introduccion fisica

28
C 1. MAGNITUDES FÍSICAS La Física. Fenómenos naturales. Explicación científica. Magnitudes físicas: fundamentales y derivadas Sistema internacional de unidades. Ejemplos Bibliog: Sears, Física Universitaria 1999; Física conceptual, Hewitt, Fundamentos de Física (Halliday)

Upload: galo-gb

Post on 20-Jul-2015

423 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

C 1. MAGNITUDES FÍSICAS

• La Física. Fenómenos naturales. Explicación

científica.

• Magnitudes físicas: fundamentales y derivadas

• Sistema internacional de unidades.

•Ejemplos

Bibliog: Sears, Física Universitaria 1999; Física

conceptual, Hewitt, Fundamentos de Física

(Halliday)

La Física

es la ciencia fundamental de

la naturaleza

Espacioy

Tiempo

Ciencia que se ocupa de los componentes

fundamentales del Universo, de las

interacciones entre ellos y de los efectos

de estas interacciones

los cuerpos macroscópicos, en sus

diferentes estados de agregación:

sólidos, líquidos y gases.

las propiedades de

sistemas más complejos:

núcleos atómicoslos átomos

Fenómenos

Físicos

Movimiento Mecánico y

Movimiento, en su

sentido más amplio, a

nivel fundamental

Fenómeno

¿Objetivo de la Física?

¿cómo ocurren los fenómenos?

¿cómo se relacionan unos con otros?

Esencia

Fenómeno

Práctica,

Experimentación

Leyes

Físicas

Base Conceptual

Principios y Leyes

Universo

Físico

ModelosUniverso

Físico

Universo

Físico

Universo

Físico

MétodosMétodos teórico y

experimental

Carácter

Científico

FÍSICA

Carácter

Científico

FÍSICA

De lo que aprendemos con ella surgen

nuevas realizaciones, vamos transformando

el mundoSurgen entonces nuevas ¿?Con las respuestas a las ¿?,

Predecir

Diseñar

Comprender

Aventurarnos a lo desconocido

La humanidad tuvo, en un tiempo,

miedo a la “enfermedad del Sol”,

cuando éste desaparecía y dejaba a la

Tierra a oscuras.

Luego supimos del movimiento

complejo de la Luna y los eclipses

fueron de más fácil predicción que el

tiempo que haría al día siguiente.

Un poco de historia

Antes de Galileo no existían anteojosastronómicos. Una vez que Galileo logró asociaradecuadamente dos lentes para construir unanteojo astronómico, con él descubrió que entorno a Júpiter giraban cuatro lunas, sediseñaron después más y mejores anteojosastronómicos. Con su ayuda se descubrieronnuevos cuerpos celestes, tales como los asteroidesentre las órbitas de Júpiter y Marte.

Surgieron así nuevas interrogantes

¿Cómo podrían explicarse los complejos

movimientos de estas lunas y asteroides?

Comenzó a desarrollarse la rama de la Física

denominada Mecánica, dedicada al estudio de

movimiento mecánico. Comenzando en el siglo

XVIII se lograron avances en este estudio de

cómo se mueven objetos sometidos a fuerzas

complejas. El desarrollo de la Mecánica llevó a

un diseño de las máquinas cada vez mejor.

Física

Química

Geología

Astronomía

Biología....

Ciencias Naturales

Ingenierías

Ciencias Naturales

Tecnología

Herramientas de la Física

Lenguaje de la Física

Lenguaje propiamente dicho y

la Matemática

La herramienta clave del

físico es su mente.

El lenguaje normal y el

matemático

Sus ojos, sus oídos y sus manos son asimismo los primeros

instrumentos para recoger información de los fenómenos del

universo

Para ayudar a sus sentidos y producirlas circunstancias especiales que precisaestudiar, el físico debe utilizar muchasotrasherramientas, instrumentos, máquinas eingenios.

La mayoría de los estudian los

fundamentos de la física no lo

hacen para llegar a ser físicos,

por ejemplo los que estudian

en carreras técnicas o los que

se dedican al estudio de otras

ciencias.

Tanto si va a proseguir en este

estudio de la Física como si

no, hallará en la historia de la

Naturaleza , como les ocurre a

los físicos, muchas cuestiones

que le ayudarán a comprender

el mundo variable en que

vivimos.

No obstante, la Física se

halla bajo titulares, tras los

nuevos problemas que todo

hombre debe afrontar.

Con su estudio tendrás la

oportunidad de satisfacer esa

curiosidad respecto al

mundo, ese maravilloso

sentimiento de la necesidad de

saber, que puede constituir

una profunda satisfacción

durante toda una vida.

temperatura, densidad,

Base Conceptual

Las magnitudes físicas constituyen el

material fundamental de la Física, en

función de las cuales se expresan las leyes

de la misma.

longitud, tiempo velocidad, masa, fuerzaresistividad, Intensidad de campo eléctrico, Intensidad de campo magnético, etc.

Muchas de estas palabras son parte de nuestro

vocabulario cotidiano, por ejemplo:

“La fuerza del cariño” es el título de una película

norteamericana.

Podría escucharse: “Podría recorrer cualquier

distancia (longitud) para ayudarte, mientras no

emplees la fuerza para obligarme a hacerlo.”

Sin embargo, en física no debemos engañarnos

con los significados cotidianos de estas palabras.

Las definiciones científicas precisas de longitud y

fuerza no tienen comúnmente conexión alguna

con los significados cotidianos de estas palabras.

Magnitud

Es todo aquello que puede ser medido

Medición

Conjunto de actos experimentales con el fin de determinar una cantidad de

magnitud física

Medir

Es comparar una magnitud dada con otra de su misma especie, la cual se

asume como unidad o patrón.

Pero cuando tratamos de asignar una unidad a un valor de la magnitud surge entonces la dificultad de establecer un

patrón

Por fortuna, no es necesario concordar sobre

patrones para cada magnitud física. Ciertas

cantidades de magnitudes elementales pueden ser

más fáciles de establecer como patrones, y las

cantidades de magnitudes más complejas pueden a

menudo expresarse en función de las unidades

elementales.

El problema básico es, por lo tanto, elegir el

número más pequeño posible de magnitudes físicas

como fundamentales y estar de acuerdo con lo

patrones para su medición. Estos patrones deben

ser tanto accesibles como invariables.

Magnitudes físicas

por su origen

Fundamentales

Derivadas

Sirven de base para establecer el sistema de unidades.

Magnitudes fundamentales

Magnitudes derivadas

Se dan a través de relaciones entre las fundamentales.

Magnitud Unidad Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Intensidad de

corriente Eléctrica

Ampere A

Temperatura Kelvin K

Intensidad

luminosa

candela Cd

Cantidad de

sustancia

mol mol

Sistema Internacional de unidades

http:/www.escuela_virtual.org.mx/paginas/fisica/sistemam.htm

Factor Prefijo Símbolo

1018 exa E

1015 peta P

1012 tera T

109 giga G

106 mega M

103 kilo k

102 hecto h

101 deca d

Factor Prefijo Símbolo

10-1 deci d

10-2 centi c

10-3 mili m

10-6 micro

10-9 nano n

10-12 pico p

10-15 femto f

10-18 atto a

Prefijos del Sistema Internacional (SI)

El uso del SI es obligatorio en todos los

países, reportando enormes ventajas al

comercio, la tecnología y la ciencia. No

obstante la utilización de otros sistemas

subsiste en algunos países. Por ejemplo el

Sistema Inglés

Longitud pulgada (“) 1” = 2,54 cm

Fuerza libra (lb) 1lb = 4,448 N

Dimensión

Asociada con cada magnitud medida ocalculada hay una dimensión y lasunidades en que se expresan estasmagnitudes no afectan las dimensiones delas mismas.

Por ejemplo un área sigue siendo un área

así se exprese en m2 o en pies2.

Toda ecuación debe ser dimensionalmente

compatible, esto es, las dimensiones a

ambos lados deben ser las mismas.

en función de las dimensiones de las fundamentales se expresan las

dimensiones de las magnitudes derivadas

Ecuación dimensional

Nos permite expresar la relación queexiste entre una magnitud derivada yfundamental.

Las expresiones dimensionales (se expresan entre [ ] ) de las magnitudes

fundamentales son:

[longitud] = L, [Masa] = M , [Tiempo] = T

[v] = LT-1, [a] = LT-2, [F] = MLT-2

[W] = ML2T-2, [E] = ML2T-2, [P] = ML2T-3

Propiedades de las ecuaciones dimensionales

• L L = L, LT-1 LT-1 = LT-1

• Si a es un numero o constante, entonces [a] = 1, locual expresa que a no tiene dimensiones

• Si F(y) es una función trigonométrica entonces

[ F(y)] =1 y, además [y] = 1

• Si a es una constante, entonces [ax ] = 1 y, además[x]=1

• G = A + BCX [G] = [A] + [B][C]X

Ejemplo explicativo

2

2

2

R

tCBhAtρ

Donde: [h] = m; [t] = s, [R] = m; = kg/m3

3

2

m

kgsA ρ 23

23

TMLsm

kgA

3

22

m

kgmB ρ

5

2

m

kgB

25

21

25

21

LM

m

kgB 12

12

121

21

TLMs

mkgC

Magnitudes físicas

por su naturaleza

Escalares

Vectoriales