Movimiento e Interacciones
La tecnología en física esta aplicada en diversas actividades humanas (Las telecomunicaciones, industria, el transporte y mediciones).
El movimiento en el entorno
En nuestra vida diaria realizamos actividades comunes relacionadas con el cambio de velocidad del movimiento. Si vamos en una bicicleta y de momento encuenntras una pendiente la velocidad variará y esta irá incrementando conformes bajas. Los movimientos de un objeto, son energias que se encuentran comunmnente que sirven para determinar la posicion que tiene antes y despues de su moviminto.
En fisica, un movimiento es cuando un objeto registra un cambio en su posición o lugar en un espacio determinado
Marco de referencia
Se refiere al punto de vista del observador, desde que se realiza una medición, o se describe una posición (Plano cartesiano).
Trayectoria
Conjunto de posiciones distintas que ocupa sucesivamente un cuerpo en movimiento desde el punto inicial al final. (Puede ser recta o curva)
Desplazamiento
Es la longitud, en línea recta que hay entre la Posición Inicial y final del objeto. La cual se incluye la dirección del movimiento.
Rapidez
Es la distancia recorrida en un intervalo de tiempo determinado, Se expresa con una magnitud, una unidad sin dirección.
Aceleración constante
Mantiene su sentido y dirección, se convierte en un movimiento uniformemente acelerado
Caída libre
Es un movimiento uniformemente acelerado porque al dejar caer un cuerpo describe por influencia de la gravedad un movimiento vertical descendente.
Características del movimiento de caída libre
- La caída libre de un objeto se da bajo la influencia de la acción de la gravedad.
- En la caída libre la aceleración que experimenta un objeto es de 9.8 m/, por cada segundo que cae, es decir se aceleran en forma constante.
- Los cuerpos que caen libremente lo hacen de forma vertical.
- La forma de los objetos es un factor que influyen en la caída de los cuerpos.
- Los cuerpos extendidos no presentan una caída totalmente libre, debido a la resistencia del aire
- Al caer libremente los cuerpos experimentan la misma aceleración sin importar su masa.
Fuerza
Es toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la estructura de un objeto, sus efectos son:
- Presion
- Deformacion
- Cambio de rapidez
- Movimiento
Tipos de fuerza
Contacto: Son aquellas que resultan de la interacción por contacto físico entre dos objetos. (Se necesita que los objetos tengan contacto físico)
Distancia Son aquellos tipos de fuerza que resultan de la interacción entre dos objetos sin necesidad de que tengas contacto físico. (Cuanto mayor se la distancia, menos será la intensidad).
Movimiento uniformente acelerado
Su velocidad no es constante (Esta aumenta en relación con el tiempo)
Su aceleración si es constante (velocidad y aceleracion)
La tabla de datos de este movimiento involucra velocidad y tiempo
La grafica que se describe este movimiento y que se obtiene de la tabla debe ser una curva
Movimiento rectilíneo uniforme
Velocidad constante (distancias iguales en intervales de tiempo iguales)
La tabla de datos de este movimiento involucra únicamente distancia y tiempo
La grafica que representa este movimiento, es una línea recta
Interacción
Es la relación o influencia que existe entre objetos (incluyendo personas o cosas).
Se puede manifestar como una fuerza cuyos efectos son medibles.
Interacciones por contacto
Los objetos se encuentran en contacto fidico. Por ejemplo:
- Los engranes del mecanismo de un reloj
- Las articulaciones y los huesos en el cuerpo humano
- Un ciclista pedaleando su bicicleta
Interacciones a distancia
Los cuerpos no necesitan estar en contacto físico. Por ejemplo:
La fuerza de atracción entre el sol y los planetas.
El magnetismo de los imanes
Vector
Las fuerzas son magnitudes que pueden ser representadas por medio de flechas que proporcionan información para representar un vector:
- Magnitud
- Sentido
- Escala
- dirección
- Punto de aplicación
Magnitud (M)
Es la fuerza que se aplica sobre un objeto. Se mide en Newton, cuya euivalencia es :
Unidad de medida de la fuerza es el Newton
Se representa con la letra N
Dirección (D)
Indica de donde proviene y hacia dónde va la fuerza.
