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1. La medición y el Sistema Internacional del Unidades (SI)

Medir es comparar contra un objeto contra un objeto llamado patrón de medida o unidad de patrón.

Desde la antigüedad, se han elegido las unidades de medida de forma arbitraria. Así, los cuerpos celestes proporcionaron una manera sencilla de calcular el tiempo: el día era el tiempo que transcurría de amanecer a amanecer; el mes, era el tiempo que transcurría entre una cierta fase de la luna y su recurrencia; el año, el tiempo que toma el sol pasar a través de sucesivos cambios de una posición en el ciclo a la misma posición.

Las distancias cortas eran medidas por el número de pasos que tomaba cubrir la distancia y las distancias largas eran medidas por el número de días de travesía. Tazones y tazas eran utilizados para medir la capacidad de recipientes. Granos de trigo y cebada eran utilizados para medir peso de objetos de valor. Por

miles de años, el trueque fue el medio de cambio, y así no fue necesario usar unidades de monedas.

Ahora bien, mientras el hombre vivía en comunidades aisladas, casi no existía comercio ni industrias y por tanto no era tan necesario establecer unidades de medida. Sin embargo, cundo el hombre comenzó a trabajar en grupos, se

300 minutos en una

semana

Qué vamos a aprender: reconocerás la importancia del uso de las unidades para medir, así

como identificar las magnitudes que componen el Sistema Internacional de Unidades.

Materiales: lapiceros, lápiz, cuaderno, libro y diversos

instrumentos de medición

Te explico

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incrementó el comercio entre ellos y esto indujo el establecimiento de unidades de medida que tuvieran el mismo significado para diversas comunidades.

Al principio se establecían unidades para regiones de un mismo país; luego para un país entero y por último, para grupos de países.

Por tal motivo, en 1795 se llevó a cabo la Convención Mundial de las Ciencias en

París, Francia, y se estableció un sistema universal de medidas, llamado sistema

métrico decimal. En 1875 se realizó en París la Convención del Metro, teniendo como

resultado el compromiso de 18 naciones para adoptar el uso del sistema métrico

decimal, excepto Inglaterra, que no acudió a esta reunión y se negó a emplear estas

unidades.

El sistema métrico decimal se adoptó internacionalmente en la Conferencia General

de Pesos y Medidas (CGPM) de 1889 y dio como resultado el Sistema Internacional

de Medidas, en 1960 se sustituyó por otro más preciso, el Sistema Internacional de

Unidades (SI), que se utiliza actualmente en 95% de la población mundial.

Magnitud: es todo aquello que puede ser medido, como el tiempo, la longitud, la

masa, el área, el volumen, la densidad, la fuerza, etc. y se representa con un número

y una unidad.

Magnitudes fundamentales: son aquellas que se definen con un número y una

unidad y sirven de base para obtener las demás magnitudes utilizadas en la física.

Así se miden las magnitudes de:

Masa: 20 kg (kilogramos)

Tiempo: 30 s (segundos)

Longitud: 5 m (metros)

Con los años siguientes las definiciones de todos los patrones de medidas se han

modificado con base a constantes físicas, y no en referidas a aparatos físicos. En la

ciencia, la exactitud de un patrón de medida es muy importante.

Observación: Dos de las unidades bases (Ampere y Kelvin) tienen el nombre de dos científicos, por consiguiente el símbolo de estas unidades se escribe con letra mayúscula.

¡NO TE OLVIDES! El símbolo de una unidad no admite punto al final.

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Las magnitudes derivadas se expresan en términos de dos o más magnitudes

fundamentales. Ejemplo de ellas son el área (dos unidades de longitud), el volumen

(tres unidades de longitud), la velocidad (longitud y tiempo), la aceleración (longitud

y tiempo al cuadrado), la fuerza (masa, longitud y tiempo al cuadrado), el trabajo

(masa, longitud y tiempo al cuadrado), etcétera.

Se sugiere ver el video: https://www.youtube.com/watch?v=nqxHnu4LJ6k

Para aprender más

En 1791, el metro se definió como la diezmillonésima parte de la distancia entre el polo norte y el ecuador a lo largo del meridiano que pasa por Francia.

Cilindro metálico prototipo internacional del kilogramo.

