BLOQUE 1 Reconoces el lenguaje técnico básico de la física


La física y su impacto en la ciencia y la tecnología
·        Las ramas de la física y su relación con las otras ciencias y técnicas
Los métodos de investigación y su relevancia en el desarrollo de la ciencia
Las herramientas de la física
Magnitudes físicas y su medición
·        Medida directa e indirecta de magnitudes
·        Los sistemas de medida
·        Unidades fundamentales y derivadas en el sistema internacional
·        Ventajas y limitaciones del SI
·        ¿Para qué me sirve lo que aprendí? diferencia entre peso y masa
·        Notación científica y prefijos
·        Prefijos del SI
·        Sistemas CGS e inglés
·        Transformación de unidades
Interpretación y representación de magnitudes físicas en forma gráfica
Tratamiento de errores experimentales
·        Clases de error en las mediciones
·        Precisión y exactitud en la medida
·        Comparación de los resultados experimentales con algún valor aceptado
Magnitudes vectoriales y escalares
·        Los vectores como herramienta para  la modelización de fenómenos físicos
·        Representación grafica de magnitudes físicas vectoriales
·        Equivalencias entre las representaciones
·        Cambio de coordenadas polares a cartesianas
·        Operaciones con vectores
·        Método del polígono
·        Método del paralelogramo
·        Suma de vectores por el método de las componentes rectangulares 

La física y su impacto en la ciencia y la tecnología


La física es la ciencia que estudia las interacciones entre la materia y la energía con el fin de encontrar leyes generales. Estas leyes generales nos sirven para entender como ocurren los fenómenos naturales en las diferentes escalas del Universo.  
El objeto fundamental de estudio de la física es la naturaleza. Todo lo que nos rodea, está formado de materia y energía  en contante cambio. Los físicos estudian estos cambios utilizando el método científico para explicar objetivamente como ocurren los fenómenos en la naturaleza, descubrir sus implicaciones y la manera en que estas nos afectan o benefician.
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Las ramas de la física y su relación con otras ciencias y técnicas

La física se ha especializado en tres categorías:
o   física clásica
o   física moderna
o   física aplicada
Cada una de ellas dividiéndose en teórica y ex

perimental.
Las ramas de la física clásica incluyen:
o   La mecánica se encarga de estudiar el movimiento de los objetos.
o   La óptica estudia  la manera en que la luz se comporta e interactúa con la materia.
o   La  acústica estudia  los fenómenos  relacionados  con el sonido.
o   La termodinámica estudia el calor, la transferencia de la energía al interior de un sistema.
o   El electromagnetismo  estudia  el comportamiento de los campos electromagnéticos; su estudio incluye tanto fenómenos eléctricos como magnéticos.
La física moderna surgió de la Teoría cuántica de Max Planck y la Teoría de la relatividad de Albert Einstein.
Las ramas de la física moderna:
o   Mecánica cuántica
o   Mecánica relativa
o   Termodinámica cuántica
o   Electrodinámica cuántica

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Los métodos de investigación su relevancia en el desarrollo de la ciencia


El método que se sigue en  ciencia para llegar al conocimiento es el conocimiento científico, es el resultado de un modo de pensar que muchas veces es diferente del llamado “sentido común”.
El pensamiento es más bien un producto de los procesos mentales que realizan los sujetos.
Los métodos de investigación en la ciencia contemporánea son el inductivo, el deductivo, el analítico, el sintético.
El método deductivo su característica es que a partir de premisas aceptadas y de la observación se deducen los conocimientos. En este método de investigación el razonamiento va de lo general a lo  particular.
El método inductivo, las explicaciones a los fenómenos se refieren a partir  del estudio de los resultados  de experimentos u observaciones sistemáticas, el razonamiento va de lo particular a lo general.
Los métodos de investigación que los científicos de distintas épocas han utilizado para responder a sus cuestionamientos han sido diversos y en distintos momentos el método científico ha sido concebido de diferentes formas .La utilización de los métodos científicos para responder los cuestionamientos acerca del mundo natural ha dado lugar al establecimiento de teorías científicas.
El método experimental es un medio para resolver  problemas
1.     Delimitar y definir el objeto de la investigación o problema.
2.     Plantear una hipótesis de trabajo.
3.     Elaborar un diseño experimental.
4.     Realizar el experimento.
5.     Analizar los resultados.
6.     Obtener  conclusiones.
7.     Elaborar un informe por escrito.


