Fórmulas de física

En física, las fórmulas representan las relaciones entre magnitudes involucradas en un mismo fenómeno físico. Sin embargo, es fundamental saber el significado de cada magnitud y entender el contexto en que se aplica de cada fórmula.

Las unidades a continuación están expresadas en el sistema internacional de unidades y aparecen entre paréntesis en la descripción de los parámetros.

Cinemática

La cinemática hace una descripción del movimiento de los cuerpos, sin preocuparse por las causas. La velocidad, distancia recorrida, tiempo y aceleración son algunos de los parámetros estudiados en esta área.

Movimiento rectilíneo uniforme

s: posición final (m)
s₀: posición inicial (m)
v: velocidad (m/s)
t: intervalo de tiempo

Movimiento rectilíneo uniformemente variado

s: posición final (m)
s₀: posición inicial (m)
v₀: velocidad inicial (m/s)
a: aceleración (m/s²)
t: intervalo de tiempo

v: velocidad final (m/s)
v₀: velocidad inicial (m/s)
a: aceleración (m/s²)
t: intervalo de tiempo(s)

v: velocidad final (m/s)
v₀: velocidad inicial (m/s)
a: aceleración (m/s²)
ΔS: distancia recorrida

Movimiento circular uniforme

v: velocidad (m/s)
ω: velocidad angular (rad/s)
R: radio de la curvatura de la trayectoria (m)

T: periodo (s)
f: frecuencia (Hz)

ω: velocidad angular (rad/s)
f: frecuencia (Hz)

a_cp: aceleración centrípeta (m/s²)
v: velocidad (m/s)
R: radio de la curvatura de la trayectoria (m)

Lanzamiento oblicuo

v_x: velocidad en el eje X- velocidad constante (m/s)
v₀: velocidad inicial (m/s)
θθ: ángulo de la dirección del lanzamiento

v_0y: velocidad inicial en el eje y (m/s)
v₀: velocidad inicial (m/s)
θ: ángulo de la dirección del lanzamiento

v_y: velocidad en el eje y (m/s)
v_0y: velocidad inicial en el eje y (m/s)
a: aceleración (m/s²)
t: intervalo de tiempo (s)

H: altura máxima (m)
v₀: velocidad inicial (m/s)
θ: ángulo de la dirección del lanzamiento
g: aceleración de la gravedad (m/s²)

A: alcance (m)
v₀: velocidad inicial (m/s)
θ: ángulo de la dirección del lanzamiento
g: aceleración de la gravedad (m/s²)

Vea también Velocidad.

Dinámica

La dinámica estudia las causas del movimiento de los cuerpos. En esta área, se estudian los diferentes tipos de fuerzas que intervienen en el movimiento.

F_R: fuerza resultante (N)
m: masa (kg)
a: aceleración (m/s²)

P: peso (N)
m: masa (kg)
g: aceleración por la gravedad (m/s²)

f_fr: fuerza de fricción (N)
µ: coeficiente de roce
N: fuerza normal (N)

f_el: fuerza elástica (N)
k: constante elástica del resorte (N/m)
x: deformación del resorte (m)

Vea también:

• Leyes de Newton
• Tercera ley de Newton.

Trabajo, energía y potencia

La conservación de la energía es uno de los principios fundamentales de la física y su comprensión es extremadamente importante. El trabajo y la potencia son dos magnitudes que también se relacionan con la energía.

