Tiro parabólico

Se llama así al realizado por un objeto cuya trayectoria forma una parábola.

Es representado por un vector tangencial a la parábola del tiro en el eje z, este vector puede descomponerse en dos movimientos; en el eje x será un movimiento rectilíneo uniforme, y en el eje z un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Es curioso que el tiro parabólico sea analizado en estos dos ejes, pero es así debido a que la gravedad siempre afectara (y), y también encontraremos una distancia (x) dentro de su recorrido.

En el eje x la velocidad será siempre constante, y en y su velocidad varía pero su aceleración es siempre constante.

Para los analisis de tiro parabólico utilizaremos las fórmulas de movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Dentro de este tema podemos analizar tambien el tiro horizontal, ya que es un movimiento que comienza dado en el eje x que al verse afectado por la gravedad se describe como una parábola que a su vez puede analizarse como una caída libre, ovbiamente en el eje y.

Movimiento rectilíneo uniformemente variado

Movimiento que varía su velocidad con aceleración o desaceleración (negativa) constante.

Dentro de este tema localizamos en movimiento en el eje x pero también en el eje y, llamado también tiro vertical.

El tiro vertical es un movimiento que podemos localizar o encontrar elementos como velocidad inicial, posición, tiempo, tiempo de altura máxima, velocidad de altura máxima, esto para problemas de altura o posiciones que a veces nos cuesta trabajo localizar con otras tecnicas.

Su formula básica es:
V=Vo+at

La aceleración en el tiro vertical será siempre constante y es dada por la fuerza normal de manera negativa. La gravedad tiene un valor de 9.82 m/s.

Para problemas de posición utilizamos la fórmula siguiente:
h=at2/2

Para otra clase de problemas encontramos la siguiente:
X=Xo+Vot+at2/2

Movimiento rectilíneo uniforme

Es un movimiento en una magnitud recta con velocidad constante también su aceleración es constante (igual a cero) o nula.

El concepto rectilíneo tiene que ver con la trayectoria (recta), y la palabra uniforme se relaciona con la velocidad (constante).

Es un movimiento de dificil aplicación en la vida cotidiana pero no imposible de localizar.

Se analiza en el eje x de el plano cartesiano.

Fuerza de rozamiento

Fuerza de rozamiento es la fuerza que ejerce una superficie sobre otra y que afecta en la capacidad de deslizamiento de dicho objeto.

Para trabajar con con problemas de movimiento estático y cinético es necesario considerarla, ya que implica también un movimiento en el análisis de las fuerzas localizadas en un vector ya sea descompuesto en el componente en x o un vector sin descomponer.

Depende de los materiales de contacto sera la fuerza de rozamiento.

Coeficientes de rozamiento

Fricción o rozamiento, puede definirse como una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo determinado, retardando así su deslizamiento. Esta fuerza tiene un sentido que se opone al posible movimiento de un cuerpo determinado que se opone sobre otro o viceversa.

Podemos explicar esta fuerza de la siguiente manera: no tendremos la misma fuerza de rozamiento si caminamos sobre un pista de hielo que si caminamos sobre el pavimento rugoso, ya que el hielo tiene un coeficiente de rozamiento mucho menor al del suelo rugoso, por lo cual nos será mucho más sencillo caminar sobre el suelo rugoso por su composición de materiales y la forma de su superficie.

Con este ejemplo podemos comprender que un coeficiente de rozamiento es la medida en que un cuerpo opone el deslizamiento sobre otro, lo que permite que todos los objetos avancen o se detengan al estar sobre otra superficie.

Dentro de los coeficientes de rozamiento encontramos dos tipos: estático y cinético. De una forma simple podríamos definir estos dos coeficientes.

