MOVIMIENTO RECTILINEO

Los movimientos rectilíneos, que siguen una línea recta, son los movimientos más sencillos. Movimientos más complicados pueden sr estudiados como la composición de movimientos rectilíneos elementales. Tal es el caso, por ejemplo, de los movimientos de proyectiles. El movimiento rectilíneo puede expresarse o presentarse como movimiento rectilíneo uniforme, o como movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Este último puede, a su vez, presentarse como de caída libre o de subida vertical.

Movimiento Rectilíneo Uniforme

El movimiento rectilíneo uniforme fue definido, por primera vez, por Galileo en los siguientes términos: "Por moviente igual o uniforme entiendo aquel en el que los espacio recorridos por un móvil en tiempos iguales, tómense como se tomen, resultan iguales entre sí, o, dicho de otro modo es un movimiento de velocidad y constante. 

El MRU se caracteriza por: 

• Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal
• Velocidad constante; implica magnitud, sentido y dirección inalterables.
• La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración. (aceleración = 0)

Concepto de rapidez y de velocidad.

Muy fáciles de confundir, son usados a menudo como equivalentes para referirse a uno u otro.

Pero la rapidez (r) representa un valor numérico, una magnitud; por ejemplo, 30km/h y que además posee un sentido y una dirección.

Cuando hablemos de rapidez habrá dos elementos muy importantes que considerar: la distancia (d) y el tiempo (t), íntimamente relacionados.

Así:

• Si dos móviles demoran el mismo tiempo en recorrer distancias distintas, tiene mayor rapidez aquel que recorre la mayor de ellas,
• Si dos móviles recorren la misma distancia en tiempos distintos, tiene mayor rapidez aquel que lo hace en menos tiempo.

Significado físico de la rapidez

La rapidez se calcula o se expresa en relación a la distancia recorrida en cierta unidad de tiempo y su fórmula general es la siguiente:

Usamos V para representar la rapidez, la cual es igual al cociente entre la distancia (d) recorrida y el tiempo empleado para hacerlo. Como corolario, la distancia estara dada por la formula

d = v·t 

Segun esta, la distancia recorrida por un movil se obtiene de multiplicar su rapidez por el tiempo empleado.

A su vez, si se quiere calcular el tiempo empleado en recorre cierta distancia usamos

t = d/v

El tiempo esta dado por el cociente entre la distancia recorrida y la rapidez con que se hace.

LOS ATOMOS Y LAS MOLECULAS

LA MISMA SUSTANCIA EN LOS TRES ESTADOS

Todos los cuerpos están formados por sustancias: las personas, los coches, los muebles, el aire, etc.

Todas las sustancias están formas por partículas muy pequeñas llamadas moléculas, que no podemos ver a simple vista.

Una sustancia cambia de estado (solido, liquido, gaseoso) según se encuentren situadas las partículas que la forman.

Las sustancias pueden estar en estado solido, liquido o gaseoso.

• En las sustancias sólidas las moléculas se encuentran situadas muy cerca unas de otras y no pueden moverse.
• En las sustancias liquidas las moléculas se encuentran situadas más separadas que en las sólidas y pueden moverse ligeramente. Por eso, se colocan adoptando la forma del recipiente que las contiene.
• En las sustancias gaseosas las moléculas están muy separadas y se mueven libremente, ocupando todo el espacio posible, y pudiéndose comprimir ("apretarse").

Las propiedades de una sustancia (su color, etc.) dependen del tipo de molécula que la forma y de su disposición en el espacio.

LAS MOLÉCULAS

Las diferentes sustancias están formadas por distintos tipos de moléculas, con diferente forma y disposición en el espacio.

Una sustancia pura esta toda ella formada por un solo tipo de moléculas, y todas son iguales. Por ejemplo, el agua pura esta formada únicamente por un tipo de moléculas.

Una mezcla esta formada por varios tipos distintos de moléculas. Un ejemplo de mezcla es el agua con azúcar.

LA MASA EL VOLUMEN Y LAS MOLÉCULAS

 EN UN CAMBIO DE ESTADO

Cuando se produce un cambio de estado, la masa no varía, es decir, la cantidad de materia es siempre la misma, ya que el numero de moléculas que forman la sustancia es siempre el mismo, solamente varía la distancia entre ellas.

Pero en un cambio de estado el volumen varía; esto es debido a que las moléculas se juntan o se separan mas entre ellas, ocupando mas o menos espacio.

