Conceptos Fundamentales en Física

Conceptos Fundamentales en Física

• Materia

  • Todo lo que tiene masa y ocupa espacio.
  • Se presenta en diferentes estados: sólido, líquido, gas y plasma.

• Energía

  • Capacidad de realizar trabajo o provocar cambios.
  • Tipos: cinética (movimiento), potencial (posición), térmica, química, eléctrica, nuclear.

• Forza

  • Interacción que puede cambiar el estado de movimiento de un objeto.
  • Se mide en Newtons (N).
  • Leyes de Newton:
    1. Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento continúa en movimiento a menos que actúe una fuerza externa.
    2. La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta actuada e inversamente proporcional a su masa (F = ma).
    3. Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta.

• Movimiento

  • Cambio de posición de un objeto en relación a un sistema de referencia.
  • Tipos: rectilíneo uniforme ( velocidad constante), rectilíneo uniformemente acelerado (aceleración constante).

• Cinemática

  • Estudia el movimiento sin considerar las fuerzas que lo provocan.
  • Conceptos clave: desplazamiento, velocidad, aceleración, tiempo.

• Dinámica

  • Estudia las fuerzas y su efecto en el movimiento.
  • Incluye el análisis de fuerzas en equilibrio y no equilibrio.

• Trabajo y Potencia

  • Trabajo (W): producto de la fuerza aplicada y la distancia a lo largo de la cual se aplica (W = F × d).
  • Potencia (P): tasa a la cual se realiza trabajo (P = W/t).

• Leyes de la Termodinámica

  • Primera Ley: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
  • Segunda Ley: La entropía de un sistema cerrado tiende a aumentar.
  • Tercera Ley: A temperaturas cercanas al cero absoluto, la entropía alcanza un valor mínimo.

• Ondas

  • Perturbaciones que se propagan a través de un medio o en el vacío.
  • Tipos: mecánicas (requieren medio), electromagnéticas (no requieren medio).
  • Características: frecuencia, longitud de onda, amplitud, velocidad.

• Electricidad y Magnetismo

  • Electricidad: estudio de cargas eléctricas y sus interacciones.
  • Magnetismo: fenómeno producido por cargas en movimiento (electrones).
  • Ley de Coulomb: describe la fuerza entre cargas eléctricas.

• Relatividad

  • Teoría de Einstein que establece que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores y que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia.

• Mecánica Cuántica

  • Estudia el comportamiento de partículas a escalas subatómicas.
  • Introduce conceptos como dualidad onda-partícula y principio de incertidumbre.

Estos conceptos son fundamentales para entender los principios básicos de la física y su aplicación en el mundo real.

Materia

• Definición: Todo lo que tiene masa y ocupa espacio.
• Estados: Sólido, líquido, gas y plasma.

Energía

• Capacidad para realizar trabajo o provocar cambios.
• Tipos:
  • Energía cinética: asociada al movimiento.
  • Energía potencial: relacionada con la posición.
  • Otras: térmica, química, eléctrica, y nuclear.

Fuerza

• Definición: Interacción que puede cambiar el estado de movimiento de un objeto.
• Unidad: Medida en Newtons (N).
• Leyes de Newton:
  • Un objeto en reposo o en movimiento se mantiene en ese estado a menos que una fuerza externa actúe.
  • Aceleración es proporcional a la fuerza neta y inversamente proporcional a la masa (F = ma).
  • Acciones tienen reacciones iguales y opuestas.

Movimiento

• Definición: Cambio de posición de un objeto con respecto a un sistema de referencia.
• Tipos de movimiento:
  • Rectilíneo uniforme: velocidad constante.
  • Rectilíneo uniformemente acelerado: aceleración constante.

Cinemática

• Estudia el movimiento sin considerar las fuerzas responsables.
• Conceptos clave: desplazamiento, velocidad, aceleración y tiempo.

Dinámica

• Se enfoca en las fuerzas y su efecto sobre el movimiento.
• Análisis de fuerzas en condiciones de equilibrio y no equilibrio.

Trabajo y Potencia

• Trabajo (W): producto de la fuerza aplicada y la distancia (W = F × d).
• Potencia (P): tasa de realización de trabajo (P = W/t).

Leyes de la Termodinámica

• Primera Ley: La energía se transforma, no se crea ni se destruye.
• Segunda Ley: La entropía de un sistema cerrado tiende a aumentar.
• Tercera Ley: La entropía alcanza un valor mínimo cerca del cero absoluto.

Ondas

• Definición: Perturbaciones que se propagan en un medio o en el vacío.
• Tipos de ondas:
  • Mecánicas: necesitan un medio para propagarse.
  • Electromagnéticas: no requieren medio.
• Características: frecuencia, longitud de onda, amplitud y velocidad.

Electricidad y Magnetismo

• Electricidad: estudio de cargas eléctricas e interacciones.
• Magnetismo: fenómeno causado por cargas en movimiento (electrones).
• Ley de Coulomb: describe la fuerza entre cargas eléctricas.

Relatividad

• Teoría de Einstein que establece que las leyes de la física son universales.
• La velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia.

Mecánica Cuántica

• Estudia el comportamiento de partículas en escalas subatómicas.
• Introduce conceptos como dualidad onda-partícula y principio de incertidumbre.