T: trabajo (Joule, J)
F: fuerza (Newton, N)
d: desplazamiento (metro, m)
θ: ángulo entre la dirección de la fuerza y el desplazamiento

E_c: energía cinética (Joule, J)
m: masa (kilogramo, kg)
v: velocidad (metros/segundo, m/s)

E_p: energía potencial gravitacional (Joule, J)
m: masa (kilogramo, kg)
g: aceleración por la gravedad (metros/segundo², m/s²)
h: altura (metros, m)

E_el: energía potencial elástica (Joule, J)
k: constante elástica del resorte (Newton/metro, N/m)
x: deformación del resorte (metros, m)

P: potencia (watt, w)
T: trabajo (Joule, J)
Δt: intervalo de tiempo (segundos, s)

Cantidad de movimiento

Q: cantidad de movimiento (kg.m/s)
m: masa (kg)
v: velocidad (m/s)

Impulso

I: impulso (N.s)
F: fuerza (N)
Δt: intervalo de tiempo (s)

Vea también:

• Tipos de energía
• Energía cinética

Hidrostática

En hidrostática se estudian los fluidos en reposo, ya sean líquidos o gases. El empuje y la presión son conceptos fundamentales en esta área.

p: presión (N/m²)
F: fuerza (N)
A: área (m²)

ρ: densidad(kg/m³)
m: masa (kg)
V: volumen (m³)

P_t: presión total (N/m²)
P_atm: presión atmosférica (N/m²)
ρ: densidad (kg/m³)
g: aceleración por la gravedad (m/s²)
h: altura (m)

E: empuje (N)
ρ: densidad (kg/m³)
g: aceleración por la gravedad (m/s²)
V: volumen de líquido desplazado (m³)

Vea también:

• Presión.
• Densidad

Gravitación universal

Las leyes de Kepler y la ley de gravitación universal de Isaac Newton contribuyeron enormemente al avance de la astronomía.

T: período del planeta (u.a.)
K: constante de proporcionalidad
r: radio medio (u.a.)

F_G: fuerza gravitacional (N)
G: constante de gravitación universal (N.m²/kg²)
M₁: masa del cuerpo 1 (kg)
M₂: masa del cuerpo 2 (kg)
d: distancia (m)

Termología y termodinámica

En termología se estudia el concepto de temperatura, calor y escalas termométricas, además de los efectos de la variación de la temperatura en la dilatación de los cuerpos. En termodinámica, se aprende la relación entre calor y trabajo.

Conversión de escalas de temperatura

T_C: temperatura en grados Celsius (ºC)
T_F: temperatura en Farenheit (ºF)

T_K: temperatura en Kelvin (K)
T_C: temperatura en Celsius (ºC)

Vea también Temperatura.

Dilatación térmica

∆L: dilatación lineal (m)
L₀: longitud inicial (m)
α: coeficiente de dilatación lineal (ºC^-1)
∆T: variación de temperatura (ºC)

∆A: dilatación superficial (m²)
A₀: área inicial (m²)
β: coeficiente de dilatación superficial ( ºC^-1)
∆T: variación de temperatura (ºC)

∆V: dilatación volumétrica (m³)
V₀: volumen inicial (m³)
Y: coeficiente de dilatación volumétrica (ºCm^-1)
∆T: variación de temperatura (ºC)

Calorimetría

C: capacidad térmica (J/ºC)
m: masa (kg)
c: calor específico (J/kg ºC)

Q: cantidad de calor transferido (J)
m: masa (kg)
c: calor específico (J/kg.ºC)
ΔT: variación de temperatura (ºC)

Q: cantidad de calor para cambio de fase (J)
m: masa (kg)
L: calor latente según el cambio de fase (J/kg)

Termodinámica

ΔU: variación de energía interna (J)
Q: cantidad de calor (J)
T: trabajo (J)

T: trabajo (J)
Q_q: cantidad de calor absorbido de la fuente caliente (J)
Q_f: cantidad de calor cedido por la fuente fría (J)

R: rendimiento de una máquina térmica
T: trabajo (J)
Q_q: cantidad de calor absorbido de la fuente caliente (J)

∆S: variación de entropía (J/K)
∆Q: cantidad de calor (J)
T: temperatura absoluta (K)

Vea también Leyes de la termodinámica.

Ondas y óptica

En el estudio de las ondas se utiliza básicamente la ecuación fundamental, mientras que, en óptica, la reflexión y refracción son los fenómenos importantes para el estudio de los espejos y de las lentes.

