mecÁnica clÁsica termodinÁmica eventos ondulatorios eventos electromagneticos 1elaboró: yovany...

•MECÁNICA CLÁSICA•TERMODINÁMICA•EVENTOS ONDULATORIOS•EVENTOS ELECTROMAGNETICOS

1Elaboró: Yovany Londoño 10/04/23

¿PORQUÉ UN “CUERPO” CAMBIA SU ESTADO DE MOVIMIENTO?

¿RESPECTO A QUE O A QUIEN UN “OBJETO” CAMBIA SU ESTADO DE MOVIMIENTO?

¿EL ESTADO DE MOVIMIENTO ES UNA CARACTERISTICA INTRINSECA DE LAS “PARTICULAS”? LA INERCIA


La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental.

La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.


Supongamos una habitación cuyo suelo está cubierto de baldosas, tal como se ve en la figura, tomando una baldosa como unidad, y contando el número de baldosas medimos la superficie de la habitación, 30 baldosas. En la figura de la derecha, la medida de la misma superficie da una cantidad diferente 15 baldosas.

La medida de una misma magnitud física (una superficie) da lugar a dos cantidades distintas debido a que se han empleado distintas unidades de medida.

Este ejemplo, nos pone de manifiesto la necesidad de establecer una única unidad de medida para una magnitud dada, de modo que la información sea comprendida por todas las personas


Las unidades SI derivadas se definen de forma que sean coherentes con las unidades básicas y suplementarias, es decir, se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI básicas y/o suplementarias con un factor numérico igual 1.

Varias de estas unidades SI derivadas se expresan simplemente a partir de las unidades SI básicas y suplementarias. Otras han recibido un nombre especial y un símbolo particular.

Si una unidad SI derivada puede expresarse de varias formas equivalentes utilizando, bien nombres de unidades básicas y suplementarias, o bien nombres especiales de otras unidades SI derivadas, se admite el empleo preferencial de ciertas combinaciones o de ciertos nombres especiales, con el fin de facilitar la distinción entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones.

Por ejemplo, el hertz se emplea para la frecuencia, con preferencia al segundo a la potencia menos uno, y para el momento de fuerza, se prefiere el newton metro al joule.


Magnitud Nombre SímboloSuperficie,S metro cuadrado m2

Volumen, V metro cúbico m3

Velocidad, v metro por segundo m/s

Aceleración, ametro por segundo

cuadrado m/s2

Número de ondas, kmetro a la potencia menos

uno m-1

Densidad volumetrica, ρ kilogramo por metro cúbico kg/m3

Velocidad angular, ω radián por segundo rad/s

Aceleración angular, αradián por segundo

cuadrado rad/s2


15

Magnitud Nombre SímboloExpresión en otras

unidades SIExpresión en unidades

SI básicasFrecuencia hertz Hz s-1 o 1/s

Fuerza newton N m·kg·s-2 o m.kg/s2

Presión pascal Pa N·m-2 o N/m2 m-1·kg·s-2 o kg/m.s2

Energía, trabajo,cantidad de calor

Potencia watt W J·s-1 o J/s m2·kg·s-3 o m2·kg/s3

Cantidad de electricidadcarga eléctrica

Potencial eléctricofuerza electromotrizResistencia eléctrica ohm W V·A-1 o V/A m2·kg·s-3·A-2 o m2.kg/s3.A2

Capacidad eléctrica farad F C·V-1 O C/V m-2·kg-1·s4·A2 o kg.s4.A2/m2.kg

Flujo magnético weber Wb V·s m2·kg·s-2·A-1 o m2·kg/s2·A Inducción magnética tesla T Wb·m-2 O Wb/m2 kg·s-2·A-1 o kg/s2.A

Inductancia henry H Wb·A-1 O Wb/A m2·kg s-2·A-2 o m2.kg/s2.A2

coulomb C s·A

volt V W·A-1 o W/A m2·kg·s-3·A-1 O m2.kg/s3.A

joule J N·m m2·kg·s-2 o kg.m2/s2

Elaboró: Yovany Londoño 10/04/23

Magnitud Nombre SímboloExpresión en unidades

SI básicasViscosidad dinámica pascal segundo Pa·s m-1·kg·s-1 o kg/m.sEntropía joule por kelvin J/K m2·kg·s-2·K-1 o m2.kg/K.s2

Capacidad térmica másica joule por kilogramo kelvin J/(kg·K) m2·s-2·K-1 o m2/K.s2

Conductividad térmica watt por metro kelvin W/(m·K) m·kg·s-3·K-1 o m.kg/s3.KIntensidad del campo eléctrico volt por metro V/m m·kg·s-3·A-1 o m.kg/s3.A


