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F I S I C A
21.09.2012 22:13BLOQUE 1: RECONOCES EL LENGUAJE TÉCNICO BÁSICO DE LA FISICA
La física es la ciencia que estudia las interacciones entre la materia y la energía con el fin de encontrar leyes generales.Estas leyes nos sirven para entender cómo ocurren los fenómenos naturales en las diferentes escalas del Universo.
La física y su impacto en la ciencia y la tecnología
"Lo que sabemos es una gota; lo que ignoramos es un océano"
www.youtube.com/watch?v=aX7vba06btg
La física, es la base del conocimiento científico y tecnológico actual. Esta rama del saber tiene como odjetivo fundamental, el estudio de la naturaleza que es, todo aquello que nos rodea (materia y energía). Para que esto se lleve a cabo, los físicos estudian estos cambios utilizando el método científico para explicar objetivamente como ocurren los fenómenos en la naturaleza, descubrir sus implicaciones y la manera en que estas nos afectan o benefician y relacionar el conocimiento científico y la magnitudes físicas como herramientas para entender los fenómenos naturales.
Los avances científicos y los progresos tecnólogicos han surgido a partir de la necesidad que tiene el hombre que resolver preguntas motivadas fundamentalmente por la curiosidad, la curiosidad es el motor de la ciencia.
El geocentrismo es un modelo teórico que sitúa a la tierra en el centro del universo y los planetas, incluso el sol girando alrededor de ella. Esta teoría fue formulada por Aristoteles y complementada por Claudio Ptolomeo.
VISITA:
https://www.energia-nuclear.net/es/accidentes_nucleares/terremoto_japon_2011.html#.UGOA7LKTuld
https://www.cicese.mx/tallerjovenes/
https://www.atlasoftheuniverse.com/espanol/
Las ramas de la Física y su relación con otras ciencias y técnicas
La Física se ha especializado en diversos campos, agrupados en tres grandes categorías: Física Clásica,Física Moderna y Física Aplicada cada una de estas dividiendose en teórica y experimental.
La Física clasica tuvo su inicio durante el periodo renacentista; su nacimiento se relaciona con los experimentos de Galileo y Newton. Las ramas de esta fisica incluyen a la mecánica, la óptica, la acústica, la termodinámica y el electromagnetismo.
La Física moderna surgió a principios de siglo xx, con el desarrollo de la Teoría Cuántica de Max Planck y la Teoría de la relatividad de Albert Eisten. Entre sus ramas encontramos: mecánica cuántica, mecánica relativista, termodinámica cuántica y electrodinámica cuántica.
La Física puede ser aplicada al estudio específico de fenómenos en diferentes escalas y manifestaciones energéticas, por ejemplo: la cosmología, la astrofísica, la geofísica, la electrónica, la fotónica, etc. Y todas estas se mantienen en la base de las demás diciplinas por acompañar siempre al desarrollo tecnológico.
VISITA:
https://www.portalciencia.net/nanotecno/
Los métodos de investigación y su relevancia en el desarrollo de la ciencia
La ciencia trata de comprender y explicar la diversidad del mundo físico que nos rodea y que surge por el deseo de comprender, descubrir, ejercer un control y/o estar en armonía con la naturaleza. -El método- que se sigue en ciencia para llegar al conocimiento.
El conocimiento científico, base de la conformación de nuestra realización social, económica, tecnológica y ambiental, es el resultado de un modo de pensar “sentido común”.
El pensamiento científico no es un conjunto estático de ideas; es mas bien un producto de los procesos mentales que realizan los sujetos. Y los métodos de investigación mas utilizados en las ciencias contemporáneas son el inductivo, deductivo, analítico y el sintético y todas estas para que proceda una forma de razonamiento, pero para llegar al final debe utilizarse la lógica (premisas o proposiciones).
Los pensadores de la antigua Grecia fueron los primeros en dar explicaciones naturales, no sobrenaturales, dando inicio a una forma de razonamiento que podríamos llamar pre-científico. En el siglo Xlll Roger Bacon hizo evidentes sus dudas respecto a las proposiciones Aristotélicas, añade la experimentación como método científico prevaleciente en aquella época.
