La Energia

La Energía

                                
Energía es la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite radiación. La energía asociada al movimiento se conoce como energía cinética, mientras que la relacionada con la posición del objeto sobre la Tierra  es la energía potencial gravitacional.  Por ejemplo, un péndulo que oscila tiene una energía potencial máxima en los extremos de su recorrido; en todas las posiciones intermedias tiene energía cinética y potencial en proporciones diversas. La energía se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía mecánica, térmica , química, eléctrica , radiante  o atómica. Todas las formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos adecuados.  En el proceso de transformación puede perderse o ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante.

Clases de Energía

ENERGÍA POTENCIAL

De acuerdo con su definición, la energía mecánica puede presentarse bajo dos formas diferentes según esté asociada a los cambios de posición o a los cambios de velocidad. La forma de energía asociada a los cambios de posición recibe el nombre de energía potencial.

La energía potencial es, por tanto, la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud de su posición o de su configuración (conjunto de posiciones). Así, el estado mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada no es el mismo que el que tenía a nivel del suelo: ha cambiado su posición. En un muelle que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Su configuración ha cambiado por efecto del estiramiento. En uno y otro caso el cuerpo adquiere en el estado final una nueva condición que antes no poseía: si se les deja en libertad, la piedra es capaz de romper un vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento una bola inicialmente en reposo.

En su nuevo estado ambos cuerpos disponen de una capacidad para procudir cambios en otros. Han adquirido en el proceso correspondiente una cierta cantidad de energía que puede ser liberada tan pronto como se den las condiciones adecuadas.

ENERGÍA CINÉTICA

La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el nombre de energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La energía cinética es, por tanto, la energía mecánica que posee un cuerpo en virtud de su movimiento o velocidad.

Formulas

             

Movimiento En El Plano

Movimiento En El Plano

Movimiento de proyectiles

Cualquier objeto que sea lanzado en el aire con una velocidad inicial  de dirección arbitraria, se mueve describiendo una trayectoria curva en un plano. Un proyectil es un objeto al cual se ha comunicado una velocidad inicial y se ha dejado en libertad para que realice un movimiento bajo la acción de la gravedad. Los proyectiles que están cerca de la Tierra siguen una trayectoria curva muy simple que se conoce como parábola. Para describir el movimiento es útil separarlo en sus componentes horizontal y vertical. Por eso es importante explicar el movimiento de un proyectil como resultado de la superposición de un movimiento rectilíneo uniforme y uno uniformemente variado, estableciendo las ecuaciones de la curva representativa, tiempo de vuelo, tiempo máximo, altura máxima, alcance máximo, velocidad y coordenadas de posición en el plano, Por eso es importante explicar el movimiento de un proyectil como resultado de la superposición de un movimiento rectilíneo uniforme y uno uniformemente variado, estableciendo las ecuaciones de la curva representativa, tiempo de vuelo, tiempo máximo, altura máxima, alcance máximo, velocidad y coordenadas de posición en el plano.

Tiro Semiparabólico

Las características principales de este movimiento son:

• A lo largo del eje x el movimiento es rectilíneo uniforme.
• A lo largo del eje y el movimiento es de caída libre. (La velocidad inicial en el eje y es cero).
• El tiempo transcurrido para ambos movimientos (horizontal y vertical) es el mismo.

Considérese un proyectil sencillo
La componente horizontal del movimiento de un proyectil es igual al movimiento horizontal de una pelota que rueda libremente sobre la superficie plana de la mesa. Si podemos despreciar el efecto de la fricción, la bola se mueve a velocidad constante, recorriendo distancias iguales en intervalos de tiempos iguales.

La componente vertical del movimiento de un proyectil que describe una trayectoria curva es exactamente igual que el movimiento de un objeto en caída libre. El movimiento del proyectil de una pelota que se deja caer, tiene una componente vertical en la dirección de la gravedad terrestre, el proyectil se acelera hacia abajo. El aumento de la rapidez en la dirección vertical hace que el objeto recorra distancias cada vez mayores a intervalos de tiempos iguales. Es interesante notar que la componente horizontal del movimiento de un proyectil es totalmente independiente de la componente vertical. Cada uno de ellas actúa de manera independiente. Sus efectos combinados producen toda la gama de trayectorias curvas que describen los proyectiles.