LAS MOLÉCULAS ESTÁN FORMADAS POR ÁTOMOS

Las moléculas están formadas por partículas están formadas por partículas mas pequeñas llamadas átomos.

En la actualidad se conocen 105 tipos de átomos distintos: átomos de hidrógeno, oxigeno, etc.

Las moléculas se diferencian unas de otras por el tipo de átomos que las forman y el numero de ellos presentes en cada una.

Los átomos que forman una molécula puede ser:

• Iguales, cuando forman sustancias puras.
• Distintos, formando así los compuestos.

Para dibujar y representar los átomos se utilizan modelos moleculares;estos son esferas de colores y cada una de ellas representa un tipo de átomo.

ESTRUCTURA DE LOS ÁTOMOS

Los átomos constan de dos partes, el núcleo y la corteza.

El núcleo contiene partículas cargadas positivamente, (llamadas protones), y partículas sin carga, llamadas neutrones. 

Rodeando al núcleo esta la corteza, en la que se encuentran los electrones, partículas cargadas negativamente que giran en torno al núcleo.

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

Para ordenar y clasificar los átomos se realizo la tabla periódica, en la que se encuentran representados de forma ordenada todos los tipos de átomos que existen, y que son unos 105.

Cada tipo de átomo constituye un elemento químico diferente.

Cada elemento químico tiene un nombre, pero para representarlo de forma mas sencilla se utiliza un símbolo.

En cada casilla de la tabla periódica se encuentran escritos datos del elemento, como la densidad, la masa o su numero atómico.

Los elementos químicos que forman la tabla periódica se dividen en varios grupos: los metales, los sentimentales, los no metales y los gases nobles.

REPRESENTAR MOLÉCULAS POR MEDIO DE FORMULAS

Para representar las moléculas que forman la materia se utilizan las formulas.

Una formula indica de forma resumida:

• El o los tipos de átomos que forman la molécula.
• El numero de átomos de cada tipo que la forman.

Para escribir una fórmula se escribe el símbolo de cada uno de los átomos que forman la molécula y al lado derecho de cada símbolo y situado un poco mas bajo el numero de átomos de este tipo que forman parte de la molécula.

El agua 
Esta formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

El dióxido de carbono 

Está formada por un átomo de carbono y dos de oxígenos.

LAS MOLÉCULAS PUEDEN CAMBIAR

Cuando se produce un cambio d estado o una disolución, las moléculas no cambian, simplemente se alejan, se acercan o se mezclan.

Este tipo de cambio en el cual las moléculas no resultan alteradas recibe el nombre de cambio físico.

Sin embargo, también se pueden producir transformaciones en las moléculas en las cuales los átomos se reagrupan formado moléculas nuevas, diferentes a las que teníamos al principio.

Este tipo de transformaciones recibe el nombre de cambio químico o reacción química.

COMO SE REPRESENTA UNA REACCIÓN QUÍMICA

En una reacción química las sustancias iniciales reciben el nombre de reactivos, y las sustancias finales, productos.

Para escribir de forma resumida una reacción química, se escriben las fórmulas de los productos que reaccionan y a continuación las formulas de los productos que se obtienen. 

Por ejemplo, la combustión del carbón:       C + O2 = CO2

El carbón y el gas oxigeno reaccionan y dan lugar al dióxido de carbono.
Es una reacción química el numero de átomos se mantiene.
En una reacción química se cumple la ley de la conservación de la materia: la masa de las sustancias que reacción es igual a la masa de las sustancias que se obtienen.

IDEAS PRINCIPALES

• La materia esta formada por pequeñas partículas llamadas moléculas.
• En las sustancias puras, las moléculas son todas iguales.
• En las mezclas hay moléculas de distintos tipos.
• Las moléculas están formadas por partículas mas pequeñas llamadas átomos.
• Los átomos están constituidos por un núcleo (donde están los protones y los neutrones) y una corteza (donde se encuentran los electrones).
• Se conocen 105 átomos diferentes.
• Los átomos se agrupan y clasifican formando el sistema periódico o tabla periódica.
• Las moléculas se representan mediante formulas.
• En Los cambios químicos o reacciones químicas, las moléculas presentes al principio (reactivos) se transforman en otras moléculas distintas (productos).

LA MATERIA Y SU COMPOSICIÓN

¿Qué es la materia? 