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YouTube: “Sistema Internacional de Unidades” de Laboratoire national de métrologie et d'essais

¡Tomemos medida! Esta actividad la puedes realizar juntos con integrantes de tu familia o individualmente. Reúne algunos instrumentos de medición, flexómetro, regla, cinta métrica,

cronómetro, báscula, etc. Utiliza el instrumento adecuado para medir:

- El grueso de tu uña - La masa de tu cuaderno - El largo de tu cuaderno - El ancho de tu libro - El diámetro de tu lápiz - El grueso de la pasta de tu cuaderno - La altura del salón o de tu habitación - Tu estatura

Elabora en tu cuaderno una tabla como la que se muestra abajo y registra en ella todos los datos que obtengas:

Objeto a medir Instrumento Escala

mínima Dato Incertidumbre

Grueso de tu uña

Masa de tu cuaderno

Lardo de tu cuaderno

Ancho de tu libro

Diámetro de tu lápiz

Grueso de la pasta de cuaderno

La altura del salón, habitación

Tu estatura

Compara tus datos con los de otros equipos, comenta y explica las similitudes

y diferencias que puedan ocurrir.

Subraya la respuesta correcta de las siguientes cuestiones: 1. La unidad fundamental de la longitud en el SI, es el:

a) Segundo b) Pulgadas c) Metro d) Litro e) Centímetro 2. La unidad fundamental del tiempo es: a) Hora b) Kilogramo c) Metro d) Segundo e) Gramo

Manos a la obra

Repaso y practico

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3. Según el sistema internacional las magnitudes son: a) 2 b) 4 c) 8 d) 5 e) 7

4. Magnitud es:

a) Magnífico b) Lo que se puede oler c) Lo que se puede ver d) Lo que se puede medir e) Lo grande

5. En qué conjunto van: fuerza, área, aceleración, volumen, masa, tiempo

Magnitudes Magnitudes Escalares Vectoriales

6. Medir es:

a) Comparar 2 o más cantidades teniendo a uno de ellos como base patrón. b) Usar instrumentos. c) Hallar la altura.

7. Indique la magnitud de medida de medida:

3 m ____________ 25 kg ____________ 3 s ____________

8. La unidad fundamental de la temperatura es el

a) Celsius b) Fahrenheit c) Kelvin d) Metro e) Kilogramo 9. La unidad fundamental de la cantidad de sustancia es el:

a) Mol b) Kelvin c) Metro d) Kilogramo e) Segundo 10. En las unidades base, ¿cuántos reciben el nombre de científicos?

a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 11. ¿Cuál de las unidades bases siguientes es nombre de un científico?

a) Metro b) Kelvin c) Segundo d) Mol e) Candela 12. ¿Qué magnitud física no es fundamental en el sistema internacional?

a) Longitud b) Peso c) Temperatura d) Intensidad de corriente eléctrica e) Intensidad luminosa

13. ¿Qué relación es correcta en el sistema internacional?

I. Segundo seg II. Mol mol III. Ampere A

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a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) I y II e) II y III

14. Una magnitud derivada: a) Longitud b) Velocidad c) Tiempo d) Masa e) Temperatura 15. Coloque la unidad correspondiente:

Temperatura = 35 _________ Densidad = 56 __________ Fuerza = 21 ___________ Presión = 786 _________

Calcular la medida de diversos objetos, usando los instrumentos correctos. Reconocer la importancia en la actualidad del Sistema Internacional de Unidades (SI) Diferenciar las magnitudes fundamentales de las derivadas Relacionar las unidades con la magnitud que corresponda

Lo que aprendí

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2. Prefijos en el Sistema Internacional de Unidades y la Notación científica

El Sistema Internacional de Unidades también establece el uso de prefijos para la formación de los múltiplos y submúltiplos decimales de las

unidades. Con ellos es posible expresar en forma abreviada cantidades tan grandes como el radio ecuatorial de Tierra (6.38 megámetros) o tan pequeñas como un intervalo de tiempo en un evento nuclear (por ejemplo 2.35 nanosegundos) Los prefijos de factores mayores que la unidad tienen raíces griegas, a diferencia de los factores menores, que tienen raíces latinas.

Tabla: Prefijos en el Sistema Internacional de Unidades

300 minutos en una

semana

Qué vamos a aprender: Diferenciar los prefijos y sufijos utilizados en las unidades, así

como a calcular la notación científica.

Materiales: lapiceros, lápiz, cuaderno, tijeras, colores,

marcadores, cartulina, regla.

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La Notación Científica nos ayuda a poder expresar de forma más sencilla aquellas cantidades numéricas que son demasiado grandes o por el contrario, demasiado pequeñas.

