Formulario y Conceptos de Física y Álgebra

Fichas de vocabulario que cubren la teoría, leyes, propiedades algebraicas y fórmulas de física para estática y dinámica rotacional.

Estática

Rama de la física que estudia los cuerpos en reposo o en equilibrio, donde las fuerzas resultantes sobre ellos son iguales a cero.

Fuerzas coplanares

Conjunto de fuerzas cuyas líneas de acción se encuentran en un mismo plano.

Fuerzas no coplanares

Conjunto de fuerzas cuyas líneas de acción se encuentran en diferentes planos.

Principio de transmisibilidad de las fuerzas

Establece que el efecto externo de una fuerza no se modifica si se traslada a lo largo de su propia línea de acción.

Sistemas de fuerzas colineales

Sistema formado por dos o más fuerzas que actúan sobre un cuerpo en una misma línea de acción y dirección.

Sistema de fuerzas concurrentes

Sistema donde las líneas de acción de las fuerzas pasan por un mismo punto, formando un ángulo entre ellas.

Par de fuerzas

Dos fuerzas paralelas de igual magnitud pero sentido contrario que actúan sobre un cuerpo, con resultante igual a cero ($R = 0$), produciendo equilibrio de traslación pero no de rotación.

Momento de una fuerza (Torque)

Capacidad de una fuerza para hacer girar un cuerpo alrededor de un punto o eje, calculada como $M = F \cdot r$ y expresada en $N \cdot m$.

Centro de gravedad

Punto exacto donde se considera concentrado el peso total de un cuerpo para analizar el efecto de la gravedad.

Centroide

Centro geométrico de una figura u objeto que depende únicamente de su forma y puede situarse dentro o fuera de él.

Centro de masa

Punto donde se considera concentrada toda la materia (masa) de un objeto o sistema, determinando su movimiento ante una fuerza externa.

Primera condición de equilibrio

Establece que para estar en equilibrio traslacional, la resultante de todas las fuerzas aplicadas debe ser cero (es decir, $\sum \mathbf{F}_x = 0$, $\sum \mathbf{F}_y = 0$).

Segunda condición de equilibrio

Establece que para estar en equilibrio rotacional, la suma de los momentos o torques de todas las fuerzas respecto a cualquier punto debe ser cero ($\sum \mathbf{M} = 0$).

Desplazamiento angular

Ángulo descrito por un cuerpo en rotación, calculado como $\theta = \frac{s}{r}$ expresado en $rad$, donde $2\pi\,rad = 360^\circ$.

Velocidad angular

Variación del desplazamiento angular por unidad de tiempo, calculada como $\omega = \frac{\theta_f - \theta_0}{t_f - t_0} = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f$ en $rad/s$.

Aceleración centrípeta

Aceleración provocada por el cambio de dirección de la velocidad en un movimiento circular, dirigida hacia el centro y dada por $a_c = \frac{v^2}{r}$ en $m/s^2$.

Fuerza centrípeta

Fuerza neta dirigida hacia el centro del círculo que mantiene a un objeto girando, dada por $F_c = m \cdot a_c = \frac{m \cdot v^2}{r}$ en $N$.

Inercia rotacional (Momento de inercia)

Propiedad de los cuerpos de oponerse a cambios en su estado de movimiento de rotación, representada por $I$ y medida en $kg \cdot m^2$.

Momento de inercia de un aro o cilindro hueco

Inercia rotacional dada por la fórmula $I = M R^2$ respecto a su eje central.

Momento de inercia de una esfera sólida

Inercia rotacional dada por la fórmula $I = \frac{2}{5} M R^2$ respecto a cualquier diámetro.

Momento de inercia de una esfera hueca

Inercia rotacional dada por la fórmula $I = \frac{2}{3} M R^2$ respecto a cualquier diámetro.

Momento de inercia de un disco o cilindro sólido

Inercia rotacional dada por la fórmula $I = \frac{1}{2} M R^2$ respecto a su eje central.

Momento de inercia de una varilla delgada

Inercia rotacional dada por $I = \frac{1}{12} M L^2$ para un eje central perpendicular, o $I = \frac{1}{3} M L^2$ para un eje por uno de sus extremos.

Cantidad de movimiento angular

Producto de la magnitud del momento de inercia de un cuerpo por su velocidad angular, dado por $L = I \omega$ y expresado en $kg \cdot m^2/s$.

Energía cinética rotacional

Energía debido a la rotación de un cuerpo rígido, calculada mediante $K = \frac{1}{2} I \omega^2$.

Ley de conservación del momento angular

Establece que el momento angular total de un sistema aislado se mantiene constante si el torque externo neto es cero ($\tau_{ext} = 0$), cumpliéndose $L_i = L_f$.

Multiplicación de potencias con la misma base

Propiedad de los exponentes donde la base permanece igual y los exponentes se suman: $x^m \cdot x^n = x^{m+n}$.

División de potencias con la misma base

Propiedad de los exponentes donde la base permanece igual y los exponentes se restan: $\frac{x^m}{x^n} = x^{m-n}$.

Potencia de una potencia

Propiedad de los exponentes donde la base permanece igual y los exponentes se multiplican: $(x^m)^n = x^{m \cdot n}$.

Propiedad del exponente negativo

Propiedad que establece que cualquier término con exponente negativo equivale a su recíproco positivo: $x^{-n} = \frac{1}{x^n}$.

Propiedad del exponente cero

Propiedad algebraica que establece que cualquier número diferente de cero elevado a la potencia cero es igual a uno: $x^0 = 1$.

Relación entre torque y aceleración angular

Ecuación fundamental de la dinámica rotacional expresada como $\tau = I \alpha$.