Una Fotografía real con luz estroboscópica de dos pelotas de golf que caen simultáneamente, una libremente y la otra que se lanza en forma horizontal revela que el movimiento curvilíneo de la pelota es una combinación de los movimientos horizontal y vertical

Tiro Vertical y Caída Libre

Estos movimientos se resuelven con las mismas ecuaciones de MRU, tomando como aceleración la de la gravedad de la tierra, que en vez de "a" la llamamos "g". También es un valor vectorial y su módulo es:

                                                                       

Su signo depende de como ubiquemos el sistema de referencia. Si el sistema lo ponemos creciente desde la tierra hacia arriba entonces g tiene signo negativo.

Debido a que trabajamos con sistemas coordenados, utilizamos la misma fórmula para el tiro vertical que para la caída libre (que además son las mismas formulas que utilizamos para todo MRUV). Tomamos positiva la aceleración cuando la velocidad aumenta en el sentido que crece el sistema de referencia y negativa en el otro caso.

Tiro Vertical

El tiro vertical corresponde al movimiento en el cual se lanza un objeto en línea recta hacia arriba con una velocidad inicial.

Caída Libre

La caída libre corresponde al movimiento en dónde se deja caer un objeto desde arriba. El siguiente gráfico corresponde a la velocidad durante la caída libre, poniendo un sistema de coordenadas con el origen en el piso y dirigido hacia arriba, es decir la velocidad tiene signo negativo.

Con esta disposición, la aceleración también tiene signo negativo. En el gráfico consideramos velocidad inicial nula. Si realizamos un ejercicio completo de tiro vertical y caída libre, hay que tener en cuenta que en el tiro vertical sí tenemos velocidad inicial, pero la caída libre es otro movimiento que comienza justamente cuando esa velocidad es cero. De todas formas la caída libre también puede tener velocidad inicial en otros casos.

Características del tiro vertical y la caída libre

En ambos casos se toman en cuenta las velocidades iniciales y las distancias, pero no intervienen el peso o la masa para calcular la altura o el tiempo.

Debería importar la forma de los objetos con el fin de calcular el rozamiento con el aire (que ejerce una fuerza), pero no lo consideramos en estos ejercicios.

Para el tiro vertical, si utilizamos un sistema de referencia dirigido hacia arriba, la aceleración tiene signo negativo y velocidad inicial positiva. En la caída libre, con el mismo sistema de referencia, la velocidad es negativa (en aumento) y la aceleración no cambia de signo (con ese sistema seguiría siendo negativa).

Tipos de Movimientos

Tipos de Movimientos

1.Movimiento en Una Dirección

• Es el movimiento de los cuerpos en línea recta, considerando en caso particular de los cuerpos cuando caen o cuando son lanzados hacia arriba.
• 
  
• EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO 
• 
  
• EL MOVIMIENTO: La cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos sin preocuparse de las causas que puedan provocarlo.
• 
  
• LOS SISTEMAS DE REFERENCIA: Es un sistema coordenado en tres dimensiones, de tal manera que la posición de un punto cualquiera P. en cierto instante de tiempo está determinada por sus tres coordenadas cartesianas (x, y, z)

MOVIMIENTO DE UN CUERPO 
Un cuerpo se encuentra en movimiento con relación a un punto fijo llamado sistema de referencia, si a medida que transcurre el tiempo, la posición relativa respecto a este punto varía o cambia.
Cuando un cuerpo no experimenta movimiento, entonces diremos que el cuerpo se encuentra en reposo.

