Clasificación de la materia y métodos de separación
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Introducción
En esta lección se estudia cómo se clasifica la materia en sustancias puras y mezclas, y los principales métodos empleados para separar sus componentes.
Explicación
La materia se divide en sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas (homogéneas o heterogéneas). Cada método de separación aprovecha una propiedad física distinta: tamaño de partícula, solubilidad, punto de ebullición, densidad, etc.
Ejemplo
Ejemplo: Para separar arena de agua se usa la filtración, porque la arena es insoluble y forma un sólido que queda retenido en el papel filtrante mientras el agua pasa.
Ejercicios
¿Qué método se utiliza para separar una mezcla de agua y aceite, dos líquidos no miscibles?
Una disolución de sal común en agua es una mezcla:
Material adicional
Cinemática: el estudio del movimiento
La cinemática es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen. Se centra en describir cómo se mueven los cuerpos: su posición, velocidad, aceleración y trayectoria.
Magnitudes cinemáticas
Magnitud
Definición
Unidad SI
Tipo
Posición (x)
Lugar que ocupa el cuerpo en el espacio
m
Escalar/vectorial
Desplazamiento (Δx)
Variación de posición (con dirección y sentido)
m
Vectorial
Velocidad (v)
Rapidez del cambio de posición
m/s
Vectorial
Aceleración (a)
Rapidez del cambio de velocidad
m/s²
Vectorial
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
Un cuerpo tiene MRU cuando se mueve en línea recta con velocidad constante (aceleración = 0).
Un cuerpo tiene MRUA cuando se mueve en línea recta con aceleración constante (la velocidad cambia de forma uniforme).
🔬 Fórmula clave
Ecuaciones del MRUA:
v = v₀ + a · t
x = x₀ + v₀ · t + ½ · a · t²
v² = v₀² + 2 · a · Δx
Gráfica v-t: recta con pendiente = aceleración Gráfica x-t: parábola
📘 Ejemplo resuelto
Un coche parte del reposo (v₀ = 0) con una aceleración de 3 m/s². Calcula: a) Su velocidad a los 5 s. b) La distancia recorrida en esos 5 s.
a) v = v₀ + a · t = 0 + 3 × 5 = 15 m/s
b) x = x₀ + v₀ · t + ½ · a · t² = 0 + 0 + ½ × 3 × 5² = ½ × 3 × 25 = 37,5 m
Caída libre
La caída libre es un caso particular del MRUA en el que la aceleración es la gravedad (g ≈ 9,8 m/s²). Se desprecian los efectos del rozamiento con el aire.
🔬 Fórmula clave
Ecuaciones de caída libre:
v = v₀ + g · t (si cae: g = +9,8 m/s²)
y = y₀ + v₀ · t + ½ · g · t²
v² = v₀² + 2 · g · Δy
📘 Ejemplo resuelto
Se deja caer una piedra desde lo alto de un puente de 80 m. ¿Cuánto tarda en llegar al suelo?
Datos: v₀ = 0, y₀ = 80 m, g = 9,8 m/s² (hacia abajo) Fórmula: y = y₀ − ½ · g · t² (tomando hacia abajo como positivo: 80 = ½ × 9,8 × t²) t² = 80 / 4,9 = 16,33 t = √16,33 ≈ 4,04 s
🤔 ¿Sabías que…?
En el vacío, todos los objetos caen con la misma aceleración, independientemente de su masa. Galileo lo demostró dejando caer objetos desde la Torre de Pisa, y los astronautas del Apollo 15 lo comprobaron en la Luna dejando caer un martillo y una pluma a la vez: ¡llegaron al suelo al mismo tiempo!
✏️ Ejercicios
1. ¿Qué diferencia hay entre MRU y MRUA?
2. Un ciclista se mueve a 8 m/s durante 30 s. ¿Qué distancia recorre?
3. Un coche acelera de 0 a 100 km/h en 8 s. Calcula su aceleración en m/s².
4. Un tren frena con una deceleración de 2 m/s². Si iba a 30 m/s, ¿cuánto tiempo tarda en detenerse?
5. Se lanza una pelota hacia arriba con v₀ = 20 m/s. ¿Cuál es la altura máxima que alcanza? (g = 9,8 m/s²)
6. Se deja caer un objeto desde 45 m. Calcula: a) el tiempo de caída; b) la velocidad al llegar al suelo.
7. Dibuja las gráficas v-t y x-t de un cuerpo con MRU a v = 5 m/s.
8. Dibuja las gráficas v-t y x-t de un cuerpo que parte del reposo con a = 2 m/s².
9. Un coche que circula a 72 km/h frena con aceleración de −4 m/s². ¿Qué distancia recorre hasta detenerse?
10. Dos coches salen del mismo punto al mismo tiempo. El coche A tiene MRU con v = 20 m/s. El coche B parte del reposo con a = 2 m/s². ¿Cuándo el coche B alcanza al coche A?
📋 Resumen de la lección
La cinemática describe el movimiento sin analizar sus causas.
MRU: velocidad constante; ecuación x = x₀ + v · t.
MRUA: aceleración constante; ecuaciones v = v₀ + a · t y x = x₀ + v₀ · t + ½ · a · t².
La caída libre es un MRUA con a = g ≈ 9,8 m/s².
En la gráfica v-t: MRU → recta horizontal; MRUA → recta inclinada.
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