Cómo entender la mecánica clásica: 12 pasos (con imágenes)

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Cómo entender la mecánica clásica: 12 pasos (con imágenes)
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La física clásica es el estudio del movimiento, los proyectiles, las poleas y los planetas. Se ocupa principalmente del movimiento de objetos grandes a través del espacio a velocidades lentas relativamente bajas. La física clásica se ocupa de la mecánica del movimiento de un objeto en respuesta a una fuerza. Debido a esto, la física clásica a menudo se denomina simplemente mecánica o cinemática.

Pasos

Parte 1 de 3: Aprender las leyes del movimiento y la conservación de Newton

Comprender la física clásica, paso 1
Comprender la física clásica, paso 1

Paso 1. Defina la primera ley de movimiento de Newton

La primera ley de Newton nos dice que cualquier objeto en movimiento continuará moviéndose en la misma dirección a la misma velocidad a menos que otra fuerza actúe sobre él para cambiar su movimiento. Si un objeto está estacionario, permanecerá estacionario.

  • Esta primera ley a veces se denomina ley de inercia.
  • Esta ley establece que un objeto se mueve con una velocidad constante (velocidad y dirección) a menos que haya una fuerza neta distinta de cero (desequilibrada) actuando sobre él. Un objeto que no se mueve tiene una fuerza neta de cero que actúa sobre él.
Comprender la física clásica, paso 2
Comprender la física clásica, paso 2

Paso 2. Comprender la segunda ley de movimiento de Newton

A medida que aumenta la fuerza que actúa sobre un objeto, aumenta la aceleración del objeto. La fuerza por sí sola no determina la aceleración de un objeto; La masa del objeto también juega un papel fundamental. Cuanto mayor sea la masa de un objeto, más lento se acelerará.

  • Esta relación se puede explicar usando la fórmula F = ma donde "F" es la fuerza que actúa sobre el objeto, "m" es la masa del objeto y "a" es la aceleración del objeto.
  • Otra forma de pensar en esta ley es que un objeto no se acelerará a menos que haya una fuerza desequilibrada (o neta) actuando sobre él.
Comprender la física clásica, paso 3
Comprender la física clásica, paso 3

Paso 3. Aprenda la tercera ley del movimiento de Newton

La tercera ley establece que cada acción tiene una reacción igual y opuesta. Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, hay una fuerza de exactamente la misma magnitud que empuja hacia atrás en la dirección opuesta a la fuerza original.

  • Por ejemplo, cuando te sientas en un banco, estás ejerciendo una fuerza hacia abajo en el banco, pero el banco está ejerciendo una fuerza hacia arriba igual sobre ti.
  • Esta ley establece que todas las fuerzas vienen en pares.
Comprender la física clásica Paso 4
Comprender la física clásica Paso 4

Paso 4. Conozca las leyes de conservación de la energía, el momento y el momento angular

La conservación de la energía establece que "la energía no se puede crear ni destruir". En otras palabras, la energía permanece constante en un sistema aislado. Lo mismo ocurre con el momento y el momento angular: en un sistema aislado, el momento y el momento angular permanecen constantes.

Es importante señalar que un sistema aislado es aquel en el que no hay fuerzas externas que actúen sobre él. En realidad, un sistema aislado no existe realmente, pero es un modelo útil para describir los principios básicos de las leyes físicas de la naturaleza

Parte 2 de 3: Comprender el movimiento de los objetos

Comprender la física clásica, paso 5
Comprender la física clásica, paso 5

Paso 1. Estudie la derivación de las ecuaciones básicas

Hay cuatro ecuaciones básicas que describen el movimiento de un objeto en términos de tiempo (t), velocidad (vF: velocidad final; vI: velocidad inicial), aceleración (a) y desplazamiento (d). Estas se conocen como ecuaciones cinemáticas y se pueden reorganizar de varias formas para resolver la variable deseada. Ser capaz de derivar estas ecuaciones por su cuenta solidificará su comprensión de estos conceptos.

  • Vuelva a crear algunos laboratorios de física básicos en casa e intente derivar las ecuaciones de los datos que ha recopilado.
  • Las ecuaciones cinemáticas básicas son:

    • d = vIt + ½at2
    • vF2 = vI2 + 2ad
    • vF = vI + en
    • d = (vI + vF) / 2 * t
Comprender la física clásica, paso 6
Comprender la física clásica, paso 6

Paso 2. Defina un vector

Un vector es una cantidad comúnmente utilizada en matemáticas y física que tiene una magnitud y una dirección. La magnitud define la "duración" del movimiento. Cuando se habla de velocidad, la magnitud es la rapidez con la que se mueve el objeto. La dirección en que se mueve el objeto define el segundo componente del vector, la dirección.