Magnitud Nombre Símbolo RelaciónVolumen litro l o L 1 dm3 = 10-3 m3

Masa tonelada t 103 kgPresión y tensión bar bar 105 Pa


Magnitud Nombre Símbolo RelaciónÁngulo plano vuelta 1 vuelta= 2 p rad

grado º (p/180) radminuto de ángulo ' (p /10800) rad

segundo de ángulo " (p /648000) radTiempo minuto min 60 s

hora h 3600 sdía d 86400 s


Los símbolos de las Unidades SI, con raras excepciones como el caso del ohm (Ω), se expresan en caracteres romanos, en general, con minúsculas; sin embargo, si dichos símbolos corresponden a unidades derivadas de nombres propios, su letra inicial es mayúscula. Ejemplo, A de ampere, J de joule.

Los símbolos no van seguidos de punto, ni toman la s para el plural. Por ejemplo, se escribe 5 kg, no 5 kgs

Cuando el símbolo de un múltiplo o de un submúltiplo de una unidad lleva exponente, ésta afecta no solamente a la parte del símbolo que designa la unidad, sino al conjunto del símbolo. Por ejemplo, km2 significa (km)2, área de un cuadrado que tiene un km de lado, o sea 106 metros cuadrados y nunca k(m2), lo que correspondería a 1000 metros cuadrados.

El símbolo de la unidad sigue al símbolo del prefijo, sin espacio. Por ejemplo, cm, mm, etc.

El producto de los símbolos de de dos o más unidades se indica con preferencia por medio de un punto, como símbolo de multiplicación. Por ejemplo, newton-metro se puede escribir N·m Nm, nunca mN, que significa milinewton.

Cuando una unidad derivada sea el cociente de otras dos, se puede utilizar la barra oblicua (/), la barra horizontal o bien potencias negativas, para evitar el denominador.


No se debe introducir en una misma línea más de una barra oblicua, a menos que se añadan paréntesis, a fin de evitar toda ambigüedad. En los casos complejos pueden utilizarse paréntesis o potencias negativas.

m/s2 o bien m·s-2 pero no m/s/s. (Pa·s)/(kg/m3) pero no Pa·s/kg/m3

Los nombres de las unidades debidos a nombres propios de científicos eminentes deben de escribirse con idéntica ortografía que el nombre de éstos, pero con minúscula inicial. No obstante, serán igualmente aceptables sus denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estén reconocidas por la Real Academia de la Lengua. Por ejemplo, amperio, voltio, faradio, culombio, julio, ohmio, voltio, watio, weberio.

Los nombres de las unidades toman una s en el plural (ejemplo 10 newtons) excepto las que terminan en s, x ó z.

En los números, la coma se utiliza solamente para separar la parte entera de la decimal. Para facilitar la lectura, los números pueden estar divididos en grupos de tres cifras (a partir de la coma, si hay alguna) estos grupos no se separan por puntos ni comas. Las separación en grupos no se utiliza para los números de cuatro cifras que designan un año.


10/04/23Elaboró: Yovany Londoño 22


Magnitud física Símbolo Unidad SItiempo t sposición x m

velocidad v m s-1

aceleración a m s-2

ángulo plano q radvelocidad angular ω rad/s

aceleración angular α rad·s-2

radio r mlongitud de arco s m

área A , S m2

volumen V m3

ángulo sólido W srfrecuencia f Hz

frecuencia angular (=2pf ) w s-1, rad s-1


Magnitud física Símbolo Unidad SImasa m kg

momento lineal p kg m s-1

fuerza F N (= kg m s-2)momento de una fuerza M N·m

momento de inercia I kg m2

momento angular L kg m2 s-1 rad (= J s)energía E Jenergía potencial E p , V Jenergía cinética E k Jtrabajo W Jpotencia P W

densidad (masa) r kg m-3

presión p Pa


Magnitud física Símbolo Unidad SIcalor Q Jtrabajo W Jtemperatura termodinámica T K