Premisas del método científico

1.       Existen patrones en la naturaleza. Los patrones pueden ser observados  utilizando los sentidos (vista, oído, tacto, olfato y gusto) o bien instrumentos que son extensiones de los mismo.

2.       Las personas pueden utilizar la Lógica para comprender  una observación. La ciencia asume que podemos hacer observaciones y a partir de ellas creas una serie de pasos lógicos para encontrar una explicación valida de lo observado. Esta serie de pasos pueden ser comunicados a otros.

3.       Los conocimientos científicos son reproducibles. Si un científico dice haber hecho un descubrimiento siguiendo ciertos pasos en su investigación, entonces otro científico debería ser capaz de repetir los mismos pasos y conseguir el mismo resultado.





Etapas del método científico

I. Observación de los aspectos del Universo que sean de interés para la investigación, con objeto de elegir el fenómeno a estudiar.

II. Problematización de la realidad observada, pues ninguna observación genera conocimiento, hasta que existe la necesidad de conocer y esta necesidad de conocer y esta necesidad se da hasta que surge un problema cognitivo.

III. Formulación de alguna explicación tentativa de los hechos observados (idea, hipótesis o teoría empírica) que sea consistente con todo lo observado.

IV. Utilización de las ideas, hipótesis o teorías empíricas para crear modelos de la realidad y efectuar predicciones de los fenómenos.

V. Contrastación de las predicciones mediante experimentos o mediante nuevas observaciones, y redefinición de la hipótesis a la luz de los nuevos resultados.

VI. Cuando se logra la consistencia entre la hipótesis y los resultados, formulación de leyes, principios o teorías  que expliquen y/o describan científicamente el fenómeno observado.




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Herramientas de la física


Los físicos usan diferentes auxiliares, que podemos llamar herramientas. Entre estas, la fundamental es el pensamiento, que les permite observar, razonar y relacionar. Los físicos también usan sus   sentidos y los instrumentos; para comunicar a otros sus descubrimientos u utilizan el lenguaje, tanto hablado como escrito.

En física, las graficas y sus ecuaciones matemáticas asociadas son herramientas importantes para modelar fenómenos  y para hacer predicciones.

Magnitudes físicas y su medición


Magnitudes fundamentales y derivadas

Magnitud física se denomina a cualquier concepto físico que puede ser cuantificado, es susceptible de aumentar o disminuir; se clasifican en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.

Magnitudes físicas fundamentales  son

o   Longitud

o   Masa

o   Tiempo

o   Intensidad de corriente eléctrica

o   Temperatura

o   Cantidad de sustancia

o   Intensidad luminosa


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Medida directa e indirecta de magnitudes


Se le llama medición al proceso de asignar a  un numero a una magnitud física como el resultado de comparar la veces que cabe esta propiedad en otra similar tomando como patrón y adaptada como unidad.

Cuando se mide, a cada magnitud física se le asocia un número como unidad. Cada unidad se asocia con una magnitud física en particular, como se muestra en la tabla sig.:

Magnitud o variable física
Unidad de medida
Tiempo
Hora (hr)
Temperatura
Grados centígrados (°c)
Longitud
Metros (m)
Área
Metros cuadrados (m2)


Los sistemas de medida


Las unidades de longitud comúnmente utilizadas por los antiguos griegos eran el “codo” (que comprendía la distancia de la parte exterior del brazo, donde se juntan los dos huesos hasta el fin de la mano) y el pie.

El primer sistema de unidades de uso amplio. Así, el “sistema métrico decimal”.

