Física: Una Ciencia Para Todos Prof. Elba M. Sepúlveda

¿ Qué es Física? Es la rama de la ciencia que estudia los fenómenos naturales para establecer unos patrones que en ocasiones se pueden explicar usando ecuaciones matemáticas.

Es la rama de la ciencia que estudia los fenómenos naturales para establecer unos patrones que en ocasiones se pueden explicar usando ecuaciones matemáticas.

Física… Estudia la naturaleza, materia, energía y las relaciones entre ambas.

Estudia la naturaleza, materia, energía y las relaciones entre ambas.

¿Qué es el m étodo científico? Es un método sistemático basado en la observación, experimentación y análisis de los resultados. ¿ Quién fue Galileo Galilei? Padre de la Física Uno de los primeros científicos modernos Inventa el método científico

Es un método sistemático basado en la observación, experimentación y análisis de los resultados.

¿ Quién fue Galileo Galilei?

Padre de la Física

Uno de los primeros científicos modernos

Inventa el método científico

Sistema métrico Sistema Internacional de medidas S.I. Existen 3 cantidades fundamentales en Física (mecánica) Largo (metro) Tiempo (segundo) Masa (kilogramo) Otras unidades estándar y fundamentales Temperatura (Kelvin) Corriente (Ampere) Intensidad Luminosa (Candela) Cantidad de substancia (Mole)

Sistema Internacional de medidas

S.I.

Existen 3 cantidades fundamentales en Física (mecánica)

Largo (metro)

Tiempo (segundo)

Masa (kilogramo)

Otras unidades estándar y fundamentales

Temperatura (Kelvin)

Corriente (Ampere)

Intensidad Luminosa (Candela)

Cantidad de substancia (Mole)

Largo (m) Entre 1792 y 1799 esta distancia fue medida parcialmente por científicos franceses. Originalmente definido como una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte a lo largo del meridiano de París. ????  Consideraron que la Tierra era una esfera perfecta, estimaron la distancia total y la dividieron entre 10 millones.

Entre 1792 y 1799 esta distancia fue medida parcialmente por científicos franceses.

Originalmente definido como una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte a lo largo del meridiano de París. ???? 

Consideraron que la Tierra era una esfera perfecta, estimaron la distancia total y la dividieron entre 10 millones.

Método de Erastótenes Midió la circunferencia de la Tierra Erastótenes vivió en Alejandría, un pueblo del antiguo Egipto. Era bibliotecario. Mientras ojeaba un libro encontró un escrito que decía que en el solsticio de verano en Siena (al sur de Alejandría) se podía colocar un poste al medio día al sol y vertical el cual no generaría sombra alguna. El descubrió que también el fondo de un pozo podría reflejar claramente la reflexión del sol.

Midió la circunferencia de la Tierra

Erastótenes vivió en Alejandría, un pueblo del antiguo Egipto. Era bibliotecario.

Mientras ojeaba un libro encontró un escrito que decía que en el solsticio de verano en Siena (al sur de Alejandría) se podía colocar un poste al medio día al sol y vertical el cual no generaría sombra alguna.

El descubrió que también el fondo de un pozo podría reflejar claramente la reflexión del sol.

Erastótenes…

Alejandría - Siena Erastótenes pensó: Todo el mundo sabe que la Tierra es plana, entonces, ¿ cuando no haya sombra en Siena será posible que no haya una sombra en Alejandría? Erastótenes le pidió a un amigo que caminara y marcara la distancia entre Siena y Alexandria.

Erastótenes pensó: Todo el mundo sabe que la Tierra es plana, entonces, ¿ cuando no haya sombra en Siena será posible que no haya una sombra en Alejandría?

Erastótenes le pidió a un amigo que caminara y marcara la distancia entre Siena y Alexandria.

La Tierra es redonda!!!! Su amigo encontró que la distancia entre las dos ciudades era de alrededor de 500 millas. Con esta información y un poquito de geometría determinó la circunferencia de la Tierra. Encontró que era alrededor de 25,000 millas. Circunferencia???? SI el probó que la Tierra es redonda!!!