Se conoce también como Notación Exponencial y puede definirse como el Producto de un número que se encuentra en el intervalo comprendido del 1 al 10, multiplicándose por la potencia de 10.

Por ejemplo, tenemos la siguiente cantidad:

139000000000 cm

Ahora lo llevamos a la mínima expresión y tenemos como respuesta:

1.39 × 1011 cm

¿Cómo lo llevamos a la mínima expresión?

1. Primero, empezaremos a contar los espacios que separan a cada número de derecha a izquierda, hasta llegar al último número entero.

2. Antes de llegar a dicho número, separamos la cantidad con un punto dejando como compañía dos decimales más, (en éste caso 3 y 9).

3. Por último, multiplicamos la cantidad (1.39) por 10 (que es la base) y lo elevamos a la potencia 11 (Ya que son 11 espacios que separan a cada número).

Veamos otro ejemplo, tenemos 0.000096784 cm.

En éste caso, el procedimiento será de la siguiente manera:

1. Partiremos desplazando el punto de derecha a izquierda, hasta llegar al primer número diferente de cero (en éste caso 9).

2. Separamos el número seguido por dos decimales (6 y 7) multiplicado por 10 como base constante.

3. La potencia, a diferencia del primer ejemplo, será negativa ya que contamos de izquierda a derecha, tomando en cuenta únicamente los números enteros.

Es decir, que tenemos como resultado:

9.67 × 10 -5 cm

O bien:

9.68 × 10 -5 cm

Aproximado, en donde la respuesta también sigue siendo válida.

Por tanto, un número como: 156 234 000 000 000 000 000 000 000 000 puede ser escrito como 1.56234×10 29

Y uno pequeño como 0. 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 910 939 kg (masa de un electrón) puede ser escrito como 9. 0939×10 –31kg.

Otro ejemplo, la distancia a los confines observables del universo es 4.6×10 26 m y la masa de un protón es 1.67×10 -27kg.

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La notación científica es muy utilizada cuando tenemos unidades con prefijos (por ejemplo kilómetros, decalitros, etc.) y necesitamos escribir la misma cantidad expresada en unidades sin prefijos (por ejemplo metros, litros, etc.). Esto es muy frecuente cuando debemos expresar cantidades dentro de fórmulas o ecuaciones.

Para ello lo que hacemos primero es escribir la potencia de 10 correspondiente al prefijo (quitando el mismo) y luego expresamos esa cantidad en notación científica.

Por ejemplo si tenemos 0.25 hm, sabiendo que el prefijo "hecto" multiplica por 100, podemos escribir:

0.25 × 10 2 m

Por último, para que la expresión nos quede más clara, convertimos el valor a notación científica, es decir corremos el punto un lugar (multiplicando por 10) y restamos una unidad en el exponente (dividimos por 10).

0.25 × 10 2 m = 2.5 × 10 1 m

Se sugiere ver el video: https://www.youtube.com/watch?v=cAY2qJ1ytt4 YouTube: “Notación cientifica y prefijos” de Rafa Arteaga

¡Memorama!

- Traza en tu cartulina (si no tienes puedes usar cartón) un rectángulo de 8 cm de largo y 6 cm de ancho, que sean en total 36.

- Corta cada uno de los rectángulos que trazaste. - Con ayuda de la tabla que aparece en el texto, escribe con

marcadores en cada tarjeta, el factor exponencial, el prefijo y el símbolo. Ejemplo:

- Haz por todos los prefijos, factores exponenciales y símbolos que aparecen en la tabla

- Si ve que las palabras se transparentan del lado opuesto de la tarjeta, puedes usar revistas, periódico, lo que tu imaginación diga para taparlo.

- ¡Empecemos a jugar!, puedes jugar con tu familia el memorama, gana el que junte más tríos correctos.

- Si es en el salón, jugaremos un reto por tiempos.

Para aprender más

Manos a la obra

6 cm

8 c

m

10 12 Tera T

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Con ayuda de la tabla, resuelve los siguientes ejercicios de notación científica y prefijos, guíate de los ejemplos que se te proporcionaron y el que aparece en el cuadro.

Nota: No todos pueden usar prefijos, realízalo en tu libreta.

