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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Energía mecánica


La energía mecánica es uno de los conceptos principales en física, especialmente al estudiar los conceptos de trabajo, energía y potencia en mecánica. Es un tema fundamental que nos ayuda a entender cómo los objetos se mueven e interactúan en el mundo físico. En términos simples, la energía mecánica es la energía que un objeto posee debido a su movimiento y posición. Hay dos formas principales de energía mecánica: energía cinética y energía potencial. Echemos un vistazo más profundo a cada uno de estos aspectos y exploremos cómo se manifiestan en diferentes escenarios.

Energía cinética

La energía cinética es la energía que un objeto tiene debido a su movimiento. Siempre que un objeto se mueve, tiene energía cinética. Cuanto más rápido se mueve un objeto, más energía cinética tiene. La fórmula para calcular la energía cinética (EC) de un objeto es la siguiente:

EC = 0.5 × m × v 2

Donde:

  • m es la masa del objeto (medida en kilogramos),
  • v es la velocidad del objeto (medida en metros por segundo, m/s).

Para ilustrar la energía cinética, considere un automóvil en movimiento en una carretera. A medida que el automóvil acelera, su velocidad aumenta, lo que resulta en más energía cinética. Si el automóvil pesa 1000 kg y se mueve a 20 m/s, su energía cinética se calcula como:

EC = 0.5 × 1000 kg × (20 m/s) 2 = 200,000 J

Aquí, el automóvil tiene 200,000 julios de energía cinética. Si la velocidad del automóvil se duplica, su energía cinética aumenta cuatro veces debido al término al cuadrado en la fórmula.

Comenzando: Baja velocidad Finalmente alta E.C.

Energía potencial

La energía potencial es la energía almacenada en un objeto debido a su posición o configuración. Existen diferentes tipos de energía potencial, pero en el contexto de la mecánica, nos centramos principalmente en la energía potencial gravitacional. La fórmula para la energía potencial gravitacional (EP) es:

EP = m × g × h

Donde:

  • m es la masa del objeto (en kilogramos),
  • g es la aceleración debida a la gravedad (aproximadamente 9.8 m/s² en la superficie de la Tierra),
  • h es la altura del objeto sobre el punto de referencia (en metros).

Considere un libro colocado en un estante a 2 m sobre el suelo. Si la masa del libro es de 1.5 kg, su energía potencial gravitacional en relación con el suelo es:

EP = 1.5 kg × 9.8 m/s² × 2 m = 29.4 J

Esto significa que el libro colocado a esta altura tiene 29.4 julios de energía potencial.

estante Libro H

Energía mecánica

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial en un sistema. En ausencia de fuerzas externas (como la fricción o la resistencia del aire), la energía mecánica de un objeto o sistema permanece constante. Este principio se conoce como la conservación de la energía mecánica.

En términos matemáticos:

Energía Mecánica (EM) = EC + EP

Veamos un ejemplo para entender la conservación de la energía mecánica. Imagine un péndulo balanceándose hacia adelante y hacia atrás. En el punto más alto, el péndulo tiene energía potencial máxima y energía cinética cero. A medida que desciende, la energía potencial disminuye mientras que la energía cinética aumenta. En el punto más bajo, la energía potencial es mínima y la energía cinética es máxima.

Máxima EP Máxima EC

Conservación de la energía mecánica

La ley de la conservación de la energía establece que la energía no puede crearse ni destruirse, solo puede convertirse de una forma a otra. Para la energía mecánica:

EM Inicial = EM Final

En situaciones donde no se realiza trabajo externo sobre el sistema (p.ej., sin fricción), la energía mecánica total permanece constante. Considere una montaña rusa en la cima de una colina. A medida que la montaña rusa desciende, convirtiendo energía potencial en energía cinética, la energía mecánica total se conserva.

Si consideramos la fricción, también debemos incluir el trabajo realizado por fuerzas no conservativas:

EM Inicial + Trabajo Realizado por Fuerzas No Conservativas = EM Final

Aplicaciones y ejemplos

Echemos un vistazo a más ejemplos donde la energía mecánica juega un papel importante.

Ejemplo 1: Una pelota lanzada hacia arriba

Cuando una pelota es lanzada hacia arriba, a medida que gana altura, su energía cinética se convierte en energía potencial. En el punto más alto, la velocidad de la pelota es cero y su energía cinética también es cero, pero su energía potencial es máxima.

A medida que desciende, la energía potencial se convierte nuevamente en energía cinética.

Ejemplo 2: Esquiador bajando una pendiente

Un esquiador en la cima de la pendiente tiene energía potencial máxima y energía cinética cero. A medida que el esquiador desciende, la energía potencial se convierte en energía cinética, haciendo que el esquiador acelere.

movimiento

Conclusión

Comprender la energía mecánica, incluidas sus formas: energía cinética y energía potencial, proporciona una base sólida para entender cómo interactúan los objetos dentro de un sistema. Al aplicar principios como la conservación de la energía mecánica, la física nos permite predecir y explicar movimientos e interacciones en una amplia gama de contextos, desde sistemas mecánicos simples hasta aplicaciones de ingeniería más complejas.

Ejemplos del mundo real, como péndulos, montañas rusas, etc. ayudan a poner en práctica estos principios y destacan su importancia en la vida cotidiana y el espectro científico más amplio.


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