propiedades macroscopicas
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Programa
I. MATERIA Y ENERGÍA (Física)• Tema 1: Conceptos generales
• La materia. Propiedades macroscópicas y su medida• Estructura microscópica de la materia• Interacción gravitatoria y electrostática• La energía: Manifestaciones y principios de conservación• Nuestra fuente de energía: El Sol.• Ondas. Luz y sonido.
• Tema 2: Composición y propiedades del aire:• Composición del aire. Presión atmosférica.• Vapor de agua en el aire. Humedad relativa y bienestar• El oxígeno: Propiedades y reactividad. Reacciones de combustión.
Ciclo del oxígeno. La capa de ozono
• Tema 3: La contaminación del aire:• Clasificación de los contaminantes• Principales contaminantes primarios: Origen y efectos• Principales contaminantes secundarios Origen y efectos• Contaminación doméstica: radón, dióxido y monóxido de carbono.
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
La palabra Física viene del término griego que significa naturaleza.La física para los antiguos griegos y con posterioridad era una cienciadedicada al estudio de todos los fenómenos naturales. Filosofía Natural.
En al actualidad el objetivo de la Física es el estudio de los componentesde la materia y sus interacciones mutuas. En función de estas interaccionesel científico explica las propiedades de la materia en conjunto, así comootros fenómenos que observamos en la naturaleza.
Componentes de la materia
Interacciones Fundamentales
MovimientoMecánica
Fen. Electr.y magn.Electromagnétismo
SonidoAcústica
LuzÓptica
CalorTermodinámica
Física Atómica
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Las ciencias y en particular la Física nacen de la experiencia por lo queconservan aún un alto grado de experimentación.
Medir: Cuantificar una determinada magnitud en relación a un patrónde medida (unidad).
Magnitud física: propiedad medible de un cuerpo.
Sistemas de Unidades.Sistema Internacional S.I.Sistema cegesimal CGSSistema Imperial
MCO: Perdida por un fallo humano de conversión métrica.
10 oct 1999 - La sonda Mars Climate Orbiter, perdida a finales de septiembre, parece que fue víctima de un fallo de conversión de unidades métricas entre dos
equipos de técnicos.
Mientras que en Lockheed Martin, empresa constructura, había utilizado el sistema inglés en el instrumental de la sonda, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) usaba el sistema internacional. Según los resultados preliminares de la investigación para conocer la causa de la pérdida del Orbitador Climático de Marte, mientras que un equipo usaba
pulgadas y libras, otro metros y kilogramos. "Nuestra incapacidad para detectar y corregir este simple error ha tenido implicaciones mayúsculas", afirmó EdwardStone, director del JPL. En la actualidad se están tomando las debidas precauciones para que esto no vuelva a suceder, sobre todo con vistas a la próxima llegada de la Mars Polar Lander (MPL), la cual hará descender un explorador a la superficie del polo sur marciano
Magnitudes: Longitud, Tiempo, Masa, Intensidad de corriente eléctr. Temperatura, Intensidad radiante.
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Sistema Internacional de Unidades S.I
Unidades fundamentales
Longitud (metro, m)
El metro es la longitud que recorre la luz en el intervalo de tiempo de 1/299792458 segundos.
Tiempo (segundo, s)
El segundo es la duración de 9192631770 periodosde la radiación correspondiente a la transición entredos niveles atómicos del átomo de Cesio 133.
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Unidades fundamentales
Masa (kilogramo, kg)
El kilogramo es la unidad de masa; es igual a la masadel prototipo internacional de kilogramo, guardadoen Paris en la oficina de pesas y medidas. Esta fabricadoen una aleación de Pt-Ir.
Intensidad de corriente eléctrica (Amperio, A)
El amperio es la corriente constante que mantenida entre dos conductores paralelos de longitud infinita y sección circular despreciable separados 1 m en el vacío produce entre esos conductores una fuerza de 2 x 10–7 newton por metro de longitud.
Cantidad de sustancia (mol)
El mol es la cantidad de materia que contiene un sistema que tiene tantas cantidades elementales (moléculas, electrones, átomos, etc) como hay en 0.012 kilogramos de carbon 12. 6.02 ·1023
Aleación de Pt-Ir que sirvecomo patrón de masa
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Unidades fundamentales
Temperatura [ Kelvin, K]
El kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura del punto triple del agua (0.01ºC a 0.006atm. de presión).
T(K) = 273.16 + T(ºC)
T(ºC) = 5x(T(F) - 32 )/9
Intensidad luminosa (candela, cd)
La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una onda electromagnética monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y tiene una intensidad de radiación en esa dirección de 1/683 Vatios por estereoradián.
