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

Grado 11 ↓


Mecánica


La mecánica es la rama de la física que trata del movimiento de los objetos y las fuerzas que afectan al movimiento. Nos ayuda a entender cómo y por qué se mueven los objetos y nos permite predecir el movimiento futuro dadas las condiciones iniciales. La mecánica es un concepto fundamental en la física, que se basa en ideas de las matemáticas y la física, como la velocidad, la aceleración, la fuerza y la energía para describir el movimiento.

Tipos de mecánica

La mecánica se puede dividir ampliamente en dos categorías:

  • Dinámica: La rama que estudia el movimiento sin considerar sus causas. Incluye parámetros como desplazamiento, velocidad y aceleración.
  • Cinemática: A diferencia de la cinemática, la dinámica trata con las fuerzas y los torques que afectan el movimiento.

Dinámica

La cinemática describe el movimiento utilizando términos específicos:

  • Desplazamiento: Es una cantidad vectorial que representa el cambio en la posición de un objeto. Si un objeto se mueve del punto A al B, entonces la distancia en línea recta entre A y B es el desplazamiento.
  • Velocidad: Es la tasa de cambio del desplazamiento. También es una cantidad vectorial. La velocidad se puede expresar mediante la fórmula: v = Δx / Δt
  • Rapidez: A diferencia de la velocidad, la rapidez es una cantidad escalar que mide la distancia total recorrida en el tiempo.
  • Aceleración: Es la tasa de cambio de la velocidad en el tiempo. Si la velocidad está aumentando, el objeto está acelerando. Si la velocidad está disminuyendo, se llama deceleración o aceleración negativa. La fórmula es: a = Δv / Δt

Ejemplo visual

        <svg width="400" height="110"> <rect x="10" y="10" width="30" height="30" style="fill:blue;" /> <text x="50" y="35" fill="black">→ movimiento >→ Desplazamiento</text> </svg>
        <svg width="400" height="110"> <rect x="10" y="10" width="30" height="30" style="fill:blue;" /> <text x="50" y="35" fill="black">→ movimiento >→ Desplazamiento</text> </svg>

Mientras que la cinemática considera solo cómo se mueven los objetos, la dinámica considera las causas del movimiento:

Leyes de movimiento de Newton

Una parte esencial de la dinámica son las leyes de movimiento de Newton, que son las siguientes:

  1. Primera Ley (Ley de la Inercia): Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento continúa moviéndose a una velocidad constante a menos que se aplique una fuerza externa sobre él. Esta ley destaca el concepto de inercia, que es la tendencia de un objeto a resistirse a un cambio en su estado de movimiento. Por ejemplo, un libro colocado sobre una mesa permanecerá en reposo a menos que se aplique una fuerza para moverlo.
  2. Segunda Ley (Ley de la Aceleración): La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre el objeto e inversamente proporcional a la masa del objeto. Se puede formular matemáticamente como: F = m * a donde 'F' es fuerza, 'm' es masa, y 'a' es aceleración.
  3. Tercera Ley (Acción y Reacción): Para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que las fuerzas siempre vienen en pares. Por ejemplo, cuando empujas una pared, la pared también empuja con una fuerza igual.

Ejemplo visual

        <svg width="400" height="180"> <line x1="50" y1="80" x2="350" y2="80" style="stroke:rgb(99,99,99);stroke-width:2"></line> <circle cx="70" cy="80" r="20" style="fill:lime;stroke:purple;stroke-width:2" /> <line x1="70" y1="60" x2="70" y2="0" style="fill:none;stroke:red;stroke-width:2" /> <text x="80" y="30" fill="red"><- Fuerza</text> </svg>
        <svg width="400" height="180"> <line x1="50" y1="80" x2="350" y2="80" style="stroke:rgb(99,99,99);stroke-width:2"></line> <circle cx="70" cy="80" r="20" style="fill:lime;stroke:purple;stroke-width:2" /> <line x1="70" y1="60" x2="70" y2="0" style="fill:none;stroke:red;stroke-width:2" /> <text x="80" y="30" fill="red"><- Fuerza</text> </svg>

Trabajo, energía y potencia

La energía es un concepto importante en la dinámica, y está estrechamente relacionada con el trabajo y la potencia:

Trabajo

Se realiza trabajo cuando una fuerza aplicada a un objeto causa desplazamiento. La fórmula para el trabajo es: Trabajo = fuerza x desplazamiento x cos(θ) Aquí, θ es el ángulo entre la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento.

Energía

La energía es la capacidad de realizar trabajo y puede tomar varias formas:

  • Energía cinética: La energía de un objeto debido a su movimiento. Se expresa como: EC = 1/2 m v² donde 'm' es masa y 'v' es velocidad.
  • Energía potencial: Energía almacenada debido a la posición o estado de un objeto. Por ejemplo, la energía potencial gravitacional es: EP = m * g * h donde 'm' es masa, 'g' es aceleración debido a la gravedad, y 'h' es altura.

Potencia

La potencia es la tasa a la que se realiza el trabajo o se transfiere la energía. La fórmula es: Potencia = trabajo / tiempo

Leyes de conservación

Existen varias leyes de conservación en la mecánica, tales como:

Conservación de la energía

Esta ley establece que la energía total en un sistema cerrado permanece constante en el tiempo. La energía no puede ser creada ni destruida; solo cambia de forma. Por ejemplo, cuando se deja caer una pelota, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética.

Conservación del impulso

El impulso total de un sistema cerrado permanece constante a menos que se aplique una fuerza externa sobre él. El impulso es el producto de la masa y la velocidad: p = m * v

Ejemplo visual: Conversión de energía

        <svg width="200" height="200"> <line x1="50" y1="100" x2="150" y2="100" stroke="blue" stroke-width="4" /> <text x="80" y="80" fill="black">Energía potencial</text> <text x="80" y="120" fill="black">Energía cinética</text> <text x="80" y="140" fill="green">La energía total permanece constante</text> </svg>
        <svg width="200" height="200"> <line x1="50" y1="100" x2="150" y2="100" stroke="blue" stroke-width="4" /> <text x="80" y="80" fill="black">Energía potencial</text> <text x="80" y="120" fill="black">Energía cinética</text> <text x="80" y="140" fill="green">La energía total permanece constante</text> </svg>

Aplicaciones de la mecánica

La mecánica no es solo teórica; tiene muchas aplicaciones en el mundo real, incluyendo:

  • Ingeniería: Comprender las fuerzas y el movimiento es esencial para diseñar estructuras y maquinaria.
  • Astronomía: La mecánica ayuda a explicar el movimiento de los cuerpos celestes.
  • Vida cotidiana: Desde conducir un automóvil hasta practicar deportes, la mecánica desempeña un papel vital en la comprensión del movimiento.

Conclusión

Comprender la mecánica introduce conceptos fundamentales que informan el estudio más amplio de la física. Desde el movimiento de los coches en la carretera hasta los planetas en el espacio, la mecánica nos ayuda a entender y mapear el movimiento físico.


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