C 1. C 1. MAGNITUDES FÍSICASMAGNITUDES FÍSICAS

• La Física. Fenómenos naturales. Explicación La Física. Fenómenos naturales. Explicación científica. científica.

• Magnitudes físicas: fundamentales y derivadasMagnitudes físicas: fundamentales y derivadas

• Sistema internacional de unidades. Sistema internacional de unidades.

•EjemplosEjemplos

Bibliog: Sears, Física Universitaria 1999; Física Bibliog: Sears, Física Universitaria 1999; Física conceptual, Hewitt, Fundamentos de Física conceptual, Hewitt, Fundamentos de Física (Halliday)(Halliday)

La Física

es la ciencia fundamental de

la naturaleza

EspacioEspacioyy

TiempoTiempo

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

FenómenoFenómeno

¿Objetivo de la Física?

¿cómo ocurren los fenómenos?

¿cómo se relacionan unos con otros?

EsenciaFenómenoFenómeno

Práctica, Experimentación

Leyes Físicas

Base Base ConceptualConceptual

Principios y Principios y LeyesLeyes

Universo Físico

ModelosModelosUniverso

FísicoUniverso

FísicoUniverso

FísicoMétodosMétodos

Métodos Métodos teórico y teórico y

experimentalexperimental

Carácter Científico

FÍSICA

La Física es un gran edificio en

construcción, no es una estructura

acabada en torno al cual no hay más que realizar una visita

con guía.

Aún cuando algunas partes parecen muy completas otras están a medio hacer. Algunas no están más que bosquejadas.

A veces una de las salas acabadas de este edificio al que llamamos Física nos parece poco segura o no lo suficientemente amplia para nuevos descubrimientos y dicha sala se abandona o se construye de nuevo dejando mucho de lo que hay dentro.

Esto suele ocurrir frecuentemente, pero no obstante,los fundamentos están magníficamente cimentados y se sostienen sobre una base muy sólida, permaneciendo inalterados, aún cuando sobre ellos se puedan producir cambios.

Carácter Científico

FÍSICA

De lo que aprendemos con ella surgen nuevas realizaciones, vamos transformando

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

PredecirPredecir

DiseñarDiseñar

ComprenderComprender

Aventurarnos a lo Aventurarnos a lo desconocidodesconocido

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 eclipsesfueron de más fácil predicción que el tiempo que haría al día siguiente.

Un poco de historia

Antes de Galileo no existían anteojos astronómicos. Una vez que Galileo logró asociar adecuadamente dos lentes para construir un anteojo astronómico, con él descubrió que en torno a Júpiter giraban cuatro lunas, se diseñaron después más y mejores anteojos astronómicos. Con su ayuda se descubrieron nuevos cuerpos celestes, tales como los asteroides entre 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.

FísicaFísica

QuímicaQuímica

GeologíaGeología

AstronomíaAstronomía

BiologíaBiología........

Ciencias NaturalesCiencias Naturales

IngenieríasIngenierías

Ciencias NaturalesCiencias Naturales

TecnologíaTecnología

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 producir las circunstancias especiales que precisa estudiar, el físico debe utilizar muchas otras herramientas, instrumentos, máquinas e ingenios.

La mayoría de los estudian los La mayoría de los estudian los fundamentos de la física fundamentos de la física no lo no lo hacen para llegar a ser físicoshacen para llegar a ser físicos, , por ejemplo los que estudian por ejemplo los que estudian en en carreras técnicascarreras técnicas o los que o los que se dedican al se dedican al estudio de otras estudio de otras ciencias. ciencias.

Tanto si va a proseguir en este Tanto si va a proseguir en este estudio de la Física como si no, estudio de la Física como si no, hallará en la historia de la hallará en la historia de la Naturaleza , como les ocurre a Naturaleza , como les ocurre a los físicos, muchas cuestiones los físicos, muchas cuestiones que le ayudarán a comprender que le ayudarán a comprender el mundo variable en que el mundo variable en que vivimos. vivimos.

No obstante, No obstante, la Físicala Física se se halla bajo titulares, tras los halla bajo titulares, tras los nuevos problemas que todo nuevos problemas que todo hombre debe afrontar. 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 Base ConceptualConceptual

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 Muchas de estas palabras son parte de nuestro vocabulario cotidiano, por ejemplo: vocabulario cotidiano, por ejemplo:

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

Podría escucharse: “Podría recorrer cualquier Podría escucharse: “Podría recorrer cualquier distancia (longitud) para ayudarte, mientras no distancia (longitud) para ayudarte, mientras no emplees la fuerza para obligarme a hacerlo.” emplees la fuerza para obligarme a hacerlo.”

Sin embargo, en física no debemos engañarnos Sin embargo, en física no debemos engañarnos con los significados cotidianos de estas palabras. con los significados cotidianos de estas palabras. Las definiciones científicas precisas de longitud y Las definiciones científicas precisas de longitud y fuerza no tienen comúnmente conexión alguna fuerza no tienen comúnmente conexión alguna con los significados cotidianos de estas palabras. con los significados cotidianos de estas palabras.

MagnitudMagnitudEs todo aquello que puede ser medido

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

magnitud física

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

asume como unidad o patrón.

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

patrónpatrón

Por fortuna, no es necesario concordar sobre Por fortuna, no es necesario concordar sobre patrones para cada magnitud física. patrones para cada magnitud física. Ciertas Ciertas cantidades de magnitudes elementalescantidades de magnitudes elementales pueden ser pueden ser más fáciles de establecer como más fáciles de establecer como patronespatrones, y las , y las cantidades de magnitudes más complejas pueden a cantidades de magnitudes más complejas pueden a menudo expresarse en función de las unidades menudo expresarse en función de las unidades elementales. elementales.

El El problema básicoproblema básico es, por lo tanto, elegir el es, por lo tanto, elegir el número número más pequeño posible de magnitudes físicasmás pequeño posible de magnitudes físicascomo fundamentalescomo fundamentales y estar de acuerdo con lo y estar de acuerdo con lo patrones para su medición. Estos patrones deben patrones para su medición. Estos patrones deben

ser tanto ser tanto accesibles como invariablesaccesibles como invariables..

Magnitudes Magnitudes físicasfísicas

por su origen

Fundamentales

Derivadas

Sirven de base para establecer el sistema de unidades.

Magnitudes Magnitudes fundamentalesfundamentales

Magnitudes Magnitudes derivadasderivadas

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 unidadesSistema 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 µ10-9 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

DimensiónDimensión

Asociada con cada magnitud medida o calculada hay una dimensión y las unidades en que se expresan estas magnitudes no afectan las dimensiones de las 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 Ecuación dimensionaldimensional

Nos permite expresar la relación que existe entre una magnitud derivada y fundamental.

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

PropiedadesPropiedades de de las ecuaciones las ecuaciones dimensionalesdimensionales

• L ± L = L, LT-1 ± LT-1 = LT-1

• Si a es un numero o constante, entonces [a] = 1, lo cual

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 Ejemplo explicativoexplicativo

2

22

++=

Rt

CBhAtρ

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

[ ] [ ] 32

mkg

sA ==ρ [ ] 2323

−−== TMLsmkg

A

[ ] [ ] 322

mkg

mB ==ρ [ ] 52

mkg

B =

[ ] 25

21

25

21

−== LMm

kgB[ ] 12

1212

121

−== TLMsmkg

C

Magnitudes Magnitudes físicasfísicas

por su naturaleza

Escalares

Vectoriales