Manual conciso de física

Fórmulas para secciones clave

Dinámica

una rama de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. A diferencia de la cinemática, la dinámica responde a la pregunta: ¿por qué se mueve un cuerpo?, es decir, examina las causas de los cambios en el movimiento: fuerzas, aceleraciones, masa.

1. Leyes de Newton

Primera Ley de Newton (Principio de Inercia):

Fórmula para la Primera Ley de Newton

F=0a=0
¿Qué significa esta fórmula?

La primera ley de Newton establece: si ninguna fuerza actúa sobre un cuerpo, o su resultante es cero, este mantiene su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme.

Segunda Ley de Newton (Fuerza y Aceleración):

Fórmula para la Segunda Ley de Newton: la aceleración del cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa

a=Fm
¿Qué significa esta fórmula?

Esta fórmula describe cómo una fuerza que actúa sobre un cuerpo provoca su aceleración. Es la ley fundamental de la dinámica.

Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción):

Fórmula para la Tercera Ley de Newton

F1 = F2
¿Qué significa esta fórmula?

Si un cuerpo actúa sobre otro, entonces el segundo actúa sobre el primero con una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta. La ley de interacción.

2. Cantidad de Movimiento y su Conservación

Ley de Conservación de la Cantidad de Movimiento (en un sistema cerrado):

Fórmula para la ley de conservación de la cantidad de movimiento

p1+p2 = p1+ p2
¿Qué significa esta fórmula?

En un sistema cerrado, la cantidad de movimiento total se conserva: antes y después de la interacción. El apóstrofe significa "después". Esta ley funciona desde los átomos hasta las naves espaciales.

Impulso de la Fuerza (cambio en la cantidad de movimiento):

Fórmula para el impulso durante la interacción del cuerpo en un sistema cerrado

F·Δt=Δ(m·v)
¿Qué significa esta fórmula?

Una fuerza que actúa durante un tiempo cambia la cantidad de movimiento de un cuerpo. Esto es especialmente importante en interacciones breves pero potentes: impacto, disparo, frenado.

Cantidad de Movimiento de un Cuerpo (cantidad de movimiento):

Fórmula para la cantidad de movimiento del cuerpo

p=m·v
¿Qué significa esta fórmula?

La cantidad de movimiento es la cantidad de movimiento de un cuerpo, dependiendo de su masa y velocidad. Cuanto más masivo y rápido es un objeto, mayor es su cantidad de movimiento.

3. Movimiento Circular

Fuerza Centrípeta (movimiento hacia el centro):

Fórmula para la fuerza centrípeta

F= m·v2 R = m·ω2·R
¿Qué significa esta fórmula?

Para que un cuerpo se mueva en círculo, se necesita una fuerza que lo "atraiga" hacia el centro. Aumenta con la masa y la velocidad, y disminuye al aumentar el radio. Se utiliza para describir satélites, carruseles, curvas en carreteras.

Primera Velocidad Cósmica (movimiento orbital):

Fórmula para la primera velocidad cósmica

v= G·M R
¿Qué significa esta fórmula?

Esta es la velocidad mínima a la que un cuerpo puede moverse en órbita alrededor de un planeta sin empuje del motor. Para la Tierra, es de aproximadamente 7.9 km/s. Derivada de la igualdad de la fuerza centrípeta y la fuerza gravitacional.

4. Fuerzas de Interacción

Ley de Gravitación Universal (fuerza gravitacional):

Fórmula para la ley de gravitación universal

F=G· m1·m2 r2
¿Qué significa esta fórmula?

La fuerza gravitacional entre dos cuerpos depende de sus masas y de la distancia entre ellos. Esta es una ley universal que actúa en todo el Universo.

Peso de un Cuerpo (fuerza de gravedad sobre el soporte):

Fórmula para el peso del cuerpo

F=m·g
¿Qué significa esta fórmula?

El peso es la fuerza con la que un cuerpo actúa sobre un soporte. Difiere de la masa: depende de la gravedad y está determinado por m y la aceleración g.

Fuerza de Fricción (depende del soporte y la rugosidad):

Fórmula para la fuerza de fricción

Ffr=μ·N
¿Qué significa esta fórmula?

La fuerza de fricción depende de las propiedades de las superficies (μ) y de la fuerza con la que el cuerpo se presiona contra la superficie (N).

Fuerza Elástica (Ley de Hooke):

Fórmula para la fuerza elástica

F=k·Δx
¿Qué significa esta fórmula?

Ley de Hooke: la deformación provoca una fuerza elástica que tiende a devolver el cuerpo a su estado original. La dirección es opuesta al desplazamiento.

Momento de una Fuerza (efecto rotacional):

Fórmula para el momento de una fuerza

M=F·d
¿Qué significa esta fórmula?

Describe el "efecto rotacional" de una fuerza. Cuanto mayor sea el brazo de palanca d, más fácil será girar el cuerpo con la misma fuerza.

Fuerza Normal de Reacción del Soporte (respuesta del soporte):

Fórmula para la fuerza normal de reacción

N=m·g
¿Qué significa esta fórmula?

Sobre una superficie plana, la fuerza de soporte es igual al peso del cuerpo y equilibra la fuerza de gravedad, actuando hacia arriba.

Principio de Arquímedes (fuerza de empuje):

Fórmula para el Principio de Arquímedes

FA=ρ·g·V
¿Qué significa esta fórmula?

La fuerza de empuje de un fluido es igual al peso del volumen desplazado. Actúa hacia arriba y ayuda a los cuerpos a flotar.

Presión del Fluido a Profundidad (presión hidrostática):

Fórmula para la presión hidrostática

P=ρ·g·h
¿Qué significa esta fórmula?

La presión en un fluido aumenta con la profundidad y depende de la densidad ρ y la gravedad g. Esta fórmula es importante para calcular la flotabilidad, los gradientes de densidad y la presión en el fondo de los recipientes. A menudo se utiliza junto con el principio de Arquímedes.