Viajando por la historia

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Física

Centro de gravedad de un cuerpo

Se le denomina “centro de gravedad” de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.

El centro de gravedad de un cuerpo no corresponde necesariamente a un punto material del cuerpo. Así, el centro de gravedad de una esfera hueca está situado en el centro de la esfera, la cual no pertenece al cuerpo. El centro de gravedad de los cuerpos puede variar dependiendo de la forma del cuerpo y de cómo está distribuida su masa.

Las propiedades del centro de gravedad.

Todas las fuerzas gravitatorias que actúan sobre las partículas que constituyen un cuerpo puede reemplazarse por una fuerza única, Mg, esto es, el propio peso del cuerpo, aplicada en el centro de gravedad del cuerpo. Esto equivale a decir que los efectos de todas las fuerzas gravitatorias individuales (sobre las partículas) pueden contrarrestarse por una sola fuerza,Mg, con tal de que sea aplicada en el centro de gravedad del cuerpo, como se indica en la figura.

Un objeto apoyado sobre una base plana estará en equilibrio estable si la vertical que pasa por el centro de gravedad corta a la base de apoyo. Lo expresamos diciendo que el c.g. se proyecta verticalmente (cae) dentro de la base de apoyo.

Además, si el cuerpo se aleja ligeramente de la posición de equilibrio, aparecerá un momento restaurador y recuperará la posición de equilibrio inicial. No obstante, si se aleja más de la posición de equilibrio, el centro de gravedad puede caer fuera de la base de apoyo y, en estas condiciones, no habrá un momento restaurador y el cuerpo abandona definitivamente la posición de equilibrio inicial mediante una rotación que le llevará a una nueva posición de equilibrio.

  • En un campo gravitatorio uniforme, es decir, uno en que el vector de campo gravitatorio g, es el mismo en todos los puntos.
  • En el campo gravitatorio creado por un cuerpo material cuya distancia al objeto considerado sea muy grande comparado con las dimensiones del cuerpo y del propio objeto.
Geografía física

¿Cuál es el continente con los mayores lagos en el mundo?

Europa es el continente hasta la actualidad que cuenta con el mayor número de lagos dentro de los cuales se encuentran distribuidos por barias subcategorías debido a sus posiciones geográficas.
Dentro de estas subcategorías podemos encontrar las siguientes:

LAGOS DE EUROPA POR SUBCATEGORIAS

Lagos de altitud de Europa‎

 Lagos de Dinamarca‎ Lagos de Moldavia‎
Lagos endorreicos de Europa‎ Lagos de Eslovaquia‎ Lagos de Noruega‎
Lagos internacionales de Europa‎ Lagos de Eslovenia‎ Lagos de Osetia del Sur‎
Lagos salados de Europa‎ A Lagos de España‎ Lagos de Polonia‎
Lagos de Abjasia‎ Lagos de Estonia‎ Lagos de Portugal‎
Lagos de Albania‎ Lagos de Finlandia Lagos de Reino Unido‎
Lagos de Alemania‎ Lagos de Francia‎ Lagos de la República de Macedonia‎
Lagos de Andorra‎ Lagos de Georgia‎ Lagos de la República Checa‎
Lagos de Armenia‎ Lagos de Grecia‎ Lagos de Rumania‎
Lagos de Austria Lagos de Hungría‎ Lagos de Rusia‎
Lagos de Azerbaiyán Lagos de Islandia‎ Lagos de San Marino‎
Lagos de Bielorrusia‎ Lagos de Italia Lagos de Serbia‎
Lagos de Bosnia y Herzegovina Lagos de Kosovo‎ Lagos de Suecia‎
Lagos de Bulgaria‎ Lagos de Letonia‎ Lagos de Suiza‎
Lagos de Bélgica‎ Lagos de Liechtenstein‎ Lagos de Ucrania‎
Lagos de Chipre‎ Lagos de Lituania‎  
Lagos de Croacia‎ Lagos de Luxemburgo‎
Física

Fuerza centrípeta

Se le considera a una “fuerza centrípeta” a la fuerza o al componente de la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilínea y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria. La fuerza centrípeta no debe ser confundida con la fuerza centrífuga.

La fuerza centrípeta en mecánica newtoniana.