Velocidad de propagación de las ondas

v: velocidad de propagación de una onda (m/s)
λ: longitud de onda (m)
f: frecuencia (Hz)

Espejos esféricos

f: distancia focal (cm o m)
p: distancia del vértice del espejo al objeto (cm o m)
p': distancia del vértice del espejo a la imagen (cm o m)

A: aumento lineal transversal
i: tamaño de la imagen (cm o m)
o: tamaño del objeto (cm o m)
p': distancia del vértice del espejo a la imagen (cm o m)
p:distancia del vértice del espejo al objeto (cm o m)

Refracción

n₁: índice de refracción del medio 1
θ₁: ángulo de incidencia
n₂: índice de refracción del medio 2
θ₂: ángulo de refracción

Vea también Reflexión y refracción de la luz

Electricidad

Conceptos como corriente eléctrica, diferencia de potencial, potencia y energía eléctrica son fundamentales para los cálculos en electricidad.

Electrostática

F_e: fuerza electrostática (N)
k: constante electrostática (N.m²/C²)
|Q₁l: módulo de la carga 1 (C)
|Q₂|: módulo de la carga 2 (C)
d: distancia entre las cargas (m)

F: fuerza electrostática (N)
q: carga de la prueba (C )
E: campo eléctrico (N/C)

V: potencial eléctrico (V)
k: constante electrostática (N.m²/C²)
Q: carga eléctrica (C)
d: distancia (m)

Electricidad

V: diferencia de potencial (voltios, V)
R: resistencia (Ohm, Ω)
I: corriente (Ampere, A)

P: potencia eléctrica (Watts, W)
V: diferencia de potencial (voltios, V)
I: corriente (Ampere, A)

P: potencia efecto Joule (J)
R: resistencia eléctrica (Ω)
I: corriente (A)

E: energía eléctrica (J o KWh)
P: potencia (J o kW)
Δt: intervalo de tiempo (s o h)

Asociación de resistencias en serie

R_e: resistencia equivalente (Ohm, Ω)
R₁: resistencia 1 (Ω)
R₂: resistencia 2 (Ω)
R_n: resistencia n (Ω)

Asociación de resistencias en paralelo

R_e: resistencia equivalente (Ω)
R₁: resistencia 1 (Ω)
R₂: resistencia 2 (Ω)
R_n: resistencia n (Ω)

Capacitores

C: capacitancia (F)
Q: carga eléctrica (C)
V: diferencia de potencial (V)

Vea también:

• Ley de Ohm.
• Electricidad.

Electromagnetismo

La variación de la corriente eléctrica crea un campo magnético y la variación del campo magnético induce una corriente. En esta área, la electricidad y el magnetismo se juntan formando un campo importante de la física.

F_m: fuerza magnética (N)
B: vector de inducción magnética (T)
|q|: módulo de la carga (C)
v: velocidad (m/s)
θ: ángulo entre el vector B y la velocidad

F_m: fuerza magnética (N)
B: vector de inducción magnética (T)
I: corriente (Amp)
l: longitud del cable (m/s)
θ: ángulo entre el vector B y la corriente

φ: flujo magnético (Wb)
B: vector de inducción magnética (T)
A: área (m²)
θ: ángulo entre vector B y el vector normal a la superficie del espiral

ε: fem inducida (V)
Δφ: variación del flujo magnético (Wb)
Δ t: intervalo de tiempo (s)

Vea también:

• Electromagnetismo.
• ¿Qué es la física?
• Importancia de la física.

(Texto traducido y adaptado por Ana Zita).

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Rosimar Gouveia

Graduada en Meteorología por la Universidad Federal de Río de Janeiro (1992), licenciada en Matemática por la Universidad Federal Fluminense (2006), con posgrado en Enseñanza de la Física por la Universidad Cruzeiro del Sur (2011).