introducción a la física

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA

ÁREA DE TECNOLOGÍADEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA

FÍSICA

PROF. ING. ROALGHI J PÉREZ G

INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA FÍSICA

1.1- Historia de la física.

FÍSICA

Energía

Tiempo

Espacio

MateriaPropiedades y

comportamiento

Interacción

Prof. Ing. Roalghi Pérez



AntiguaGrecia

Tales de Mileto

Aristóteles

Demócrito

Primeras teorías descriptivas del universo

Teoría geocéntri

ca

Tesis de Aristótele

s



Siglo XVI

FinalesSiglo XVII

OscurantismoNicolás

Copérnico

¨De Revolutionibus

Orbitum Coelestium¨

Introducción del método

científico

Galileo Galilei

Johannes Kepler

Blaise Pascal

Christian Huygens

Contribuciones



Siglo XVII

Isaac Newton

Leyes de movimiento de cuerpos en la

tierra y movimiento

celeste (gravedad)

Siglo XVIII

En base a los

principios de

Newton

Termodinámica

Óptica

Mecánica de fluidos

Daniel Bernoulli

Robert Hooke

Robert Boyle

Trabajos desarrollados



Siglo XIX

Avances fundamentales en electricidad y magnetismo

Charles Augustin CoulombLuigi Galvani

George Simon Ohm

Michael Faraday

James Clerk Maxwell

Ecuaciones de Maxwell

Electromagnetismo

Siglo XX

Desarrollo pleno de la

física

Teoría de la relatividad

Mecánica cuántica

Teoría electrodinámica

Física de la materia

condensada

Física de las partículas

(J. Maxwell)



Siglo XXI

Intentos por unificar las 4

fuerzas fundamentales del universo.

Gravedad

Electromagnetismo

Fuerza nuclear fuerte

Fuerza nuclear débil

Relatividad general

Mecánica cuántica

TEORÍA DEL TODOTeoría de las cuerdas

Súper gravedadInvestigacio

nes físicas actuales

¨Se podría concebir un intelecto que en cualquier momento dado conociera todas las fuerzas que animan la naturaleza…; si este intelecto fuera lo suficientemente vasto, podría condensar en una simple fórmula el movimiento de los grandes cuerpos del universo y del átomo más ligero; para tal intelecto nada podría ser incierto y el futuro así como el pasado estarían frente sus ojos.¨

- Laplace (1814)


1.2- La física como ciencia integral.

Una de las mas antiguas disciplinas.

Sinónimo de filosofía. química y

ciertas ramas de la matemática y biología.

Revolución científica del

siglo XVII

Ciencia moderna por

derecho propio

• Los avances en la física.

• Nuevas ideas y teorías.

Nuevas tecnologías

Resonancia en las otras ciencias

FÍSICACiencia

fundamental e integral.

Física


1.3- Estructura atómica de la materia.

Aristóteles Teoría de los 4 elementos.Leucipo y

DemócritoMateria constituida por partículas ¨indivisibles¨ (átomos).

EVOLUCIÓN DEL MODELO ÁTOMICO

Antigua Grecia


1.3- Estructura atómica de la materia.

Corteza

Electrones

Física nuclear (división del átomo)

Propiedades físicas y químicas del elemento.

Núcleo Protones y neutrones

Fuerza nuclear fuerte.

(MODELO ESTANDAR)

Gluon

Quarks y leptones


1.4- Teorías fundamentales de la física.

1) Mecánica clásica

Descripción del movimiento

macroscópico.Mecánica

Newtoniana Y

Mecánica Analítica.

• Tiempo absoluto• Universo determinado

2) Electromagnetismo

Electrostática.

Electrodinámica.

Fuerza de Lorentz. Ecuaciones de

Maxwell.

FÍSICA 5 teorías fundamentales.

Búsqueda de la verdad última de la naturaleza



3) Relatividad

Relatividad especial

Relatividad general

Invariabilidad de la velocidad de la luz.

Contracción de la longitud.Dilatación del tiempo.

Equivalencia entre masa y energía.

Interacción gravitatoria.

Curvatura espacio-tiempo.



Termodinámica

Equilibrio termodinámico (Ley cero).Principio de conservación de la energía (1ra

Ley).Aumento temporal de la entropía (2da Ley).

Imposibilidad del cero absoluto (3ra Ley).

Mecánica cuántica

Liberación de energía en forma de ¨cuantos¨.

Cálculos probalísticos en términos de funciones de onda.


1.5- Física en la naturaleza.

Física Estudio de fenómenos naturales.

Ciencia experimental.

Teorías físicas,

principios o leyes.

Importancia de la física en la naturaleza

• Teoría atomista de Demócrito.• Estudio de cuerpos en caída libre de

Galileo.• Descripción de la dinámica del

movimiento de Newton.• Las ecuaciones electromagnéticas de

Maxwell.• Los avances realizados por Einstein

abrieron el camino para nuevos campos en la física.


1.6- Nomenclaturas en mecánica clásica y electromagnetismo.

Nomenclatura

Reglas o normas

Descripción de magnitudes físicas y sus unidades.

Magnitud física

Magnitud escalar

Definida por un número y su unidad.

Magnitud vectorial

Definida por una cantidad, dirección y sentido.

Unidades fundamentales

• Longitud [L]: (m)• Tiempo [T]: (s)• Masa [M]: (kg)• Intensidad de corriente [I]:

(A)• Temperatura (K)• Cantidad de sustancia (mol)• Intensidad luminosa (cd)

Mecánica clásica y

electromagnetismo


1.6- Nomenclaturas en mecánica clásica y electromagnetismo.

Los símbolos de las unidades son entes matemáticos:Ejemplo unidades fundamentales:

50 m, 35 s, Ejemplo unidades derivadas: 10

N, 3 A, 5 W.Submúltiplos y múltiplos:

𝑝𝑖𝑐𝑜 (𝑝 ):10−12 ,𝑛𝑎𝑛𝑜 (𝑛) :10− 9 ,𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜 (𝜇) :10− 6

𝑘𝑖𝑙𝑜 (𝑘 ):103 ,𝑀𝑒𝑔𝑎 (𝑀 ) :106 ,𝐺𝑖𝑔𝑎 (𝐺 ) :109

Mecánica clásica

Cinemática: desplazamiento (X), velocidad (v) y aceleración (a).∆ 𝑿=𝑚 ,𝒗=

𝑚𝑠,𝒂=

𝑚𝑠2

Dinámica: fuerza (F), momentum lineal (p) y trabajo-energía (W), Potencia (P)

𝑭=𝑘𝑔𝑚𝑠2

(𝑁 ) ,𝒑=𝑘𝑔𝑚𝑠,𝑾=𝑁 .𝑚 ( 𝐽 ) ,𝑃=

𝐽𝑠

(𝑊 )

Electromagnetismo

Potencial eléctrico (V), campo eléctrico (E).

Campo magnético (B)𝟏𝑻𝒆𝒔𝒍𝒂 (𝑻 ) : 𝑵

𝑨𝒎

𝑱𝑪

=𝑽𝒐𝒍𝒕𝒊𝒐 (𝑽 ) 𝑬=𝑵𝑪


1.7- Análisis dimensional.

Aplicaciones del análisis dimensional

• Detección de errores de calculo.• Comprobación de congruencias de

unidades.• Demostración de formulas o

equivalencias.• Dar unidades a una respuesta.

Dimensión

Naturaleza física de una cantidad o magnitud.

Dimensiones básicas

Longitud [L], Masa [M] y Tiempo [T].

Ecuaciones dimensionales

Las variables son las unidades fundamentales y derivadas.

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