¿Qué es física?

Física es la ciencia que investiga los conceptos fundamentales de materia, energía y espacio y las relaciones entre ellos.

Física es la ciencia que investiga los conceptos fundamentales de materia, energía y espacio y las relaciones entre ellos.

La física es la más básica de las ciencias, y apuntala a todas las otras disciplinas de la ciencia, la medicina y la ingeniería.Los físicos solucionan problemas que con frecuencia encuentran nuevos retos y desarrollan nuevas teorías.

NASA

Método científicoSubyacente a toda investigación científica. Los principios guía del método científico:

1. Planteamiento del problema.

2. Observación: recolección de datos.

3. Hipótesis: explicación propuesta.

4. Prueba experimental.

5. Aceptación o rechazo de la hipótesis.

1. Planteamiento del problema.

2. Observación: recolección de datos.

3. Hipótesis: explicación propuesta.

4. Prueba experimental.

5. Aceptación o rechazo de la hipótesis.

Gráficas

Relación directa

Valores crecientes en el eje horizontal causan un aumento proporcional en los valores del eje vertical.

Valores crecientes en el eje horizontal causan un aumento proporcional en los valores del eje vertical.

Valores crecientes en el eje horizontal causan una disminución proporcional en los valores del eje horizontal.

Valores crecientes en el eje horizontal causan una disminución proporcional en los valores del eje horizontal.

Relación indirecta

GeometríaLos ángulos se miden en términos de grados, de 0° a 360º.

Línea AB es perpendicular a línea CD

A

B

C D

AB CDAB CD

270º

180º 0º, 360º

90º

ángulo

A

B

C

D

Línea AB es paralela a línea CD

AB CDAB CD

Geometría (cont.)Cuando dos líneas rectas intersecan, forman ángulos opuestos iguales.

A A B

B

ángulo A = ángulo Aángulo B = ángulo B

ángulo A = ángulo Aángulo B = ángulo B

Cuando una línea recta interseca dos líneas paralelas, los ángulos internos alternos son iguales.

A

A

B B

ángulo A = ángulo Aángulo B = ángulo B

ángulo A = ángulo Aángulo B = ángulo B

Geometría (cont.)Para todo triángulo, la suma de los ángulos internos es 180º

Para todo triángulo recto, la suma de los dos ángulos más pequeños es 90º

A + B + C = 180°A + B + C = 180°

AC

B

A + B = 90°A + B = 90°

AC

B

Trigonometría de triángulo recto

Con frecuencia, los ángulos se representan con letras griegas:a alfa b beta gamma theta phi d delta

Con frecuencia, los ángulos se representan con letras griegas:a alfa b beta gamma theta phi d delta

Teorema de PitágorasEl cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.

Teorema de PitágorasEl cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.

R

x

y

2 2 2

2 2

R x y

R x y

Trigonometría de triángulo recto

•El seno (abreviado como sen, o sin por llamarse "sĭnus" en latín) es la razón entre el cateto opuesto sobre la hipotenusa.

•El coseno (abreviado como cos) es la razón entre el cateto adyacente sobre la hipotenusa.

•La tangente (abreviado como tan o tg) es la razón entre el cateto opuesto sobre el cateto adyacente,

Repaso de trigonometría Se espera que sepa lo siguiente:

y

x

R

q

y = R sen q

y = R sen q

x = R cos qx = R cos qcosx

R

tany

x R2 = x2 + y2R2 = x2 + y2

Trigonometría seny

R q=

Cantidades físicasUna cantidad física es una propiedad cuantificable o asignable adscrita a un fenómeno, cuerpo o sustancia particular.

TiempoCarga eléctricaLongitud

Una unidad es una cantidad física particular con la que se comparan otras cantidades del mismo tipo para expresar su valor.

Unidades de medición

Medición del diámetro del disco.

Un metro es una unidad establecida para medir longitud.

Con base en la definición, se dice que el diámetro es 0.12 m o 12 centímetros.

En el Sistema Internacional de unidades existen 3 clases de unidades: • unidades de base,

básicas o fundamentales;

• unidades derivadas y • unidades

suplementarias

Unidad SI de medición para longitud

Un metro es la longitud de la ruta recorrida por una onda luminosa en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299,792,458 segundos.

1 m

1 segundo

299,792,458t =

Unidad SI de medición de masa

El kilogramo es la unidad de masa – es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.

Este estándar es el único que requiere comparación para validar un artefacto. En la Oficina Internacional de Pesos y Medidas hay una copia del estándar.

Unidad SI de medición de tiempo

El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133.