• Coeficiente de rozamiento estático: Este coeficiente se refiere a la fuerza que tiene un objeto sobre otro oponiendo una resistencia sin movimiento, o en su defecto la fuerza que se aplica a un objeto (que se opone sobre otro) para colocarlo en movimiento. El rozamiento estático puede como: la fricción estática máxima (fe max) es menor o igual que el coeficiente de rozamiento estático (que es una contante dependiente de los materiales friccionados) por la fuerza normal (fn).

Es importante mencionar que la fuerza normal es la que reacciona en la misma magnitud en sentido opuesto, o en contra del peso.

• Coeficiente de rozamiento cinético: Se refiere a la fuerza que presenta un objeto sobre otro estando ya en movimiento. Se explica de la siguiente forma: fricción cinética (fc) es igual (=) al coeficiente de rozamiento estático (constante) que multiplica a la fuerza normal (fn).

Podemos observar que al romperse la fricción estática, es decir, cuando llega a su máximo, comienza la fricción cinética.

A continuación podemos observar la diferencia entre los coeficientes de rozamiento de algunos materiales:

Material, coeficiente de rozamiento estático, coeficiente de rozamiento cinético.

• Articulaciones humanas-0.02-0.003
• Acero/hielo-0.03-0.02
• Acero/teflón-0.04-0.04
• Hielo/hielo-0.01-0.03
• Esquí(encerado)/nieve(0ºC)-0.1-0.05
• Acero/acero-0.15-0.09
• Vidrio/madera-0.2-0.25
• Caucho/cemento(húmedo)-0.3-0.25
• Mdera/cuero-0.5-0.4
• Acero/latón-0.5-0.4
• Madera/madera-0.7-0.4
• Madera/piedra-0.7-0.3
• Vidrio/vidrio-0.9-0.4
• Caucho/cemento-1-0.8
• Cobre/hierro-1.1-0.3
• Teflón/teflón-0.4-0.4

Si prestamos un poco de atención a nuestro entorno podremos encontrar miles de ejemplos relacionados con la fricción estática y cinética.

Leyes de Newton

Se denomina asi a las tres leyes publicadas por Isaac Newton en 1687 en la obra PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA. Estas tres leyes nos hablan especificamente del movimiento de los cuerpos, englobando asi inumerables situaciones. A continuación definire por separado cada una de ellas.

Primera ley o ley de la inercia:

Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo o movimiento uniforme, al menos de que una fuerza externa actúe sobre él.

Dicha ley nos indica que si un cuerpo no actúa sobre otro este no cambiará su movimiento. Viendolo desde dos puntos:

• 
  
  Un cuerpo que se encuentra fijo (sin moverse) no comenzará su movimiento al menos de que una fuerza ajena a el lo propicie.


• 
  
  Un cuerpo que se encuentra en movimiento no cambiara su aceleraciçon ni su dirección al menos de que algo a su alrededor lo limite, es decir lo haga moverse a mayor velocidad o detenga su curso.

Segunda ley o ley de la fuerza:

Siempre que una fuerza actué sobre un cuerpo produce una aceleración en la dirección de la fuerza, que es directamente proporcional a la fuerza, pero inversamente proporcional a la masa.

La segunda ley de Newton nos muestra una acción sencilla de comprobar, ya que la fuerza varia de acuerdo al objeto al que se le aplica dicha fuerza, definitivamente no será posible mover un escritorio con la misma fuerza con la que podemos mover una hoja de papel. Así nos damos cuenta de que la fuerza aplicada varía según la masa de un objeto.

La segunda ley de Newton puede expresarse de la manera siguiente:

F=m·a

(fuerza es igual a masa por aceleración)

Ya que debemos tomar en cuenta que según la masa y la aceleración de un objeto podremos encontrar la fuerza que debemos aplicar para poder hacer reaccionar a dicho objeto.

En otras palabras, estos tres puntos (fuerza, masa y aceleración) se relacionan entre sí por que siempre que aplicamos una fuerza producimos una aceleración y esta variará recuerdo a la masa de nuestro objeto.

