I. INTRODUCCIO N

1.1 IMPORTANCIA DE LA FÍSICA.

OBJETIVO:

Entender la importancia de la física en la vida diaria.

La Física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al

desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha

sido posible encontrar en muchos casos, una explicación clara y útil a los

fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria.

La palabra física proviene del vocablo griego physiké cuyo significado

es naturaleza. Es la Ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos

naturales, en los cuales no hay cambios en la composición de la materia.

1.2 RAMAS DE LA FÍSICA.

OBJETIVO:

Diferenciar las ramas de la física y aplicarlas en diferentes áreas

La Física para su estudio, se divide en dos grandes grupos Física

Clásica y Física Moderna. La primera estudia todos aquéllos fenómenos en los

cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la velocidad de propagación

de la luz; la segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la

velocidad de la luz o con valores cercanos a ella.

Actividad 1:

Investigar los conceptos de Mecánica y Termodinámica.

II. MAGNITUDES FI SICAS Y UNIDADES FUNDAMENTALES

OBJETIVO:

Comprender la importancia de la medición

Magnitud, cantidad y unidad

La noción de magnitud está inevitablemente relacionada con la de medida. Se

denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema físico que pueden ser expresados en forma numérica. En otros términos, las magnitudes son propiedades o atributos medibles.

La longitud, la masa, el volumen, la fuerza, la velocidad, la cantidad de sustancia son ejemplos de magnitudes físicas. La belleza, sin embargo, no es una magnitud, entre otras razones porque no es posible elaborar una escala y mucho menos un

aparato que permita determinar cuántas veces una persona o un objeto es más bello que otro. La sinceridad o la amabilidad tampoco lo son. Se trata de aspectos

cualitativos porque indican cualidad y no cantidad.

En el lenguaje de la física la noción de cantidad se refiere al valor que toma una magnitud dada en un cuerpo o sistema concreto; la longitud de esta mesa, la

masa de aquella moneda, el volumen de ese lapicero, son ejemplos de cantidades. Una cantidad de referencia se denomina unidad y el sistema físico que encarna la

cantidad considerada como una unidad se denomina patrón.

Tipos de magnitudes

Entre las distintas propiedades medibles puede establecerse una clasificación básica. Un grupo importante de ellas quedan perfectamente determinadas cuando

se expresa su cantidad mediante un número seguido de la unidad correspondiente. Este tipo de magnitudes reciben el nombre de magnitudes escalares. La longitud,

el volumen, la masa, la temperatura, la energía, son sólo algunos ejemplos. Sin embargo, existen otras que precisan para su total definición que se especifique,

además de los elementos anteriores, una dirección o una recta de acción y un sentido: son las llamadas magnitudes vectoriales o dirigidas. La fuerza es un

ejemplo claro de magnitud vectorial, pues sus efectos al actuar sobre un cuerpo dependerán no sólo de su cantidad, sino también de la línea a lo largo de la cual se ejerza su acción.

2.1 UNIDADES FUNDAMENTALES

OBJETIVO:

Diferenciar las unidades fundamentales de las derivadas

Unidad de Longitud: El metro (m) es la longitud recorrida por la luz en el vacío

durante un período de tiempo de 1/299792458 s.

Unidad de Masa: El kilogramo (kg) es la masa del prototipo internacional de platino iridiado que se conserva en la Oficina de Pesas y Medidas de París.

Unidad de Tiempo: El segundo (s) es la duración de 9192631770 períodos de la

radiación correspondiente a la transición entre dos niveles fundamentales del átomo Cesio 133.

Unidad de Temperatura Termodinámica: El Kelvin (K) es la fracción 1/273.16

de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Las unidades base del Sistema Internacional de Unidades son:

MAGNITUD BASE NOMBRE SÍMBOLO

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

temperatura termodinámica Kelvin K

2.2 Unidades derivadas

OBJETIVO:

Diferenciar las unidades fundamentales de las derivadas

A partir de estas siete unidades de base se establecen las demás unidades de uso

práctico, conocidas como unidades derivadas, asociadas a magnitudes tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión, resistencia

eléctrica, etc.

2.3 EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

OBJETIVO: Entender la importancia de tener un sistema internacional de medidas

El SI es el sistema práctico de unidades de medidas adoptado por la XI

Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en octubre de 1,960 en París.

Trabaja sobre siete magnitudes fundamentales (longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura absoluta, intensidad luminosa y

cantidad de sustancia) de las que se determinan sus correspondientes unidades fundamentales (metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin, candela y

mol). De estas siete unidades se definen las derivadas (coulomb, joule, newton, pascal, volt, ohm, etc.), además de otras suplementarias de estas

últimas.