Dato Valor Notación Científica

Prefijo del SI

Velocidad de la luz

300 000 000. 0 m/s 300 x 10 6 m/s

3 x 10 8 m/s

300 Mm/s

Año Luz 9.460.500.000.000 km

Carga eléctrica

del Protón 0.000000000000000016 C

Masa de un electrón

0.00000000000000000000000000911 g

Diámetro del átomo

0.00000000025 m

Masa de la Tierra 5,983,000,000,000,000,000,000,000.0 kg

Radio de nuestra Galaxia

142,000,000,000,000,000,000,000,000.0 m

Duración de un año

31,560,000.0 s

Presión atmosférica

101,300 Pa

Densidad del agua

1,000 kg/m3

Clasificar los prefijos con su símbolo y factor exponencial Reconocer la importancia de los prefijos y la notación científica en Física. Relacionar los prefijos con la notación científica

Repaso y practico

Lo que aprendí

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3. Conversión de Unidades

El 11 de diciembre de 1998, la NASA lanzó la sonda espacial llamada Mars Climate Orbirter que llegó a Marte nueve meses y medio después, el 23 de septiembre de 1999. Se destruyó al chocar con la superficie debido a una confusión de conversión de millas y kilómetros, ya que la sonda, construida por el laboratorio Lockheed Martin Astronautics, en Colorado, para navegar según el sistema inglés, se programó con instrucciones de vuelo con el sistema métrico decimal por la Jet Propulsion Laboratory, en California. Dicha sonda tuvo un costo de 125

millones de dólares (algo así como 1,625 millones de pesos).

Cuando se resuelven problemas de Física, a menudo las magnitudes de las cantidades están expresadas en diferentes unidades físicas o en diferentes sistemas. Por ejemplo, si en un problema la longitud de un objeto está expresada en metros y la queremos sumar con otra enunciada en kilómetros, para efectuar la operación es necesario que ambas cantidades estén expresadas en la misma unidad de medida, ya sea en metros o kilómetros.

Ejemplo 1.

¿Cuántos segundos equivalen a 27 minutos?

1 min = 60 s 27 min = X

X = (27 min)(60 s) 1 min

27*60 = 1620 ÷1 = 1620

27 min = 1620 s Ejemplo 2. Un ciclista viaja a una velocidad de 28 km/h. ¿A cuántos m/s viaja el ciclista? 1 h = 60 min 1min = 60 s Es decir: 1 h = 3,600 s 1 km = 1000 m

28 𝑘𝑚

1 ℎ

1000 𝑚

1 𝑘𝑚

1 ℎ

3600 𝑠 =

28∗1000∗1

1∗1∗3600 =

28000

3600 = 7.77

28 km/h = 7.77 m/s

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semana

Qué vamos a aprender: Aplicar las equivalencias para resolver las conversiones de

unidades físicas.

Materiales: lapiceros, lápiz, cuaderno y calculadora

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Ejemplo 3. Una persona viaja en su automóvil de Estados Unidos a México a vacacionar. Su auto solamente marca mi/h, y entrando a México ve en la carretera que el límite de velocidad máxima es de 120 km/h. ¿A qué velocidad en mi/h necesita conducir para que no lo infraccionen? 1 mi = 1609 m Es decir: 1 mi =1.609 km

120 𝑘𝑚

1 ℎ

1 𝑚𝑖

1.609 𝑘𝑚 =

120∗1

1∗1.609 =

120

1.609 = 74.58

120 km/h = 74.6 mi/h

Se sugieren ver los videos:

- https://www.youtube.com/watch?v=nUgM7-FpdpE YouTube: “Conversión de unidades con Regla de 3”

- https://www.youtube.com/watch?v=VcCBqs4cVHQ YouTube: “Conversión km/h a m/s (parte 1 de 3)”

De Quimi-fisica Fisi-quimica

- Investiga y completa los siguientes cuadros de equivalencias:

Medida cm m km In ft mi

Centímetro 1 0.1 0.00001 0.393701 0.0328084 0.000006213712

Metro

Kilometro

Pulgada

Pie

Milla

Medida g kg lb oz

Gramo 1 0.001 0.00220462 0.035274

Kilogramo

Libra

Onza

Medida s min h día año

Segundo 1 0.0166667 0.000277778 1.1574 x 10 -5 3.171 x 10 -8

Minuto

Hora

Día

Año

Para aprender más

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Resuelve con ayuda de tu calculadora y tu tabla de equivalencia los siguientes ejercicios de conversión:

- Un mexicano que está en Estados Unidos de visita se pesa en una báscula que marca 150 lb ¿Cuál es su peso en kg?

