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4to y 5to año

Física de bachillerato

Cinemática escalar y vectorial, leyes de Newton, estática, trabajo, conservación de energía y electromagnetismo.

Cinemática vectorial

Movimiento rectilíneo, lanzamiento de proyectiles y movimiento circular.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

El MRUV describe el movimiento en línea recta con aceleración constante. Las tres ecuaciones principales son: vf = vi + a·t, d = vi·t + (1/2)·a·t², y la ecuación independiente del tiempo: vf² = vi² + 2·a·d.

Ejercicio resuelto: Distancia de frenado

Enunciado: Un vehículo viaja a una velocidad inicial de 20 m/s (72 km/h) y aplica los frenos desacelerando a razón constante de 4 m/s² hasta detenerse por completo. ¿Qué distancia recorre durante la frenada?

Paso 1: Identificar variables conocidas: vi = 20 m/s, velocidad final vf = 0 m/s (se detiene), aceleración a = -4 m/s² (desaceleración).

Paso 2: Seleccionar la ecuación que no requiere el tiempo: vf² = vi² + 2·a·d.

Paso 3: Sustituir y despejar: 0 = (20)² + 2(-4)·d => 0 = 400 - 8d => 8d = 400 => d = 50 metros.

Resultado: El vehículo necesita 50 metros para detenerse.

Dinámica y leyes de Newton

Fuerzas de rozamiento, planos inclinados, cuerdas y poleas.

Fuerzas en un plano inclinado

En un plano inclinado con ángulo θ respecto a la horizontal, el peso del cuerpo (P = m·g) se descompone en dos ejes perpendiculares. El componente paralelo al plano que tiende a deslizar el objeto es P_paralelo = m·g·sen(θ). El componente perpendicular al plano compensado por la fuerza normal es P_perpendicular = m·g·cos(θ).

La fuerza normal vale N = m·g·cos(θ). Si existe coeficiente de roce dinámico μ, la fuerza de fricción opuesta al deslizamiento es Fr = μ · N = μ · m·g·cos(θ).

Trabajo, energía y potencia

Energía cinética y potencial, teorema del trabajo y conservación de la energía.

Principio de conservación de la energía mecánica

En ausencia de fuerzas no conservativas como la fricción o la resistencia del aire, la energía mecánica total de un sistema cerrado permanece constante: Em = Ec + Ep = constante. Cuando actúa el rozamiento, el trabajo realizado por la fuerza de fricción equivale a la diferencia entre la energía mecánica final y la inicial.

Electrostática y circuitos

Ley de Coulomb, campo eléctrico, potencial eléctrico, ley de Ohm y circuitos.