Teoria basica de la Fisica
Rama de la F�sica en donde se estudia el movimiento
Hay tres tipos de movimiento
traslacional (en l�nea recta): es la tendencia natural de movimiento
rotacional (girando alrededor de un eje)
vibracional (de un lado hacia otro a partir de una posici�n de equilibrio)
El movimiento se puede estudiar mediante
Cinem�tica
Combinando vectores (sum�ndolos, rest�ndolos, multiplic�ndolos por un escalar o multiplic�ndolos entre s�)
Din�mica
Trabajo y energ�a
Impulso y momentum
Cinem�tica traslacional
Rama de la Mec�nica en donde se estudia el movimiento traslacional a base de una serie de ecuaciones que interrelacionan los t�rminos que describen al movimiento
Los t�rminos que describen al movimiento son:
Desplazamiento
Velocidad
Aceleraci�n
Estos t�rminos son cantidades que tienen direcci�n
MARCO DE REFERENCIA
Lo que se necesita para describir correctamente el movimiento
El movimiento es un concepto relativo
El movimiento se describe en relaci�n a algo
Depende de lo que se utilice como referencia para describirlo
Usaremos un sistema de ejes cartesianos
Tres ejes perpendiculares
El eje de x es paralelo a la superficie de la Tierra
El eje de y es perpendicular a la superficie de la Tierra
El eje de z es perpendicular al plano XY y tambi�n paralelo a la Tierra
Inicialmente analizaremos s�lo el movimiento paralelo al eje de X y luego el movimiento paralelo al eje de Y
Hacia la derecha o hacia la izquierda
Hacia arriba o hacia abajo
PART�CULA
Concepto que se utiliza para comenzar a analizar el movimiento traslacional
Un sistema que tiene masa pero no tiene extensi�n en el espacio
Elimina la posibilidad de que el sistema pudiera entrar en rotaci�n
Generalmente se representa como un punto
si se usa una representaci�n rectangular, se asume que ese punto se encuentra en el centro de la representaci�n y que todas las fuerzas que act�an sobre el sistema act�an en ese punto
POSICI�N
Posici�n de la part�cula
Localizaci�n de la part�cula en relaci�n al origen del marco de referencia a usar
DESPLAZAMIENTO
Cambio en la posici�n de una part�cula
d = xf - xi
su dimensi�n es L
se expresa en unidades de longitud
El desplazamiento puede ser + como -
es + cuando la part�cula se mueve hacia la derecha (o hacia arriba)
es - cuando la part�cula se mueve hacia la izquierda (o hacia abajo)
No es lo mismo que DISTANCIA
Longitud de la ruta a trav�s de la cual se movi� la part�cula
No tiene direcci�n
Es siempre positiva
VELOCIDAD
cu�n r�pido cambia la posici�n de una part�cula
raz�n de cambio de la posici�n de una part�cula
v = (vf-vi)/(tf-ti) = (vf-vi)/t cuando (ti=0)
su dimensi�n es L/T
se expresa en unidades de longitud divididas por unidades de tiempo
la pendiente de una gr�fica de posici�n vs tiempo
Cuando la gr�fica es una l�nea recta, �sta nos indica que la velocidad es constante
no importa cu�les dos puntos se consideren para calcular la pendiente, �sta siempre tendr� el mismo valor
Identificamos este movimiento como MOVIMIENTO UNIFORME
La velocidad puede ser + como -
es positiva cuando la part�cula se mueve hacia la derecha (o hacia arriba)
es negativa cuando la part�cula se mueve hacia la izquierda (o hacia abajo)
No es lo mismo que RAPIDEZ
raz�n a la cual se recorre distancia
no tiene direcci�n
es siempre positiva
Velocidad promedio
la velocidad promedio se determina a base de valores totales (dtotal/ttotal)
Velocidad instantanea
la velocidad instant�nea es la velocidad en un instante en espec�fico
v = dv/dt
La velocidad promedio e instantanea son iguales si el movimiento es uniforme
ACELERACI�N