Cuando los objetos están en movimiento, generalmente se mueven en una dirección a una velocidad específica. Pueden moverse a una velocidad constante o acelerarse, pero en cualquier caso, se dice que el movimiento tiene tanto una magnitud como una dirección; por tanto, su movimiento es un vector

Comprender la física clásica, paso 7
Comprender la física clásica, paso 7

Paso 3. Dibuja diagramas del problema

La física puede ser muy abstracta, pero la mejor forma de llegar a la raíz del problema es extraerla. Dibuje una imagen básica de lo que está sucediendo en el problema descrito y luego agregue todas las fuerzas que existen.

  • Las fuerzas son vectores, así que recuerde dibujarlas usando una flecha con magnitud y dirección.
  • No olvide las fuerzas invisibles como la fuerza de gravedad, la fuerza de fricción y la fuerza normal (la fuerza que actúa contra un objeto que descansa sobre él).
Comprender la física clásica Paso 8
Comprender la física clásica Paso 8

Paso 4. Practique con algunos ejemplos

La mejor manera de aprender algo es sumergirse de lleno. Pruebe algunos problemas básicos para comprobar su comprensión. Para resolver cualquier problema, dibuja el diagrama, escribe los datos, determina lo que estás resolviendo y aplica la ecuación correcta para resolver tu incógnita.

  • Por ejemplo: Encuentre la distancia que le toma a un automóvil que viaja a 25 m / s para detenerse usando una aceleración de -9 m / s2.
  • Dibuje una imagen del automóvil, dibujando flechas para representar la dirección de viaje.
  • Anote los conocimientos: vF = 0 m / s, vI = 25 m / s, a = -9 m / s2, d =?
  • Identifica la ecuación relevante: vF2 = vI2 + 2ad
  • Conecte los datos conocidos: 02 = 252 + 2 (-9) (d)
  • Resolver para d: d = (02 - 252) / - 18 = 34,72 m
  • El coche recorrió 34,72 metros antes de detenerse.

Parte 3 de 3: Ampliando su conocimiento

Comprender la física clásica Paso 9
Comprender la física clásica Paso 9

Paso 1. Lea un libro de texto de física para principiantes

Si realmente desea sumergirse en la física clásica, compre un libro de texto para principiantes y comience a leer. La simple lectura de los conceptos no será suficiente para comprender realmente. También debe revisar los problemas de muestra y probar suerte con algunas de las preguntas al final de cada capítulo.

Tómese el tiempo para procesar las derivaciones de las ecuaciones básicas de movimiento y comprender realmente por qué funcionan antes de pasar al siguiente concepto

Comprender la física clásica Paso 10
Comprender la física clásica Paso 10

Paso 2. Realice un curso de física en línea

Leer un libro de texto por su cuenta puede no ser suficiente para que obtenga el conocimiento profundo que le gustaría en física. Hay muchos cursos abiertos y cursos en línea que puede tomar relacionados con la física. Muchos de estos cursos tienen asignaciones para verificar su comprensión y foros para discutir el trabajo.

Este tipo de cursos también son fáciles de incluir en su horario, ya que puede trabajar en el material cuando tenga tiempo

Comprender la física clásica Paso 11
Comprender la física clásica Paso 11

Paso 3. Experimente y practique problemas para comprobar su comprensión

La física es una materia que se aprende mejor a través de actividades prácticas y la resolución de problemas de práctica. Haga algunos experimentos básicos y vea si puede derivar las ecuaciones en función de sus datos. Responda todas las preguntas al final de cada capítulo y verifique sus soluciones.

  • Busque más conjuntos de problemas en línea para encontrar conceptos que sean más problemáticos que otros.
  • La física se basa en sí misma, así que continúe practicando problemas hasta que sienta que ha dominado el concepto antes de pasar al siguiente.
Comprender la física clásica Paso 12
Comprender la física clásica Paso 12

Paso 4. Inscríbase en una clase de física básica en una universidad local

Si trabaja mejor en un salón de clases, consulte los cursos disponibles en su colegio comunitario local. Elija un curso con un profesor bien calificado durante un tiempo que se adapte bien a su horario. Tomar un curso solo porque siente curiosidad por el material puede ser muy divertido y será más probable que se concentre en el trabajo y realmente aprenda el tema.

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