Su amigo encontró que la distancia entre las dos ciudades era de alrededor de 500 millas.

Con esta información y un poquito de geometría determinó la circunferencia de la Tierra.

Encontró que era alrededor de 25,000 millas.

Circunferencia????

SI el probó que la Tierra es redonda!!!

Largo 1960- Se definió como la distancia entre dos líneas finas trazadas en una barra de aleación de platino e iridio. Metro= patrón internacional, conservado en París. 1982- Volvió a definirse a partir de la longitud de onda de la luz rojiza emitida por una fuente de criptón 86. Las ciencia moderna requería una precisión aún mayor. En 1983 el metro se definió como la longitud del espacio recorrido por la luz en el vacío. 1/299 792 458 seg = 3.33 X10 -9 s

1960- Se definió como

la distancia entre dos líneas finas trazadas en una barra de aleación de platino e iridio.

Metro= patrón internacional, conservado en París.

1982- Volvió a definirse a partir de la longitud de onda de la luz rojiza

emitida por una fuente de criptón 86.

Las ciencia moderna requería una precisión aún mayor. En 1983 el metro se definió como

la longitud del espacio recorrido por la luz en el vacío. 1/299 792 458 seg = 3.33 X10 -9 s

Masa Se definió como la masa de 1 decímetro cúbico de agua pura a la temperatura en que alcanza su máxima densidad (4.0 °C). Se fabricó un cilindro de platino que tuviera la misma masa que dicho volumen de agua en las condiciones especificadas. Se descubrió que no podía conseguirse una cantidad de agua tan pura ni tan estable como se requería.

Se definió como la masa de 1 decímetro cúbico de agua pura a la temperatura en que alcanza su máxima densidad (4.0 °C).

Se fabricó un cilindro de platino que tuviera la misma masa que dicho volumen de agua en las condiciones especificadas.

Se descubrió que no podía conseguirse una cantidad de agua tan pura ni tan estable como se requería.

Masa El patrón primario de masa pasó a ser el cilindro de platino, que en 1889 fue sustituido por un cilindro de platino-iridio de masa similar. En el SI el kilogramo se sigue definiendo como la masa del cilindro de platino-iridio conservado en París.

El patrón primario de masa pasó a ser el cilindro de platino, que en 1889 fue sustituido por un cilindro de platino-iridio de masa similar.

En el SI el kilogramo se sigue definiendo como la masa del cilindro de platino-iridio conservado en París.

Tiempo (s) Durante siglos el tiempo se ha venido midiendo en todo el mundo a partir de la rotación de la Tierra. El segundo se definió como 1/86,400 del día solar medio, que es el tiempo de una rotación completa de la Tierra sobre su eje en relación al Sol. Los científicos descubrieron que la rotación de la Tierra no era lo suficientemente constante para servir como base del patrón de tiempo.

Durante siglos el tiempo se ha venido midiendo en todo el mundo a partir de la rotación de la Tierra.

El segundo se definió como 1/86,400 del día solar medio, que es el tiempo de una rotación completa de la Tierra sobre su eje en relación al Sol.

Los científicos descubrieron que la rotación de la Tierra no era lo suficientemente constante para servir como base del patrón de tiempo.

Tiempo (s) 1967 se redefinió el segundo a partir de la frecuencia de resonancia del átomo de cesio, es decir, la frecuencia en que dicho átomo absorbe energía. Ésta es igual a 9,192,631,770 Hz (hercios, o ciclos por segundo). El segundo es la duración de 9,192,631,770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles energéticos hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

1967 se redefinió el segundo a partir de la frecuencia de resonancia del átomo de cesio, es decir, la frecuencia en que dicho átomo absorbe energía.

Ésta es igual a 9,192,631,770 Hz (hercios, o ciclos por segundo).