Reloj atómico de fuente de cesio: El tiempo primario y la frecuencia estándar para el USA (NIST)

Siete unidades fundamentales

Cantidad Unidad Símbolo

Longitud Metro mMasa Kilogramo kg

Tiempo Segundo sCorriente eléctrica Ampere a

Temperatura Kelvin KIntensidad luminosa

Candela cd

Cantidad de sustancia

Mol mol

Sistemas de unidadesSistema SI: Sistema internacional de unidades establecido por el Comité Internacional de Pesos y Medidas. Dichas unidades se basan en definiciones estrictas y son las únicas unidades oficiales para cantidades físicas.

Unidades usuales en EUA (USCU): Unidades más antiguas todavía de uso común en Estados Unidos, pero las definiciones se deben basar en unidades SI.

Unidades para mecánicaEn mecánica sólo se usan tres cantidades fundamentales: masa, longitud y tiempo. Una cantidad adicional, fuerza, se deriva de estas tres.

Cantidad Unidad SI Unidad USCS

Masa kilogramo (kg)

slug (slug)

Longitud metro (m) pie (ft)

Tiempo segundo (s) segundo (s)

Fuerza newton (N) libra (lb)

Procedimiento para convertir unidades

1. Escriba la cantidad a convertir.

2. Defina cada unidad en términos de la unidad deseada.

3. Por cada definición, forme dos factores de conversión, uno como recíproco del otro.

4. Multiplique la cantidad a convertir por aquellos factores que cancelarán todo menos las unidades deseadas.

Sistema Métrico Legal Argentino

El Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA) es el sistema de unidades de 

medida vigente en Argentina, de uso obligatorio y exclusivo en todos los actos públicos o privados. ////// Esta constituido

por las unidades, múltiplos y submúltiplos, prefijos y símbolos del 

Sistema Internacional de Unidades (SI) y las unidades ajenas al SI que se incorporan

para satisfacer requerimientos de empleo en determinados campos de aplicación. Fue

establecido por la ley 19511 de 1972

MEDICIONES

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

REGLA

BALANZA GRANATARIA MECÁNICA

BALANZA GRANATARIA DIGITAL

MULTÍMETRO

TERMÓMETRO

CRONÓMETRO

MANÓMETRO

Exactitud es la capacidad de un instrumento para medir un valor cercano a la magnitud real.

Precisión es la capacidad de un instrumento de diferentes realizadas en las mismas condiciones.

Magnitud física.

Es una característica de un fenómeno o de un objeto susceptible a ser medido, al cual se le asocia un número, que se obtiene por medio de la operación llamada medición

Magnitudes escalares y vectoriales.

Distancia: magnitud escalar

Una magnitud o cantidad escalar:Sólo contiene magnitud y consiste de un número y una unidad.(20 m, 40 mi/h, 10 gal)

A

B

Distancia es la longitud de la ruta tomada por un objeto.

Distancia es la longitud de la ruta tomada por un objeto.

s = 20 m

Desplazamiento: magnitud vectorial

Una cantidad vectorial:Contiene magnitud Y dirección, un número, unidad y ángulo.(12 m, 300; 8 km/h, N)

A

BD = 12 m, 20o

• Desplazamiento es la separación en línea recta de dos puntos en una dirección especificada.

• Desplazamiento es la separación en línea recta de dos puntos en una dirección especificada.

q

Características de los vectores.

Un vector se representa algebraicamente con una letra en negrita () o con una flechita arriba ( ). Cuando se escribe una cantidad vectorial con su letra normal y sin flecha, se está indicando sólo su magnitud numérica, sin hacer referencia a su dirección

Un vector se representa gráficamente con una flecha, donde podemos encontrar los siguientes elementos:

1) Punto de aplicación: es el origen del vector. 2) Intensidad, módulo o magnitud: es el valor

del vector, representado por la longitud de la flecha, la cual es dibujada a escala.

3) Dirección: la determina la línea de acción del vector y se determina respecto a un sistema de referencia, por lo regular se da en grados.

4) Sentido: hacia donde apunta la cabeza de la flecha.

Identificación de dirección

Una forma común de identificar la dirección es con referencia al este, norte, oeste y sur. (Ubique los puntos abajo.)

Una forma común de identificar la dirección es con referencia al este, norte, oeste y sur. (Ubique los puntos abajo.)

40 m, 50o N del E

EW

S

N

40 m, 60o N del W40 m, 60o W del S40 m, 60o S del E

Longitud = 40 m

50o60o

60o60o

Vectores y coordenadas polares

Las coordenadas polares (R, q) son una excelente forma de expresar vectores. Considere, por ejemplo, al vector 40 m, 500

N del E.

Las coordenadas polares (R, q) son una excelente forma de expresar vectores. Considere, por ejemplo, al vector 40 m, 500

N del E.

0o

180o

270o

90o

q

0o

180o

270o

90o

R

R es la magnitud y q la dirección.