cu�n r�pido cambia la velocidad de una part�cula
raz�n de cambio de la velocidad de una part�cula
a = (vf-vi)/(tf-ti) = (vf-vi)/t cuando ti=0
su dimensi�n es (L/T)/T � L/T�
se expresa en unidades de longitud divididas por unidades de tiempo al cuadrado
la pendiente de una gr�fica de velocidad vs tiempo
Cuando la gr�fica es una l�nea recta, la aceleraci�n es constante
no importa cu�les dos puntos se consideren para calcular la pendiente, �sta siempre tendr� el mismo valor
Identificamos este movimiento como MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO
La aceleraci�n puede ser + como -
Cuando se analiza escalarmente
la aceleraci�n es positiva cuando la velocidad de la part�cula aumenta
La aceleraci�n es negativa cuando la velocidad de la part�cula disminuye
Cuando se analiza considerando las direcciones
la aceleraci�n es positiva cuando la direcci�n de �sta es hacia la derecha (o hacia arriba)
la aceleraci�n es negativa cuando la direcci�n de �sta es hacia la izquierda (o hacia abajo)
Se puede analizar el movimiento escalarmente siempre y cuando no se produzca un cambio en la direcci�n del movimiento de la part�cula
Si se produce un cambio en la direcci�n de movimiento de la part�cula conviene analizar su movimiento tomando en consideraci�n las direcciones usando el marco de referencia
Aceleraci�n promedio
la aceleraci�n promedio se determina a base de valores totales
(vf-vi)total/ttotal)
Aceleracion instantanes
la aceleraci�n en un instante en espec�fico
a = dv/dt
La aceleracion promedio y la instantanea son iguales si el movimiento es uniformemente acelerado
ECUACIONES DE CINEM�TICA
vprom = d/t
vprom = (vi+vf)/2
vf = vi + at
d = vit + �at�
d = (vf� - vi�)/2a
En donde
d = distancia o desplazamiento
v = rapidez o velocidad (promedio, inicial, final)
a = aceleraci�n
t = tiempo
PASOS PARA USAR LAS ECUACIONES DE CINEM�TICA
1. Leer el problema.
2. Obtener los datos.
3. Establecer lo que se quiere calcular.
4. Determinar la ecuaci�n a usar.
5. Despejar por la desconocida.
6. Verificar la uniformidad en las unidades.
7. Sustituir los valores en la ecuaci�n.
8. Realizar las operaciones matem�ticas correspondientes.
9. Expresar correctamente el resultado (unidades y cifras significativas correctas).
10. Analizar ligeramente el resultado.
CA�DA LIBRE
Movimiento de un cuerpo, acerc�ndose o alej�ndose de la superficie de la Tierra, bajo el efecto exclusivo de su propio peso [sin considerar el efecto de la resistencia del aire]
Baje o suba en relaci�n a la Tierra, cualquiera de los dos movimientos caen dentro de la definici�n y an�lisis de "ca�da libre" (aunque suba)
Todos los cuerpos experimentan una misma aceleraci�n que se identifica mediante "g".
Los valores de "g" en la superficie de la Tierra son:
9.81 m/s�
981 cm/s�
32.2 ft/s�.
Cuando este movimiento se analiza escalarmente,
esta aceleraci�n es positiva (+) si el cuerpo cae;
esta aceleraci�n es negativa (-) si el cuerpo sube.
Cuando este movimiento se analiza vectorialmente,
esta aceleraci�n es negativa (-)
la direcci�n del campo gravitacional est� siempre dirigido hacia la superficie de la Tierra (hacia abajo, en la direcci�n del eje "-y" en nuestro marco de referencia)
esta aceleraci�n nunca es positiva (+)
Para analizar este tipo de movimiento podemos usar las Ecuaciones de Cinem�tica pero considerando que ya sabemos con cu�l aceleraci�n se est� moviendo el cuerpo [g]
vprom = d/t
vprom = (vi+vf)/2
vf = vi � gt
d = vit � �gt� se convierte en yf = yi + vit � �gt�
d = (vf�- vi�)/ � (2g) se convierte en yf = yi + (vf� - vi�)/ � (2g)