Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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dinámico


La cinemática es una rama de la mecánica que se ocupa del movimiento de los objetos sin considerar las causas de su movimiento. En términos simples, describe cómo se mueven las cosas, su velocidad, dirección, y cómo cambian estos elementos con el tiempo. Al entender la cinemática, sentamos las bases para analizar escenarios de movimiento más complejos en física.

Conceptos básicos de dinámica

Para estudiar la cinemática, comenzamos con varios conceptos clave: desplazamiento, velocidad, aceleración y tiempo.

Desplazamiento

El desplazamiento se refiere al cambio en la posición de un objeto. Es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene magnitud y dirección. El desplazamiento es diferente de la distancia, que es una cantidad escalar que muestra cuánto terreno y distancia ha recorrido el objeto, independientemente de la dirección.

Ejemplo: Imagina un camino recto. Si un coche viaja 50 m hacia el este desde el punto A al punto B, su desplazamiento será de 50 m en la dirección este, no solo la distancia de "50 m".

Desplazamiento = 50 m este

Velocidad

La velocidad es una cantidad vectorial que se refiere a la tasa de cambio de desplazamiento. Nos dice qué tan rápido y en qué dirección se mueve un objeto. La velocidad promedio se puede calcular usando la fórmula:

Velocidad Promedio = (Desplazamiento Final - Desplazamiento Inicial) / Tiempo Transcurrido

Ejemplo: Si el coche viaja del punto A al punto B en 5 segundos, entonces la velocidad promedio es

Velocidad Promedio = 50 metros Este / 5 segundos = 10 metros por segundo Este
Velocidad promedio = 10 m/s este

Aceleración

La aceleración es la tasa a la cual cambia la velocidad de un objeto con el tiempo. Al igual que la velocidad y el desplazamiento, la aceleración es una cantidad vectorial y puede describir cómo un objeto acelera, desacelera o cambia de dirección.

La fórmula de la aceleración es:

Aceleración = (Velocidad Final - Velocidad Inicial) / Tiempo Transcurrido

Ejemplo: Si la velocidad de un coche aumenta de 10 m / s a 20 m / s en 5 s, entonces su aceleración será:

Aceleración = (20 m/s - 10 m/s) / 5 segundos = 2 m/s²

Ecuaciones de movimiento

Existen tres ecuaciones de movimiento principales que se utilizan para describir el movimiento de objetos asumiendo una aceleración constante. Estas ecuaciones son útiles para resolver una variedad de problemas en dinámica.

Primera ecuación de movimiento

La primera ecuación relaciona la velocidad, la aceleración y el tiempo. Se da como:

v = u + at

Donde:

  • v es la velocidad final
  • u es la velocidad inicial
  • a es la aceleración
  • t es el tiempo

Esta ecuación ayuda a encontrar la velocidad de un objeto en cualquier momento, siempre que se den su velocidad inicial y aceleración constante.

Segunda ecuación de movimiento

La segunda ecuación conecta el desplazamiento con la velocidad inicial, el tiempo y la aceleración:

s = ut + (1/2)at²

Donde:

  • s es el desplazamiento
  • u es la velocidad inicial
  • t es el tiempo
  • a es la aceleración

Esta ecuación nos permite calcular el desplazamiento de un objeto bajo aceleración constante.

Tercera ecuación de movimiento

La tercera ecuación nos permite calcular la velocidad, la velocidad inicial y el desplazamiento:

v² = u² + 2as

donde los símbolos representan las mismas cantidades mencionadas anteriormente.

Ejemplo: Estas ecuaciones se pueden usar en una variedad de escenarios prácticos, como estimar qué tan lejos viajará un coche antes de detenerse o determinar la velocidad de despegue de un avión según la longitud de una pista determinada.

Representación visual del movimiento

Imagina que estás viendo un objeto moverse en línea recta. El movimiento puede representarse descriptivamente a través de un gráfico:

Gráfico de posición-tiempo

Un gráfico de posición-tiempo muestra cómo cambia la posición de un objeto con el tiempo. La pendiente de la línea en un gráfico de posición-tiempo representa la velocidad del objeto.

Tiempo Posición pendiente = velocidad

Una línea recta representa velocidad constante, mientras que una línea curva representa velocidad cambiante (aceleración).

Gráficos de velocidad-tiempo

El gráfico de velocidad-tiempo muestra cómo cambia la velocidad de un objeto con el tiempo. La pendiente del gráfico de velocidad-tiempo muestra la aceleración del objeto.

Tiempo Velocidad pendiente = aceleración

El área bajo el gráfico de velocidad-tiempo representa el desplazamiento del objeto durante un período de tiempo dado.

Movimiento de proyectiles

El movimiento de proyectiles es un tipo de problema cinemático en el que un objeto se lanza al aire y se mueve bajo la influencia de la gravedad. El movimiento se puede dividir en dos componentes: horizontal y vertical.

El movimiento horizontal de un proyectil es uniforme porque no tiene aceleración (despreciando la resistencia del aire), mientras que el movimiento vertical es uniformemente acelerado debido a la gravedad.

Distancia Horizontal Altura Vertical

Las ecuaciones de movimiento pueden aplicarse por separado a los componentes horizontal y vertical para resolver varios aspectos de la trayectoria del proyectil, como altitud máxima, tiempo de vuelo y alcance.

Aplicaciones prácticas de la dinámica

Entender la cinemática es importante en muchos campos. Los ingenieros aplican estos principios para diseñar vehículos, atracciones de parques de diversiones y sistemas de seguridad. Los atletas y entrenadores utilizan principios cinemáticos para mejorar el rendimiento y reducir el riesgo de lesiones. Los científicos basan la cinemática en modelar fenómenos naturales como las órbitas de los planetas o las trayectorias de vuelo de los cohetes.

Resumen y conclusión

La cinemática proporciona un análisis detallado de las formas básicas de movimiento. Proporciona las herramientas para describir el movimiento de objetos en términos de desplazamiento, velocidad y aceleración a lo largo del tiempo. Las ecuaciones de movimiento simplifican las relaciones entre estas cantidades bajo aceleración constante. Las representaciones visuales, como los gráficos, brindan una mayor comprensión de las características del movimiento. Al dominar los fundamentos de la cinemática, se adquiere la capacidad de comprender y predecir el comportamiento de los objetos en movimiento en una amplia gama de escenarios prácticos.


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