El segundo es la duración de 9,192,631,770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles energéticos hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Notación Científica Se utiliza para expresar cantidades muy grandes o pequeñas M X 10 n 1<= M <10 Número entre 1 y 10 Incluye el uno pero no el 10 n= número entero (positivo o negativo)

Se utiliza para expresar cantidades muy grandes o pequeñas

M X 10 n

1<= M <10 Número entre 1 y 10

Incluye el uno pero no el 10

n= número entero (positivo o negativo)

Ejemplos 185,000,000 m 14,035 g 98 X10 4 0.00234 s 0.000 000 15 m 72 X10 -9 kg (+) exponente (-)

185,000,000 m

14,035 g

98 X10 4

0.00234 s

0.000 000 15 m

72 X10 -9 kg

Ejemplos 185,000,000 m 14,035 g 98 X10 4 0.00234 s 0.000 000 15 m 72 X10 -9 kg Se expresan como… Exponentes positivos 1.85 X 10 8 m 1.4035 X 10 4 g 9.8 X10 5 Exponentes negativos 2.34 X 10 -3 s 1.5 X 10 –7 m 7.2 X 10 -8 kg (+) exponente (-)

185,000,000 m

14,035 g

98 X10 4

0.00234 s

0.000 000 15 m

72 X10 -9 kg

Se expresan como…

Exponentes positivos

1.85 X 10 8 m

1.4035 X 10 4 g

9.8 X10 5

Exponentes negativos

2.34 X 10 -3 s

1.5 X 10 –7 m

7.2 X 10 -8 kg

Suma y resta Expresa el resultado en notación científica 3 X 10 8 m + 2 X10 8 m 6.1 X10 3 kg –5.9X10 3 kg 4.3 X 10 -6 m+ 6.7 X10 -6 m 1.4 X10 -7 s – 5 X10 -8 s

Expresa el resultado en notación científica

3 X 10 8 m + 2 X10 8 m

6.1 X10 3 kg –5.9X10 3 kg

4.3 X 10 -6 m+ 6.7 X10 -6 m

1.4 X10 -7 s – 5 X10 -8 s

Suma y resta Expresa el resultado en notación científica 3 X 10 8 m + 2 X10 8 m 6.1 X10 3 kg –5.9X10 3 kg 4.3 X 10 -6 m+ 6.7 X10 -6 m 1.4 X10 -7 s – 5 X10 -8 s Resultados: 5 X 10 8 m 2 X 10 2 kg 1.1 X 10 -5 m 9 X 10 -8 s

Expresa el resultado en notación científica

3 X 10 8 m + 2 X10 8 m

6.1 X10 3 kg –5.9X10 3 kg

4.3 X 10 -6 m+ 6.7 X10 -6 m

1.4 X10 -7 s – 5 X10 -8 s

Resultados:

5 X 10 8 m

2 X 10 2 kg

1.1 X 10 -5 m

9 X 10 -8 s

Ejemplos 5 X 10 7 m + 4 X10 6 m 4.9 X10 8 kg – 5.9X10 7 kg 3.6 X 10 -18 m+ 1.2 X10 -19 m 7.8 X10 -7 s – 1.8 X10 -7 s

5 X 10 7 m + 4 X10 6 m

4.9 X10 8 kg – 5.9X10 7 kg

3.6 X 10 -18 m+ 1.2 X10 -19 m

7.8 X10 -7 s – 1.8 X10 -7 s

Ejemplos 5 X 10 7 m + 4 X10 6 m 4.9 X10 8 kg – 5.9X10 7 kg 3.6 X 10 -18 m+ 1.2 X10 -19 m 7.8 X10 -7 s – 1.8 X10 -7 s Resultados: 5.4 X10 7 m 4.31 X 10 8 kg 3.72 X10 -18 m 6.0 X 10 -7 s

5 X 10 7 m + 4 X10 6 m

4.9 X10 8 kg – 5.9X10 7 kg

3.6 X 10 -18 m+ 1.2 X10 -19 m

7.8 X10 -7 s – 1.8 X10 -7 s

Resultados:

5.4 X10 7 m

4.31 X 10 8 kg

3.72 X10 -18 m

6.0 X 10 -7 s

Multiplicación y División Multiplicación (4X 10 5 m) (2 X10 3 m) (3X 10 -6 kg) (4X 10 8 m) División 9 X10 6 m 3 X10 –4 s 1.8 X10 -7 km 2 X 10 5 hr

Multiplicación

(4X 10 5 m) (2 X10 3 m)

(3X 10 -6 kg) (4X 10 8 m)

División

9 X10 6 m

3 X10 –4 s

1.8 X10 -7 km

2 X 10 5 hr

Multiplicación y División Multiplicación (4X 10 5 m) (2 X10 3 m) (3X 10 -6 kg) (4X 10 8 m) División 9 X10 6 m 3 X10 –4 s 1.8 X10 -7 km 2 X 10 5 hr Resultados: 8 X 10 8 m 2 1.2 X 10 3 kgm 3 X 10 10 m/s 9 X10 -13 km/hr

Multiplicación

(4X 10 5 m) (2 X10 3 m)

(3X 10 -6 kg) (4X 10 8 m)

División

9 X10 6 m

3 X10 –4 s

1.8 X10 -7 km

2 X 10 5 hr

Resultados:

8 X 10 8 m 2

1.2 X 10 3 kgm

3 X 10 10 m/s

9 X10 -13 km/hr

Ejemplos (2 X 10 6 m + 4 X 10 5 m) (8 X 10 10 s – 2 X 10 10 s) (6 X 10 -8 kg) (4 X 10 3 m) (1.2 X 10 10 s)

(2 X 10 6 m + 4 X 10 5 m)

(8 X 10 10 s – 2 X 10 10 s)

(6 X 10 -8 kg) (4 X 10 3 m)

(1.2 X 10 10 s)

Soluciones 4 X 10 -5 m/s 2 X 10 -14 kgm/s

4 X 10 -5 m/s

2 X 10 -14 kgm/s

Tabla de Conversiones 10 24 Y yota 10 -24 y yocto 10 21 Z zeta 10 -21 z zepto 10 18 E exa 10 -18 a atto 10 15 P peta 10 -15 f femto 10 12 T tera 10 -12 p pico 10 9 G giga 10 -9 n nano 10 6 M mega 10 -6  micro 10 3 k kilo 10 -3 m mili 10 2 h hecto 10 -2 c centi 10 1 da deca 10 -1 d deci Fracción Símbolo Prefijo Fracción Símbolo Prefijo

Otros factores de conversión 1 pulg = 2.54 cm 1 pie = 30.48 cm 1 milla = 1609 m 1 yd = 3 pies 1pulg 2 = 6.452 cm 2 1 L = 1000 mL 1 m 3 = 1000 L 1 pulg 3 = 16.39 cm 3 1 pie 3 = 28.32 L 1 mL = 1 cm 3 = 1g 1 gal = 4 qt = 128 onz 1 gal = 231 pulg 3 1 onz= 28.35 g 1 lb = 16 onz = 453.6 g 1 ton = 2000 lb 1 kg = 2.205 lb 1 kg = 35.27 onz

1 pulg = 2.54 cm

1 pie = 30.48 cm

1 milla = 1609 m

1 yd = 3 pies

1pulg 2 = 6.452 cm 2

1 L = 1000 mL

1 m 3 = 1000 L

1 pulg 3 = 16.39 cm 3

1 pie 3 = 28.32 L

1 mL = 1 cm 3 = 1g

1 gal = 4 qt = 128 onz

1 gal = 231 pulg 3

1 onz= 28.35 g

1 lb = 16 onz = 453.6 g

1 ton = 2000 lb

1 kg = 2.205 lb

1 kg = 35.27 onz

Conversión entre unidades ¿ Cuántos metros equivalen 600  m? ¿ Cuántos kilo metros equivalen 40,000m?

¿ Cuántos metros equivalen 600  m?

¿ Cuántos kilo metros equivalen 40,000m?

