COMO TRIUNFAR EN FÍSICA SI SE INTENTA DE VERDAD

Mark Hollabaugh Normandale Community College Física Universitaria Sear Zemansky

La física estudia lo grande y lo pequeño, lo viejo y lo nuevo. Del átomo a las galaxias, de los circuitos eléctricos a la aerodinámica, la física es una gran parte del mundo que nos rodea.

Aprender a aprender

Cada uno de nosotros tiene un estilo diferente de aprendizaje y un medio preferido para hacerlo. Si usted aprende escuchando, las conferencias serán muy importantes. Si aprende con explicaciones, entonces será de ayuda trabajar con otros estudiantes. Si le resulta difícil resolver problemas, dedique mas tiempo a aprender cómo hacerlo.

Pregúntese: ¿Entiendo el material mejor si leo el libro antes o después de la clase? (Quizás aprenda mejor si revisa rápido el material, asiste a clase y luego lee con más profundidad) ¿Dedico el tiempo adecuado a estudiar física? (Una regla práctica para una clase de este tipo es dedicar en promedio 2.5 horas de estudio fuera del aula por cada hora de clase en esta. Esto significa que para un curso con 3 horas de clase programadas a la semana, debe destinar de 6 a 9 horas semanales al estudio de la física)

Las clases y los apuntes

Un factor importante de cualquier curso universitario son las clases. No falte a clases, y si lo hace por alguna razón especial, pida a un amigo que le dé los apuntes y le diga lo que pasó. En clase, tome notas rápidas y entre a los detalles después. Asegúrese de hacer preguntas en clase o busque asesoría. Recuerde que la única pregunta “fuera de lugar” es la que no se hace.

CAPÍTULO NO 1. UNIDADES Y CANTIDADES FÍSICAS

La física es una ciencia fundamental que estudia los

principios básicos del universo. Es la base sobre la cual

se rigen otras ciencias como la astronomía, biología,

química y geología.

Esta basada en observaciones experimentales y

mediciones cuantitativas. Su principal objetivo es hallar el

número limitado de leyes fundamentales que gobiernan

los fenómenos naturales y usarlas para crear teorías que

puedan pronosticar los resultados de experimentos

futuros. Las leyes fundamentales se expresan en el

lenguaje de las matemáticas.

FISICA Y MEDICIONES

El estudio de la física se puede dividir en seis campos principales:

1. MECÁNICA CLASICA: que se ocupa del movimiento de objetos que son grandes

con respecto a los átomos y se mueven a velocidades mucho menores que la

velocidad de la luz.

2. RELATIVIDAD: teoría que describe objetos que se mueven a cualquier velocidad,

incluso velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz.

3. TERMODINAMICA: que trata el calor, trabajo, temperatura y comportamiento

estadístico de sistemas con un gran número de partículas.

4. ELECTROMAGNETISMO: que se relaciona con la electricidad, magnetismo y

campos electromagnéticos.

5. OPTICA: que es el estudio del comportamiento de la luz y su interacción con

materiales.

6. MECÁNICA CUANTICA: es el conjunto de teorías que enlazan el comportamiento

de la materia al nivel microscópico con observaciones macroscópicas.

Los resultados de los experimentos deben registrarse con

números. Un número empleado para describir

cuantitativamente un fenómeno físico es una cantidad

física.

Al medir una cantidad, debe compararse con un estándar

de referencia, dicho estándar define una unidad de

medida de la cantidad.

Existen cantidades fundamentales que solo se pueden

definir describiendo la forma de medirlas y cantidades

derivadas las cuales se pueden calcular a partir de

cantidades fundamentales.

ESTÁNDARES Y UNIDADES

Es el sistema desarrollado por la Conferencia General de

Pesos y Medidas; es un sistema de unidades aceptado

casi a nivel mundial, denominado comúnmente “sistema

métrico”

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

“SI”

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

“SI”

Es un sistema utilizado aun en unos pocos países de

habla inglesa como EEUU e Inglaterra. En este sistema las

unidades de longitud, masa y tiempo son

respectivamente el pie (ft), el slug y el segundo. El

sistema ingles solo se emplea en mecánica y

termodinámica.

Sistema inglés

Se utilizan para escribir unidades

muy pequeñas o extremadamente

grandes en forma compacta y

sencilla; estas unidades siempre

se relacionan con las

fundamentales por múltiplos de

10 o 1/10.

Los nombres de estas unidades

se obtienen agregando un prefijo

al nombre de la unidad

fundamental.

Uso de Prefijos

Conversión de unidades

Toda ecuación debe ser siempre dimensionalmente consistente. Las

dimensionales pueden ser tratadas como cantidades algebraicas, es decir, las

cantidades se pueden sumar o restar sólo si tienen las mismas dimensiones (o

unidad de medida).

Reglas de Operación Dimensional

SUMA/RESTA

Únicamente se pueden sumar o restar cantidades físicas que tengan las mismas

unidades.

PRODUCTO/COCIENTE

El producto o cociente se puede realizar entre cantidades diferentes.

CANTIDAD ADIMENSIONAL POR UNA CON DIMENSIONES

Si se multiplica o divide una cantidad que tenga dimensional con una que no

tenga dimensiones, el resultado tendrá las unidades de aquel operador que si

tenga dimensionales

Análisis dimensional

EJEMPLO

Verificar si las siguientes expresiones son dimensionalmente correctas

CONVERSIÓN DE RECTANGULAR A POLAR

ALGORITMO 1. Calcular su magnitud según:

2. Dibujar el vector

3. Identificar y calcular cualquiera de los dos ángulos entre 0 y 90 grados que el vector forma con los ejes más cercanos

4. Usando el ángulo anterior determinar el ángulo “ϴ”

CONVERSIÓN DE POLAR A RECTANGULAR

Forma Directa

Donde:

V: es la magnitud del vector

θ: es el ángulo que el vector forma con el eje x(+) medido en sentido horario o antihorario.

CONVERSIÓN DE POLAR A RECTANGULAR

ALGORITMO (Paso a Paso)

1. Dibujar el vector

2. Identificar y calcular cualquiera de los dos ángulos

entre 0 y 90 grados que el vector forma con los ejes

más cercanos

3. Usando el ángulo anterior y funciones trigonométricas

determinar las componentes del vector.

4. Agregar a las componentes

el signo que corresponda,

según el cuadrante en el que

se encuentre.

PRODUCTO ESCALAR También llamado PRODUCTO PUNTO.

Se operan 2 vectores y como resultado se obtiene un escalar.

Es conmutativo A.B=B.A

Donde: ф es el ángulo más pequeño que existe entre los

vectores A y B cuando estos parten de un origen común.

Interpretación gráfica del producto escalar

Algunas características del producto escalar

PRODUCTO VECTORIAL

También llamado PRODUCTO CRUZ.

Se operan 2 vectores y como resultado se obtiene otro vector.

No es conmutativo AXB≠BXA

Donde: ф es el ángulo más pequeño que existe entre los

vectores A y B cuando estos parten de un origen común.