2.4 SISTEMA MKS Y CGS.

OBJETIVO: Diferenciar los sistemas más importantes del SI

SISTEMA MKS (metro, kilogramo, segundo)

El nombre del sistema está tomado de las iniciales de sus unidades

fundamentales.

La unidad de longitud del sistema M.K.S.:

METRO: Es una longitud igual a la del metro patrón que se conserva en la Oficina

Internacional de pesas y medidas.

La unidad de masa es el kilogramo:

KILOGRAMO: Es una masa igual a la del kilogramo patrón que se conserva en la Oficina Internacional de pesas y medidas.

Un kilogramo (abreviado Kg.) es aproximadamente igual a la masa de un

decímetro cúbico de agua destilada a 4 º C.

La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo.

SEGUNDO: Se define como la 86400 ava Parte del día solar medio.

SISTEMA C.G.S. (centímetro, gramo, segundo).

El sistema C.G.S. llamado también sistema cegesimal, es usado particularmente

en trabajos científicos. Sus unidades son submúltiplos del sistema M.K.S.

La unidad de longitud: Es el CENTÍMETRO, o centésima parte del metro.

La unidad de masa: Es el GRAMO, o milésima parte del kilogramo.

La unidad de tiempo: Es el SEGUNDO.

Unidad/Sistema C.G.S M.K.S Técnico otros 1 otros 2

Masa g Kg Slug Lb

Longitud cm M M pulg pie

Tiempo s S S s s

Velocidad cm/s m/s m/s pulg/s pie/s

Aceleración cm/s 2 m/s 2 m/s 2 pulg/s 2 pie/s 2

Fuerza dina N Kgf Lbf

Presión dina/cm 2 Pa = N/m 2 Kgf/m 2 Lbf/pulg 2 atm o lbf/pie 2

Trabajo ergio (J) Joule B.T.U cal

Potencia ergio/s Watt (J/s) H.P C.V cal/s

Momento dina.cm N.m Kgf.m Lbf.pulg Lbf.pie

2.5 SISTEMA INGLÉS DE UNIDADES

OBJETIVO: Entender la importancia que aún tiene el sistema inglés en la vida diaria

El sistema inglés de unidades o sistema imperial, es aún usado ampliamente

en los Estados Unidos de América y, cada vez en menor medida, en algunos países con tradición británica. Debido a la intensa relación comercial que tiene nuestro país con los EUA, existen muchos productos fabricados con

especificaciones en este sistema. Ejemplos de ello son los productos de madera, tornillería, cables conductores y perfiles metálicos. Algunos instrumentos como los

medidores de presión para neumáticos automotrices y otros tipos de manómetros frecuentemente emplean escalas en el sistema inglés.

EQUIVALENCIAS DE LAS UNIDADES INGLESAS.

LONGITUD

1 milla = 1609 m

1 yarda = 0.915 m

1 pie = 0.305 m

1 pulgada = 0.0254 m

MASA

1 libra = 0.454 Kg.

1 onza = 0.0283 Kg.

1 ton. Inglesa = 907 Kg.

SUPERFICIE

1 pie 2 = 0.0929m2

1 pulg 2. = 0.000645m2

1 yarda 2 = 0.836m2

VOLUMEN Y CAPACIDAD

1 yarda 3 = 0.765 m3

1 pie 3 = 0.0283 m3

1 pulg 3. = 0.0000164 m3

1 galón = 3.785 l.

TAREA 2.

Elaborar una hoja de cálculo dinámico en Excel que convierta las unidades

fundamentales del S.I. al Sistema Inglés.

TAREA 3.

Realizar las siguientes conversiones.

1.-Una cancha de tenis tiene 100m de largo y 80m de ancho. ¿Cuáles son la longitud y la anchura de la cancha en pies?

2.-Un cubo tiene 7 pulgadas por lado. ¿Cuál es el volumen del cubo en pies y en

metros cúbicos?

3.-Un carro viaja a una velocidad de 87 mi/h. ¿A cuánto equivale su rapidez en pies/s?

2.6 ANALISIS DIMENSIONAL

OBJETIVO: Aplicar el análisis dimensional en el despeje de fórmulas y en la obtención

correcta de unidades

Existen diferentes sistemas de unidades. Las cantidades físicas pueden expresarse en distintas unidades según la escala en que esté graduado el

instrumento de medición.

El buen manejo de las dimensiones de las cantidades físicas en una ecuación o fórmula física, nos permite comprobar si son correctas y si se trabajaron

debidamente.

Al aplicar una ecuación o fórmula física, debemos recordar dos reglas:

1.- Las dimensiones de las cantidades físicas a ambos lados del signo de igualdad, deben ser las mismas.

