Física

División de la Física. Notación científica. Mediciones. Patrones de medida. Sistemas de Unidades. Unidades fundamentales. Escalares. Vectores. Método analítico. Estática. Cinética

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  • País: México México
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CONCEPTOS BÁSICOS

Física.- Ciencia que estudia los conceptos fundamentales de la materia, energía, tiempo y la relación entre ellos.

= División de la física para su estudio =:

Estática.- Estudia los cuerpos en equilibrio.

Cinemática.- Estudia el movimiento de los cuerpos sin atender sus causas.

Dinámica.- Estudia las causas del movimiento.

= Notación Científica =

Formato en que se expresan números decimales en potencias de base 10 para su facilidad de manejo.

  • .

  • = Mediciones y patrones de medida =

    Medir.- Es realizar una comparación entre una cantidad física y un patrón.

    Tipos de mediciones:

    • Directa.- Son las que al utilizar el instrumento de medición y compararlo con lo que queremos medir queda bien definida.

    • Indirecta.- Son las que para quedar bien definidas requieren la realización de cálculos.

    Error de medición.- Diferencia entre el valor medido o calculado y el real.

    Clasificación:

    • Estocástico.- Aquellos que no se pueden predecir; ocurren al azar (alteraciones por la humedad)

    • Sistemático.- Puede ser por mala calibración, defectos de fabricación o error en la escala del instrumento.

    Las cantidades físicas tienen un margen de error y se dice que las mediciones contienen en general una incertidumbre.

    Dicha incertidumbre depende también del aparato de medición, y se estima como la mitad de la mínima división de la escala del instrumento utilizado. Por ejemplo una regla en cm = 1 cm /2 = 0.5 cm, entonces de manera abreviada queda: L = 23 'Física'
    0.5 cm.

    Para cuantificar los errores se define:

    • Error Absoluto.- Diferencia entre el valor medio obtenido y el hallado en esa medida. E. A. = Valor real - Valor medido

    • Error Relativo.- Error absoluto medio de todas las medidas. E. R. = E. A. / Valor real

    • Error Porcentual.- Calculadas o expresadas en tantos por ciento. E. P. = E. R. x 100

    = Sistemas de Unidades CGS, MKS e Internacional =

    Sistema CGS: Centímetro, gramo, segundo.

    Sistema MKS: Metro, kilogramo, segundo.

    Sistema Internacional de Unidades:

    MAGNITUD FÍSICA

    UNIDAD

    Nombre

    Símbolo

    Nombre

    Símbolo

    Longitud

    L

    metro

    m

    Masa

    M

    kilogramo

    kg

    Tiempo

    T

    segundo

    s

    Temperatura termodinámica

     

    kelvin

    K

    Intensidad de corriente

    I

    ampere

    A

    Intensidad luminosa

    IL

    candela

    Cd

    Cantidad de sustancia

    CS(n)

    mol

    mol

    = Unidades Fundamentales y Derivadas =

    Unidad Fundamental.- Derivada de una magnitud fundamental. (S.I.U.)

    Unidad Derivada.- Proviene de una combinación de las unidades fundamentales.

    MAGNITUD FÍSICA

    UNIDAD

    Área

    m2

    Volumen

    m3

    Velocidad

    m/s

    Aceleración

    m/s2

    Trabajo

    N • m (joule)

    Energía

    N • m (joule)

    Presión

    N/m2 (pascal)

    Fuerza

    N (newton)

    Múltiplos y submúltiplos decimales:

    FACTOR

    PREFIJO

    SÍMBOLO

    109

    giga

    G

    106

    mega

    M

    103

    kilo

    k

    10-1

    deci

    d

    10-2

    centi

    c

    10-3

    mili

    m

    = Conversión de Unidades =

    Para realizarla se necesita la equivalencia entre las unidades involucradas.

  • 90 km/h a m/s

  • = Cantidades Escalares y Vectoriales =

    Cantidades Escalares.- Magnitud física que carece de dirección (distancia, tiempo,...).

    Cantidades Vectoriales.- Toda magnitud en la que, además de la medida, hay que considerar el punto de aplicación, la dirección y el sentido (Desplazamiento, fuerza,...). Se representa con negrita o una flecha

    Tipos de vectores:

    • V. Concurrentes.- Actúan en un mismo punto.

    • V. Colineales.- Actúan o se encuentran sobre una misma recta.

    • V. Coplanares.- Aquellos que se encuentran en un mismo plano.

    • V. Espaciales.- Cuando se encuentran en 3 dimensiones.

    = Propiedades y características de un vector =

    Propiedades:

    • De Transmisibilidad.- Trasladar un vector sobre la misma línea (de acción)

    • De Vector Libre.- Se puede trasladar a cualquier posición si conserva su dirección, magnitud y sentido.

    Características:

    • Magnitud.- Número y unidad.

    • Dirección.- Ángulo y forma con una línea de referencia.

    • Sentido.- (+) o (-). Un sentido negativo implica sumar 180º a la dirección.

    = Suma y resta de vectores por Método Gráfico =

    *Método del Polígono: La suma se define como el vector que resulta de unir el origen del vector inicial con el final del último vector.

    Gráficamente la suma se obtiene representando 2 vectores con una escala adecuada y midiendo esta directamente.

    *Método del Triángulo: Se aplica a la suma de 2 vectores, sigue las reglas del método del polígono.

    *Método del Paralelogramo: Se aplica a la suma de 2 vectores donde ambos parten del mismo origen en el mismo plano

    Componentes de un vector: Puede ser representado por sus sumandos (A y B son componentes de la resultante).

    = Suma y resta de vectores por Método Analítico =

    Método de los Componentes Rectangulares: Forman entre sí 90º.

    = " Vx2 + Vy2

    " = tan-1

    = Suma y resta de vectores por Método Analítico =

    Vx = Ax - Cx - B

    Vy = Ay - Cy

    Vx = 120 cos 30 - 200 sen 15 - 100 = -47.84u

    Vy = 120 sen 30 - 200 cos 15

    R = " Vx2 + Vy2

    " = tan-1

    ESTÁTICA Y CINÉTICA

    = ESTÁTICA=

    Equilibrio Traslacional.- Ocurre cuando no hay movimiento relativo de las coordenadas (posición) del centro de masa de un cuerpo.

    Equilibrio Rotacional.- Ocurre cuando un cuerpo o sistema no gira con respecto a algún punto, aunque exista una tendencia.

    Centro de masa.- Punto en el que se puede considerar que está concentrada toda la masa de un cuerpo.

    Centro de gravedad.- Punto en el que se puede considerar que está concentrado todo el peso de un cuerpo.

    Centroide.- Se le llama así al centro de masa de un cuerpo que no existe físicamente.

    = 1ª Condición del Equilibrio =

    Un sistema se encuentra en equilibrio traslacional si y solo si:

    Fx = 0

    Fy = 0

    Tipos de fuerzas:


    • Fuerzas de tensión

    • Fuerzas de compresión

    • Pesos


    = 2ª Condición del Equilibrio =

    Un sistema se encuentra en equilibrio rotacional si y solo si la suma de sus momentos angulares es igual a cero.

    M = 0

    Momento angular.- Producto de la fuerza que actúa sobre un cuerpo o sistema y la distancia de esta a un punto de apoyo donde existe una tendencia de giro (brazo de palanca).

    M = Fr [Nm (newton)(metro)]

    donde

    F = fuerza (N)

    r = brazo de palanca (m)

    El momento angular tiene asociado un sentido. Usualmente este es positivo si la tendencia del giro es contraria a las manecillas del reloj y viceversa.

    Física

    Mecánica

    Mecánica de fluidos

    Física moderna

    Termodinámica

    Acústica

    Óptica

    Electromagnetismo

    Electricidad

    Magnetismo

    Luz

    Ondas mecánicas

    Sonido

    Ultrasonido

    Infrasonido

    Temperatura

    Calor

    Estática

    Cinemática

    Dinámica

    Hidrostática

    Hidrodinámica

    Física cuántica

    Física relativista

    Física incógnita

    (1.62 x 10-8)(3.452 x 10-6)

    (1.2 x 10-2)2

    =

    3.8835 x 10-10

    1 km = 1000 m 1 hr = 3600s

    90 km/h (1000m/1km) (1hr/3600s)

    V

    3 2 1 0 1 2 3

    V1

    V

    B

    A

    R = 6u ø68º

    R

    B

    C

    A

    C = 5u ø290º

    B = 7u ø25º

    A = 9u ø130º

    A

    B

    A +

    B

    B

    A +

    B

    A

    V

    V

    Vy

    Vx

    "

    V

    Vy .

    Vx

    Cateto Adyacente al ángulo = cos

    Cateto Opuesto al ángulo = sen

    C = 200u ø255º

    B = 100u ø180º

    A = 120u ø30º

    F = 0

    A

    B

    C

    Vy .

    Vx