Los objetos con movimiento rectilíneo uniforme tienen una velocidad constante; pero un objeto que se mueva sobre una trayectoria circular con rapidez constante experimenta continuamente un cambio en la dirección de su movimiento, esto es, en la dirección de la velocidad. Puesto que la velocidad cambia, existe una aceleración. La magnitud de este cambio de dirección de la velocidad por unidad de tiempo es la aceleración centrípeta, representada por un vector dirigido hacia el centro de la circunferencia.

Donde:

  • a: Es la aceleración centrípeta.
  • v: Es el módulo de la velocidad.
  • r: Es el radio de la trayectoria circular (en general, el radio de curvatura).
  • r: El vector de posición.
  • Vr: El versor radial.
  • w: La velocidad angular.

La fuerza centrípeta en mecánica relativista.

En mecánica relativista el cociente entre la fuerza centrípeta y la aceleración centrípeta, es diferente del cociente entre la fuerza tangencial y la aceleración tangencial. Esto introduce una diferencia fundamental con el caso newtoniano: la aceleración y la fuerza relativistas no son vectores necesariamente paralelos.

Física

Fuerzas mecánicas especiales

Dentro de la física encontramos las fuerzas mecánicas especiales, las cuales son:

  • El peso de un cuerpo. El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración del cuerpo la aceleración de la gravedad terrestre. Por lo tanto un cuerpo que este situado cerca a la superficie terrestre actúa el peso y se representa como un vector dirigido verticalmente del estado del movimiento del cuerpo.
    El peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce la tierra sobre el debido a la atracción gravitacional.
  • La fuerza normal (N). Es la ejercida por la superficie. Se dibuja como un vector dirigido hacia arriba y cayendo perpendicular a la superficie. Existe únicamente cuando hay cuerpos apoyados sobre ella.
  • La fuerza de tencion. Se describe la fuerza de tencion como la ejercida por las cuerda se dibuja como un vector dirigido a lo largo de la cuerda.
  • Las fuerzas elásticas (Fr). Esta fuerza es la ejercida por los resortes. Se dibuja a lo largo del resorte y en sentido contrario a la deformación (también recibe el nombre de fuerza recuperada).
  • La fuerza de razonamiento. Esta fuerza es concebida fundamentalmente cuando dos superficie se encuentra en contacto y en movimiento es contrario al movimiento y se dibuja paralela a la superficie.
Física

Segunda ley de Newton. Ley del movimiento

La segunda ley de Newton expresa:

II Ley de Newton.

El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motrizimpresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Esta ley se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. La aceleración que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre el mismo. Entender la fuerza como la causa del cambio de movimiento y la proporcionalidad entre la fuerza impresa y el cambio de la velocidad de un cuerpo es la esencia de esta segunda ley. Además se deben tener en cuenta los siguientes criterios:

Si la masa del cuerpo es constante.

se puede establecer la siguiente relación, que constituye la ecuación fundamental de la dinámica:

Donde m es la masa del cuerpo la cual debe ser constante para ser expresada de tal forma. La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, también llamada fuerza resultante, es el vector suma de todas las fuerzas que sobre él actúan. Así pues:

El principio de superposición establece que si varias fuerzas actúan igual o simultáneamente sobre un cuerpo, la fuerza resultante es igual a la suma vectorial de las fuerzas que actúan independientemente sobre el cuerpo (regla del paralelogramo). Este principio aparece incluido en los Principia de Newton como Corolario 1, después de la tercera ley, pero es requisito indispensable para la comprensión y aplicación de las leyes, así como para la caracterización vectorial de las fuerzas. De esta ecuación se obtiene la unidad de medida de la fuerza en el Sistema Internacional de Unidades, el Newton:

Si la masa no es constante.

Si la masa de los cuerpos varía, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación y hay que hacer genérica la ley para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa. Para ello primero hay que definir una magnitud física nueva, la cantidad de movimiento, que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad.

De esta forma se puede relacionar la fuerza con la aceleración y con la masa, sin importar que esta sea o no sea constante. Cuando la masa es constante sale de la derivada.

Otra consecuencia de expresar la Segunda Ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que

Cantidad de movimiento o momento lineal.

En el lenguaje moderno la cantidad de movimiento o momento lineal de un objeto se define mediante la expresión P= mv. Es decir, es una magnitud vectorial proporcional a la masa y a la velocidad del objeto. Partiendo de esta definición y aplicando la ley fundamental de la mecánica de Newton, las variaciones de la cantidad de movimiento se expresan en función de la fuerza resultante y el intervalo de tiempo durante el cual se ejerce esta:

Tomando el intervalo de tiempo de t1 a t2 e integrando.