Gracias al éxito logrado en la simplificación de las medidas, el sistema métrico decimal se extendió rápidamente con éxito por toda Europa, este es un sistema de unidades de medida que incluye al metro (m), al kilogramo (kg), litro (l), junto con sus submúltiplos; en este sistema podemos expresar medidas de longitud, masa y capacidad.

Sistema métrico decimal
Unidad de
longitud
Unidad de volumen
Relación entre volumen y capacidad
Unidad de superficie
Unidad de capacidad
Unidad de masa
1 km= 10 3m
1 hm= 102m
1 dam=10m
1 m= unidad
1 dm=10-1m
1 cm=10-2m
1 mm=10-3m
1 pm=10-6m
1 A=10-1om
1 km3=109m3
1 hm3=106m3
1dam3=103m3
1m3= unidad
1dm3=103m3
1cm3=10-6m3
1mm3=10-9m3
1m3=100L
1dm3=1L
1cm3=10-3L
1km2=106m2
1hm2=104m2
1dam2=102m2
1m2=unidad
1dm2=10-2 m2
1cm2=10-4 m2
1mm2=10-6m2
1kL=103L
1hL=102L
1daL=10L
1L=unidad
1dL=10-1L
1cL=10-2L
1mL=10-3L
1tm=1000kg
1kg=103g
1hg=102
1dag=10g
1g=unidad
1dg=10-1g
1cg=10-2g
1mg=10-3g


 

En 1960 la CPGM acordó sustituir el sistema métrico decimal por el sistema internacional de unidades (SI).

Unidades fundamentales y derivadas en el sistema internacional.


Unidades fundamentales, son aquellas que para definirse se necesitan de un patrón estandarizado e invariable.

Unidades derivadas, son aquellas que se definen por medio de las relaciones matemáticas a partir de las unidades fundamentales y se utilizan para medir magnitudes derivadas.


Sistema de unidades
Unidades fundamentales


Magnitud física
fundamental
Unidad
 fundamental
Símbolo
Definiciones de las unidades fundamentales
Longitud
Metro
 M
El metro se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1/299 792458 de segundo (17a conferencia general de pesas y medidas de 1983.
Masa
Kilogramo
Kg
El kilogramo (kg) se define como la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1a y 3conferencia general de pesas y medidas, 1889 y 1901).
Tiempo
Segundo
S
El segundo (s) se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133(13a conferencia general de pesas y medidas, 1967)
Intensi-
dad de corriente eléctrica
Amperio o ampare
A
El ampare (A) se define con la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 newton por metro de longitud (9a conferencia general de pesas y medidas, 1948)
Temperatura
Kelvin
K
El kelvin (k) se define como la fracción 2/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple de agua (13aconferencia general de pesas y medidas, 1967)
Cantidad de sustancia
Mol
Mol
El mol (mol) se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales como átomos que existen en  0,012 kilogramos de carbono 12 (12c) (14a) conferencia general de pesas y medidas, 1971).
Intensidad luminosa
Candela
Cd
La candela se define (Cd) se define como a intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012 Hz, y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 watt por esterradian (16a conferencia general de pesas y medidas, 1979.


 Sistema internacional de unidades
Unidades derivadas que poseen nombre propio y símbolos especiales


Magnitudes
Físicas
(Símbolo de magnitud)
Formula de la que se deriva
Nombre de la unidad
Símbolo de la unidad
Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades fundamentales
Frecuencia (V)
V=1/T
Hertz
Hz
s-1
Fuerza (F) peso (w), por su nombre en inglés: weight
F=m.a  w=m.g
Newton
N
Kg.m.s2
Presión (P)
P =F/A
Pascal
Pa
N.m 
Kg.m-1.s2
Trabajo (T)
T= F.d
joule
J
N.m
Kg.m.s-3
Potencia (P)
P=T/t
watt
W
J.s-1
Kg.m.s-3
Angulo plano (θ)
Θ(radianes)=s/r
Radian
Rad
Mm-1 =1
(dimensional)


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