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Curso: Física GeneralSesión Nº 1 : Física y medición

Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla

“Cuando se puede medir aquello de lo que se habla y

se puede expresar en

números, entonces se

conoce algo de ellos”.

Lord Kelvin

BIBLIOGRAFIA

• Sears y Zemanski: Física Universitaria.• Schaum: Física General.• UNESCO.

Física General Física y Medición

• 1.- Magnitudes Físicas.• 2.- Sistemas de Unidades.• 3.- Ecuaciones Dimensionales.• 4.- Cantidades Escalares y Vectoriales.• 5.- Métodos geométricos de adición y sustracción de vectores.• 6.- Método de coordenadas para la adición y sustracción de vectores.• 7.- Ejercicios.


La Física• La Física es una ciencia experimental.

Los físicos estudian los fenómenos naturales y tratan de encontrar los patrones y principios que los relacionan. Dichos patrones se denominan teorías físicas, o, si están bien establecidos y se usan ampliamente, leyes o principios físicos.


La física tiene dos fines fundamentales:

• Averiguar y comprender las causas de los sucesos físicos.

• Predecir los sucesos provocados por dichas causas.

Es decir busca patrones, principios y leyes; para predecir futuros fenómenos.

Por ejemplo: la ocurrencia de un rayo, una tormenta, un arco iris, etc.


......( La Física)

• Como toda ciencia la Física busca que sus conclusiones puedan ser verificables; y que la teoría pueda alcanzar predicciones de experimentos futuros.

• Por su amplitud y relación con otras ciencias se le considera ciencia fundamental, ya que estudia dentro de su campo a la Química, Biología, etc; además de explicar sus fenómenos.


Magnitudes Físicas

• Magnitud es una categoría filosófica. Para nuestro estudio la definiremos como todo aquello que se puede expresar cuantitativamente, es decir todo aquello que se pueda medir.


Clasificación de la magnitudes físicas

• Para nuestro estudio clasificaremos a las magnitudes de la siguiente manera:

A.- Por su origen

1.- Magnitudes fundamentales.

2.- Magnitudes derivadas.

B.- Por su naturaleza.

1.- Magnitudes escalares.

2.- Magnitudes vectoriales.


Magnitudes fundamentales

• Son aquellas magnitudes elegidas como base para fijar las unidades de un SISTEMA DE UNIDADAES; y en función de las cuales se expresan las demás magnitudes de dicho sistema.


Magnitudes derivadas

• Son aquellas magnitudes que se expresan en función de las magnitudes fundamentales.


2.- Sistema de Unidades• Es un conjunto de unidades concordantes entre

sí, que resultan de fijar las magnitudes fundamentales y que se elaboran de acuerdo a las Ecuaciones Dimensionales.

• Cada pueblo estableció su propio sistema de pesas y medidas, algunas subsisten hasta el día de hoy y otros no.

• La necesidad del intercambio económico y científico han llegado a unificar ciertas unidades formándose el SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES “S.I.”


SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES “S.I.”

• En la X Conferencia de Pesas y Medidas (1954) se establecieron las unidades y magnitudes fundamentales del SI. Este sistema fue complementado en la XIV Conferencia (realizada en Francia en 1971).

• El SI se ha establecido a partir de siete magnitudes fundamentales y dos magnitudes complementarias.


Estereoradián• Es el ángulo sólido comprendido entre una

porción de la superficie de una esfera de área igual a y el centro de la esfera.

3.- Ecuaciones Dimensionales

Reglas básicas en las ecuaciones dimensionales

• 1.- Las magnitudes físicas no cumplen con las leyes de la suma y la resta.

• 2.- Todos los números reales en sus diferentes formas, son cantidades adimensionales y su fórmula adimensional es la unidad.

L + L= L MT–2 - MT–2 = MT–2

[21/2 ] = 1

[sen 37°] =1

[π rad] = 1

[log 17] = 1


Principio de Homogeneidad (Principio de Fourier)

Toda ecuación será dimensionalmente correcta si los términos que componen una suma o resta son de iguales dimensiones; y si ambos miembros de la igualdad aparecen en las mismas magnitudes afectadas de los mismos exponentes.

[A] + [B] = [C]+ [D] entonces [A] = [B] = [C] = [D]


Algunas fórmulas dimensionales


Ejemplo aplicativo 1• Encontrar la fórmula dimensional de X=pv, donde p = fuerza y

v=velocidad; además indicar en qué unidades se expresa en el S.I.• Solución• A) Aplicando el operador dimensional a la fórmula física dada en el

cuadro anterior, tenemos:

•

• B) Luego sustituyendo cada magnitud obtenida de la fórmula dimensional, por su correspondiente unidad básica del S.I.

Rpta. . [X] = Kg m2 s-3

[X] = [p] [v] = (M L T-2 ) (L T-1 )

[X] = (M L T-2 . L T–1 ) = M L2 T-3

Rpta. [X] = M L2 T-3


Ejemplo aplicativo 2

Sabiendo que la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta , se pide encontrar la fórmula dimensional de “y”, si además se sabe que ; m= masa, t=tiempo, a=aceleración, W=trabajo.

W = ma / t y

Solución:• Aplicando el operador dimensional a la fórmula física dada

en el cuadro anterior, tenemos:

[W] = [m] [a] / [t] [y] entonces (M L2 T -2 ) = (M L T -2 ) / T[y]

L = 1 / T[y] entonces [y] = 1 / LT

Rpta. [y] = L-1 T-1


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