- El mejor basquetbolista de todos los tiempos, Michael Jordan, está en México y quiere saber si alcanza a pasar por una puerta que mide 2.35 m de altura. Si Michael mide 6 ft de alto, ¿pasará por la puerta?

- 2,000 s a h - 80 km/h a mi/h - 75 km/h a m/s

Conocer las equivalencias de unidades Seleccionar la equivalencia correcta para resolver las conversiones de unidades Resolver correctamente los ejercicios de conversión

Repaso y practico

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4. ¿Qué es la Física?

Los seres humanos hemos tratado siempre de explicar los sucesos que ocurren en nuestro entorno y nos hemos peguntado: ¿cómo suceden?, ¿qué los provocan?, ¿cómo podemos aprovechar estos conocimientos para vivir mejor?

La Física estudia los cambios en la materia sin que esta cambie su composición.

Para describir y estudiar los fenómenos naturales con precisión, la Física utiliza las Matemáticas, las gráficas y diferentes tipos de modelos.

De esta manera, se ha logrado conocer a qué velocidad viajan la luz y el sonido, las fuerzas que mantienen cada planeta del Sistema Solar en su órbita, el movimiento del agua en el océano, el tipo y la cantidad de energía que aportan los alimentos a los seres vivos, la fragilidad o dureza de diversos materiales y muchos otros conocimientos que revisarás durante este curso.

Los conocimientos de la Física se reflejan, frecuentemente, en avances tecnológicos que se incorporan con facilidad a nuestra vida diaria en un sinnúmero de artefactos, productos y servicios. Por ejemplo, la energía eléctrica nos facilita muchas labores en nuestras casas, radios y teléfonos nos permiten comunicarnos rápidamente, los juegos mecánicos como la rueda de la fortuna y la montaña rusa nos brindan esparcimiento.

Otros conocimientos físicos tienen aplicaciones directas en la medicina; por ejemplo, algunas personas viven mejor gracias a un minúsculo aparato insertado en su corazón, que lo hace contraerse.

Ramas de la Física

Clásica

Mecánica: es la rama de la física que estudia el movimiento de objetos y se subdivide en Cinemática (que considera la relación espacio - tiempo) y en Dinámica (que considera las causas)

Óptica: estudia los fenómenos asociados a la luz considerada como una onda.

Acústica: estudia el sonido, infrasonido, ultrasonido utilizando modelos que se apoyan de las Matemáticas.

300 minutos en una

semana

Qué vamos a aprender: identificar lo que estudia la Física y las ramas que la componen.

Materiales: libreta, lapiceros, colores

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Electromagnetismo: estudia los fenómenos asociados a la electricidad y al magnetismo describiendo las cargas eléctricas tanto en reposo como en movimiento.

Termodinámica: estudia cómo la energía se transforma en calor y su conversión en trabajo.

Moderna

Física nuclear: estudia los núcleos atómicos, en sus propiedades y comportamiento.

Física atómica: estudia los átomos en sus propiedades y comportamiento.

Física relativista: considerado como un nuevo modelo físico, describe el universo utilizando como referencia la velocidad de la luz en todas sus ecuaciones.

Mecánica cuántica: estudia los fenómenos físicos en escalas microscópicas.

Se sugiere ver el video: https://www.youtube.com/watch?v=712SkFBkgO8

YouTube: “¿Qué es la Física? | 《Conceptos básicos》” de Física Today

Usa tu creatividad y realiza un árbol sobre las ramas de la Física, con base a la información del texto o extra que encuentres en videos o en Internet, incluye palabras claves que pueden definirlo brevemente.

Ejemplo de matemáticas:

Para aprender más

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Contesta lo siguiente: - Explica con tus palabras que estudia la Física:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

- Rama de la Física que estudia el movimiento de los átomos y partículas subatómicas. Lo anterior se refiere a: ______________________________

- ¿Cuál es el nombre de la rama de la Física que estudia el comportamiento de la materia a velocidades cercanas a la de la luz? ______________________________

- El nombre de la rama de la Física que estudia todos los fenómenos relacionados con la luz es: ______________________________

- La rama dela Física que se encarga de estudiar la energía calórica y su relación con otras formas de energía se conoce como: ______________________________

Definir lo que es Física Clasificar las ramas de la Física Describir la importancia de la Física y las ramas que la componen

Repaso y practico

Lo que aprendí