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8/12/2019 textounidad1FISICA 1

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ING. CESAR GARCIA NAJERA MATERIAL DE APOYO

Unidad I Fsica y sistemas de medida

Introduccin

En la presente unidad se da un breve resumen sobre lo que es Fsica y sus teoras, adems sehace una clasificacin de los sistemas de medida ms utilizados en Guatemala, cuyo tema esmuy importante en la Fsica ya que es necesario hacer mediciones en nuestro entorno debido aque se miden masas, longitudes, tiempos y otros.Finalmente el objetivo que se pretende en esta unidad es que el estudiante por medio de lasdiversas actividades como lecturas, estudios de casos, videos, hojas de trabajo y foro, logre

retener todo lo relacionado con las teoras de Fsica, sistemas de medida y lo pueda aplicar ala resolucin de problemas de todo tipo.

Conceptos bsicos

Fsica

La Fsica es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materiay la energa, as como sus interacciones.

La Fsica no es slo una ciencia terica, es tambin una ciencia experimental. Como todaciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que lateora pueda realizar predicciones de experimentos futuros.

Teoras de la Fsica

Mecnica clsica

Se conoce como mecnica clsica a la descripcin del movimiento de cuerpos macroscpicos avelocidades muy pequeas en comparacin la velocidad de la luz.

ElectromagnetismoEl Electromagnetismo describe la interaccin de partculas cargadas con campos elctricos ymagnticos. Se puede dividir en electrosttica, el estudio de las interacciones entre cargas enreposo, y la electrodinmica, el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y laradiacin.

Termodinmica y mecnica estadsticaLa Termodinmica trata los procesos de transferencia de calor, que es una de las formas deenerga y cmo puede producir un trabajo con ella.

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Mecnica estadstica es la parte de la fsica que trata de determinar el comportamientoagregado termodinmico de sistemas macroscpico a partir de consideraciones microscpicasutilizando para ello herramientas estadsticas junto a leyes mecnicas.

Mecnica cunticaLa mecnica cuntica es la rama de la fsica que trata los sistemas atmicos y subatmicos ysus interacciones con la radiacin electromagntica, en trminos de cantidades observables.

Sistemas de unidades de medidas Unidades fundamentales

Unidades de base:Longitud, metro; de masa, kilogramo; de tiempo, segundo; de intensidad de corrienteelctrica, ampere; de temperatura termodinmica, kelvin; de intensidad luminosa, candela,fundamentndose as el Sistema Internacional.

El sistema tcnico inglses ampliamente usado en Estados Unidos y en algunos pases de

centro y Sudamrica con tradicin britnica por la relacin comercial que existe entre estospases. Las unidades bsicas correspondientes a estas cantidades se pueden resumir en lasiguiente tabla, la que presenta dos sistemas de medida, el Sistema Internacional SI y elsistema Tcnico Ingls.

UNIDADES DE CANTIDADES FSICASFUNDAMENTALES

SISTEMA MASA LONGITUD TIEMPO

SISTEMA INTERNACIONAL Kilogramokg

Metrom

Segundos

TCNICO INGLES SlugSL Piep Segundos

Sistemas de unidadesSe denomina sistema de unidades al conjunto constituido por un grupo de unidadesdenominadas fundamentales, sus mltiplos y submltiplos y las combinaciones que de ellasresultan a las que se denomina unidades derivadas.

Anlisis dimensional

El anlisis dimensional es una metodologa que se emplea para comprobar la consistenciadimensional de expresiones matemticas que se derivan de las leyes de la fsica.

Factor de conversin y conversionesUn factor de conversin o de unidad es una relacin en la que el numerador y eldenominador son medidas iguales expresadas en unidades distintas, de tal manera, que estafraccin tiene un valor igual a la unidad.

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Ejemplo: 1100

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scentimetro

metro

ALGUNOS PREFIJOS IMPORTANTES:1 kilmetro = 1000 m 1 kilo = 1000

1 kilogramo = 1000 gramos. 1 kilowatt = 1000 watt.1 nanmetro = m910 1 micrmetro = m610 Densidad

La densidad de una sustancia es su masa por unidad de volumenV

m , se expresa en

3m

kg en el SI.

EJEMPLOS RESUELTOSPROBLEMA 1

Si el periodo o (P) (tiempo en segundos que le toma a un pndulo simple completaruna oscilacin), est dado por la ecuacin:

g

LkP Donde

L = longitud en metros y g = aceleracin de la gravedad en m /s2

Determine la unidad de medida de k?:RESOLUCION:Para determinar la unidad de medida de k despejamos de la ecuacin el valor de k y luego

sustituimos, la dimensin del periodo es , longitud y de g es

2T

L

Al simplificar, se cancelan todas las dimensiones ynos queda el valor de K = 1 RESPUESTA: ES ADIMENSIONAL K

PROBLEMA 2

Si la densidad del mercurio es 13.6

3cm

g,

Calcule: la densidad del mercurio en el sistema internacional.

RESOLUCION:De la tabla de unidades de medida sabemos que 1 kg = 1000 g 1m = 100 cm

La unidad de medida de la densidad de en el sistema SI, es

3m

kg, por lo cual para

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convertirlo se multiplica

3

13.6cm

g por los factores de conversin, siguientes

3

13.6

cm

g=

3

3

3

)1(

)100(

1000

113.6

m

cm

g

kg

cm

g

Al efectuar las multiplicaciones, se cancelan los gramos, y los centmetros cbicos y queda

as: 13.6

3cm

g=

3

600,13m

kg

PROBLEMA 3La tierra tiene la forma aproximada de una esfera, calcule su densidad en el sistemainternacional.