Este movimiento puede representarse los grados de un circulo.
Sistema de fuerza
Se produce cuando se aplican dos o mas fuerzas sobre un mismo objeto:
VECTOR
Sentido (S)
Es el lugar hacia donde se dirige la fuerza
Punto de aplicación (PA)
Es el punto representativo sobre el cual se aplica la fuerza
Escala (Esc.)
Es la relación de proporción entre las dimensiones reales de un objeto y las de un dibujo
Tipos de Sistemas de fuerzas
La palabra «fuerza» es utilizada en distintas situaciones cotidianas, , lo que se hace al caminar, corrrer, lavar trastes, hacer ejercicio, asi como tambien para describir lo que se hace en ralacion con los objetos, cargar, si jalamos, cortamos, pegamos a algun objeto.
Sistemas de fuerzas colineales
Son aquellas que se ejercen sobre un objeto, en la misma direccion pero no necesariamente en el mismo sentido en linea recta
Sistema de fuerzas concurrentes con la misma dirección y distinto sentido
Las fuerzas se aplican sobre el mismo objeto, tienen la misma direccion, pero diferentes sentido, es decir, se oponen
Sistema de fuerzas concurrentes con distinta dirección y distinto sentido
Son aquellas fuerzas que se aplican sobre el mismo objeto, pero con distinta direccion y sentido.
Sistema de fuerzas paralelas
En este sistema las fuerzas se aplican una al lado de la otra, con la misma direccion y mismo sentido}
Fuerza de flotación O fuerza de empuje
La fuerza que un fluido ejerce en dirección hacia arriba sobre un objeto sumergido en el.
Si se hunde la fuerza de flotación, es menor que el peso del objeto
Equilibrio
Se da cuando hay dos o mas fuerzas actuando sobre un mismo objeto, pero este objeto no experimenta ningún tipo de movimiento o deformación.
Inercia
Existe una tendencia natural de los cuerpos a mantener su estado de movimiento. Cuando estas en un automovil un cuerpo este sentira los efectos producidos por la propension del cuerpo a permancer en reposo, siempre que no tenga su estado alterado por la acción de una fuerza externa. Por lo tanto, cuanto mayor es la masa del objeto, mayor es la inercia, es decir, mayor la resistencia que el cuerpo ofrece a la alteración de su estado.
Definiendose como la tendencia de un objeto para resistir cambios en su estado de movimiento, el estado de movimiento de un objeto se define por su velocidad, es decir que tan rápido se mueve y la dirección que lleva.
Newton y las causas del movimiento
Las leyes de Newton
Hoy en dia todos hemos usadi los conceptos de aceleracion y velocidad para describir para describir el movimiento de un cuerpo y hemos aplicado una fuerza la cual es una accion que un cuerpo ejerce sobre otro, manifestandose como una deformacion o una acelaracion de los cuerpos que interactuan.
Todo cuerpo permanece en estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa, actué sobre el.
Para cambiar el estado de movimiento de un cuerpo se requiere de una fuerza:
Si una fuerza actúa sobre un cuerpo esta le producirá una aceleración en el mismo dirección y sentido que la fuerza, la magnitud de dicha dirección será directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplica e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
a= f/m
A toda acción le corresponde una reacción de igual magnitud y dirección, pero en sentido opuesto, estas no se anularán actúan sobre cuerpos distintos.
Establece la interacción entre 2 o más cuerpo se lleva a cabo entre pares de fuerza
Dos definiciones para la fisica diferentes
Masa
Es una propiedad de todo objeto, como una medida de su inercia, o de la cantidad de materia del que esta hecho.
El Peso
Es una fuerza que resulta de la interacción entre un objeto y la tierra (Fuerza de gravedad), y se mide en newtons (N).
La Electricidad
Es la energía generada por el movimiento de electrones positivos y negativos en el interior de materiales conductores. Son un tipo d energia que se manifiesta en fenomenos luminosos termicos, mecánicos o quimicos. Las interacciones entre las cargas electricas son las que producen el fenomeno de la electricidad, ya sea que esten en reposo o en movimiento.
