Fundamentos de Física: Movimiento, Enlaces Químicos y Fuerzas Intermoleculares

1. Enlace Químico: La fuerza que mantiene unidos a los átomos en una molécula o compuesto.

2. Enlace Iónico: Unión entre átomos con diferente electronegatividad, donde uno cede electrones y el otro los acepta, formando iones que se atraen electrostáticamente.

3. Enlace Covalente: Compartir pares de electrones entre átomos para completar sus capas de valencia, comúnmente representado por estructuras de Lewis.

4. Enlace Metálico: Atracción entre iones metálicos positivos y los electrones móviles que los rodean en una estructura tridimensional. Esta disposición permite el desplazamiento de electrones y confiere propiedades como conductividad eléctrica y maleabilidad.

5. Fuerzas Intermoleculares: Atracciones débiles entre moléculas, como las fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas de dispersión de London y puentes de hidrógeno, que influyen en las propiedades macroscópicas de las sustancias.

Movimiento y Desplazamiento

Pregunta: ¿Puede un cuerpo con un espacio recorrido de 500 metros tener un desplazamiento nulo? Razona adecuadamente tu respuesta.

Respuesta: Sí, un cuerpo puede recorrer 500 metros y tener un desplazamiento nulo si su trayectoria forma un circuito cerrado, es decir, si regresa a su punto de partida. El desplazamiento se refiere al cambio neto de posición, no a la distancia total recorrida.

Tipos de Velocidad

Velocidad Inicial (v_i): Es la velocidad de un objeto en el instante en que comienza su movimiento.

Velocidad Final (v_f): Es la velocidad de un objeto al final de su movimiento.

Velocidad Media (v_m): Es el desplazamiento total de un objeto dividido por el tiempo total transcurrido. Se puede calcular como la distancia total recorrida dividida por el tiempo total si el movimiento es en línea recta y en una sola dirección.

Velocidad Instantánea: Es la velocidad de un objeto en un punto específico y en un instante específico.

La diferencia principal entre estos conceptos radica en el intervalo de tiempo considerado: la velocidad media se calcula sobre un intervalo de tiempo, mientras que la velocidad instantánea se refiere a un instante preciso. La velocidad inicial y final son casos particulares de velocidad instantánea, al inicio y al final del movimiento, respectivamente.

MRU: Persecución

Un coche se mueve a una velocidad constante de 20 m/s. Transcurridos 10 segundos, sale en su persecución, en la misma dirección y sentido, otro coche a una velocidad de 30 m/s. ¿Cuánto tiempo tardarán en encontrarse? ¿Dónde lo harán?

Ecuaciones:

Coche A: d = v_A(t + 10)

Coche B: d = v_Bt

Donde:

• d: distancia recorrida
• v_A: velocidad del coche A (20 m/s)
• v_B: velocidad del coche B (30 m/s)
• t: tiempo en segundos

Igualando las distancias:

20(t + 10) = 30t

20t + 200 = 30t

200 = 10t

t = 20 s

Calculando la distancia:

d = v_Bt = 30 m/s * 20 s = 600 m

Respuesta: Se encontrarán después de 20 segundos a 600 metros del punto de partida del coche B.

MRU: Encuentro

Dos coches están separados por una distancia de 5000 km. Salen al encuentro uno del otro, el primero con una velocidad de 110 km/h y el segundo a 90 km/h. Calcula el tiempo que tardan en encontrarse y la distancia que ha recorrido cada uno.

Coche A: x_A = v_At

Coche B: x_B = 5000 – v_Bt

Cuando se encuentran, x_A = x_B:

110t = 5000 – 90t

200t = 5000

t = 25 h

Distancia recorrida por el coche A: x_A = 110 km/h * 25 h = 2750 km

Distancia recorrida por el coche B: x_B = 90 km/h * 25 h = 2250 km

Respuesta: Se encontrarán después de 25 horas. El coche A habrá recorrido 2750 km y el coche B 2250 km.

MRUA: Caída Libre

Fórmulas:

y_f = y₀ + v₀t + (1/2)gt²

v_f = v₀ + gt

Se deja caer desde lo alto de un edificio una maceta que tarda 3 segundos en estrellarse con el suelo. ¿Qué velocidad máxima alcanza?

v_f = v₀ + gt

v_f = 0 + (-9.8 m/s²)(3 s) = -29.4 m/s

Respuesta: La velocidad máxima que alcanza es de 29.4 m/s justo antes de tocar el suelo. El signo negativo indica que la velocidad es hacia abajo.

MRUA: Caída Libre

Soltamos un cuerpo desde lo alto de una torre. ¿Al cabo de cuánto tiempo su velocidad será de 45 km/h?

Primero, convertimos la velocidad a m/s:

45 km/h * (1000 m/1 km) * (1 h/3600 s) = 12.5 m/s

v_f = v₀ + gt

-12.5 m/s = 0 + (-9.8 m/s²)t

t = 1.28 s

Para calcular la altura de la torre:

y_f = y₀ + v₀t + (1/2)gt²

0 = y₀ + 0 – (1/2)(9.8 m/s²)(1.28 s)²

y₀ = 8.03 m

Respuesta: Alcanza una velocidad de 45 km/h en 1.28 segundos. La altura de la torre es de 8.03 metros.

MRUA: Lanzamiento Vertical hacia Arriba

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