Aquí te explicaré los fundamentos de la física volumen 1 paso a paso.
Mecánica
Primero, estudiaremos la mecánica. Esta rama se centra en el movimiento de los objetos.
Comenzaremos con la cinemática. La cinemática describe el movimiento sin considerar las causas. Esto significa que solo observamos la posición, velocidad y aceleración.
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Luego, veremos la dinámica. La dinámica analiza las causas del movimiento, introduciendo conceptos como fuerza y masa.
Cinemática en una Dimensión
Considera un objeto moviéndose a lo largo de una línea recta. Su posición se describe con una coordenada x. El cambio en la posición es el desplazamiento, Δx.
La velocidad promedio es el desplazamiento dividido por el tiempo transcurrido. Es decir, vprom = Δx / Δt. Un ejemplo: si un coche se mueve 100 metros en 10 segundos, su velocidad promedio es 10 m/s.
La velocidad instantánea es la velocidad en un instante específico. Se calcula tomando el límite de la velocidad promedio cuando Δt tiende a cero. Es como medir la velocidad en un momento exacto en el velocímetro de un coche.
La aceleración promedio es el cambio en la velocidad dividido por el tiempo transcurrido. aprom = Δv / Δt. Si un coche aumenta su velocidad de 20 m/s a 30 m/s en 5 segundos, su aceleración promedio es 2 m/s².
La aceleración instantánea es la aceleración en un instante específico. Se calcula tomando el límite de la aceleración promedio cuando Δt tiende a cero. Es la tasa de cambio de la velocidad en un momento específico.
Cinemática en dos y tres Dimensiones
Ahora, el movimiento ocurre en un plano (2D) o en el espacio (3D). Necesitamos vectores para describir la posición, velocidad y aceleración.
Un vector tiene magnitud y dirección. Por ejemplo, la velocidad de un avión puede ser 800 km/h hacia el noreste. Se puede descomponer en componentes x e y.
La posición, velocidad y aceleración se representan como vectores. Estos vectores tienen componentes en las direcciones x, y y z. El movimiento en cada dirección se analiza por separado.
Leyes de Newton
La primera ley de Newton es la ley de la inercia. Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento permanece en movimiento con velocidad constante, a menos que actúe una fuerza neta.
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza neta con la aceleración. F = ma, donde F es la fuerza neta, m es la masa y a es la aceleración. Una fuerza grande produce una gran aceleración.
La tercera ley de Newton es la ley de acción y reacción. Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Si empujas una pared, la pared te empuja a ti con la misma fuerza.
Trabajo y Energía
El trabajo realizado por una fuerza es el producto de la fuerza y el desplazamiento en la dirección de la fuerza. W = F * d * cos(θ), donde θ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. Si levantas una caja, estás haciendo trabajo.
La energía cinética es la energía del movimiento. KE = (1/2) * mv². Un objeto en movimiento tiene energía cinética.
La energía potencial es la energía almacenada. Por ejemplo, la energía potencial gravitacional es PE = mgh, donde h es la altura. Un objeto en la parte superior de una colina tiene energía potencial.
La ley de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante. La energía se puede transformar de una forma a otra, pero no se crea ni se destruye.