Solución 600  m =______ m 600  m X 10 -6 m = 600 X10 -6 m= 6 X10 -4 m 1  m 40, 000m = _____ km 40, 000m= 4X10 4 m X 1 km = 4 X 10 1 km 10 3 m

600  m =______ m

600  m X 10 -6 m = 600 X10 -6 m= 6 X10 -4 m

1  m

40, 000m = _____ km

40, 000m= 4X10 4 m X 1 km = 4 X 10 1 km

10 3 m

Conversión entre unidades 3.6 Mm = _____nm 7.61 X10 2 pg = ______kg 500 yd = _____pie = _____cm

3.6 Mm = _____nm

7.61 X10 2 pg = ______kg

500 yd = _____pie = _____cm

Solución 3.6 Mm X 10 6 m X 1 nm = 3.6 X 10 15 nm 1 Mm 10 -9 m 7.61 X 10 2 pg X 10 -12 X 1 kg =7.61 X 10 -13 kg 1 pg 10 3 g 500 yd X 3 pie = 1,500 pie 1 yd 1,500 pie X 30.48 cm = 4.572 X10 4 cm 1 pie

3.6 Mm X 10 6 m X 1 nm = 3.6 X 10 15 nm

1 Mm 10 -9 m

7.61 X 10 2 pg X 10 -12 X 1 kg =7.61 X 10 -13 kg

1 pg 10 3 g

500 yd X 3 pie = 1,500 pie

1 yd

1,500 pie X 30.48 cm = 4.572 X10 4 cm

1 pie

Ejercicios adicionales 36 pies = ______cm 5000 m =______milla 450 yd = _____km 921 L = ______ cm 3 100 gal = ______onz =_______g 3.1 gal = _____mL 86 hm = ______mm 12 mL = ______cm 3 9 X 10 2 ton = _____gal 350 cm 3 = _______ Gm 3

36 pies = ______cm

5000 m =______milla

450 yd = _____km

921 L = ______ cm 3

100 gal = ______onz =_______g

3.1 gal = _____mL

86 hm = ______mm

12 mL = ______cm 3

9 X 10 2 ton = _____gal

350 cm 3 = _______ Gm 3

Soluciones 1.1 X 10 3 cm 3.1 millas 4.11 X 10 -1 Km 9.21 X 10 5 cm 3 1.28 X10 4 onz = 3.6 X10 5 g 1.1 X10 4 mL 8.6 X10 6 mm 1.2 X10 1 cm 3 2.25 X10 5 gal 3.5 X 10 -31 Gm 3

1.1 X 10 3 cm

3.1 millas

4.11 X 10 -1 Km

9.21 X 10 5 cm 3

1.28 X10 4 onz = 3.6 X10 5 g

1.1 X10 4 mL

8.6 X10 6 mm

1.2 X10 1 cm 3

2.25 X10 5 gal

3.5 X 10 -31 Gm 3

Unidades fundamentales y derivadas Fundamentales Masa (kg), longitud (m), tiempo (s) Derivadas Densidad = masa/volumen =masa/longitud 3

Fundamentales

Masa (kg), longitud (m), tiempo (s)

Derivadas

Densidad = masa/volumen =masa/longitud 3

Problemas asignados Libro Física Una Ciencia para Todos Capítulo 1 Contestar en libreta de problemas 1-33 Impares Partes a, c, e cuando sea necesario Págs 8- 18 libro Física: Una ciencia para todos Problemas A 1-5 página 20 Problemas B 1 página 20

Libro Física Una Ciencia para Todos

Capítulo 1

Contestar en libreta de problemas

1-33 Impares Partes a, c, e cuando sea necesario

Págs 8- 18 libro Física: Una ciencia para todos

Problemas A 1-5 página 20

Problemas B 1 página 20

Problemas asignados Libro Física Principios y Problemas Capítulo 2 Problemas 1-20 páginas 20-28 Incluye todo el capítulo

Libro Física Principios y Problemas

Capítulo 2

Problemas 1-20 páginas 20-28

Incluye todo el capítulo