2.- Sólo pueden sumarse o restarse cantidades físicas de la misma dimensión.

Ejemplo:

Partiendo de las dimensiones: longitud (L), masa (M) y tiempo (t),

obtendremos las ecuaciones dimensionales de algunas cantidades físicas:

• Ecuación dimensional para el área:

A = lado x lado = L. L = L2

• Ecuación dimensional para la velocidad:

𝑉 =𝑑

𝑡=

𝐿

𝑡

Si conocemos las dimensiones de una cantidad física podemos trabajar las

unidades correspondientes según el sistema de unidades.

EJEMPLO

Demostrar que la fórmula 𝑑 = (𝑉0 ∗ 𝑡 + 𝑎 ∗ 𝑡2)

Es dimensionalmente válida.

SOLUCIÓN.

Sustituyendo las cantidades físicas por sus dimensiones tenemos que:

𝑑 = (𝑚

𝑠∗ 𝑠 +

𝑚

𝑠2 ∗ 𝑠2) = 𝑚

Por lo tanto L= L

ACTIVIDAD 1

Demuestre si dimensionalmente son correctas las siguientes fórmulas:

V = (L)*(L)*(L)

T = (F)*(d)

𝑑 =(𝑉𝑓

2 − 𝑉02)

2 ∗ 𝑎

2.7 NOTACIÓN CIENTÍFICA

OBJETIVO:

Utilizar correctamente la notación científica en la solución de problemas

La notación científica (notación índice estándar) es un modo conciso de anotar números enteros mediante potencias de diez, esta notación es utilizada en

números demasiado grandes o demasiado pequeños.

101 = 10

102 = 100

103 = 1000

Adicionalmente, 10 elevado a una potencia entera negativa -n es igual a 1/10 n o,

equivalentemente 0, (n-1 ceros) 1:

10-1 = 1/10 = 0,1

10-3 = 1/1000 = 0.001

Ejemplos:

34456087 = 3.4456087 × 107

0.0004 508 421 = 4.508 421 × 10-4

-5200000,000 = - 5.2 × 109

-6.1 = -6.1 × 100

La parte potencia de 10 se llama a menudo orden de magnitud del número, y las cifras de a son los dígitos significativos del mismo.

La notación científica permite hacer cálculos mentales rápidos (pero a menudo

aproximados), porque permite considerar por separado los dígitos significativos y el orden de magnitud (además del signo):

Ejemplos:

Productos y divisiones:

4×10-5 multiplicado por 3×10-6 son:

(3×4) × 10-5-6 = 12 × 10-11 = 1.2 × 10-10

5×108 dividido por 3 × 105 son:

5

3× 108−5 = 1.33 × 103

Sumas y diferencias: sin ningún término es despreciable para con el otro, hay que

reducirlos a la misma potencia de diez y luego sumar o restar:

4.1 × 1012 + 8 × 1010 = 4.1 × 1012 + 0.08 × 1012 = 4.18 × 1012

1.6 × 10-15 – 8.8 × 10-16 = (16 – 8.8) × 10-16 = 7.2 × 10-16

ACTIVIDAD 2.

Resuelve el siguiente problema utilizando notación científica:

1.- Una año luz es la distancia que viaja la luz en un año, es decir,

aproximadamente 5869713600 millas. Se estima que la Vía Láctea tiene un diámetro de aproximadamente 200,000 años luz. ¿Cuántas millas tiene la Vía

Láctea de diámetro?

TAREA 2.

Resuelve los siguientes problemas:

2.- La edad del Sol es de aproximadamente 5 x 109 años. Sin embargo, hay cuerpos que pueden tener 4 veces la edad del Sol. ¿Cuál es la edad de estos

cuerpos?

3.-Se calcula que en la Vía Láctea hay aproximadamente 1.2 x 1011 estrellas. ¿Cuántos años le tomaría a una persona contar las estrellas si cuenta una por

segundo?

BIBLIOGRAFI A

Libro de texto: Física Conceptos y aplicaciones. Paul E. Tippens. Editorial McGraw-Hill, 6ta edición, 2001.

Física 1 Paul W Zitzewitz,Robert F.Neff editorial McGraw-Hill segunda ediciòn

Fundamentos de física Raymod A.Serway-Jerry S.FaughnEditorial

Thomson

-LINKS

http://www.dcen.uson.mx/programas/fisica/fisica2.htm

http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/conciencia/fisica/

sunidades/reglas.htm

http://www.cenam.mx/siu.asp

http://www.udlap.mx/~aleph/archivo/historico/az36/importanciamedir.html