POSICIÓN (X): El vector posición va del origen del sistema de coordenada al punto donde se encuentra la partícula. Su dimensión es de longitud y su magnitud da la distancia del origen al punto donde se encuentra dicha partícula. La posición de un cuerpo puede ser positivo o negativo dependiendo si está a la derecha o a la izquierda del origen. Observa la siguiente figura:

La posición del móvil, sobre la recta, respecto al punto O, es:
• X=0m, En el instante t = 0 segundo. 
• X=1m, En el instante t = 3s
• X= 4m, En el instante t =12s



                                      

TRAYECTORIA: Es la línea que se forma uniendo el conjunto de puntos del espacio que deja un cuerpo cuando se mueve a través del tiempo. Ver figura 3 y 4.
En función de la trayectoria descrita, los movimientos pueden ser: en línea recta, llamados rectilíneos, o en línea curva, curvilíneos, los cuales a su vez pueden ser circulares, si la trayectoria es una circunferencia; elípticos, si la trayectoria es una elipse y parabólicos, si la trayectoria es una parábola. 

                                   

DESPLAZAMIENTO (ΔX): El desplazamiento de un móvil es el segmento dirigido que une dos posiciones diferentes de la trayectoria.                                       
DISTANCIA RECORRIDA ( d ): Por su parte, la distancia recorrida o espacio recorrido, es la medida de la longitud de la trayectoria del objeto.

Nota: La distancia recorrida y el desplazamiento tienen el mismo valor numérico sólo cuando el movimiento es rectilineo y se desarrolla en un solo sentido.



RAPIDEZ MEDIA : Es el cociente entre la distancia total recorrida por el móvil y el tiempo total empleado en recorrerla.
                                

VELOCIDAD MEDIA: Todo cuerpo, movil o particula que realiza un dezplazamiento lleva una velocidad. La velocidad media, es la rapidez con que cambia de posicion un cuerpo al transcurrir el tiempo. Es una cantidad vectorial y se calcula hallando el cociente entre el desplazamiento realizado y el intervalo de tiempo transcurrido, así:

Nota:
• , Siempre tiene la misma dirección del desplazamiento porque Δt es siempre positiva, Las unidades de velocidad son m/s , cm/s , km/h. 
• , Solo si d= , es decir si la partícula se mueve sobre una trayectoria recta.
                                       
VELOCIDAD INSTANTANEA ( V ) : La velocidad media no describe el movimiento en cada instante; por tanto, no es adecuada para una descripción precisa del movimiento. La velocidad instantánea se calcula como la velocidad media pero, para desplazamientos muy pequeños, es decir para intervalos de tiempos muy pequeños a cada momento. Si un auto arranca de un punto de partida no experimenta de inmediato la velocidad media, sino que esta aumenta progresivamente. La velocidad instantánea se puede medir en un velocímetro, siempre y cuando se indique hacia donde se mueve el objeto.
                                      
VELOCIDAD CONSTANTE: Un cuerpo se mueve con velocidad constante cuando recorre espacios iguales cualesquiera en tiempos iguales cualesquiera, manteniendo siempre la misma dirección. La velocidad constante es independiente del tiempo.
                                    
ACELERACIÓN MEDIA: En la mayoría de los movimientos la velocidad no permanece constante, los objetos en movimiento aumentan la velocidad o frenan. Estos cambios se describen mediante una magnitud denominada aceleración. Por tanto, la aceleración, , es la variación de velocidad que experimenta un móvil en una unidad de tiempo determinada. Es decir:


Puesto que en el sistema Internacional la velocidad se mide en m/s y el tiempo se mide en segundos (s), la aceleración se expresa en m/s2 . 
La aceleración puede ser positiva, negativa o cero;
Cuando la partícula se dirige en la dirección positiva del eje;
, es positiva (+) si la velocidad está creciendo, por tanto el movimiento se acelera.
, es negativa (-) si la velocidad está disminuyendo y por tanto el movimiento se desacelera
, es cero ( 0 ) si la partícula no se mueve o si se mueve con velocidad constante.
Cuando la partícula se dirige en la dirección negativa del eje; Una aceleración positiva, indica un movimiento desacelerado, mientras que una aceleración negativa muestra un movimiento acelerado.
                                         
