Magnitudes Fundamentales de la Física

Cualquier magnitud física puede expresarse en función de las tres magnitudes fundamentales de la física, que son:

• M = Masa
• L = Longitud
• T = Tiempo

Por tanto, si alfa es una magnitud cualquiera, la podremos expresar de la siguiente manera:

• (donde a, b, c son exponentes reales)

Ejemplos de Magnitudes Derivadas

• Velocidad = V =
• Aceleración = a =
• Fuerza = F = M

Sistemas de Unidades

Para analizar dimensionalmente una magnitud física cualquiera, utilizaremos dos sistemas de medida:

Mecánica de la Partícula

Introducción

La mecánica es la parte de la física que se divide tradicionalmente en dos partes:

1. Cinemática
2. Dinámica

1. La cinemática estudia el movimiento de los cuerpos sin preocuparse de las causas que originan dichos movimientos.
2. La dinámica estudia el movimiento de los cuerpos teniendo en cuenta las causas que originan dichos movimientos.

Definición de Partícula: En física, se denomina partícula a cualquier cuerpo sometido solo y exclusivamente a un movimiento de traslación a lo largo de cualquier trayectoria.

Las trayectorias pueden ser rectilíneas, circunferenciales, parabólicas, elípticas, etc.

Cinemática de la Partícula

El movimiento de cualquier partícula está perfectamente definido en cualquier instante de tiempo si se conocen sus tres parámetros cinemáticos, que son:

• Posición o Espacio ≡ m (S.I.)
• Velocidad ≡ m/s (S.I.)
• Aceleración ≡ m/ (S.I.)

Tipos de Movimientos en Cinemática

1. Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)

Se define como el movimiento de una partícula cuya trayectoria es una línea recta y cuya velocidad es constante y uniforme. Las ecuaciones de este movimiento son:

Donde:

• e = espacio recorrido
• v = velocidad de la partícula (v = constante)
• t = tiempo

Problema Tipo:

Una partícula describe un movimiento rectilíneo y uniforme, llevando una velocidad de 80 km/h. Calcule el espacio recorrido por dicha partícula cuando han transcurrido 45 segundos. Exprese el resultado en unidades del S.I.

Es un M.R.U.:

;

Luego:

Ejercicio:

Exprese en km/h una velocidad de 40 m/s.

2. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (M.R.U.A.)

Es aquel en el que la partícula recorre una trayectoria rectilínea con aceleración constante.

Velocidad =>

Espacio =>

Problema Tipo:

Una partícula móvil parte desde el reposo con una aceleración constante a = 2,5 m/ . Sabiendo que la trayectoria que sigue la partícula es rectilínea, calcule:

1. La velocidad de la partícula a los 10 segundos de iniciar el movimiento.
2. El espacio recorrido en dicho tiempo.

Es un M.R.U.A.

1. Velocidad a los 10 segundos:

( = 0 porque el cuerpo parte del reposo)

2. Espacio que recorre a los 10 segundos:

Leyes de Newton

Segunda Ley de Newton

Cuando existe una fuerza neta, es decir, cuando la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es distinta de cero, dicha fuerza hace que el cuerpo experimente una aceleración en la misma dirección de la fuerza.

La aceleración adquirida por el cuerpo debida a la fuerza que sobre él actúa es proporcional al módulo de la fuerza, siendo dicha constante de proporcionalidad la masa inercial del cuerpo.

Por tanto, podemos expresar vectorialmente que

Esta segunda ley de Newton nos permite definir la unidad de fuerza como el Newton, es decir, 1 N es la fuerza que, aplicada a un cuerpo de masa m = 1 kg, le proporciona una aceleración de 1 .

Así, por ejemplo, un vehículo de 1000 kg necesitará una fuerza de 2000 N para adquirir una aceleración de 2 .

Primera Ley de Newton

A partir de la segunda ley de Newton, vamos a definir la primera ley de Newton:

Sabemos que , pero la aceleración , luego sustituyendo:

Si el cuerpo se mueve con una velocidad constante o uniforme, es decir, si

Por otro lado, si el cuerpo está en reposo, es decir, si su aceleración , entonces

De estas dos consecuencias podemos enunciar la primera ley de Newton:

Todo cuerpo continúa en reposo o en movimiento con velocidad constante si la fuerza neta que actúa sobre él es 0.

O de otra manera:

1. Un objeto en reposo continúa en reposo.
2. Un objeto en movimiento sigue en movimiento con velocidad constante.

Tercera Ley de Newton

Esta ley establece que dos cuerpos ejercen mutuamente entre sí una fuerza.

“Newton observó que cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo, dicho cuerpo responde con una fuerza del mismo módulo, pero de sentido opuesto.”

Esta relación se conoce como la tercera ley de Newton, tanto si los cuerpos están en movimiento como si están en reposo.

Entonces podemos enunciar la tercera ley de Newton de forma general así:

“A toda acción corresponde siempre una reacción igual, pero de sentido opuesto.”

Las fuerzas que actúan se denominan, por tanto, “fuerza de acción” y “fuerza de reacción”. Por ejemplo, un cuerpo de masa m y cuyo peso es ejerce una acción si se encuentra apoyado, en reposo o en movimiento sobre una superficie horizontal. Pues bien, dicha superficie horizontal ejerce una fuerza de igual módulo, pero de sentido opuesto, llamada normal, es decir, la reacción a la acción del peso.

Acción Reacción Normal: