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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Mecánica


La mecánica es una rama de la física que trata del movimiento de los objetos y las fuerzas que afectan ese movimiento. En esta explicación, cubriremos los fundamentos de la mecánica, enfocándonos en conceptos que se introducen comúnmente en física de grado 10. Exploraremos temas como el movimiento, la fuerza, la energía y el impulso. Nuestro objetivo es hacer que estos conceptos sean lo más claros y directos posible, utilizando un lenguaje simple y ejemplos.

Dinámica: el estudio del movimiento

La dinámica es el estudio del movimiento sin considerar las fuerzas que lo causan. Implica describir el movimiento de los objetos utilizando conceptos como distancia, desplazamiento, velocidad, rapidez y aceleración.

Distancia y desplazamiento

Distancia se refiere a cuánto ha cubierto un objeto durante su movimiento. Es una cantidad escalar, lo que significa que solo tiene magnitud y no dirección. Por ejemplo, si caminas 3 kilómetros hacia el norte y luego 4 kilómetros hacia el este, has cubierto una distancia total de 7 kilómetros.

El desplazamiento, por otro lado, es el cambio en la posición de un objeto. Es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. En el ejemplo anterior, cuando viajas una distancia de 7 kilómetros, tu desplazamiento será desde tu punto de partida hasta tu punto final, que está en dirección noreste.

Inicio Final

En el diagrama anterior, el punto rojo representa la posición inicial, y el punto verde representa el punto final. Las líneas representan el camino cubierto junto con la distancia total, mientras que la línea recta que conecta el inicio al final representa el desplazamiento.

Rapidez y velocidad

La rapidez es una cantidad escalar que indica qué tan rápido se mueve un objeto. No incluye dirección. La fórmula para la rapidez es:

Rapidez = Distancia / Tiempo

La velocidad es diferente de la rapidez porque es una cantidad vectorial. Incluye tanto la rapidez como la dirección del movimiento. La fórmula para la velocidad es:

Velocidad = Desplazamiento / Tiempo

Aceleración

La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto. Es una cantidad vectorial. Cuando la velocidad de un objeto cambia, se dice que acelera. La fórmula para la aceleración es:

Aceleración = (Velocidad Final - Velocidad Inicial) / Tiempo

Si la rapidez de un objeto aumenta, su aceleración es positiva, y si su rapidez disminuye, su aceleración es negativa.

Dinámica: el estudio de las fuerzas

La dinámica investiga las fuerzas que causan el movimiento. En esta sección, discutiremos el concepto de fuerza, las leyes del movimiento de Newton y el papel de la gravedad.

Fuerza

La fuerza es una acción que cambia la rapidez, dirección o forma de un objeto. Es una cantidad vectorial, teniendo tanto magnitud como dirección. La unidad de fuerza es Newton (N).

Leyes del movimiento de Newton

  1. Primera ley (Ley de la inercia): Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento continúa moviéndose con la misma rapidez y dirección a menos que se le aplique una fuerza desequilibrada.
  2. Segunda ley: La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza total aplicada sobre él e inversamente proporcional a su masa. Se puede expresar con la fórmula: 
    F = m * a
    donde F es la fuerza total, m es la masa del objeto, y a es la aceleración.
  3. Tercera ley: Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que por cada fuerza aplicada sobre un objeto, una fuerza de igual magnitud pero en dirección opuesta es aplicada por el objeto sobre otro objeto.

Gravedad

La gravedad es una fuerza que atrae los objetos entre sí. La gravedad de la Tierra atrae todo hacia su centro. Cerca de la superficie de la Tierra, la gravedad da a los objetos una aceleración de 9.8 m/s2, que a menudo se toma como 10 m/s2 para cálculos más fáciles.

Trabajo, energía y potencia

El trabajo y la energía son conceptos muy relacionados en física. Cuando una fuerza acelera un objeto, se realiza trabajo sobre ese objeto. La energía es la capacidad de hacer trabajo. La potencia es la tasa a la que se realiza el trabajo.

Trabajo

Se realiza trabajo cuando una fuerza mueve un objeto a través de una distancia. La fórmula para el trabajo es:

Trabajo = Fuerza * Distancia * cos(θ)

donde θ es el ángulo entre la fuerza aplicada y la dirección del movimiento.

Energía

La energía viene en varias formas, como la energía cinética (energía de movimiento) y la energía potencial (energía almacenada). La energía cinética se da con la fórmula:

Energía Cinética = 0.5 * m * v^2

donde m es la masa del objeto y v es la velocidad.

La energía potencial en términos de gravedad se calcula como:

Energía Potencial = m * g * h

donde m es la masa, g es la aceleración gravitacional (9.8 m/s2), y h es la altura sobre el punto de referencia.

Potencia

La potencia es la tasa a la que se realiza el trabajo o se transfiere energía. La fórmula para la potencia es:

Potencia = Trabajo / Tiempo

La potencia se mide en vatios (W), donde 1 vatio es igual a 1 joule por segundo.

Impulso

El impulso es una medida de la masa en movimiento. Cualquier objeto en movimiento tiene impulso. Se calcula utilizando la fórmula:

Impulso = Masa * Velocidad

El impulso es una cantidad vectorial, es decir, tiene tanto magnitud como dirección.

Conservación del impulso

La ley de la conservación del impulso establece que en un sistema cerrado, sin fuerzas externas, el impulso total antes de la interacción es igual al impulso total después de la interacción.

Conclusión

Al entender los principios básicos de la mecánica, obtenemos información valiosa sobre las leyes físicas que gobiernan el movimiento y las fuerzas. Desde analizar el movimiento de los automóviles hasta entender el vuelo de una pelota de béisbol, la mecánica nos da las herramientas para apreciar y predecir el comportamiento de los objetos en movimiento en nuestra vida diaria.


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