ACELERACIÓN CONSTANTE: La aceleración de un cuerpo es constante si su velocidad sufre cambios iguales en tiempos iguales. Por ejemplo si la aceleración de un cuerpo es constante e igual a 5m/s2, quiere decir que su velocidad aumenta 5m/s cada segundo que pasa, y si es igual a - 5m/s2, quiere decir que su velocidad disminuye 5m/s cada segundo que pasa.













http://www.educaplus.org/play-298-Movimiento-en-una-direcci%C3%B3n.html

Magnitudes fisicas

Magnitudes Físicas En Física, se llaman magnitudes a aquellas propiedades que pueden medirse y expresar su resultado mediante un número y una unidad. Son magnitudes las longitud, la masa, el volumen, la cantidad de sustancia, el voltaje, etc. Las siguientes magnitudes se denominan magnitudes físicas fundamentales. Si a estas magnitudes se les añaden dos magnitudes complementarias: el ángulo sólido y el ángulo plano, a partir de ellas pueden expresarse TODAS las demás magnitudes físicas.

Magnitudes Símbolo Longitud x Masa m Tiempo t Temperatura T Intensidad de corriente eléctrica I,i Intensidad luminosa I Cantidad de sustancia mol

Son siete las magnitudes fundamentales con sus respectivas unidades, a las cuales se añaden dos magnitudes complementarias con sus unidades:

Magnitudes fundamentales	Nombre	Símbolo
Longitud	metro	m
Masa	kilogramo	Kg
Tiempo	segundo	s
Intensidad de corriente eléctrica	amperio	A
Temperatura absoluta	kelvin	K
Intensidad luminosa	candela	cd
Cantidad de materia	mol	mol
Magnitudes complementarias	Nombre
Ángulo plano	radián
Ángulo sólido	estereorradián

Otras magnitudes y sus unidades son derivadas de las anteriores nueve, como por ejemplo: superficie (metro al cuadrado), velocidad (metro por segundo) y masa en volumen (kilogramo por metro cúbico).

He aquí una tabla con magnitudes derivadas, sus unidades y su equivalente en unidades fundamentales:

Magnitud derivada	Nombre	Símbolo	Expresión en unidades básicas
Frecuencia	hertz	Hz	s-1
Fuerza	newton	N	m·kg·s-2
Presión	pascal	Pa	m-1·kg·s-2
Energía	joule	J	m2·kg·s-2
Potencia	watt	W	m2·kg·s-3
carga eléctrica	coulomb	C	s·A
Potencial eléctrico	volt	V	m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica	ohm	W	m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica	farad	F	m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético	weber	Wb	m2·kg·s-2·A-1
Inducción magnética	tesla	T	kg·s-2·A1
Inductancia	henry	H	m2·kg s-2·A-2

Inercia

Propiedad de un sistema físico o social que hace que este se oponga a posibles cambios. En física se dice que un sistema tiene más inercia cuando resulta más difícil lograr un cambio en el estado físico del mismo. Los dos usos más frecuentes en física son la inercia mecánica y la inercia térmica. La primera de ellas aparece en mecánica y es una medida de dificultad para cambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. La inercia mecánica depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia. La inercia térmica mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros cuerpos o ser calentado. La inercia térmica depende de la cantidad de masa y de la capacidad calorífica.

Elasticidad

La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas, decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original.

Los materiales que al ser deformados y dejar de aplicar la fuerza, no vuelven a su forma original, se llaman inelásticos o plásticos. 

Son materiales elásticos, un resorte, una gomita elástica, la piel, los músculos, entre otros.

Todos los materiales elásticos tienen un límite de elasticidad, lo cual significa que si aplicamos una fuerza mayor al límite de elasticidad, el material queda deformado o se rompe.

Las partículas se mantienen unidas por fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que al separarlas vuelvan a su lugar, pero si las separamos demasiado, éstas fuerzas no son suficientes para volver a unirlas. El límite elasticidad depende de cada material.