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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Dinámica


La dinámica es una rama de la mecánica que se ocupa del movimiento. Describe cómo se mueven los objetos, su velocidad, dirección y cómo se aceleran. A diferencia de la cinemática, que también considera las fuerzas causadas por el movimiento, la cinética asume que no se están aplicando fuerzas. Se ocupa únicamente de la descripción del movimiento.

Para entender la dinámica, vamos a desglosarla en sus componentes más esenciales: distancia, desplazamiento, velocidad, rapidez y aceleración.

Distancia y desplazamiento

La distancia es el camino total recorrido por un objeto durante su movimiento. Es una cantidad escalar, lo que significa que solo tiene magnitud, no dirección.

El desplazamiento, por otro lado, es el cambio total en la posición de un objeto. Es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. Por ejemplo, si caminas 3 metros hacia el norte y luego 4 metros hacia el sur, tu distancia total recorrida es de 7 metros, pero tu desplazamiento es de 1 metro hacia el sur.

Distancia total = 7 metros Desplazamiento = 1 m sur

Rapidez y velocidad

La rapidez es la tasa a la que un objeto cubre una distancia. Es una cantidad escalar que solo tiene magnitud y no dirección. Se puede calcular usando la siguiente fórmula:

Rapidez = Distancia recorrida / Tiempo empleado

Por ejemplo, si un auto recorre 60 kilómetros en 2 horas, su rapidez será de 30 kilómetros por hora.

La velocidad es similar a la rapidez, pero es una cantidad vectorial. Describe la tasa de cambio del desplazamiento, teniendo en cuenta tanto la dirección como la magnitud. La fórmula para la velocidad promedio es:

Velocidad = Desplazamiento / Tiempo empleado

Por ejemplo, si un pájaro camina 100 metros al este en 50 segundos, su velocidad será de 2 metros por segundo hacia el este.

velocidad = 2 m/s este

Aceleración

La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto. Indica qué tan rápido un objeto acelera o desacelera. La aceleración es una cantidad vectorial. La fórmula para encontrar la aceleración constante es:

Aceleración = (Velocidad final - Velocidad inicial) / Tiempo empleado

Por ejemplo, si una bicicleta acelera desde el reposo hasta 20 m/s en 10 segundos, la aceleración es de 2 m/s2.

Ecuaciones de movimiento

La dinámica se basa en un conjunto de ecuaciones para predecir el movimiento futuro de los objetos cuando se conocen las condiciones actuales. Estas se llaman las ecuaciones de movimiento, que solo se aplican bajo aceleración constante. Las tres ecuaciones principales son:

1. La primera ecuación del movimiento

v = u + at

donde v es la velocidad final, u es la velocidad inicial, a es la aceleración, y t es el tiempo transcurrido.

2. La segunda ecuación del movimiento

s = ut + (1/2)at²

Aquí, s es el desplazamiento, u es la velocidad inicial, a es la aceleración, y t es el tiempo transcurrido.

3. La tercera ecuación del movimiento

v² = u² + 2as

donde v es la velocidad final, u es la velocidad inicial, a es la aceleración, y s es el desplazamiento.

Problemas de ejemplo

Resolvamos algunos problemas utilizando las ecuaciones de movimiento y veamos cómo funcionan.

Ejemplo 1: Encontrar la velocidad final

Un auto parte desde el reposo y se acelera a una velocidad de 5 m/s² durante 10 segundos. ¿Cuál será su velocidad final?

Dado: 
u = 0 m/s (parte desde el reposo) 
a = 5 m/s² 
t = 10 s 
Usando la primera ecuación del movimiento: 
v = u + at 
v = 0 + (5 * 10) 
v = 50 m/s

La velocidad final del auto será de 50 m/s.

Ejemplo 2: Calcular el desplazamiento

Un vehículo con una velocidad inicial de 10 m/s se acelera a una velocidad de 3 m/s² durante 5 segundos. ¿Cuál es el desplazamiento cubierto por el vehículo en este tiempo?

Dado: 
u = 10 m/s 
a = 3 m/s² 
t = 5 s 
Usando la segunda ecuación del movimiento: 
s = ut + (1/2)at² 
s = (10 * 5) + 0.5 * 3 * (5 * 5) 
s = 50 + 0.5 * 3 * 25 
s = 50 + 37.5 
s = 87.5 m

La capacidad de desplazamiento del vehículo es de 87.5 m.

Representación gráfica del movimiento

Los gráficos son otra herramienta importante para representar el movimiento en dinámica. A menudo usamos gráficos de posición-tiempo, gráficos de velocidad-tiempo y gráficos de aceleración-tiempo.

Gráfico de posición-tiempo

Un gráfico de posición-tiempo muestra cómo cambia la posición de un objeto a lo largo del tiempo. Una línea horizontal recta representa ninguna variación en la posición (reposo), mientras que una línea inclinada representa movimiento. Una mayor inclinación significa un movimiento más rápido.

Gráfico de velocidad-tiempo

El gráfico de velocidad-tiempo muestra cómo cambia la velocidad a lo largo del tiempo. La pendiente de este gráfico representa la aceleración. Una pendiente positiva constante indica un aumento de velocidad, mientras que una pendiente negativa constante indica una desaceleración.

Gráfico de aceleración-tiempo

El gráfico de aceleración-tiempo muestra cómo cambia la aceleración con el tiempo. Si la aceleración es constante, el gráfico será una línea horizontal.

A través del entendimiento de estos componentes y conceptos fundamentales de la dinámica, los estudiantes pueden obtener una comprensión más profunda de cómo se mueven los objetos y predecir sus acciones futuras en diferentes circunstancias. Desarrollar una comprensión sólida de estos principios puede sentar las bases para un estudio más avanzado en física y campos relacionados.


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