Los principios de la mecánica de Newton y su Ley de Gravitación son tan generales que tuvieron una influencia en el modo de pensar de las personas acerca del mundo y su lugar en él. Y a un siglo después de su muerte la filosofía determinista afirmaba que cada evento en el Universo “estaba determinado” por una causa y un efecto como consecuencia de ella. Newton relaciono dos hechos aparentemente no vinculados: la caída de los cuerpos en la Tierra y el movimiento de los planetas en el cielo.
VISITA:
https://cientec.or.cr/ciencias/metodo/metodo.html
Las herramientas de la física
"Nuestro conocimiento es satisfactorio solo cuando lo podemos expresar con números"
La física tiene como propósito descubrir las leyes a partir del estudio cuantitativo de los fenómenos naturales. Para desarrollar su trabajo, los físicos usan herramientas, la fundamental y principal es el pensamiento que permite observar, razonar y relacionar, también usan sus sentidos y los instrumentos, para la observación y medición, otra es el lenguaje tanto habla como escrito.
Magnitudes físicas y su medición
Magnitudes fundamentales y derivadas
Se denomina magnitud física a cualquier concepto físico que puede ser cuantificado, pueden clasificarse en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas. Las fundamentales son llamadas así porque a partir de ellas es posible definir las derivadas.
Las magnitudes derivadas que hacen falta para descubrir científicamente casi cualquier fenómeno natural conocido en el Universo.
Se conoce como dimensión de la cantidad a la combinación especifica de las magnitudes fundamentales.
Medida directa e indirecta
"Medir lo que es medible y tratar de hacer medible lo que todavia no lo es"
Se conoce como dimensión de la cantidad a la combinación especifica de las magnitudes fundamentales.
Una medida directa se obtiene colocando el patrón repetidamente hasta completar la longitud a medir.
La comparación inmediata de objetos corresponde a las llamadas medidas directas. Existe otra clase de medidas en las que la comparación se efectúa entre magnitudes que, aun cuando están relacionadas con lo que se desea medir, son de naturaleza distinta; estas son las medidas indirectas.
Los sistemas de medidas
"Con la vara que midas..."
En la vida diaria utilizamos medidas muy diversas para realizar mediciones. El principal sistema natural de medida es el cuerpo humano que es la regla mas antigua de que se tiene conocimiento.
En el sistema métrico decimal la transformación de las distintas unidades de medida se realiza multiplicando o dividiendo por 10 la unidad correspondiente.
Unidades fundamentales y derivadas en el sistema internacional
· Unidades fundamentales, son aquellas que para definirse necesitan de un patrón estandarizado e invariable
· Unidades derivadas, son aquellas que se definen por medio de las relaciones matemáticas a partir de la unidades fundamentales y se utilizan para medir magnitudes derivada.
En el SI de definieron 7 unidades fundamentales que corresponden a las 7 magnitudes fundamentales.
· metro
· kilogramo
· segundo
· amperio
· kelvin
· mol
· candela
Unidades derivadas:
· hertz
· newton
· pascal
· joule
· watt
· radian
Ventajas y limitaciones del SI
Sus ventajas son: unicidad, regulación y actualización permanente, aun coherencia y relación decimal entre múltiplos y submúltiplos.
A pesar de los beneficios del SI hay quienes señalan que su punto débil esta en sus definiciones de masa y fuerza.
¿Para que me sirve lo que aprendí? Diferencia entre peso y masa.
Si atendemos a la tabla de unidades derivadas con nombre propio, nos podemos dar cuenta de que la unidad de peso en el SI es el Newton, mientras que los kilogramos son las unidades con las cuales se mide la masa.
Notación científica y prefijos
Para evitar errores en los cálculos cuando se manejan cantidades con muchos ceros, los científicos utilizan una manera abreviada basada en potencias de 10 que recibe el nombre de notación científica (pág. 81). La notación científica en general facilita muchos tipos de cálculos numéricos cuando las operaciones se efectúan entre números muy grandes o muy pequeños.
Prefijos del SI
· giga
· mega
· kilo
· hecto
· deca
· deci
· centi
· mili
· micro
· nano
· pico
Los prefijos del SI no son aplicables a las unidades de ángulo ni a las de tiempo con excepción del segundo.
El kilogramo es la única unidad fundamental del SI que lleva prefijo.
El sistema MKS
Se utiliza con mucha frecuencia y sus magnitudes fundamentales son:
· longitud
· masa
· tiempo
Sistemas CGS e ingles
En el sistema cegesimal su nombre tiene 3 de sus unidades fundamentales que son el centímetro, el gramo y el segundo.
El sistema ingles herencia del antiguo sistema británico en el que se emplea pulgadas, pies, millas, libras, o galones como unidades comunes para medir longitud, peso y volumen, este no es decimal ya que los múltiplos comunes de sus unidades no son potencias de 10.
Transformación de unidades
Es frecuente encontrar situaciones en las cuales los datos están expresados en múltiplos o submúltiplos de la unidad patrón de la magnitud medida o en unidades mixtas, que no son ni fundamentales ni derivadas del sistema en el que trabajemos, pero que son de uso común.
VISITA:
https://www.tareasymas.es/consulta.html
https://www.cenam.mx/hora_oficial/default.aspx
Interpretación y representacion de magnitudes físicas en forma gráfica
La física interpreta los resultados de las mediciones de los fenómenos estudiados a partir de la búsqueda de correlaciones experimentales
Al físico le basta con establecer una relación matemática entre las variables físicas involucradas en un fenómeno en particular para tenerlo plenamente escrito, que es a partir de un experimento en el cual podemos encontrar la relación matemática entre 2 variables apoyándonos en el análisis gráficoLa física interpreta los resultados de las mediciones de los fenómenos estudiados a partir de la búsqueda de correlaciones experimentales
Al físico le basta con establecer una relación matemática entre las variables físicas involucradas en un fenómeno en particular para tenerlo plenamente escrito, que es a partir de un experimento en el cual podemos encontrar la relación matemática entre 2 variables apoyándonos en el análisis grafico.
En un sistema de coordenadas los datos correspondientes a la variable independiente se grafica en el eje horizontal o eje de las abscisas (eje X). Los datos correspondientes a la variable dependientes se grafican en el eje vertical o eje de las coordenadas (eje Y) y a la recta que mejor se ajusta al conjunto de puntos experimentales se le denomina recta de regresión o ajuste.
En un sistema de coordenadas los datos correspondientes a la variable independiente se gráfica en el eje horizontal o eje de las abscisas (eje X). Los datos correspondientes a la variable dependientes se gráfica en el eje vertical o eje de las coordenadas (eje Y) y a la recta que mejor se ajusta al conjunto de puntos experimentales se le denomina recta de regresión o ajuste.
VISITA:
https://www.cienciaredcreativa.org/guias/analisis_grafico.pdf
Tratamiento de errores experimentales
Clases de error en las mediciones
Errores en sistemáticos y aleatorios
· Los errores sistemáticos se deben a causas que pueden ser controladas o eliminadas. Siempre afectan la medida de la misma forma y en la misma magnitud. Son constantes a través de un conjunto de lecturas y afectan el resultado siempre de la misma forma (en la misma dirección)
· Los errores aleatorios, fortuitos o azarosos; son producto del azar o de causas que no podemos controlar. Si repetimos una medida cierto número de veces en condiciones reproducibles no obtendremos siempre el mismo valor. No son constantes a través de un conjunto de medidas y tienen igual posibilidad de ser positivos o negativos.
El promedio o medida aritmética es la mejor estimación de la medida cuando, bajo las mismas condiciones.
La desviación estándar es útil para describir cuando se apartan del promedio de la distribución los elementos individuales.
Presión y exactitud en la medida
Debemos tener claro que cuando se efectúa una medida el resultado final no es un número exacto, sino intervalo. La exactitud es la descripción de que tan cerca se encuentra una medida de algún valor aceptado.
Así, toda medida debe expresarse indicando:
· Su valor numérico
· Su incertidumbre
· Sus unidades
La precisión se refiere a cuan constantes son las mediciones, precisión no significa exactitud.
Se llama sensibilidad de un instrumento de medida a la menor división de la escala.
Comparación de los resultados experimentales con algún valor aceptado
Si se cuenta con una estimulación del “valor real”, con un valor aceptado de la magnitud física, basta como tomarla como referencia para determinar el valor como incertidumbre en la medida. Cuando se realiza una medición es muy probable que el resultado no coincida con el “valor verdadero” de la magnitud, el resultado puede ser un poco mayor o menor que la medida real. El llamado “valor verdadero” es en realidad un concepto absolutamente inaccesible.
Magnitudes escalares y vectoriales
“Podemos mirar el estado presente del universo como el efecto del pasado y la causa de su futuro”
www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=sF6NAi9IRl4
A partir de los modelos se obtienen conclusiones cuantitativas. Se conoce como magnitud a todo concepto que puede compararse y sumarse, las magnitudes se pueden clasificar en: magnitudes escalares y magnitudes vectoriales. Por su parte, las magnitudes físicas son herramientas construidas y aceptadas por los científicos que se utilizan para plantear, modelar y solucionar problemas. Las distintas magnitudes físicas se dividen en: magnitudes físicas escalares y magnitudes físicas vectoriales.
Los escalares y las magnitudes físicas escalares pueden operarse siguiendo las reglas de la aritmética y el algebra, respectivamente. Así, las magnitudes físicas escalares solo pueden sumarse o restarse entre si cuando tienen las mismas unidades, pero podemos multiplicar o dividir magnitudes físicas escalares como unidades iguales o diferentes, dando lugar a escalares con unidades nuevas, a las que anteriormente hemos llamado unidades derivadas.
Una magnitud vectorial requiere:
· Un escalar
· Una dirección
. Un sentido
Los vectores como herramienta para la modelización de fenómenos físicos
Existen distintos problemas que pueden explicarse mejor aprovechando el hecho de que cualquier magnitud vectorial puede ser representada en forma grafica por medio de una flecha llamada vector.
Un vector es un segmento de recta dirigido que se caracteriza por los siguientes parámetros:
- Un origen o punto de aplicación: A
- Un extremo: B
- Una dirección: la de la recta que lo contiene
- Un sentido: indicado por la punta de flecha en B
- Un módulo: indicativo de la longitud del segmento AB
Los vectores son idealizaciones que nos permiten descubrir la interacción entre objetos y plantear algebraicamente situaciones diversas de la vida cotidiana y de la actividad científica y tecnológica.
Representación gráfica de magnitudes físicas vectoriales
Las representación grafica se refiere a una representación intuitiva que asocia a las magnitudes vectoriales flechas de tamaño e inclinaciones convenientes, de esta manera podemos representar una fuerza como una flecha cuyo tamaño indique su magnitud.
La representación analítica se refiere a representación de vectores mediante números que nos indiquen las propiedades del vector
Equivalencia entre las representaciones
Dependiendo del problema, tendremos información que permite establecer la representación de un vector en un sistema de coordenadas. La equivalencia entre las representaciones es sencilla y se lleva a cabo utilizando conocimientos que ya tenemos: el teorema de Pitágoras, el plano cartesiano y las funciones trigonométricas.
VISITA:
https://didactica.fundacionorotava.es/subjects/physics/unit01/
BLOQUE 2
IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTO
Movimiento en una dimensión.
Conceptos básicos.
Todos los objetos se encuentran en constante movimiento. Aristóteles lo dividió en dos tipos: el natural (como cuando se cae un objeto) y el forzado (cuando empujamos o arrojamos un objeto).
Hasta el siglo XVll que Galileo Galilei demostró con mediciones como es que realmente caen y se mueven los objetos bajo la acción de una fuerza (fuerza de gravedad). Isaac Newton, a partir de las anotaciones de galileo desarrollo un estudio mas detallado del movimiento.
DISTANCIA: es la longitud del camino recorrido por un objeto y que puede cambiar de dirección y/o sentido. La distancia puede ser medida en centímetros (cm), metros (m), kilometro (km), etc.
DESPLAZAMIENTO: es el cambio de posición representado por un vector que se traza desde el punto de inicio hasta el punto final. Se expresa en las mismas unidades que la distancia pero además, debe anotarse su dirección y sentido.
RAPIDEZ: es una cantidad escalar y esta dada por la trayectoria recorrida en un tiempo determinado.
La rapidez media es la distancia total recorrida por el objeto, entre el tiempo total empleado para recorrerla.
VELOCIDAD: es una cantidad vectorial dada por el desplazamiento de un cuerpo por unidad de tiempo.
La velocidad media es el desplazamiento total de un objeto dividido por el tiempo total empleado.
Cuando un objeto cambia de velocidad, experimenta una aceleración que puede ser positiva (aumenta la velocidad en el sentido del movimiento original) o negativa (disminuye la velocidad en el sentido del movimiento original).
ACELERACION: Es el cambio de velocidad por unidad de tiempo.
Sistemas de referencia absoluto y relativo.
Para conocer si un objeto se encuentra en reposo o en algún tipo de movimiento, determinamos si cambia de posición respecto a un punto de referencia llamado también origen de coordenadas, que puede ser absoluto si ese punto de referencia no se mueve, o relativo si también se encuentra en movimiento respecto a otros sistemas de referencia.