40 m

50o

Vectores y coordenadas polares

(R, q) = 40 m, 50o

(R, q) = 40 m, 120o

(R, q) = 40 m, 210o

(R, q) = 40 m, 300o

50o60o

60o60o

0o180o

270o

90o

120o

Se dan coordenadas polares (R, q) para cada uno de los cuatro posibles cuadrantes:

Se dan coordenadas polares (R, q) para cada uno de los cuatro posibles cuadrantes:

210o

3000

Coordenadas rectangulares

Derecha, arriba = (+, +)Izquierda, abajo = (-, -) (x, y) = (?, ?)

x

y

(+3, +2)

(-2, +3)

(+4, -3)(-1, -3)

La referencia se hace a los ejes x y y, y los números + y – indican posición en el espacio.+

+

--

Repaso de trigonometría Aplicación de trigonometría a

vectores

y

x

R

q

y = R sen q y = R sen q

x = R cos qx = R cos q

cosx

R

tany

x R2 = x2 +

y2

R2 = x2 + y2

Trigonometría seny

Rq=

Cómo encontrar componentes de vectores

Un componente es el efecto de un vector a lo largo de otras direcciones. A continuación se ilustran los componentes x y y del vector (R, q).

x

yR

q

x = R cos qy = R sen q

Cómo encontrar componentes:Conversiones de polar a rectangular

Signos para coordenadas rectangulares

Primer cuadrante:R es positivo (+) 0o > q < 90o

x = +; y = +

x = R cos qy = R sen q

+

+

0o

90o

Rq

Signos para coordenadas rectangulares

Segundo cuadrante:R es positivo (+) 90o > q < 180o

x = - ; y = +

x = R cos qy = R sen q

+R

q180o

90o

Tercer cuadrante:R es positivo (+) 180o > q < 270o

x = - y = - x = R cos q y = R sen q

-R

q180o

270o

Signos para coordenadas rectangulares

Cuarto cuadrante:R es positivo (+)270o > q < 360o

x = + y = -

x = R cos qy = R sen q

360o+

R

q

270o

Signos para coordenadas rectangulares

Resultante de vectores perpendiculares

Encontrar la resultante de dos vectores perpendiculares es como cambiar de coordenadas rectangulares a polares.

R siempre es positivo; q es desde el eje +x

2 2R x y

tany

x x

yR

q

Notación vector unitario (i, j, k)

x

z

y Considere ejes 3D (x, y, z)Defina vectores unitarios i, j, ki

j

k Ejemplos de uso:

40 m, E = 40 i 40 m, W = -40 i30 m, N = 30 j 30 m, S = -30 j20 m, out = 20 k 20 m, in = -20 k

Tipos de vectores.

VECTORES COLINEALES. Son aquellos vectores que están contenidos en una misma línea de acción.

VECTORES CONCURRENTES

Son aquellos vectores cuyas líneas de acción se cortan en un solo punto.

VECTORES COPLANARES

Son aquellos vectores que están contenidos en un mismo plano.

VECTORES IGUALES.

Son aquellos vectores que tienen la misma intensidad, dirección y sentido.

VECTORES PARALELOS. Es el conjunto de vectores que tienen la misma dirección. Sus líneas de acción son paralelas, pero sus magnitudes o módulos pueden ser iguales o diferentes.

VECTOR OPUESTO (–A).

Se llama vector opuesto (−A) de un vector A cuando tienen la misma magnitud o módulo y la misma dirección, pero sentido contrario.

VECTORES DESLIZANTES.

Otra propiedad de los vectores es la de trasladar su punto de aplicación sobre su misma línea de acción sin que cambie su efecto.

VECTORES FIJOS

aquellos que no pueden mover su línea de acción, ni su punto de aplicación porque el efecto no será el mismo.

Adición de Vectores por los métodos gráficos y

analíticos.

Adición de vectores.

Sumar dos o más vectores, es representarlos por uno sólo llamado resultante. Este vector resultante produce los mismos efectos que todos juntos. Hay que tener en cuenta que la suma vectorial no es lo mismo que la suma aritmética.

Suma de vectores mediante métodos gráficos

Método del triángulo.

Método del paralelogramo.

Método del polígono.

Suma de Vectores Colineales

Adición de vectores por el método

analítico.

En este caso la resultante se determina mediante la suma algebraica de los módulos de los vectores, teniendo en cuenta la siguiente regla de signos.

Suma de Vectores Concurrentes y

Coplanares

Componentes rectangulares de un

vector.

Son aquellos vectores componentes de un

vector, que forman entre sí un ángulo de

90°. Pueden obtenerse de manera gráfica

o analítica. La ventaja del método gráfico

es que nos permite visualizar las

cantidades vectoriales aunque tiene la

desventaja que no suele ser muy preciso.

El método analítico tiene las ventajas de ser más preciso, útil y rápido porque seutilizan procedimientos matemáticos, realizándose con las siguientes fórmulas

Suma de vectores por el método de

componentes rectangulares.

Para hallar la resultante por este método, se siguen los siguientes pasos: