C 1. MAGNITUDES FÍSICAS
• La Física. Fenómenos naturales. Explicación
científica.
• Magnitudes físicas: fundamentales y derivadas
• Sistema internacional de unidades.
•Ejemplos
Bibliog: Sears, Física Universitaria 1999; Física
conceptual, Hewitt, Fundamentos de Física
(Halliday)
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
Fenómeno
¿Objetivo de la Física?
¿cómo ocurren los fenómenos?
¿cómo se relacionan unos con otros?
Esencia
Fenómeno
Práctica,
Experimentación
Leyes
Físicas
Base Conceptual
Principios y Leyes
Universo
Físico
ModelosUniverso
Físico
Universo
Físico
Universo
Físico
MétodosMétodos teórico y
experimental
Carácter
Científico
FÍSICA
Carácter
Científico
FÍSICA
De lo que aprendemos con ella surgen
nuevas realizaciones, vamos transformando
el mundoSurgen entonces nuevas ¿?Con las respuestas a las ¿?,
Predecir
Diseñar
Comprender
Aventurarnos a lo desconocido
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 eclipses
fueron de más fácil predicción que el
tiempo que haría al día siguiente.
Un poco de historia
Antes de Galileo no existían anteojosastronómicos. Una vez que Galileo logró asociaradecuadamente dos lentes para construir unanteojo astronómico, con él descubrió que entorno a Júpiter giraban cuatro lunas, sediseñaron después más y mejores anteojosastronómicos. Con su ayuda se descubrieronnuevos cuerpos celestes, tales como los asteroidesentre 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.
Física
Química
Geología
Astronomía
Biología....
Ciencias Naturales
Ingenierías
Ciencias Naturales
Tecnología
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 producirlas circunstancias especiales que precisaestudiar, el físico debe utilizar muchasotrasherramientas, instrumentos, máquinas eingenios.
La mayoría de los estudian los
fundamentos de la física no lo
hacen para llegar a ser físicos,
por ejemplo los que estudian
en carreras técnicas o los que
se dedican al estudio de otras
ciencias.
Tanto si va a proseguir en este
estudio de la Física como si
no, hallará en la historia de la
Naturaleza , como les ocurre a
los físicos, muchas cuestiones
que le ayudarán a comprender
el mundo variable en que
vivimos.
No obstante, la Física se
halla bajo titulares, tras los
nuevos problemas que todo
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 Conceptual
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
vocabulario cotidiano, por ejemplo:
“La fuerza del cariño” es el título de una película
norteamericana.
Podría escucharse: “Podría recorrer cualquier
distancia (longitud) para ayudarte, mientras no
emplees la fuerza para obligarme a hacerlo.”
Sin embargo, en física no debemos engañarnos
con los significados cotidianos de estas palabras.
Las definiciones científicas precisas de longitud y
fuerza no tienen comúnmente conexión alguna
con los significados cotidianos de estas palabras.
Magnitud
Es todo aquello que puede ser medido
Medición
Conjunto de actos experimentales con el fin de determinar una cantidad de
magnitud física
Medir
Es comparar una magnitud dada con otra de su misma especie, la cual se
asume como unidad o patrón.
Pero cuando tratamos de asignar una unidad a un valor de la magnitud surge entonces la dificultad de establecer un
patrón
Por fortuna, no es necesario concordar sobre
patrones para cada magnitud física. Ciertas
cantidades de magnitudes elementales pueden ser
más fáciles de establecer como patrones, y las
cantidades de magnitudes más complejas pueden a
menudo expresarse en función de las unidades
elementales.
El problema básico es, por lo tanto, elegir el
número más pequeño posible de magnitudes físicas
como fundamentales y estar de acuerdo con lo
patrones para su medición. Estos patrones deben
ser tanto accesibles como invariables.
Sirven de base para establecer el sistema de unidades.
Magnitudes fundamentales
Magnitudes derivadas
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 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
10-9 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
Dimensión
Asociada con cada magnitud medida ocalculada hay una dimensión y lasunidades en que se expresan estasmagnitudes no afectan las dimensiones delas 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 dimensional
Nos permite expresar la relación queexiste entre una magnitud derivada yfundamental.
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
Propiedades de las ecuaciones dimensionales
• L L = L, LT-1 LT-1 = LT-1
• Si a es un numero o constante, entonces [a] = 1, locual 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 explicativo
2
2
2
R
tCBhAtρ
Donde: [h] = m; [t] = s, [R] = m; = kg/m3
3
2
m
kgsA ρ 23
23
TMLsm
kgA
3
22
m
kgmB ρ
5
2
m
kgB
25
21
25
21
LM
m
kgB 12
12
121
21
TLMs
mkgC