Materia y sus Interacciones

Masa y Materia

La materia se define como todo aquello que posee una masa, ocupa un volumen y es capaz de interactuar gravitatoriamente.

Modelos atómicos

Choques en una dimensión

En física, se habla de un choque elástico (también, colisión elástica) entre dos o más cuerpos cuando se conserva la energía cinética total del sistema de ambos durante la interacción.

Los choques elásticos en una dimensión entre dos masas puntuales constituyen una forma sencilla de estudiar el fenómeno y sus resultados son fácilmente extrapolables a otros casos.

Para esto imagínese dos masas puntuales, una de masa  moviéndose con una velocidad  constante, y otra de masa  con velocidad constante sobre la misma línea y dispuestas en rumbo de colisión. Se desea conocer cuáles serán las velocidades de cada una de estas partículas después de la colisión, cuando la misma es del tipo elástica.

Si se llaman   y  respectivamente a dichas velocidades, se puede escribir las condiciones de conservación de los choques elásticos como:

Conservación del momento lineal:

Conservación de la Energía (cinética):

${\displaystyle \frac{1}{2}{𝑚}_1{𝑣}_1^2+\frac{1}{2}{𝑚}_2{𝑣}_2^2=\frac{1}{2}{𝑚}_1{𝑢}_1^2+\frac{1}{2}{𝑚}_2{𝑢}_2^2}$

Al resolver ambas ecuaciones se obtiene:

${\displaystyle {𝑢}_1=\frac{{𝑣}_1({𝑚}_1-{𝑚}_2)+2{𝑣}_2{𝑚}_2}{{𝑚}_1+{𝑚}_2}}$

${\displaystyle {𝑢}_2=\frac{{𝑣}_2({𝑚}_2-{𝑚}_1)+2{𝑣}_1{𝑚}_1}{{𝑚}_1+{𝑚}_2}}$

Durante el choque elástico, la restricción de conservar la energía cinética del sistema, implica que durante la colisión no se emite sonido, calor, ni se producen deformaciones permanentes en los cuerpos como consecuencia del impacto.

Si en una colisión se produce deformaciones permanentes en uno o más de los cuerpos, sonido, calor u otro mecanismo de pérdida de energía, se denomina inelásticas. En ese caso la pérdida de energía puede ser total o parcial.

Por otro lado, los choques en que después la energía cinética se ve incrementada, se denominan choques explosivos. Por ejemplo, un dispositivo elástico instalado en uno de los cuerpos de tal modo que se dispare con el contacto de otro.

Choques en dos dimensiones

Los choques en dos dimensiones son colisiones entre objetos que se mueven en un plano bidimensional, como el choque de dos bolas de billar.  

Centro de masa y velocidad de centro de masa

Velocidad de centro de mesa

La velocidad es el cambio de posición de un objeto a lo largo del tiempo. El centro de masa es la ubicación de las partículas dentro de un sistema donde se puede considerar que la masa total del sistema está concentrada. Cuando el sistema de partículas se mueve, el centro de masa se mueve con él. La ecuación de velocidad del centro de masa es la suma del momento de cada partícula (masa por velocidad) dividido por la masa total del sistema.

Esta ecuación muestra la velocidad del centro de masa de tres partículas:

Dónde:

m representa la masa en kilogramos (kg)

v representa la velocidad en metros por segundo (m / s)

RADIANES/ GRADOS 

Los grados y los radianes son dos unidades para la medición de ángulos. Un círculo tiene 360 grados, que equivale a 2π radianes, de modo que 360° y 2π radianes representan el valor numérico de "una vuelta" a un círculo. ¿Parece confuso? No te preocupes, ya que puedes convertir grados a radianes o radianes a grados con algunos pasos muy simples.

1.- Escribe el número de grados que quieras convertir a radianes. Aquí tienes unos ejemplos para que entiendas bien:

Ejemplo 1: 120°

Ejemplo 2: 30°

Ejemplo 3: 225°

2.- Multiplica los grados por π/180. Para entender por qué debes hacer este cálculo, tienes que saber que 180° equivalen a 1π radián. Por eso, 1 grado equivale a (π/180) radianes. Ahora que sabes esto, multiplica los grados por π/180 para convertir grados a radianes. Puedes quitar el símbolo de los grados, ya que expresarás el resultado en radianes. Esta es la manera de hacerlo:

Ejemplo 1: 120 x π/180

Ejemplo 2: 30 x π/180

Ejemplo 3: 225 x π/180

3.- Realiza el cálculo. Multiplica los grados por π/180. Piensa en ello como en la multiplicación de dos fracciones: la primera fracción tiene los grados como numerador y "1" como denominador, mientras que la segunda fracción tiene π como numerador y 180 como denominador. Así es cómo debes hacer el cálculo:

Ejemplo 1: 120 x π/180 = 120π/180

Ejemplo 2: 30 x π/180 = 30π/180

Ejemplo 3: 225 x π/180 = 225π/180

4.- Simplifica. Ahora tienes que reducir la fracción al mínimo para obtener el resultado final. Encuentra el número más grande que pueda dividirse equitativamente entre el numerador y el denominador de cada fracción, y simplifica. El número más grande para el ejemplo 1 es 60; para el segundo, 30; y para el tercero, 45. No es necesario que sepas este número de una sola vez. Puedes probar dividir el numerador y denominador por 5, 2, 3, o cualquier número que sea divisor de ambos números. Así es cómo debes hacerlo:

• Ejemplo 1: 120 x π/180 = 120π/180 ÷ 60/60 = 2/3π radianes
• Ejemplo 2: 30 x π/180 = 30π/180 ÷ 30/30 = 1/6π radianes
• Ejemplo 3: 225 x π/180 = 225π/180 ÷ 45/45 = 5/4π radianes

Escribe la respuesta. Para no equivocarte, escribe la medida del ángulo en radianes. ¡Terminaste! Así es cómo debes hacerlo:

Ejemplo 1: 120° = 2/3π radianes

Ejemplo 2: 30° = 1/6π radianes

Ejemplo 3: 225° = 5/4π radianes

Física del movimiento de rotación

La física del movimiento de rotación se describe mediante un concepto conocido como cinemática. La cinemática es un campo de la física que se centra en el movimiento de un objeto sin hacer referencia a las fuerzas que causan el movimiento. La cinemática se centra en variables como la aceleración, la velocidad, el desplazamiento y el tiempo, que pueden escribirse en términos de movimiento lineal o rotacional. Al estudiar el movimiento de rotación, utilizamos el concepto de cinemática de rotación. La cinemática rotacional se refiere al movimiento de rotación y trata de la relación entre las variables del movimiento de rotación.

LEY DE BOYLE