Física de fuerza y movimiento

Fórmulas básicas
Aceleración
La aceleración media del movimiento de un cuerpo es el cociente entre la variación de la velocidad de dicho cuerpo y el intervalo de tiempo en el que dicha variación se produce.
. Ec. N°. 1
La unidad de aceleración en el SI es el metro/segundo2 (m/s2)
La aceleración instantánea de un móvil es su aceleración en uninstante dado, y se calcula obteniendo la derivada del vector velocidad respecto del tiempo.
. am= lim (V/t) = dV/dt; t0 Ec. N°. 2

El vector aceleración de un móvil se puede descomponer en sus dos componentes:
 Aceleración tangencial (at), cuyo valor es la variación del módulo de la velocidad respecto al tiempo.
.at= dV/dt Ec. N°. 3
 La dirección de la aceleración tangencial es la de la tangente a la trayectoria en el punto considerado.

Figura Nº. 1. Esquema de aceleración
 Aceleración normal (an), que es debida a la variación en la dirección de la velocidad y cuyo valor es:
an = V2/R Ec. N°. 4
donde R es elradio de curvatura de la trayectoria en el punto considerado.
La dirección de la aceleración normal es la de la perpendicular a la trayectoria en el punto considerado y en el sentido del centro de curvatura.
El valor de la aceleración, en función de sus componentes, es: a = at + an y el módulo de la aceleración es:
Ec. N°. 5Fuerza
Fuerza es todo aquello capaz de variar el movimiento de un cuerpo o producirle deformaciones. La unidad de fuerza en el SI es el Newton (N).
La fuerza es una magnitud vectorial. Por consiguiente, como todo vector quedará determinada por:
 Su módulo y los cosenos directores o cosenos de los ángulos que forma con los ejes de coordenadas.
 Sus componentes sobre los ejes de coordenadas.En ambos casos, se cumplen las relaciones siguientes:
Cos  = Fx/F Ec. N°. 6
Cos  = Fy/F Ec. N°. 7
Cos  = Fz/F Ec. N°. 8
y el módulo de la fuerza vendrá dado por la siguiente fórmula:Ec. N°. 9
El vector fuerza F, escrito en función de componentes, será:
Ec. N°. 10
donde i, j y k, son los vectores unitarios -de módulo unidad- en la dirección de los tres ejes de coordenadas, respectivamente.
Energía
Energía de una partícula es la medida de su capacidad para realizarun trabajo. La energía mecánica, o energía de una partícula como medida de su movimiento, es siempre la suma de su energía cinética y de su energía potencial.
. E = Ec + Ep; donde: Ec = 1/2 m • V2 Ec. N°. 11
La energía mecánica total de una partícula aislada no varía (principio de conservación de la energía mecánica). En los puntos 1 y 2 de la trayectoria de una partícula próxima a lasuperficie terrestre se cumple (en ausencia de fuerzas exteriores):
E1 = E2 o bien: 1/2 m v21 + m g h1 = 1/2 m v22 + m g h2 Ec. N°. 12
En general podemos decir que la energía de una partícula dada, más la energía recibida por fuerzas exteriores, es igual a la energía final de la partícula más la energía perdida por rozamiento.
m g h1 + 1/2 m v1 + WF•ext = m g h2 + 1/2 m v22 + Wroz Ec. N°.13
La potencia
Es el trabajo, o transferencia de energía, realizado por unidad de tiempo. El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, la potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el...