Tercera ley o principio de acción y reacción:

A toda acción corresponde una reacción en igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto.

Esta ley nos expresa que, al aplicar a un objeto una fuerza, este reaccionara oponiendo o resistiendo el peso del objeto que se le presenta. Esta oposición de fuerza tendra la misma dirección y será de igual magnitud. Repitiendo, lo unico que cambiará será su sentido.

Esta ley la podemos aplicar solo cuando las fuerzas son iguales y no ahi indicios de movimiento.

Vectores

Un vector es una magnitud física que tiene módulo y dirección. Puede tener, solamente, dos o tres direcciones en un plano.

Un vector es representado como un segmento que se dirige hacia algun lugar, por ello se dibuja de forma similar a una flecha. La longitud representa el módulo dle vector y la punta de la fleca indica su dirección.

Hay dos tipos de vectores:
- Vector escalar: Representa la magnitud de un fenómeno.
- Vector normal: tiene origen, módulo, dirección y sentido.

Para comprender esto un poco mejor veamos lo que significa cada uno de los conceptos anteriores.
* Origen: punto de partida.
* Módulo: tamaño del vector o medida del transcurso.
* Dirección: dirección desde el punto de partida al de llegada.
* Sentido: se refiere ¿hacia donde nso dirigimos? pero dentro de una dirección.

Podemos localizar varios puntos en un vector si utilizamos las bases de la trigonometria como lo son las razones trigonométricas y el teorema de Pitágoras, de esta forma podremos localizar un vector dentro de un plano cartesiano. A su vez nos daremos cuenta si este vector toma una dirección positiva o negativa, o en su defecto alternada, es decir positiva y negativa a la vez; todo ello dentro de un plano cartesiano.

Notación científica

A veces, nos es muy difícil expresar cifras enteras muy grandes, o decimales muy pequeños; en estas ocasiones tenemos la opción de simplificar dicha cifra y la mejor manera de hacerlo es usando la notación científica.

La notación científica es llevada a cabo por una exponenciación basada en múltiplos y súbmúltiplos de 10.

Algo básico e importantísimo dentro de la notacón científica es el uso de prefijos para simplificar el uso de expresiones matemáticas complejas. A continuación se hará mención de una lista de prefijos de la notación científica.

10^n PREFIJO SIMBOLO EQUIVALENCIA
10^24 yotta Y 1,000,000,000,000,000,000,000,000
10^21 zetta Z 1,000,000,000,000,000,000,000
10^18 exa E 1,000,000,000,000,000,000
10^15 peta P 1,000,000,000,000,000
10^12 tera T 1,000,000,000,000
10^9 giga G 1,000,000,000
10^6 mega M 1,000,000
10^3 kilo K 1,000
10^2 hecto h 100
10^1 deca da/D 10
10^0 1
10^-1 deci d 0.1
10^-2 centi c 0.01
10^-3 mili m 0.001
10^-6 micro u 0.000,001
10^-9 nano n 0.000,000,001
10^-12 pico p 0.000,000,000,001
10^-15 femto f 0.000,000,000,000,001
10^-18 atto a 0.000,000,000,000,000,001
10^-21 zepto z 0.000,000,000,000,000,000,001
10^-24 yocto y 0.000,000,000,000,000,000,000,001

Muchos de estos prefijos d ela notación científica son utilizados cotidianamente por miles de personas. Ya que los prefijos son utilizados anexandolos a las unidades fundamentales y asi simplificamos su manejo.

Así es como, en lugar de pedir 1,000 grs de tortillas podremos pedir 1 kilogramo que es aun mas sencillo y rápido.

