Conceptos Clave
Fuerza
Magnitud vectorial que produce cambios en el estado de movimiento o deformación de un objeto. Se mide en Newtons (N) y obedece las tres leyes de Newton formuladas en 1687. Una fuerza de 1N acelera 1kg a 1m/s². Puede ser de contacto (fricción, tensión) o a distancia (gravitacional, electromagnética). Su dirección y punto de aplicación determinan completamente sus efectos sobre el cuerpo.
Masa
Propiedad intrínseca de la materia que cuantifica la cantidad de sustancia contenida en un objeto y su resistencia a cambios de velocidad (inercia). Se mide en kilogramos según el Sistema Internacional. La masa permanece constante independientemente de la ubicación, a diferencia del peso que varía con la gravedad. Fue definida precisamente por Newton como la constante de proporcionalidad entre fuerza y aceleración.
Aceleración
Magnitud vectorial que mide el cambio de velocidad por unidad de tiempo, expresada en m/s². Puede ser tangencial (cambia la rapidez) o centrípeta (cambia la dirección). La aceleración gravitacional terrestre es aproximadamente 9.8 m/s². Según la segunda ley de Newton, es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del objeto (a = F/m).
Velocidad
Magnitud vectorial que describe el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo, medida en m/s. Incluye tanto rapidez (magnitud) como dirección del movimiento. La velocidad instantánea se obtiene derivando la posición respecto al tiempo. En movimiento rectilíneo uniforme permanece constante, mientras que en movimiento acelerado varía continuamente. Su concepto fue refinado por Galileo en el siglo XVII.
Energía Cinética
Forma de energía mecánica asociada al movimiento de un objeto, calculada mediante la fórmula Ec = ½mv², donde m es la masa y v la velocidad. Se mide en Joules (J). Un automóvil de 1000kg a 20m/s posee 200,000J de energía cinética. Esta energía puede transformarse en trabajo al frenar o en otras formas de energía según el principio de conservación energética.
Energía Potencial
Energía almacenada en un sistema debido a la posición o configuración de sus componentes. La energía potencial gravitacional cerca de la superficie terrestre se calcula como Ep = mgh, donde h es la altura sobre un nivel de referencia. También existe energía potencial elástica (½kx²) en resortes deformados. Esta energía puede convertirse en energía cinética cuando el objeto se mueve hacia posiciones de menor energía potencial.
Momentum
Magnitud vectorial definida como el producto de la masa por la velocidad (p = mv), medida en kg⋅m/s. También llamado cantidad de movimiento o momento lineal. Se conserva en sistemas aislados según la ley de conservación del momentum, formulada por Newton. Un camión de 5000kg a 10m/s tiene el mismo momentum que una bala de 0.01kg a 5,000,000m/s. Determina la fuerza necesaria para detener un objeto en movimiento.
Preguntas Frecuentes
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Los conceptos principales incluyen: Fuerza, Masa, Aceleración, Velocidad, Energía Cinética, Energía Potencial, Momentum. Cada uno de estos elementos se relaciona entre sí para formar una comprensión completa del tema.
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