Con palabras sencillas, podemos decir que materia es todo lo que existe, ocupa un espacio y se puede pesa. Materia son los cuerpos que vemos, tocamos, medimos, etc. De una forma mas rigurosa, materia se define como:

Materia es todo lo que existe, tiene masa y volumen.

La masa y el volumen son dos propiedades fundamentales de la materia que estudiaremos en este tema.

Si pudiéramos ver los cuerpos materiales con un microscopio muy potente, veríamos que todos los cuerpos están formados por unas pequeñas partículas llamadas átomos.

Hay átomos de diferentes tipos. Los átomos se pueden diferenciar entre si por su masa (unos pesan mas que otros), por su tamaño  (unos son mayores que otros) y por la forma que tienen de unirse a otros átomos.

Todos los cuerpos materiales están formados por unas partículas llamadas átomos.

Unión de átomos

Los átomos pueden unirse entre sí, formando compuestos. Estos átomos que se unen pueden ser iguales o distintos. Cuando los átomos se unen se dice que forman enlaces.

La fuerza con la que se unen los átomos depende del tipo o naturaleza de los átomos que se unen.

Hay átomos que se atraen entre si con mucha fuerza y se unen muy fuertemente y otros que prácticamente no se atraen nada y no se unen.

Los átomos dependiendo de su naturaleza pueden unirse entre sí formando enlaces.

Temperatura

Intuitivamente asociamos la temperatura de un cuerpo a si éste está caliente o frío. La pregunta es: ¿qué diferencia hay entre un cuerpo con mas temperatura que otro con menos?

Si mirásemos las partículas o átomos que componen un cuerpo, veríamos que estas se mueven y se mueven mas rápido cuando mayor es la temperatura del cuerpo y viceversa. Si las partículas ganan energía aumenta la temperatura y si la pierden baja.

La temperatura esta directamente relacionada con la rapidez (velocidad) o energía que tienen los átomos o partículas que componen los cuerpos. 

El aparato mas utilizado para medir la temperatura es el termómetro.

Teoría cinética de la materia

Los cuerpos están formados por átomos, que pueden unirse entre si, tienen energía y están en movimiento. Que los átomos estén unidos o separados entre si depende de dos factores:

1. De la fuerza con la que los átomos se atraen, que depende del tipo de átomos que se unen.
2. de la temperatura o energía que poseen los átomos. Si los átomos se mueven mas rápido (mas temperatura) sera mas fácil que se separen que si se mueven mas lentos (menos temperatura) 

Que los átomos estén unidos entre si depende del tipo de átomos y de la temperatura. Por eso las sustancias están en estado solido, liquido o gaseoso.

ESTADOS DE LA MATERIA

Gaseoso:

Las partículas de los gases se atraen muy poco entre si y están separadas.

La estructura microscópica de los gases explica que presenten las siguientes propiedades: su forma y su volumen es la del recipiente que los contiene. Se pueden comprimir (reducir o aumentar su tamaño). Pueden fluir (viajar de un sitio a otro deslizándose por el medio). Los gases ejercen presión (fuerza sobre las paredes del recipiente que los contienen).

Las temperaturas altas favorecen que las sustancias estén en estado gaseoso.

Sólido:

Las partículas de los sólidos se atraen con mucha fuerza entre sí y están fuertemente unidas.

La estructura microscópica de los sólidos explica que presenten las siguientes propiedades: su forma y su volumen son fijos, no varían. Son incompresibles (no se reducen al ser presionados). No fluyen. Los sólidos ejercen presión solo sobre los cuerpos que están apoyados en el. 

Las temperaturas bajas favorecen que las sustancias estén en estado solido. 

Líquido:

Las partículas de los líquidos se atraen con fuerza intermedia entre si y las partículas están unidas pero se mueven o deslizan unas con respecto de otras.

La estructura microscópica de los líquidos explica que presenten las siguientes propiedades: su forma es la del recipiente que lo contiene y su volumen es fijo, no varia. Son incompresibles (no se reducen al ser presionados). Pueden fluir. Los líquidos ejercen presión sobre las paredes de los recipientes que los contienen. Las temperaturas intermedias favorecen que las sustancias estén en estado liquido.

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Masa:

Todos los cuerpos tienen masa. Una definición de la masa es: "cantidad de materia que tiene cuerpo".