temperatura Celsius t oCenergía interna U J

entropía S J K-1

capacidad calorífica C J K-1

razón C p / C vg 1


Magnitud física Símbolo Unidad SIcarga eléctrica Q C

densidad de carga r C m-3

corriente eléctrica I, i A

densidad de corriente eléctrica j A m-2

potencial eléctrico V Vdiferencia de potencial, voltaje DV V

campo eléctrico E V m-1

capacidad C F

permitividad eléctrica e F m-1

permitividad relativa er 1

momento dipolar eléctrico p C mflujo magnético F Wbcampo magnético B T

permeabilidad µ H m-1, N A-2

permeabilidad relativa µ r 1

resistencia R W

resistividad r W mautoinducción L Hinducción mutua M H

constante de tiempo t s


Constante Símbolo Valor

Velocidad de la luz c 2.9979·108 m·s-1

Carga elemental e 1.6021·10-19 CMasa en reposo del electrón me 9.1091·10-31 kg

Masa en reposo del protón mp 1.6725·10-27 kg

Constante de Planck h 6.6256·10-34 J·sConstante de Avogadro NA 6.0225·1023 mol-1

Constante de Boltzmann k 1.3805·10-23 J·K-1

Constante de los gases R 8.3143 J·K-1·mol-1

Permitividad del vacío ε0

8.8544·10-12 N-1·m-

2·C2

Permeabilidad del vacío μ0 1.2566·10-6 m·kg·C-2

Constante de gravitación G 6.670·10-11 N·m2·kg-2

Aceleración de la gravedad a nivel del mar g 9.7805 m·s-2

Fuente: Alonso M, Finn E. Física . Fondo Educativo Interamericano (1971)

Es una rama de la física. Su objetivo es describir (con la cinemática) y explicar (con la dinámica) el movimiento de los cuerpos.


DESCRIBE EXPLICA

EL CAMBIO DE ESTADO EN LOS MOVIMIENTOS DE LOS CUERPOS


Describe el movimiento de los cuerpos sin preocuparse de las causas que lo producen.


Describe los estados de movimiento de los cuerpos considerando las causas que lo hacen cambiar y estas causas son las fuerzas.


En mecánica se tratan problemas relacionados con la descripción del movimiento de un objeto en el espacio, por lo que se requiere un método para conocer la posición de ese objeto. Para esto se definen los sistemas de coordenadas y marcos de referencia.


Las magnitudes físicas con las que trataremos en el curso pueden ser escalares o vectoriales. Las magnitudes físicas escalares quedan completamente definidas mediante un número y sus respectivas unidades de medida, por ejemplo la densidad del agua de 1 gr/cm3 o la temperatura del aire de 20º C, son un escalar.

Para las magnitudes físicas vectoriales debe especificarse su magnitud (un número con sus unidades), su dirección (un número que puede ser un ángulo si el espacio es bi o tridimensional) y su sentido (que indica hacia adonde se dirige o apunta el vector), por ejemplo una velocidad de 80 km/h hacia el noreste.

Un vector se representa gráficamente como un trazo dirigido (flecha) y se simboliza mediante letras mayúsculas o minúsculas, con una flecha sobre la letra o escrita en negrita, como V o V r , r o rr , OP o OP. La longitud de la flecha indica la magnitud relativa del vector, el punto desde donde se comienza a dibujar el vector se llama punto de aplicación, la dirección se mide desde algún eje de referencia, generalmente horizontal, el sentido esta dado por la punta de la flecha y la recta sobre la cual se ubica el vector se llama línea de acción.

En la siguiente figura, el vector A tiene magnitud A, su punto de aplicación es O y su dirección es α grados sobre la horizontal.


Se representa como un segmento orientado, con una dirección, dibujado de forma similar a una "flecha". Su longitud representa la magnitud o el módulo del vector y la "punta de flecha" indica su dirección.


Las magnitudes vectoriales se representan en los textos impresos por letras en negrita, para diferenciarlas de las magnitudes escalares que se representan en cursiva. En los textos manuscritos, las magnitudes vectoriales se representan colocando una flecha sobre la letra que designa su módulo (el cual es un escalar).


Cuando convenga, se representan la magnitud vectorial haciendo referencia al origen y al extremo del segmento orientado que la representa geométricamente; así, se designan los vectores representados en la siguiente Figura en la forma , MN resultando muy útil esta notación para los vectores que representan el desplazamiento.


Además de estas convenciones los vectores unitarios o versores, cuyo módulo es la unidad, se representan frecuentemente con un circunflejo encima, por ejemplo . Î,ĵ


Las componentes vectoriales de un vector son aquellas que sumadas dan como resultado el vector original. Las componentes vectoriales de un vector en el espacio se calculan a lo largo de un conjunto de 3 líneas mutuamente perpendiculares que se cortan en un mismo punto, es decir en líneas paralelas a los ejes de un sistema de coordenadas cartesiano.


Un vector en el espacio se puede expresar como una combinación lineal de tres vectores unitarios o versores perpendiculares entre sí que constituyen una base vectorial.


En coordenadas cartesianas, los vectores unitarios se representan por , , , paralelos a los ejes de coordenadas x, y, z positivos. Las componentes del vector en una base vectorial predeterminada pueden escribirse entre paréntesis y separadas con comas:


Dado 2 vectores libres

El resultado se puede expresar asi:

Ordenando las componentes


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