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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Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones


Las leyes del movimiento de Newton son principios esenciales en el campo de la mecánica, una rama de la física. Estas leyes describen la relación entre un cuerpo y las fuerzas que actúan sobre él. Isaac Newton formuló estas leyes a finales del siglo XVII, y desde entonces se han convertido en fundamentales para nuestra comprensión del movimiento y la mecánica de las cosas que nos rodean.

Primera ley del movimiento: Ley de la inercia

La primera ley del movimiento establece que un objeto en reposo permanecerá en reposo, y un objeto en movimiento continuará en movimiento a menos que se aplique una fuerza externa. Este concepto se conoce comúnmente como inercia.

En términos simples, la primera ley establece que las cosas no pueden comenzar, detenerse o cambiar de dirección por sí solas. Todos los cambios en el movimiento de un objeto requieren una fuerza.

Por ejemplo, considere un libro sobre la mesa. Permanecerá allí hasta que alguien lo recoja o una fuerza externa lo mueva. De manera similar, una pelota rodando en el piso seguirá rodando hasta que choque con un obstáculo o se desacelere debido a la fricción.

Ilustremos este concepto con un ejemplo visual simple usando código para crear un objeto en movimiento básico que se detiene cuando choca con una fuerza invisible como la fricción:

Aplicaciones en el mundo real

  • Los cinturones de seguridad en los automóviles están diseñados con base en la primera ley. En un accidente de automóvil, debido a la inercia, los pasajeros continúan su movimiento, pero los cinturones de seguridad proporcionan la fuerza externa necesaria para mantenerlos en su lugar.
  • El concepto de inercia es importante en el movimiento de naves espaciales, donde no hay fricción, por lo que continúan moviéndose en la misma dirección a menos que se aplique otra fuerza.

Segunda ley del movimiento: Ley de la aceleración

La segunda ley del movimiento describe cómo cambia la velocidad de un objeto cuando se le aplica una fuerza externa. Matemáticamente, se expresa como:

F = m * a

Donde:

  • F es la fuerza aplicada,
  • m es la masa del objeto,
  • a es la aceleración producida.

Esta ecuación nos dice que la fuerza aplicada a un objeto es directamente proporcional a la aceleración de ese objeto. Cuanto más pesado es el objeto (más masa), más fuerza se necesita para acelerarlo.

Supongamos que un carrito está siendo empujado a lo largo de un camino recto. Si aplicas una fuerza, su aceleración depende de la masa del carrito. Un carrito más pesado necesita más fuerza para lograr la misma aceleración que un carrito más ligero.

Imaginemos esto como un vehículo en movimiento sobre el cual actúa una fuerza:

Aplicaciones en el mundo real

  • La segunda ley de la gravedad se toma en cuenta al calcular el requerimiento de combustible para el lanzamiento de un cohete para vencer la gravedad de la Tierra.
  • En ingeniería, este principio se utiliza para diseñar frenos en vehículos, que proporcionan suficiente fuerza para desacelerar y detener el vehículo.

Tercera ley del movimiento: Acción y reacción

La tercera ley del movimiento establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que las fuerzas siempre vienen en pares.

Si el objeto A ejerce una fuerza sobre el objeto B, entonces el objeto B también ejerce una fuerza de igual magnitud y en la dirección opuesta sobre el objeto A.

Considere la acción de empujar contra una pared. Tus manos ejercen una fuerza contra la pared, y la pared ejerce una fuerza igual y opuesta sobre tus manos. Aunque la pared no se mueve, las fuerzas son iguales en magnitud y opuestas en dirección.

Representemos esta interacción con un par simple de fuerzas interactuantes:

Aplicaciones en el mundo real

  • Remar un bote implica empujar el agua hacia atrás con los remos (acción), y esto hace que el bote se mueva hacia adelante (reacción).
  • En deportes, al saltar desde un trampolín, el trampolín empuja al saltador hacia atrás, impulsándolo al aire.

Combinando reglas: Comprensión del momentum

Las leyes de Newton no son solo leyes independientes, sino que trabajan juntas para explicar varios fenómenos en la mecánica. Por ejemplo, al analizar el movimiento de objetos bajo varias fuerzas, es importante utilizar las tres leyes para determinar el movimiento resultante.

Ejemplo: Una caja en una rampa

Imagina una caja deslizándose por una rampa. Las fuerzas involucradas incluyen la gravedad, la fricción y la fuerza normal desde la superficie de la rampa. Al aplicar las leyes de Newton:

  • Utiliza la primera ley para entender que sin fricción, la caja continuaría acelerándose indefinidamente.
  • La segunda ley ayuda a calcular la aceleración considerando fuerzas como la gravedad y la fricción.
  • La tercera ley es obvia porque la caja ejerce una fuerza sobre la rampa mientras que la rampa ejerce una fuerza igual y opuesta sobre la caja.

Conclusión

Las leyes del movimiento de Newton proporcionan conceptos esenciales sobre la mecánica del movimiento. No solo explican la física fundamental sino que también tienen importantes aplicaciones en la ingeniería, la tecnología y la vida cotidiana. Desde tareas simples como practicar deportes hasta tareas complejas como el lanzamiento de satélites, estas leyes siguen siendo fundamentales para comprender y predecir el comportamiento de los objetos en movimiento.

Estos principios destacan el poder de las ideas de Newton, guiando a científicos e ingenieros en formas innovadoras para explorar e interactuar con el mundo físico que nos rodea.


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Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones

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