Otra manera mas intuitiva de definir la masa es: la masa de un cuerpo se relaciona directamente  con la cantidad de átomos o partículas que contiene. Cuantos mas átomos mas masa y viceversa.

La masa de un cuerpo mide la cantidad de átomos o partículas que contiene.

Nota: también depende del tipo de átomo ya que unos átomos tienen mas masa que otros. 

Volumen:

Volumen es el espacio que ocupa un cuerpo.

Todos los cuerpos que existe tienen volumen, ya que ocupan un lugar en el espacio. El volumen de un cuerpo es el que ocupan los átomos que lo componen mas el espacio entre ellos (espacio interatómico).

El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro cuerpo a la vez (principio de impenetrabilidad de los cuerpos).

Densidad:

Hemos visto que todos los cuerpos tienen masa y volumen, es decir que están formados por átomos que ocupan un espacio.

A la división entre la masa y el volumen de un cuerpo se le llama densidad, d=m/v.

Los átomos de un cuerpo pueden estar mas o menos juntos, es decir, en un mismo espacio puede haber  mas o menos átomos. Un cuerpo denso es aquel que tiene mucho átomos es un espacio determinado, es decir, los átomos esta muy juntos. Mientras si hay mucho espacio entre ellos sera poco denso. 

Otras propiedades de la materia:

Los cuerpos materiales tienen otras muchas propiedades. A continuación comentaremos algunas de ellas a modo de ejemplo: 

• Dureza. Indica si es fácil o difícil de rayar.
• Indice de refracción. Indica si hay luz y las ondas viajan amas o menos rápido en el interior de un cuerpo.
• Calor especifico. Indica si hay que dar mas o menos energía para calentar o entrar el cuerpo.
• Conductividad eléctrica y térmica. Indica si el calor y la electricidad pasan o no con facilidad a través del cuerpo.

DIMENSIONES Y UNIDADES

Dimensiones de los cuerpos:

En el espacio que conocemos hay tres dimensiones llamadas: ancho, largo y alto.

Todos los cuerpos son tridimensionales (3 dimensiones), por ejemplo: un balón, una silla, un coche, etc.

Sin embargo, hay cuerpos que tienen una dimensión mucho mas pequeña que las otras dos. Son cuerpos bidimensionales. Por ejemplo, un folio o un mantel son muy finos y en la practica se tienen en cuenta dos dimensiones: ancho y largo.

Hay cuerpos, como por ejemplo un hijo o una cuerda, en los que predomina una sola dimensión, son cuerpos unidimensionales.

Cambios de estado:

Hemos visto que el estado de una sustancia depende de dos factores: naturaleza de la sustancia (de ella depende de la fuerza de unión entre sus átomos) y temperatura (de ella depende la energía o rapidez con la que se mueven los átomos)

Las partículas de los gases se mueven libremente y se mueven mas rápido cuanto mayor sea la temperatura. La atracción entre partículas es débil.

Un cuerpo en estado solido al que se aumenta su temperatura hace que sus partículas se muevan mas rápido hasta que se separan y pasa a estado liquido o gaseosos. Lo contrario pasa si se baja la temperatura, las partículas tendrán menos energía y tenderán a estar en estado liquido o solido.

Las temperaturas intermedias favorecen que las sustancias estén en estado liquido.

Magnitud, medida y unidades:

Magnitud es cualquier propiedad (del universo) que se puede medir o calcular de alguna forma. Ejemplos: tiempo, masas, fuerza, longitud, velocidad, aceleración, etc.

Medida es el resultado de comparar dos magnitudes de la misma naturaleza.
Ejemplo: cuando se mide el tiempo se compara lo que tarda en ocurrir algo con lo que tardan las agujas del reloj en dar las vueltas, estoy comparando un tiempo (fenómeno) con otro (reloj).

Unidad de medida, cantidad de una determinada magnitud que se toma como referencia. Actualmente las establece el Sistema Internacional de unidades (S.I)
Ejemplo: la unidad de tiempo es el segundo, por tanto comparo lo que tarda cualquier fenómeno con el segundo.

Sistema Internacional (SI):

El Sistema Internacional es un sistema de unidades establecido por una conferencia internacional.
El SI también se llama "sistema métrico" y fue creado en 1960. La gran mayoría de los países utiliza este sistema de unidades.

El SI ha establecido siete magnitudes como fundamentales o básicas. Todas las demás son derivadas y utilizan a las fundamentales para definirse.