Los movimientos se pueden presentar en una o mas dimensiones.
Cuando se estudia un objeto que cambia de posición respecto a un origen en un tiempo determinado, pero lo hace no solo en línea recta si no en un plano, se puede representar en dos ejes al mismo tiempo.
Movimiento rectilíneo uniforme.
Se representa cuando los objetos que se mueven en un tramo recto determinado alcanzan una aceleración de cero; es decir, mantienen una velocidad constante en las que recorren distancias iguales en tiempos iguales. En estos casos la magnitud de la velocidad es igual a la de su rapidez.
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
En este tipo de movimiento se presenta un cambio uniforme un la velocidad del móvil. Es decir tiene una aceleración que como cantidad vectorial es positiva cuando la velocidad aumenta en la dirección y sentido del movimiento, o negativo, cuando el objeto disminuye su velocidad.
Caída libre y tiro vertical.
Este tipo de movimiento es común cuando los objetos se lanzan de forma vertical hacia arriba o abajo y se le llama caída libre. Cuando los móviles se dejan caer y solo son afectados por la gravedad para acelerarse. Fue Galileo Galilei quien redujo que todos los objetos caen con la misma aceleración hacia el centro de la Tierra, sin importar su masa en condiciones de vacio (para que no afecte la fricción con el aire).
La aceleración de la gravedad terrestre esta dirigida hacia el centro del planeta, por lo que de forma vectorial se expresa con un valor negativo en el eje “Y”. el tiro vertical y el de caída libre son básicamente similares y, a diferencia del punto anterior donde analizamos el movimiento horizontal, consideramos en esta unidad que la aceleración vertical no cambiara para cada planeta. En el caso de la tierra consideramos un valor constante de g= 9.8 m/s² para variaciones de alturas no muy grandes.
VISITA:
https://www.youtube.com/watch?v=1ZiHCEKHsig
Movimiento en dos dimensiones.
Este tipo de movimiento se puede presentar de forma rectilínea, curvilínea o, en un desplazamiento variado, tener combinación de ambos. Por lo general, lo representamos en un plano horizontal o inclinado.
Tiros parabólicos horizontal y oblicuo.
Este tiro parabólico también es conocido como movimiento de proyectiles en el que los objetos solo son acelerados por la gravedad. Consideramos el desplazamiento en un plano vertical afectado por la gravedad y otro horizontal con velocidad constante y otro vertical. En el tiro parabólico los dos movimientos los realiza un solo objeto, trazando una sola trayectoria.
Entre los movimientos parabólicos se encuentra el horizontal, el cual se presenta cuando un objeto es lanzado con un ángulo de 90° respecto al eje de la aceleración gravitatoria, o que mide 0° respecto a la horizontal, y el oblicuo, que se presenta cuando el objeto es lanzado con un ángulo diferente de 0,90 a 180 respecto a la horizontal.
Para resolver problemas en los que se presenta este tipo de movimiento, conviene hacer una separación primero en dos dimensiones y después unirlos conforme al Teorema de Pitágoras.
Movimiento circular uniforme y uniformemente acelerado.
Estos tipos de movimientos los podemos percibir, al girar las ruedas de un coche triciclo o patineta.
En estos tipos de movimientos se presenta un cambio angular (arco de giro) en la posición del objeto que gira referido a un círculo. Los cambios angulares se miden en el sistema internacional en radianes. En un giro circular completo, o vuelta, se tiene un total de 2π radianes que equivalen también a 360°.
En los movimientos circulares se tienen algunas medidas importantes como es la FRECUENCIA del movimiento representado con la letra “f”.
En el sistema internacional la frecuencia se mide en Hz (Hertz).
Cuando un objeto rígido gira alrededor de un eje fijo todas la partículas que lo componen giran también a la misma velocidad angular. Existe una velocidad lineal conocida también como tangente, que depende de la distancia al centro del giro.
Al girar un objeto, aunque su velocidad lineal no cambie de magnitud, si cambia constantemente de dirección debido a que existe una aceleración llamada radial o centrípeta que esta dirigida hacia el centro de giro en el mismo plano que la velocidad lineal y perpendicular a esta.
VISITA:
https://www.youtube.com/watch?v=ftEE1hJncgs&feature=relmfu