio.

Potencial gravitatorio: es la energía potencial que tiene una unidad de masa en un punto de un campo gravitatorio. Vg= Ep/m por lo que Ep= mVg. Sus unidades son el J/Kg.


Ley de Coulomb

Es una ley que dice que la fuerza de atracción o repulsión que ejercen dos cargas eléctricas puntuales, es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.


K: depende del medio en el que estén las cargas. En el vacío y en el aire su valor es de 9. 10*9 y sus unidades N. m/c*2.

E: es K. Q/r*2 y se llama intensidad de campo eléctrico. Es la fuerza que siente un c+ en un punto del campo eléctrico. Sus unidades son N/c. A partir de esto podemos decir que la ecuación inicial es igual a q. E

Energía potencial eléctrica: es la energía potencial que tiene una carga q por estar en un punto del campo eléctrico.

Potencial eléctrico: es la energía potencial eléctrica que tiene una unidad de carga + en un punto del campo eléctrico. V= Ep/c por lo que Ep= c. V. Sus unidades son J/c.

Potencia y Kw-h

Potencia:
la potencia media se obtiene como el trabajo realizado por la unidad de tiempo.

Pm= W/tf-t0

Su unidad son los vatios que es igual a J/s.
La potencia media es el  trabajo realizado por una unidad de tiempo.

Kw-h: 
es una unidad de energía y trabajo, no de potencia.
Es la energía consumida o producida en 1h por un dispositivo de 1Kw de potencia.
Para pasarlo al sistema internacional 1Kw. 1h= 1000J/ 1s . 36000s = 36. 10*5 J


Momento lineal

Es la magnitud que mide la resistencia de un cuerpo a cambiar de velocidad. También mide su capacidad para comunicar movimiento a otros.

P= m. v

Nueva formulación del segundo principio de la dinámica a partir del momento lineal:

F= m. a =m. vf-v0/ tf-t0  = mvf-mv0 /t = Pf-P0/ t

Para que se cumpla el principio de conservación de P no debe haber fuerzas externas al sistema.
El impulso mecánico: recibido por un cuerpo es el producto de la fuerza recibida (suponiendo que la F es constente) por el tiempo que actúa.
Choque elástico: se conserva el momento lineal y la energía elástica. mv1 + mv2= mv2´ + mv1´
Choque inelástico: se conserva el momento lineal pero no se conserva la energía cinética. mv1 + mv2 = (m1+m2)v



Movimiento Armónico Simple

El movimiento armónico simple (m.a.s.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (m.v.a.s.), es un movimiento periódico, y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición, y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (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.


Ley de Hooke:

La ley de Hooke establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho muelle.

F=k⋅(x−x0)

donde:

• F es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el muelle.
• k es la constante elástica del muelle, que relaciona fuerza y alargamiento. Cuanto mayor es su valor más trabajo costará estirar el muelle. Depende del muelle, de tal forma que cada uno tendrá la suya propia.
• x0 es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza.
• x es la longitud del muelle con la fuerza aplicada.

Período (T): tiempo que tardan en repetirse las magnitudes cinemáticas. Cuanto más corto el período antes regresará a la posición establecida.

Frecuencia: Número de veces que una misma situación cinemática se repite por segundo. Se mide en Hz.

Frecuencia angular (w): indica el número de veces que el ciclo completo se repite en 2pi segundos.