propiedades macroscopicas

Programa

I. MATERIA Y ENERGÍA (Física)• Tema 1: Conceptos generales

• La materia. Propiedades macroscópicas y su medida• Estructura microscópica de la materia• Interacción gravitatoria y electrostática• La energía: Manifestaciones y principios de conservación• Nuestra fuente de energía: El Sol.• Ondas. Luz y sonido.

• Tema 2: Composición y propiedades del aire:• Composición del aire. Presión atmosférica.• Vapor de agua en el aire. Humedad relativa y bienestar• El oxígeno: Propiedades y reactividad. Reacciones de combustión.

Ciclo del oxígeno. La capa de ozono

• Tema 3: La contaminación del aire:• Clasificación de los contaminantes• Principales contaminantes primarios: Origen y efectos• Principales contaminantes secundarios Origen y efectos• Contaminación doméstica: radón, dióxido y monóxido de carbono.

Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida

La palabra Física viene del término griego que significa naturaleza.La física para los antiguos griegos y con posterioridad era una cienciadedicada al estudio de todos los fenómenos naturales. Filosofía Natural.

En al actualidad el objetivo de la Física es el estudio de los componentesde la materia y sus interacciones mutuas. En función de estas interaccionesel científico explica las propiedades de la materia en conjunto, así comootros fenómenos que observamos en la naturaleza.

Componentes de la materia

Interacciones Fundamentales

MovimientoMecánica

Fen. Electr.y magn.Electromagnétismo

SonidoAcústica

LuzÓptica

CalorTermodinámica

Física Atómica


Las ciencias y en particular la Física nacen de la experiencia por lo queconservan aún un alto grado de experimentación.

Medir: Cuantificar una determinada magnitud en relación a un patrónde medida (unidad).

Magnitud física: propiedad medible de un cuerpo.

Sistemas de Unidades.Sistema Internacional S.I.Sistema cegesimal CGSSistema Imperial

MCO: Perdida por un fallo humano de conversión métrica.

10 oct 1999 - La sonda Mars Climate Orbiter, perdida a finales de septiembre, parece que fue víctima de un fallo de conversión de unidades métricas entre dos

equipos de técnicos.

Mientras que en Lockheed Martin, empresa constructura, había utilizado el sistema inglés en el instrumental de la sonda, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) usaba el sistema internacional. Según los resultados preliminares de la investigación para conocer la causa de la pérdida del Orbitador Climático de Marte, mientras que un equipo usaba

pulgadas y libras, otro metros y kilogramos. "Nuestra incapacidad para detectar y corregir este simple error ha tenido implicaciones mayúsculas", afirmó EdwardStone, director del JPL. En la actualidad se están tomando las debidas precauciones para que esto no vuelva a suceder, sobre todo con vistas a la próxima llegada de la Mars Polar Lander (MPL), la cual hará descender un explorador a la superficie del polo sur marciano

Magnitudes: Longitud, Tiempo, Masa, Intensidad de corriente eléctr. Temperatura, Intensidad radiante.


Sistema Internacional de Unidades S.I

Unidades fundamentales

Longitud (metro, m)

El metro es la longitud que recorre la luz en el intervalo de tiempo de 1/299792458 segundos.

Tiempo (segundo, s)

El segundo es la duración de 9192631770 periodosde la radiación correspondiente a la transición entredos niveles atómicos del átomo de Cesio 133.



Masa (kilogramo, kg)

El kilogramo es la unidad de masa; es igual a la masadel prototipo internacional de kilogramo, guardadoen Paris en la oficina de pesas y medidas. Esta fabricadoen una aleación de Pt-Ir.

Intensidad de corriente eléctrica (Amperio, A)

El amperio es la corriente constante que mantenida entre dos conductores paralelos de longitud infinita y sección circular despreciable separados 1 m en el vacío produce entre esos conductores una fuerza de 2 x 10–7 newton por metro de longitud.

Cantidad de sustancia (mol)

El mol es la cantidad de materia que contiene un sistema que tiene tantas cantidades elementales (moléculas, electrones, átomos, etc) como hay en 0.012 kilogramos de carbon 12. 6.02 ·1023

Aleación de Pt-Ir que sirvecomo patrón de masa



Temperatura [ Kelvin, K]

El kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura del punto triple del agua (0.01ºC a 0.006atm. de presión).

T(K) = 273.16 + T(ºC)

T(ºC) = 5x(T(F) - 32 )/9

Intensidad luminosa (candela, cd)

La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una onda electromagnética monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y tiene una intensidad de radiación en esa dirección de 1/683 Vatios por estereoradián.


