Física
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Curso: Física GeneralSesión Nº 1 : Física y medición
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
“Cuando se puede medir aquello de lo que se habla y
se puede expresar en
números, entonces se
conoce algo de ellos”.
Lord Kelvin
BIBLIOGRAFIA
• Sears y Zemanski: Física Universitaria.• Schaum: Física General.• UNESCO.
Física General Física y Medición
• 1.- Magnitudes Físicas.• 2.- Sistemas de Unidades.• 3.- Ecuaciones Dimensionales.• 4.- Cantidades Escalares y Vectoriales.• 5.- Métodos geométricos de adición y sustracción de vectores.• 6.- Método de coordenadas para la adición y sustracción de vectores.• 7.- Ejercicios.
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La Física• La Física es una ciencia experimental.
Los físicos estudian los fenómenos naturales y tratan de encontrar los patrones y principios que los relacionan. Dichos patrones se denominan teorías físicas, o, si están bien establecidos y se usan ampliamente, leyes o principios físicos.
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La física tiene dos fines fundamentales:
• Averiguar y comprender las causas de los sucesos físicos.
• Predecir los sucesos provocados por dichas causas.
Es decir busca patrones, principios y leyes; para predecir futuros fenómenos.
Por ejemplo: la ocurrencia de un rayo, una tormenta, un arco iris, etc.
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......( La Física)
• Como toda ciencia la Física busca que sus conclusiones puedan ser verificables; y que la teoría pueda alcanzar predicciones de experimentos futuros.
• Por su amplitud y relación con otras ciencias se le considera ciencia fundamental, ya que estudia dentro de su campo a la Química, Biología, etc; además de explicar sus fenómenos.
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Magnitudes Físicas
• Magnitud es una categoría filosófica. Para nuestro estudio la definiremos como todo aquello que se puede expresar cuantitativamente, es decir todo aquello que se pueda medir.
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Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Clasificación de la magnitudes físicas
• Para nuestro estudio clasificaremos a las magnitudes de la siguiente manera:
A.- Por su origen
1.- Magnitudes fundamentales.
2.- Magnitudes derivadas.
B.- Por su naturaleza.
1.- Magnitudes escalares.
2.- Magnitudes vectoriales.
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Magnitudes fundamentales
• Son aquellas magnitudes elegidas como base para fijar las unidades de un SISTEMA DE UNIDADAES; y en función de las cuales se expresan las demás magnitudes de dicho sistema.
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Magnitudes derivadas
• Son aquellas magnitudes que se expresan en función de las magnitudes fundamentales.
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2.- Sistema de Unidades• Es un conjunto de unidades concordantes entre
sí, que resultan de fijar las magnitudes fundamentales y que se elaboran de acuerdo a las Ecuaciones Dimensionales.
• Cada pueblo estableció su propio sistema de pesas y medidas, algunas subsisten hasta el día de hoy y otros no.
• La necesidad del intercambio económico y científico han llegado a unificar ciertas unidades formándose el SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES “S.I.”
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SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES “S.I.”
• En la X Conferencia de Pesas y Medidas (1954) se establecieron las unidades y magnitudes fundamentales del SI. Este sistema fue complementado en la XIV Conferencia (realizada en Francia en 1971).
• El SI se ha establecido a partir de siete magnitudes fundamentales y dos magnitudes complementarias.
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Estereoradián• Es el ángulo sólido comprendido entre una
porción de la superficie de una esfera de área igual a y el centro de la esfera.
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3.- Ecuaciones Dimensionales
Reglas básicas en las ecuaciones dimensionales
• 1.- Las magnitudes físicas no cumplen con las leyes de la suma y la resta.
• 2.- Todos los números reales en sus diferentes formas, son cantidades adimensionales y su fórmula adimensional es la unidad.
L + L= L MT–2 - MT–2 = MT–2
[21/2 ] = 1
[sen 37°] =1
[π rad] = 1
[log 17] = 1
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Principio de Homogeneidad (Principio de Fourier)
Toda ecuación será dimensionalmente correcta si los términos que componen una suma o resta son de iguales dimensiones; y si ambos miembros de la igualdad aparecen en las mismas magnitudes afectadas de los mismos exponentes.
[A] + [B] = [C]+ [D] entonces [A] = [B] = [C] = [D]
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Algunas fórmulas dimensionales
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Ejemplo aplicativo 1• Encontrar la fórmula dimensional de X=pv, donde p = fuerza y
v=velocidad; además indicar en qué unidades se expresa en el S.I.• Solución• A) Aplicando el operador dimensional a la fórmula física dada en el
cuadro anterior, tenemos:
•
• B) Luego sustituyendo cada magnitud obtenida de la fórmula dimensional, por su correspondiente unidad básica del S.I.
Rpta. . [X] = Kg m2 s-3
[X] = [p] [v] = (M L T-2 ) (L T-1 )
[X] = (M L T-2 . L T–1 ) = M L2 T-3
Rpta. [X] = M L2 T-3
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Ejemplo aplicativo 2
Sabiendo que la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta , se pide encontrar la fórmula dimensional de “y”, si además se sabe que ; m= masa, t=tiempo, a=aceleración, W=trabajo.
W = ma / t y
Solución:• Aplicando el operador dimensional a la fórmula física dada
en el cuadro anterior, tenemos:
[W] = [m] [a] / [t] [y] entonces (M L2 T -2 ) = (M L T -2 ) / T[y]
L = 1 / T[y] entonces [y] = 1 / LT
Rpta. [y] = L-1 T-1
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FIN