elementos para medir la masa del objeto han evolucionado para brindar mediciones mas precisas
los 3 términos tienen la misma dimensión, son dimensionalmente consistentes
Resolviendo problemas en Física
Etapas para facilitar la resolución de problemas
verificacion
resolvemos problemas de física para comprender como funciona la naturaleza
el objetivo de la física es describir la naturaleza con precisión
verificar si la respuesta es razonable (tiene sentido)
verificar las unidades, verificando las ecuaciones que se obtuvieron
evaluar su respuesta y significado
solucion
es un tercio de la resolución del problema
obtener soluciones numéricas completas con unidades
sustituir los datos en la ecuación adecuada
hacer los cálculos
Estrategia
identificar los datos dados y las incógnitas
examinar la situacion e identificar los principios fisicos y ecuaciones a aplicar
etapa inicial, describe exactamente el problema
Al final podrás aplicar la Física en todo tu entorno
Resolver ejemplos del texto mientras lees
Conceptos básicos automáticos
La creatividad y visión crecen con la experiencia
Creatividad y conocimiento
Habilidades analíticas
Capacidad de aplicar principios físicos
Habilidad para resolver problemas
Unidades y Medición
Análisis dimensional
comprobación de ecuaciones para la consistencia dimensional s = vt + 0.5at2
cantidades fisicas con dimensiones [s]= L; [v]= LT-¹; [a]= LT-²; [t] =T
[0.5at²] = [a]·[t]² = LT−²·T² = LT0 = L.
[vt] = [v]·[t] = LT−¹· T = LT0 = L
[s] = L
usar dimensiones para recordar una ecuación
[TTr²]= numero puro / [r]² = longitud
[TTr²]= [TT] [r]² = 1 x L² = L² tiene una dimensión de área
reglas dimensionales
números puros de entrada y salida
cada término debe tener las mismas dimensiones
características
cualquier número de potencia 0 es 1
se usan corchetes alrededor del símbolo
números puros los llaman cantidades absolutas
si las 7 potencias son cero son adimensionales
densidad de masa - masa sobre longitud al cubo - ML-³ o M/L³
velocidad - longitud/ dimensión en el tiempo - L/T
volumen - producto de tres longitudes - L³
área - producto de dos longitudes - L²
cantidades base - símbolo de su dimensión
masa = M o M¹
tiempo = T o T¹
longitud = L o L¹
Unidades y estándares
unidades de tiempo, longitud y masa
prefijos métricos
sistema ingles
5280 Pies es 1 milla
12 pulgadas es 1 Pie
nanómetros - diseño óptico
distancia en kilómetros - transporte aéreo
distancia en metros - construcción
1000 m es 1 Km
100 cm es 1 m
(10³kg) es tonelada métrica
ejemplo: mil kilogramos (10³kg) en mega gramos (1Mg)
no se pueden duplicar
se clasifican por factores de 10
kilogramo (kg) - unidad SI - masa
los científicos de NIST esta redefiniendo el kilogramo
define como la masa de un cilindro de platino-iridio
el metro (m) unidad SI - longitud
1983 - 1/299,792,458 m/s - definicion actual
1960- redefinió como 1.650.763,73 longitudes de onda de luz naranja
1889 - redefinir distancia entre dos líneas grabadas en una barra de platino-iridio
1791- 1/10,000,000 - distancia Ecuador al Polo Norte
el segundo (s)- unidad SI - tiempo
1967- se redefinió en 9,192,631,770 vibraciones
1/86,400 - día solar medio
unidades base
segundo - metro - kilogramo
tiempo - longitud - masa
unidades SI: base y unidades derivadas
unidades derivadas
ángulos - cantidad derivada
radian - unidad base
densidad (masa x volumen) - cantidad derivada
kilogramo / metro cubico - unidad base
V=L x Tiempo
metros/segundo - unidad base
volumen - cantidad derivada
metro cubico - unidad base
área - cantidad derivada
metro cuadrado - unidad base
cantidades físicas
derivan 7 cantidades base
cantidad derivada
unidad derivada
combinaciones algebraicas
sistema de unidades
derivan unidades base SI
cantidades base
unidades (base del sistema)
sistemas principales de unidades
unidades SAE
pulgadas
sujetadores o llaves SAE
sistema imperial
unidades inglesas
pie - libra - segundo (fps)
sistema metrico
unidades SI
centímetro - gramo - segundo (sgs)
comprender mejor la naturaleza
dar valores numericos
cantidades fisicas
expresión de cantidades físicas
combinación de solo 7 cantidades físicas básicas
como se mide o se calcula a partir de otras medidas
velocidad = distancia / tiempo
tiempo = cronometro
distancia = metro
ecuaciones
principios fisicos
El alcance de la Física
La Física es un elemento clave de muchas disciplinas importantes y contribuye directamente a las demás
Biofísica y Geofísica
hídridos de la Física
Arquitectura
estabilidad estructuras de las obras
Ingeniería
diseño de nuevas tecnologías
Geología
datación radiactiva de rocas, análisis de terremotos
Quimica
átomos y moléculas
Aplicaciones en la ciencias biologicas
Fenómenos sensoriales
láseres
transmiten información
vista - ojo
detecta el calor
instrum. musicales
hacen el sonido
Diagnósticos médicos
radiografías, resonancias, medición de flujo sanguíneo
Nivel macroscópico
explica el calor, el trabajo y la potencia asociadas al cuerpo humano
Nivel microscópico
describe propiedades de las células y sus entornos
La Física es útil en situaciones cotidianas como en profesiones no científicas
Principios de la Física impulsan nuevos avances tecnológicos
La misma formación de la física sirve para otras áreas como la ciencia y tecnología
Comprensión de los fenómenos físicos en todas las escalas
Describe las interacciones de la energía, la materia, el espacio y el tiempo para descubrir los mecanismos fundamentales a cada fenómeno
Física proviene del griego phusis "naturaleza"
Cifras significativas
cifras significativas en este texto
si un numero es exacto no afecta el número de cifras significativas en un cálculo
el número de cifras significativas sea razonable para la situación planteada
si la entrada tiene menos cifras significativas la respuesta igual
la mayoría de números tiene 3 cifras significativas
cifras significativas en los calculos
reglas
suma y resta
la respuesta no puede contener más decimales que la medición menos precisa
multiplicacion y division
el resultado debe tener el mismo número de cifras significativas que la cantidad con el menor número de cifras significativas que entran en el cálculo
Cuando se combinan mediciones con diferentes grados de precisión, el número de dígitos significativos en la respuesta final no puede ser mayor que el número de dígitos significativos en el valor medido menos preciso
ceros
especial consideración cuando se cuentan cifras significativas
pueden ser marcadores de posicion
pueden ser significativos
precisión de herramientas de medición y cifras significativas
las cifras significativas indican la precisión de la herramienta de medición utilizada para medir un valor
herramientas de medición - pueden medir valores muy pequeños
calibrador
incertidumbre en los calculos
incertidumbre porcentual - cantidad calculada por multiplicación o división
existe en cualquier cosa a partir de cantidades medidas
porcentaje de incertidumbre
se expresa como un porcentaje - ðA/A =100%
Exactitud, Precisión, Incertidumbre y Discrepancia
si las medidas no son muy exactas, la discrepancia es alta
si las medidas no son precisas, la incertidumbre es alta
Discrepancia - diferencia entre el valor medido y el valor dado
factores de la incertidumbre
cualquier otro factor que afecte el resultado
irregularidades en el objeto que se mide
la habilidad de la persona que toma la medida
limitaciones del dispositivo de medición
Incertidumbre - medida cuantitativa del desvió entre los valores
Precisión - incertidumbre de medidas
Exactitud - discrepancia al valor aceptado
exactitud y precisión de una medición
algunas veces las medidas son precisas pero no exacta o viceversa
Precisión - que tan cerca esta entre mediciones de las mimas condiciones
Exactitud - que tan cerca esta del valor aceptado
observacion y experimento = mediciones
Estimaciones y cálculos de Fermi
estrategias
verificar si la respuesta es razonable
obtener masa de volúmenes y densidades
densidad tiene como dimensión la masa sobre la longitud al cubo
obtener áreas y volúmenes
obtener el volumen o área con las formulas estándar
calcular el radio y longitud, ancho y altura
estimar longitudes - regla
convertir algo pequeño en grande
dividir algo grande en pequeño
nos permiten realizar controles para descartar números pocos realistas
estimacion
usar razonamiento fisico para llegar a una idea aproximada del valor
aproximaciones de orden de magnitud
aproximaciones para una cantidad en particular
Conversión de unidades
conversión entre unidades métricas
7.86 g/cm³ x Kg/10³g x (cm/10-²m)³ = 7.86/(10)³ (10)-6 Kg/m³ = 7.86 x 10³Kg/m³
conversión de unidades no métricas a métricas
0.50 mll/min x 1609/1 mll x 1min / 60 s = 13 m/s
V = 10 mll / 20 min = 0.50 mll/min
conversión de una unidad a otra
80 m = 80 x10-³Kg = 0.080 Km
La escala de la Física
La construcción de modelos
diferencias entre teoría y ley
una teoría explica todo un grupo de fenómenos
una ley describe una sola acción
la teoría es mucho mas compleja y dinámica
similitud de teoría y ley
declaraciones científicas que resultan de una hipótesis probada y están respaldadas por evidencia científica
Principios
declaraciones menos explicables (el principio de pascal - solo se aplica a los fluidos)
Ley
declaración concisa y muy general (ley de conservación de la energía)
representación en ecuación matemática única
lenguaje conciso para describir un patrón generalizado en la naturaleza respaldado por evidencia científica y experimentos
Teoria
declaración menos concisa del comportamiento observado (teoría de la evolución o de la relatividad)
explicación comprobable de patrones respaldados y verificados por evidencias científicas
Modelo
verificación por observación y experimentación
se usan para representar variedad de propositos
representacion de algo dificil de mostrar directamente
Leyes Naturales
la piedra angular del descubrimiento es la observacion
Rangos conocidos de longitud, masa y tiempo
a todo lo que ocupa el universo se le puede aplicar la Física con los rangos de valores métricos.
Orden de Magnitud
escala o tamaño de un valor
Notacion cientifica - exponente de la potencia 10
tomar el logaritmo de base 10 y redondearlo al entero más cercano
Leyes de la Física
Gobiernan todo el universo observable
Tiempo
Masa
Longitud