Unidades fundamentales

Dentro de la medición, existe un elemento muy importante el cual es la unidad patrón. Para hacer de la medición algo menos complejo se han creado unidades universales, que nos ayudan a obtener resultados más precisos. Estas unidades se basan en siete, las cuales son llamadas ''unidades fundamentales'', de las cuales se desglosan muchas unidades mas. Las unidades fundamentales son las siguientes:

- Metro: (m) unidad de longitud.
- Gramo: (g) unidad de masa.
- Segundo: (s) unidad de tiempo.
- Amperio: (A) unidad que mide la intensidad de corriente eléctrica constante.
- Kelvin: (k) unidad de temperatura termodinámica.
- Mol: (mol) Unidad que mide la cantidad de un sistema, o cantidad de átomos.
- Candela: (cd) unidad que mide la intensidad luminosa.

Podemos darnos cuenta que las unidades antes mencionadas son utilizadas día a día por todo individuo; cuando compramos las tortillas, cuando pedimos un trozo de tela, al preguntar la hora, y en muchos otros casos, ya que es imposible mencionar todas las situaciones en que podemos localizar estas unidades.

Física y otras ciencias

Ya que la física, es la ciencia encargada de estudiar los fenómenos que suceden en nuestro entorno, es posible relacionarla con muchas de las ciencias existentes en nuestra vida. A continuación mencionaré algunos ejemplos.

- Física&Astronomia. La astronomías es más vieja que la física, de esta manera fué la astronomia quien dió inicio a la física al mostrar lo simple del movimiento de las estrellas y los planetas.

- Física&Biología. La física, con sus estudios ha permitivo conocer la célula. Esto gracias a la aportación de la óptica con la creación del microoscopio.

- Física&deportes. Definitivamente la física quedá intimamente ligada con la infinidad d emovimientos de neustro cuerpo, y todos ellos se rigen de una u otra manera por la acción de la fuerza de gravedad; también mantinen un equilibrio, muetsran fuerza, peso, resistencia, y algunas otras cosas.

- Física&Química. La quimica y la física en conjunto dan resultado a la biología. Esto sucede por que comunmente los fenómenos físicos ocurren junto con los químicos.

- Física&Geología. La geología, es la ciencia que estudia la Tierra; y la física ayuda a comprender los fenómenos ocurridos en ella.

- Física&Matemáticas. Las matemáticas son una materia complementaria de la física, ya que es utilizada en el manejo de cálculos (números).

Y existen aún más relaciones con muchas otras ciencias, pero es un tema demaciado extenso, por eso se han mencionado solo algunos casos.

Mediciones

Medición, es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, a la que llamamos patrón, que elegimos como unidad.

Se necesita el objeto y una unidad de medida ya establecida. Hay dos sistemas patrones muy conocidos con los que podemos determinar la medida de una magnitud, estos son:
- El Sistema Ingles (yardas, millas, pulgadas, pies, etc).
- El Sistema Internacional (metros, kilómetros, centímetros, etc).

La medición se basa en una magnitud, y dicha magnitud tiene números y unidades.

En conclusión, la medición es una parte fundamental de nuestra vida, y un tema bastante amplio, en el que podemos abarcar un sin fin de situaciones y ejemplos cotidianos.

Metodología científica

No existen reglas exactas que nos lleven a una investigación sin error, sin embargo a lo largo del tiempo se han logrado recopilar una serie de pasos, que en conjunto, nos han llevado a conformar la dicha ''metodológía científica''.

La metodología científica es una herramienta base para resolver un problema, que ha surgido debido a la necesidad de dar un orden a las ideas.

Esta, tiene como objetivo determinar la hipotesis y solución de problemas comunes buscando que la conclusión sea lo más acertada posible. La metodología científica se puede determinar en varios pasos, los cuales enumero a continuación:

1.- Observación.

2.- Identificación del problema.

3.- Hipótesis.

4.- Experimentación.

5.- Conclusión.

Gracias a estos pasos muchos científicos han llegado a realizar grandes descubrimientos, especialmente en el ámbito de la Física, ya que sabemos que todo suceso a nuestro alrededor es en base a una explicación o razón muy amplia y profunda.