Las magnitudes físicas
La física es la ciencia que estudia los fenómenos físicos
como son los movimientos y las fuerzas.
Una magnitud física es la propiedad que medimos. Medir es
comparar un objeto con una cantidad que utilizamos como patrón y que
consideramos unidad.
El Sistema Internacional es el más usado para medir. Consta
de siete unidades básicas que miden las magnitudes básicas.
Las magnitudes básicas se pueden medir sin necesidad de
realizar ningún cálculo. Son estas:
Magnitud básica
|
Unidad
|
Longitud
|
Metro (m)
|
Tiempo
|
Segundo (s)
|
Masa
|
Kilogramo (kg)
|
Cantidad de sustancia
|
Mol (mol)
|
Intensidad de corriente
|
Amperio (A)
|
Intensidad luminosa
|
Candela (cd)
|
Temperatura
|
Kelvin (K)
|
Las magnitudes derivadas son el resultado de operaciones con
magnitudes básicas. Ejemplos: superficie, volumen, densidad, velocidad,
aceleración.
El movimiento
La parte de la física que estudia el movimiento es la
cinética. Para medir un movimiento se utiliza un sistema de referencia, que
consideramos fijo, y un móvil, que es lo que se mueve.
El movimiento es el cambio de posición que experimenta un
móvil respecto a un sistema de referencia.
Elementos para estudiar un movimiento:
-
La posición es el lugar que ocupa el móvil respecto al sistema
de referencia.
-
La trayectoria es la línea que une todos los puntos que
describe un móvil.
-
La distancia es la longitud que recorre un móvil de una
posición a otra.
-
El desplazamiento es la medida de la distancia en línea recta.
-
El tiempo es lo que tarda.
La velocidad
La velocidad es una magnitud derivada que sirve para conocer
la rapidez de un movimiento. Se mide en (m/s) según el Sistema Internacional.
Existen dos tipos de velocidades:
- La velocidad instantánea es la velocidad en un determinado momento.
No se calcula.
- La velocidad media es el promedio de todas las velocidad
instantáneas. Hay que calcularla.
Hay varias fórmulas relacionadas con la velocidad, el tiempo
y la distancia:
Velocidad = v = s/t
Distancia = s = v*t
Tiempo = t = s/v
En una tabla que relacione el tiempo con la distancia recorrida
a una velocidad constante producirá un movimiento rectilíneo uniforme. Sus
características son:
-
Es un movimiento rectilíneo, así que su trayectoria es una
línea recta.
-
Presenta velocidad constante.
-
Se representa el tiempo en el eje de abcisas (horizontal) y la
distancia en el de ordenadas (vertical).
La aceleración
La aceleración es la variación de la velocidad por unidad de
tiempo. Es una magnitud derivada y su unidad en el Sistema Internacional es el
metro por segundo al cuadrado (m/s²).
La fórmula básica para averiguar la aceleración es esta: a =
vf – vo / t, donde “a” es aceleración en m/s², “vf” es velocidad final en m/s,
“vo” es velocidad inicial en m/s y “t” es tiempo en s.
Al igual que al representar la velocidad en una tabla se
forma un movimiento rectilíneo uniforme, al representar la aceleración se forma
un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Sus características son:
-
Sigue una trayectoria rectilínea.
-
Presenta una aceleración constante.
-
No presenta una velocidad constante.
Las fuerzas
La parte de la física que estudia las fuerzas es la
dinámica. La fuerza es una magnitud derivada relacionada con el movimiento, que
es capaz de:
-
Iniciar el movimiento.
-
Variar la trayectoria.
-
Cambiar la velocidad.
-
Deformar un cuerpo.
Los elementos de fuerza:
-
El punto de aplicación.
-
La dirección es la línea sobre la que actúa la fuerza.
-
El sentido es cada una de las dos orientaciones posibles.
-
La intensidad es lo que indica el valor de la fuerza.
Para medir la intensidad se utiliza un dinamómetro.
La fuerza se mide según el Sistema Internacional, en newtons
(N). Un newtons es la fuerza que hay que hacer a un kilogramo para producirle
una aceleración de 1 m/s². Equivalencias del newton:
9,8 newton (N) = 1 kilopondio (kp)
Relación entre fuerza, masa y aceleración
La fuerza, la masa y la aceleración son magnitudes
relacionadas entre ellas mediante leyes de dinámica, como son la primera y la
segunda ley de Newton.
Primera ley de Newton o principio de la inercia
Todo cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo
uniforme si ninguna fuerza hace variar su estado.
Segunda ley de Newton o ley fundamental de la dinámica
La fuerza ejercida sobre un cuerpo es proporcional a la
aceleración que la fuerza realiza sobre el cuerpo. Su fórmula es: F = ma, donde
“F” es fuerza expresada en N, “m” es masa en kg y “a” es aceleración en m/s².
Fuerza gravitatoria
Todos los cuerpos del universo se atraen entre ellos
mediante fuerzas gravitatorias.
Todos los cuerpos en la Tierra están sometidos a su fuerza
gravitatoria. Esta fuerza se conoce como peso y se mide en newtons y se
representa con la “p”.
Cuando se deja caer un objeto se ve sometido a la fuerza de
atracción gravitatoria con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, se
representa con la “g”. En la Tierra, g = 9,8 m/s² y en la Luna, g = 1,3 m/s².
Todo esto da a esta fórmula: p = mg, donde “p” es peso en
newtons, “m” es masa en kg y “g” es la aceleración de la gravedad en m/s².
Presión
La relación que existe entre la fuerza y la superficie es la
presión. La unida de la presión en el Sistema Internacional es el pascal (Pa).
Su fórmula es P = F/S, donde “P” es presión expresado en pascales (Pa), “F” es
fuerza en newtons y “S” es superficie en m².
La deformación producida en una superficie sólida aumenta
cuanto mayor sea la presión.
El principio de Arquímedes dice que todo cuerpo sumergido
total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia
arriba, de valor igual al peso del volumen de líquido desalojado por el cuerpo.
Existen otras medidas de presión como son el milibar o el
hectopascal:
1mb = 1 hPa = 100 Pa.
Fórmulas
Magnitud
|
Abreviatura
|
Unidad
|
Fórmula
|
Velocidad
|
vv
|
Metro por segundo. m/s
|
v=s/t
|
Distancia
|
ss
|
Metro. m
|
s=t*v
|
Tiempo
|
tt
|
Segundos. s
|
t=s/v
|
Aceleración
|
a
|
Metros por segundo al cuadrado. m/s²
|
a=vf-vo/t a=F/m
|
Velocidad inicial
|
vo
|
Metro por segundo. m/s
|
vo=vf-a*t
|
Velocidad final
|
vf
|
Metro por segundo. m/s
|
vf=a*t+vo
|
Fuerza
|
F
|
Newtons. N
|
F=m*a
|
Masa
|
m
|
Kilogramos. kg
|
m=F/a
m=p/g
|
Peso
|
p
|
Newtons. N
|
p=m*g
|
Aceleración de la gravedad
|
g
|
Metros por segundo al cuadrado. m/s²
|
g=p/m
|
Presión
|
P
|
Pascales. Pa
|
P=F/S
|
Superficie
|
S
|
Metros cuadrados. m²
|
S=F/P
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