Hay dos tipos de cargas electricas positivas y negativas que se encuentran también en las particulas subatómicas: electrones (carga negativa), neutrones (sin carga) y protones (carga positiva). Las particulas tambien generan un campo de energía que producen la interaccion electromagnética.
Carga eléctrica
Propiedad fundamental de la materia que permite la existencia de iones positivos y negativos
Existen dos tipos de cargas y la neutro
Cuerpos de carga positiva si pierde o sede electrones
Cuerpos con carga negativa si gana electrones
Cuerpo neutro Cuando un cuerpo no gana ni sede electrones (Tiene la misma cantidad de electrones que de protones), carga neta será igual a 0
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo. Existe una relación entre la fuerza electrica y la distancia que separa a las cargas. Si a distancia es grande, la fuerza de atracción o repulsión será menor, y si la distancia es pequeña la fuerza entre las dos cargas será mayor.
- F = fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N). Las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen.
- k = es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad. La fuerza varía según la permitividad eléctrica (ε) del medio, bien sea agua, aire, aceite, vacío, entre otros.
- q = valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C).
- r = distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m).
Ley de las cargas electricas
A partir de esta ley se puede predecir cuál será la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas.
- Cargas o iones del mismo signo se repelen
- Cargas o iones de signo diferente o contrario se atraen
Material eléctrico; conductores, aislantes y semiconductores
La electricidad nos es familiar, la utilizamos a diario: en los circuitos electricos de una calculadora o en una radio, o instalaciones electricas o lineas de transmision.
Los materiales eléctricos se pueden clasificar en tres grandes tipos según su comportamiento eléctrico: aislantes, semiconductores y conductores. Esto determinará cómo se comportan ante la presencia de un campo magnético o eléctrico.
Todos los materiales estan hechos de atomos, en los solidosmetalicos, los atomos forman estructuras regulares con formas similares a la de cubos, primas hexagonales, en estas estructuras los electrones de valencia se mueven libremente entre los átomos, llamandose electrones libres; son los responsables de la corriente electrica.
Para que circule la corriente a través de un circuito necesitamos un medio conductor. Este medio está formado por un material conductor, que es aquel que presenta poca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Por estos materiales los electrones pueden desplazarse libremente de un punto a otro se le conectamos una fuente de tensión entre dos puntos.
Tipos de conductores eléctricos
- Cobre
- Plata
- Oro
- Aluminio
- Grafito
- Soluciones salinas
Es cualquier sustancia incapaz de transmitir la electricidad, o lo que es lo mismo, cualquier sustancia capaz de impedir o disminuir el flujo de la corriente eléctrica.
Se puede referir a un material que impide la transmisión de algo, ya sea la electricidad, la humedad u otra cosa. De esta manera puede hablarse de aislante eléctrico, aislante térmico, aislante acústico y de otros tipos de aislantes.
Los más conocidos materiales aislantes son:
- El vidri
- El papel
- El teflón
- La madera
- La cerámica
- La goma (caucho)
- Los plasticos
Son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico, pero superior a la de un buen aislante. Sin embargo, se comportan como conductor o como aislante dependiendo de diversos factores como, por ejemplo, el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.
Las condiciones usualmente involucran la temperatura y la presión, la incidencia de las radiaciones o las proporciones del campo eléctrico o campo magnético al cual se vea sometido el material.
Son ejemplos de materiales:
- Silicio (Si
- Germanio (Ge)
- Azufre (S)
- Cadmio (Cd)
Maneras de electrizar un cuerpo o propiedades eléctricas
Fricción
- Cosiste en frotar un cuerpo con otro, uno de ellos cede cargas y el otro las gana. Ejemplo:
- Cuando dos cuerpos están en constante rozamiento
- Al frotar un tubo con un trapo, el tubo se carga eléctricamente quedando cargado negativamente
Contacto
- Si un cuerpo electrizado se pone en contacto con un cuerpo neutro, se transfiere carga a este ultimo.
Ejemplo
- Cando traemos un suéter de lana y tocamos a otra persona sentimos un chispazo de electricidad
Contacto
Inducción
- Cuando un cuerpo cargado se acerca a otro neutro, produciendo un reordenamiento de las cargas del segundo cuerpo, es decir como si se alineara