RESOLUCIN:De los datos fsicos usados con frecuencia, del libro de texto:

kgxtierraladeMasa 241098.5 , mxtierraladepromedioRadio 61037.6

La unidad de medida de la densidad de la tierra en el sistema SI, es

3m

kgSabemos que la

tierra se considera como una esfera, y la expresin para calcular su densidad es:

3

3

4r

m

Volumen

masa

,Al efectuar las operaciones, queda as:

24.523,5

3m

kg

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ACTIVIDAD 2 HOJA DE TRABAJOA continuacin encontrar 5 expresiones, algunas verdaderas y otras falsas,identifique las verdaderas colocando una V en el CUADRO a la derecha de cada una

y una F cuando la considere falsa.

1 La unidad de la DENSIDAD en el sistema Internacional es el Newton/m2

2 La MASA en el Sistema Internacional se mide en Newton

3 La MASA en el Sistema Tcnico Ingles se mide en slug

4 La longitud en el Sistema Tcnico Ingles se mide en metros

5 La longitud en el Sistema Internacional se mide en pies

A continuacin encontrar en la parte izquierda 7 unidades de medida. A la derecha7 cantidades fsicas acompaadas de un cuadro a la derecha. Coloque en el cuadroel numeral que considere identifica a las unidades, del Sistema Internacional, conque se mide esa cantidad fsica.

ACTIVIDAD 1 ESTUDIO DE CASO EL TESORO PERDIDO:En este momento usted ya ha ledo el marco terico y ejemplos resueltos anteriores y est en

capacidad de involucrarse con el objetivo de que aplique el concepto y clculo dedensidades para descifrar el tipo de material que se desconoce en el siguiente caso.

Para ello, usted individualmenteo en grupole toca ayudar a un seor que ha encontradoun tesoro perdido que consiste en lingotes de materiales que l desconoce pero si sabe quetienen forma cilndrica, forma esfrica y cbica.

El seor le pide a usted:

1. Descifrar de qu material son los lingotes que ha encontrado con la siguienteinformacin:

Lingotes cilndricos tamao: Dimetro 6 cm, altura 25 cm y masa 7.422 kg

Lingotes esfricos de dos tamaos: Dimetros 8 cm, 12 cm, masa 5,174 y 19362.3 gr respectivamente.

Lingotes cbicos de un slo tamao de 10 cm, por arista y masa

7,800 g.2. Asimismo l le solicita que le den los datos calculados en los dos sistemas de medida

estudiados en este tema, ara ello a licar actores de conversin.

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1 metro Area

2 m2 Tiempo

3 m3 Longitud

4 metro/ segundo Volumen

5 kilogramo Masa

6 segundo Densidad

7 Kg/m3 Velocidad

ACTIVIDAD 3 HOJA DE TRABAJOA continuacin encontrar 6 preguntas con cuatro opciones, en las cuales

seleccione la que usted considere correcta y encirrela con un crculo.

1. Para convertir una velocidad expresada enh

km a

s

m Qu debe hacer?

a) Multiplicar por 60 b) Multiplicar por 3600c) Dividir por 3.6 d) Multiplicar por 3.6

2. Cul de las siguientes ecuaciones es dimensionalmente correcta?.

a)2).).

2

1) atvdatvycattvybatv oo

3. La densidad del mercurio es 13. 6 3/ cmg , si 1kg = 1000 g, 1 m = 100 cm

La densidad del mercurio en 3/mkg es?a) 13,600 b) 136,000. c) 1, 360,000 d) 13, 600,000.

4. De las siguientes opciones, Cul es una unidad fundamental del sistemainternacional?

a) Pulgada b) Kilogramo c) Newton d) Minuto.5. Si de la Ciudad Capital hacia Puerto barrios hay una distancia de 298 kilmetros,A cunto equivale en millas? (1 mi = 1.609 km)

a) 139.84 b) 362.02 c) 1.39 d) 3.62

6. La ley de Newton de gravitacin universal est representada por2R

GMmF

En la cual F es la fuerza de gravedad, con unidad de medida kg.m/ s 2 , M y mson masas medidas en kg y R es una longitud medida en metros, en elSistema internacional. Las unidades en el SI de la constante deproporcionalidad G son?

a.3

2.

m

skg b.

3

2.

s

mkg c.

2

3

.skg

m d.

m

skg 2.

e. NAC

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ACTIVIDAD 4 HOJA DE TRABAJOA continuacin encontrar 5 preguntas de conversiones, escriba su respuestadejando el procedimiento.

1. Expresar en un flujo de lquido (Q) de 60 : ______________________

2. Expresar en atmsferas y milmetros de mercurio una presin de 35 , Si 7.6 mm

de mercurio = 1 atmsfera = 1.013x105 ,

3. Convertir 2,352 Segundos a Aos.4. Convertir 1.1 millas/Hora a metros/segundo.5. Si la aceleracin de un auto es de 20 km/h2, convierta esta aceleracin a unidades del

Sistema Internacional, Tcnico Ingles, y cgs.

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