Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

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Movimiento en una dimensión


El movimiento en una dimensión es un concepto fundamental en física. Se refiere al movimiento de un objeto en línea recta. Es la forma más simple de movimiento y también se conoce como movimiento lineal. Comprender el movimiento en una dimensión implica medir y describir el movimiento de los objetos usando conceptos como desplazamiento, velocidad, aceleración y tiempo. Aprendamos más sobre cada uno de estos conceptos.

Conceptos clave en el movimiento

1. Desplazamiento

El desplazamiento es una cantidad vectorial que se refiere al cambio en la posición de un objeto. Es la distancia en línea recta desde la posición inicial hasta la posición final, así como la dirección.

Ejemplo:
Si un coche viaja del punto A al punto B, que está a 100 m al este, entonces el desplazamiento será de 100 m al este.

Consideremos dos puntos en un camino recto: el punto A y el punto B. Si un objeto se mueve del punto A al punto B, entonces el desplazamiento es el vector de A a B.

A B

2. Distancia

La distancia es una cantidad escalar que indica cuánto ha viajado un objeto durante su movimiento. A diferencia del desplazamiento, la distancia no incluye dirección.

Ejemplo:
Si una persona camina 4 m al este y luego 3 m al oeste, la distancia recorrida es de 7 m, mientras que el desplazamiento es de 1 m hacia el este.

3. Velocidad

La velocidad es una cantidad vectorial que representa la tasa a la que un objeto cambia su posición. Tiene tanto magnitud como dirección.

Fórmula:
Velocidad (v) = Desplazamiento (Δx) / Tiempo (Δt)

Si un objeto se mueve hacia la derecha a lo largo de un camino recto desde la posición P1 hasta la posición P2 en un período de tiempo dado, entonces la velocidad se puede entender como:

P1 P2

4. Rapidez

La rapidez es una cantidad escalar y es la tasa a la que un objeto recorre una distancia. A diferencia de la velocidad, la rapidez no tiene en cuenta la dirección.

Fórmula:
Rapidez = Distancia total / Tiempo total

Imagina un jugador corriendo en una pista circular. Aunque la velocidad cambia debido a la dirección, si el jugador mantiene constante su ritmo de movimiento, entonces la rapidez permanece constante.

5. Aceleración

La aceleración es una cantidad vectorial que representa la tasa de cambio en la velocidad de un objeto. Puede ser debido a un cambio en la rapidez, la dirección o ambos.

Fórmula:
Aceleración (a) = Cambio en la velocidad (Δv) / Tiempo (Δt)

Para visualizar la aceleración, considera un objeto que empieza desde el reposo. A medida que acelera, su velocidad aumenta con el tiempo.

t = 0 s, v = 0 m/s t = 5 s, v = aumentando

Tipos de movimiento lineal

1. Movimiento uniforme

En el movimiento uniforme, un objeto recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales. Esto significa que la velocidad del objeto es constante y, por lo tanto, su aceleración es cero.

Ejemplo:
Un coche que se mueve a una velocidad constante de 60 km/h en una carretera recta tiene un movimiento uniforme.

2. Movimiento no uniforme

En el movimiento no uniforme, un objeto recorre distancias desiguales en intervalos de tiempo iguales. La velocidad del objeto cambia, lo que significa que está acelerando.

Ejemplo:
Una bola que rueda cuesta abajo acelera a medida que llega a la base y presenta un movimiento no uniforme.

Descripción matemática del movimiento

Las ecuaciones del movimiento, a menudo referidas como "ecuaciones cinemáticas", son un conjunto de cuatro fórmulas que relacionan cinco cantidades de movimiento: desplazamiento (s), velocidad inicial (u), velocidad final (v), aceleración (a) y tiempo (t).

1. V = U + At
2. S = UT + (1/2)AT²
3. v² = u² + 2as
4. S = ((U + V) / 2) * T

Estas ecuaciones son útiles para calcular uno de los cinco valores si se conocen los otros cuatro valores.

Ejemplos y aplicaciones

Ejemplo 1: Calculando la velocidad

Un tren cubre una distancia de 1200 m desde la estación X hasta la estación Y en 240 segundos. Encuentra la velocidad promedio del tren.

Solución:
Dado, desplazamiento (Δx) = 1200 m, tiempo (Δt) = 240 seg.
Velocidad (v) = Desplazamiento (Δx) / Tiempo (Δt)
             = 1200 / 240
             = 5 m/s

Ejemplo 2: Calculando la aceleración

La velocidad de un coche aumenta de 15 m/s a 25 m/s en 5 segundos. Encuentra su aceleración.

Solución:
Velocidad inicial (u) = 15 m/s, Velocidad final (v) = 25 m/s, Tiempo (Δt) = 5 seg.
Aceleración (a) = (v – u) / Δt
                 = (25 - 15) / 5
                 = 2 m/s²

Aplicaciones del mundo real: caída libre

La caída libre es un movimiento que ocurre solo bajo la influencia de la fuerza de gravedad. Cuando los objetos caen libremente, experimentan una aceleración constante debido a la gravedad. En la Tierra, esto es aproximadamente 9.8 m/s², dirigida hacia abajo.

Ejemplo:
Una manzana cae de un árbol. Usa 9.8 m/s² para la aceleración de caída libre para calcular la velocidad de la manzana después de 3 segundos.
Solución:
Velocidad inicial (u) = 0 m/s (empezando desde el reposo),
Aceleración debido a la gravedad (a) = 9.8 m/s²,
Tiempo (t) = 3 seg.
v = u + at
  = 0 + (9.8 * 3)
  = 29.4 m/s

Este ejemplo demuestra el uso de las ecuaciones cinemáticas para calcular parámetros de movimiento.

Conclusión

Comprender el movimiento en una dimensión sirve como un concepto fundamental en física. Al dominarlo, podemos describir y analizar actividades del mundo real en varios campos de la ciencia y la ingeniería. Con los conceptos básicos de desplazamiento, velocidad, rapidez y aceleración, así como herramientas matemáticas como las ecuaciones del movimiento, podemos predecir y entender el comportamiento de los objetos en movimiento en nuestro universo.


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