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Unidades derivadas
mol/m3mol por metro cúbicoConcentración
W=J/svatio=Julio por segundoPotencia
C=A ·sculombio=Amperio segundoCarga
J=Kg·m2/s2julio=kilogramo metro cuadrado por segundo cuadrado
Energía
Kg/m3kilogramo por metro cúbicoDensidad
m/s2metro por segundo cuadradoAceleración
m/smetro por segundoVelocidad
m3metro cúbicoVolumen
m2metro cuadradoÁrea
SímboloNombre de la unidadMagnitud derivada
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
PrefijosSímboloNombreFactor
aAtto10-18
fFemto10-15
pPico10-12
NNano10-9
µMicro10-6
mMili10-3
cCenti10-2
dDeci10-1
daDeca101
hHecto102
kKilo103
MMega106
GGiga109
TTera1012
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
LongitudUnidades: mkm, año luzmicras, angstroms,fermi
Las mayores estructuras del
universo conocido
10 26 metros
10.000 millones de años-luz
(El universo conocido tiene un radio
de unos 15.000 millones de años-luz
Una galaxia
10 21 metros
105.000 años-luz
Nuestra galaxia tiene un diámetro
de unos 100.000 años-luz
Una estrella de nuestra
galaxia
10 15 metros
Un billón de kilómetros
38,5 días-luz
El tamaño de la órbita de
Jupiter y los planetas
interiores
10 12 metros
55,5 minutos-luz
Una porción del Planeta
Tierra
10 6 metros
1000 Km
10 0 metros
1 m
10 -3 metros, 0,001 metros
0,1 centímetros, 1 milímetro
Grano de polen
10 -6 metros, 0,000001 metros
1 micra
Detalle de un filamento sensorial
en el ojo de la mosca.
10 -9 metros, 0,000000001 metros
10 angstroms, 1 nanómetro
Moléculas de adn
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Tiempo Unidades: Segundosaños, MilisegundosFemtosegundos
Hace unos 18.000 millones de años……
Creación del Universo
Hace unos 1.8 millones de años……
Aparición del Homo Erectus
Hace 2.000 años……
Construcción del acueducto de Segovia
Hace 217 años……
Revolución francesa
Hace casi 2 mes……
El invierno llegó
En unos 8 minutos......
La luz del Sol llega a la Tierra en
Dura unos milisegundos (10-3 s).
Un pestañeo de ojos
Dura unos microsegundos (10-6 s)
Respuesta de una cámara digital
Dura unos femtosegundos (10-15s)...
Pulso de luz más rápido
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Masa Unidades: kg, Tonelada, mg, picogramo
El Sol 2x1030 kg La Tierra 6×1024 kg 1×103 kg~1 T
10-3 kg1g
Un grano de polen,10 mg
Un átomo de Hierro10-22 g
Galaxia de Andromeda~1041 kg
Electrón 9.11 × 10−31 Kg
Protón 1,6726 x 10-27 kg
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
El método experimental. Medidas y errores
La Física depende de la observación y la experimentación.
Medir: Establecer el valor de una determinada propiedad física (velocidad, longitud, etc) y la precisión con la que se da la medida.
L= 1.5 m ± 0.1 mV= 10 m/s ± 1 m/s
Cifras significativas
L= 1.514289 m ± 0.1 m No tiene sentido
L= 1.5 m ± 0.1 m
Cifras significativas de una medida son aquellas de las que podemos estar seguros una vez tenido en cuenta el error.
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Errores sistemáticos y errores accidentales
En toda medida se comenten errores. Estos pueden ser de distinta naturaleza.
Errores sistemáticos: Los cometidos debido a un error de fabricación delinstrumento de medida o por una tendencia errónea del observador. Tienen siempre una determinada dirección
Errores accidentales: Tienen su origen en factores imposibles de controlar enel experimento. Alteran la medida en cualquier sentido. Vienen dados por laprecisión del equipo (mínima división apreciable). Mejoran si se realizanmuchas medidas de la misma magnitud.
Error absoluto: Diferencia entre el valor medido (a) y el exacto (x) en valorabsoluto.
Error relativo: cociente entre el error absoluto y el valor exacto de la magnitudεr= ∆x/x
xax −=∆
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Media aritmética: El valor que mejor representa el valor real de un conjunto demedidas
L1=12.1 cm, L2=12.3 cm, L3=12.4 cm, L4=12.2 cm, L5=12.2 cm, L6=12.3 cmError de las medidas individuales 0.2 cm, Nmed=6
Lm= (L1+ L2+ L3+ L4+ L5 + L6)/Nmed=12.25 cm
Desviación estándar: Estimación del error que se comete al tomar la mediaaritmética como valor aceptado.
En el ejemplo anterior σ=0.10 cm
Lm=12.25 cm y el error se toma como el valor mayor entre σ =0.055 y el error decada medida, 0.2 cmFinalmente Lm=12.2 ± 0.1 cm
1
)( 2
−
−
=
∑
med
med
i
i
N
LL
σ
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
0 20 40 60 80 100
0
1
2
3
4
5
Volu
men (cm
3)
Masa (g)
1.326
5.1100
2.345
0.715
0.12
Masa (g) Volumen (cm3)
0 20 40 60 80 100
0
1
2
3
4
5
Volu
men (cm
3)
Masa (g)
V=M/d
densidad (g/cm3)
Representación de datos: permite determinar la relacion entre dos magnitudes
Tema 1: Conceptos generalesLa materia. Propiedades macroscópicas y su medida
Representación de datos: permite determinar la relacion entre dos magnitudes
11,22,0
7,53,0
9,02,5
14,91,5
22,41
Presion (at) Volumen (l)
P=cte/V
0 1 2 3 40
5
10
15
20
25
30
35
Pre
sión (at)
Volumen (l)