Unidades derivadas

mol/m3mol por metro cúbicoConcentración

W=J/svatio=Julio por segundoPotencia

C=A ·sculombio=Amperio segundoCarga

J=Kg·m2/s2julio=kilogramo metro cuadrado por segundo cuadrado

Energía

Kg/m3kilogramo por metro cúbicoDensidad

m/s2metro por segundo cuadradoAceleración

m/smetro por segundoVelocidad

m3metro cúbicoVolumen

m2metro cuadradoÁrea

SímboloNombre de la unidadMagnitud derivada


PrefijosSímboloNombreFactor

aAtto10-18

fFemto10-15

pPico10-12

NNano10-9

µMicro10-6

mMili10-3

cCenti10-2

dDeci10-1

daDeca101

hHecto102

kKilo103

MMega106

GGiga109

TTera1012


LongitudUnidades: mkm, año luzmicras, angstroms,fermi

Las mayores estructuras del

universo conocido

10 26 metros

10.000 millones de años-luz

(El universo conocido tiene un radio

de unos 15.000 millones de años-luz

Una galaxia

10 21 metros

105.000 años-luz

Nuestra galaxia tiene un diámetro

de unos 100.000 años-luz

Una estrella de nuestra

galaxia

10 15 metros

Un billón de kilómetros

38,5 días-luz

El tamaño de la órbita de

Jupiter y los planetas

interiores

10 12 metros

55,5 minutos-luz

Una porción del Planeta

Tierra

10 6 metros

1000 Km

10 0 metros

1 m

10 -3 metros, 0,001 metros

0,1 centímetros, 1 milímetro

Grano de polen

10 -6 metros, 0,000001 metros

1 micra

Detalle de un filamento sensorial

en el ojo de la mosca.

10 -9 metros, 0,000000001 metros

10 angstroms, 1 nanómetro

Moléculas de adn


Tiempo Unidades: Segundosaños, MilisegundosFemtosegundos

Hace unos 18.000 millones de años……

Creación del Universo

Hace unos 1.8 millones de años……

Aparición del Homo Erectus

Hace 2.000 años……

Construcción del acueducto de Segovia

Hace 217 años……

Revolución francesa

Hace casi 2 mes……

El invierno llegó

En unos 8 minutos......

La luz del Sol llega a la Tierra en

Dura unos milisegundos (10-3 s).

Un pestañeo de ojos

Dura unos microsegundos (10-6 s)

Respuesta de una cámara digital

Dura unos femtosegundos (10-15s)...

Pulso de luz más rápido


Masa Unidades: kg, Tonelada, mg, picogramo

El Sol 2x1030 kg La Tierra 6×1024 kg 1×103 kg~1 T

10-3 kg1g

Un grano de polen,10 mg

Un átomo de Hierro10-22 g

Galaxia de Andromeda~1041 kg

Electrón 9.11 × 10−31 Kg

Protón 1,6726 x 10-27 kg


El método experimental. Medidas y errores

La Física depende de la observación y la experimentación.

Medir: Establecer el valor de una determinada propiedad física (velocidad, longitud, etc) y la precisión con la que se da la medida.

L= 1.5 m ± 0.1 mV= 10 m/s ± 1 m/s

Cifras significativas

L= 1.514289 m ± 0.1 m No tiene sentido

L= 1.5 m ± 0.1 m

Cifras significativas de una medida son aquellas de las que podemos estar seguros una vez tenido en cuenta el error.


Errores sistemáticos y errores accidentales

En toda medida se comenten errores. Estos pueden ser de distinta naturaleza.

Errores sistemáticos: Los cometidos debido a un error de fabricación delinstrumento de medida o por una tendencia errónea del observador. Tienen siempre una determinada dirección

Errores accidentales: Tienen su origen en factores imposibles de controlar enel experimento. Alteran la medida en cualquier sentido. Vienen dados por laprecisión del equipo (mínima división apreciable). Mejoran si se realizanmuchas medidas de la misma magnitud.

Error absoluto: Diferencia entre el valor medido (a) y el exacto (x) en valorabsoluto.

Error relativo: cociente entre el error absoluto y el valor exacto de la magnitudεr= ∆x/x

xax −=∆


Media aritmética: El valor que mejor representa el valor real de un conjunto demedidas

L1=12.1 cm, L2=12.3 cm, L3=12.4 cm, L4=12.2 cm, L5=12.2 cm, L6=12.3 cmError de las medidas individuales 0.2 cm, Nmed=6

Lm= (L1+ L2+ L3+ L4+ L5 + L6)/Nmed=12.25 cm

Desviación estándar: Estimación del error que se comete al tomar la mediaaritmética como valor aceptado.

En el ejemplo anterior σ=0.10 cm

Lm=12.25 cm y el error se toma como el valor mayor entre σ =0.055 y el error decada medida, 0.2 cmFinalmente Lm=12.2 ± 0.1 cm

1

)( 2

−

−

=

∑

med

med

i

i

N

LL

σ


0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

Volu

men (cm

3)

Masa (g)

1.326

5.1100

2.345

0.715

0.12

Masa (g) Volumen (cm3)

0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

Volu

men (cm

3)

Masa (g)

V=M/d

densidad (g/cm3)

Representación de datos: permite determinar la relacion entre dos magnitudes


Representación de datos: permite determinar la relacion entre dos magnitudes

11,22,0

7,53,0

9,02,5

14,91,5

22,41

Presion (at) Volumen (l)

P=cte/V

0 1 2 3 40

5

10

15

20

25

30

35

Pre

sión (at)

Volumen (l)

propiedades macroscopicas

Documents