El SI asigna una magnitud a cada unidad. También establece las equivalencias entre las unidades del SI y otras unidades de la misma magnitud.

Conversión de unidades:

Las unidades pueden tener múltiplos o submúltiplos que son prefijos que se colocan delante de la unidad y que la multiplican o dividen respectivamente por la unidad seguida de ceros.
Ejemplo: un kilómetro son mil metro (kilo multiplica por mil al metro).
Una misma magnitud puede medirse con distintas unidades, una de ellas es elegida por el SI y las otras no, pero tienen una equivalencia entre ellas. Ejemplo: metros y millas. Ambos miden longitud, pero el metro es la unidad del SI.
Para convertir unas unidades en otras , o para cambiar entre los múltiplos y submúltiplos de una misma unidad, se pueden usar: multiplicación o división por la unidad seguida de ceros, las reglas de tres, formulas y los factores de conversión.

EPíLOGO

MASA

Masa: Cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Tipo de Magnitud: fundamental.

Unidad SI: Kilogramo (kg)

Instrumentos de medida: balanza, báscula, granatario, peso...

Otras unidades: libra onza, UTM, arroba, quintal, grano, tonelada...

Ejemplo: 2kg, la longitud medida es la masa en la unidad kilogramos. La cantidad medida es 2 (hay 2 veces un kilogramo). Se ha medido con una balanza.

LONGITUD

Longitud: distancia entre dos puntos.

Tipo de magnitud: fundamental. 

Unidad SI: metro (m).

Instrumentos de medida: cinta métrica, regla de medir, técnica láser...

Otras unidades: yarda, milla marina, milla terrestre, pie, cuarta, codo...

Ejemplo: 5m, la magnitud medida es la longitud en la unidad metros, la cantidad medida es 5 (hay 5 veces un metro). Se ha medido con una cinta métrica.

TIEMPO

Tiempo: Duración de un fenómeno.

Tipo de magnitud: fundamental.

Unidad SI: segundo (s)

Instrumentos de medida: cronometro, reloj digital, reloj de arena, clepsidra...

Otras unidades:  minuto, hora, día, mes, año, cron, eón...

Ejemplo: 8m, la magnitud medida es el tiempo en la unidad segundos, la cantidad medida es 8 (hay 8 veces un segundo). Se ha medido con un cronómetro.

TEMPERATURA

Temperatura: Medida de la cantidad de energía de las partículas de un cuerpo.
Tipo de magnitud: fundamental.
Unidad SI: Kelvin (k)
Instrumentos de medida: termómetro, termopar, resistencia eléctrica...

Ejemplo: 8m, la magnitud medida es el tiempo en la unidad segundos. La cantidad medida es 8 (hay 8 veces un segundo). Se ha medido con un cronometro. 

SUPERFICIE

Superficie: Espacio bidimensional que ocupa un cuerpo.
Tipo de magnitud: derivada.
Unidad SI: metro cuadrado (m2)
Medida: superficie = longitud1 x longitud2
Otras unidades: área, acre, milla cuadrada, rood...

Ejemplo: 2m² la magnitud medida es la superficie en la unidad metro cuadrado. La cantidad media es 2 (hay 2 veces un metro cuadrado). Se ha medido con una fórmula (largo por ancho)

VOLUMEN

Volumen: Espacio tridimensional que ocupa un cuerpo.

Tipo de magnitud: derivada.

Unidad SI: metro cúbico.

Medida: volumen = longitud1 x longitud2 x longitud3. Probeta, pipeta, bureta, matraz, aforado...

Otras unidades: litro, barril, pinta, galón, gota, taza...

Ejemplo: 3m³ la magnitud medida es el volumen en la unidad metro cúbico, la cantidad medida es 3 (hay 3 veces un metro cúbico). Se ha medido con una fórmula (largo por ancho por alto)

DENSIDAD

Densidad: relación entre la masa que tiene un cuerpo y el espacio que éste ocupa.

Tipo de magnitud: derivada.
Unidad SI: kilogramo/metro cúbico
Medida: densidad = masa/volumen. Densímetro, pecnómetro, balanza hidrostática...
Otras unidades: gramos por milímetro, onza por pulgadada cúbica, 

Ejemplo: 6kg/m³. La magnitud medida es la densidad en la unidad kilogramo por metro cúbico. La cantidad medida es 6 (hay 6 veces un kilogramo en un metro cúbico). Se ha medido con un densímetro.