Física

Cinemática del movimiento circular uniforme (MCU) en mecánica clásica

El estudió de un cuerpo que presenta un movimiento uniforme en la mecánica clásica implica conocer algunos factores como:

Ángulo y velocidad angular.

El ángulo abarcado en un movimiento circular es igual al cociente entre la longitud del arco de circunferencia recorrida y el radio.

La longitud del arco y el radio de la circunferencia son magnitudes de longitud, por lo que el desplazamiento angular es una magnitud adimensional, llamada radián.

La velocidad angular es la variación del desplazamiento angular por unidad de tiempo:

Partiendo de estos conceptos se estudian las condiciones del movimiento circular uniforme, en cuanto a su trayectoria y espacio recorrido, velocidad y aceleración, según el modelo físico cinemático yhii.

Posición.

Se considera un sistema de referencia en el plano x,y, con vectores unitarios en la dirección de estos ejes {\displaystyle ({\text{O}};\mathbf {i} ,\mathbf {j} )}. La posición de la partícula en función del ángulo de giro \varphi y del radio r es en un sistema de referencia cartesiano x,y.

siendo:

 R: es el vector de posición de la partícula.

{\displaystyle r\;}: es el radio de la trayectoria.

Al ser un movimiento uniforme, a iguales incrementos de tiempo le corresponden iguales desplazamientos angulares, lo que se define como velocidad angular (ω):

El ángulo (φ), debe medirse en radianes:

{\displaystyle \varphi ={\frac {s}{r}}}

donde s es la longitud del arco de circunferencia
Según esta definición:

1 vuelta = 360° = 2 π radianes

½ vuelta = 180° = π radianes
¼ de vuelta = 90° = π /2 radianes

Velocidad tangencial.

La velocidad se obtiene a partir del vector de posición mediante derivación tangencial:

Aceleración. 

La aceleración, que para el movimiento circular uniforme es siempre normal, se obtiene a partir del vector velocidad con la derivación.

Movimiento circular y movimiento armónico.

En dos dimensiones la composición de dos movimientos armónicos de la misma frecuencia y amplitud, convenientemente desfasados, dan lugar a un movimiento circular uniforme.

Período y frecuencia.

El período T\, representa el tiempo necesario para que el móvil complete una vuelta.

Física

La fuerza centrifuga

En la mecánica clásica o mecánica newtoniana, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación, o equivalentemente la fuerza aparente que percibe un observador no inercial que se encuentra en un sistema de referencia rotatorio.

la fuerza centrífuga asociada a una partícula de masa m, en un sistema de referencia en rotación con una velocidad angular w y en una posición R, respecto del eje de rotación se expresa:

Fcf = -mw x (wxr)

Por lo tanto, el módulo de esta fuerza se expresa por:

Fcf = mw2r

 

Física

El equilibrio

Se dice que un cuerpo esta en equilibrio cuando esta sometido a un sistema de fuerzas, que la resultante de todas las fuerzas y el momento resultante sean cero.
Esto, físicamente, significa que el cuerpo, a menos que esté en movimiento uniforme rectilíneo, no se trasladará ni podrá rotar bajo la acción de ese sistema de fuerzas.
Las posibilidades de movimiento que tiene un cuerpo o los grados de libertad, son seis: tres de traslación, en las direcciones x, y, z y tres de rotación, alrededor de los mismos ejes. Como en general, los cuerpos que son objeto de estudio en ingeniería están unidos, soportados, en contacto con otros, las posibilidades de movimiento en traslación y rotación son menores, esto es, disminuyen los grados de libertad.

Las ecuaciones del equilibrio.

Si el cuerpo esta en reposo y sus fuerzas son o, entonces tenemos:

 

Física

Movimiento de proyectiles

Un proyectil es cualquier objeto lanzado en el espacio por la acción de una fuerza. Aunque un balón arrojado es también un proyectil técnicamente, el término se refiere generalmente a un movimiento.
Para determinar el movimiento de proyectil es necesario mirar las clases de proyectiles.

  • Proyectiles vehículo.

Muchos tipos de proyectiles se usan para “llevar” cierta carga a su destino (no solo el proyectil). Un proyectil, e.g. un obús, puede tener una carga explosiva o algún otro tipo de sustancia química o biológica. Además de un explosivo, un proyectil puede causar cierto tipo de daño dependiendo de lo que lleve; por ejemplo un agente incendiario o veneno incluso (como en flechas envenenadas).

  • Proyectiles cinéticos.

Un proyectil que no lleva ninguna carga explosiva ni de ningún otro tipo, se denomina proyectil cinético, arma de energía cinética, ojiva de energía cinética, obús cinético o penetrador cinético. Las armas de energía cinética típicas son proyectiles simples como rocas y balas de cañón, puntiagudas como flechas y algo puntiagudas como balas. Entre los proyectiles que no tienen ningún explosivo, están aquellos lanzados desde cañones de riel, cañones gauss y catapultas electromagnéticas, así como APFSDS.

  • Proyectiles cableados.

Algunos proyectiles se quedan conectados al equipo de lanzamiento mediante un cable después del lanzamiento:

Para ser guiados: misil alámbrico dirigido (rango de hasta 4 km).
Para administrar un electrochoque, como en el caso del Taser (rango de hasta 10.6 metros); dos proyectiles son disparados simultáneamente, cada uno con un cable. Para conectar al lanzador con el objetivo, ya sea para jalar al objetivo, como en un arpón de ballenas, o para llevar al lanzador hacia el blanco, como lo hace un gancho de agarre.

Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actúa es la aceleración de la gravedad. La gravedad actúa para influenciar el movimiento vertical del proyectil. El movimiento horizontal del proyectil es el resultado de la tendencia de cualquier objeto a permanecer en movimiento a velocidad.
El camino seguido por un proyectil se denomina trayectoria . El estudio del movimiento de proyectiles es complejo debido a la influencia de la resistencia del aire, la rotación de la Tierra, variación en la aceleración de la gravedad.

  • Elementos de los proyectiles:
  • Despaproyectiles
  • Despaproyectiles
  • Trayectoría.- es el camino recorrido por un proyectil
  • Altura del proyectil
  • Velocidad.
  • Coordenadas de posición en el plano.

Ver: video explicación del movimiento de proyectiles.

Física

El movimiento

Un movimiento es un cambio de la posición de un cuerpo a lo largo del tiempo respecto de un sistema de referencia.

El estudio del movimiento se puede realizar a través de la cinemática o a través de la dinámica. En función de la elección del sistema de referencia quedarán definidas las ecuaciones del movimiento, ecuaciones que determinarán la posición, la velocidad y la aceleración del cuerpo en cada instante de tiempo.

Características del movimiento.

todas las teorías físicas del movimiento atribuyen al movimiento una serie de características o atributos físicos como:

  • Posición (general en mecánica clásica y relativista, con restricciones en mecánica cuántica).
  • La cantidad de movimiento lineal
  • La cantidad de movimiento alineal
  • La fuerza existente sobre la paalineal
  • La trayectoria.

En mecánica clásica y mecánica relativista, la trayectoria es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.
Posición y desplazamiento.
En mecánica clásica es perfectamente posible definir unívocamente la longitud Lc de la trayectoria o camino recorrido por un cuerpo humano.

En relatividad especial sin embargo el concepto de desplazamiento de un móvil o longitud recorrida depende del observador y aunque para cada observador la longitud recorrida es mayor o igual que el desplazamiento alcanzado no puede definirse de manera objetiva una “longitud recorrida” por el móvil en la que puedan coincidir todos los observadores.

  • Velocidad y rapidez.

La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. En el lenguaje cotidiano se emplea las palabras rapidez y velocidad de manera indistinta. En física se hace una distinción entre ellas. De manera muy sencilla, la diferencia es que la velocidad es la rapidez en una dirección determinada. Cuando se dice que un auto viaja a 60 km/hora se está indicando su rapidez. Pero al decir que un auto se desplaza a 60 km/h hacia el norte se está especificando su velocidad. La rapidez describe qué tan aprisa se desplaza un objeto; la velocidad describe que tan aprisa lo hace y en que dirección.

  • Aceleración.

En física el término aceleración es una magnitud vectorial que se aplica tanto a los aumentos como a las disminuciones de rapidez en una unidad de tiempo, por ejemplo, los frenos de un auto pueden producir grandes aceleraciones retardantes, es decir, pueden producir un gran decremento por segundo de su rapidez.

  • Fuerza.

En física, la fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.

  • Energía.

En física, la energía se define como la capacidad para realizar un trabajo, se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo (movimiento), deformarlo o calentarlo.