introducción a la física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · la física...
TRANSCRIPT
LOGO
Introducción a la Física
domingo, febrero 23, 4:47:17 PM1
LOGO
Introducción
domingo, febrero 23, 4:47:36 PM 2
LOGO
Contenidos
3
Presentación ............................................................................................................ 3 Propósito ................................................................................................................. 3 Criterios de Evaluación ............................................................................................ 4
Bloque Uno: Introducción a la física ............................................................... 5
Propósito ................................................................................................................. 5 Actividades pedagógicas ......................................................................................... 5 1.1.- Definición de física .......................................................................................... 6
1.1.1.- Materia ...................................................................................................... 6 1.1.2.- Energía .................................................................................................... 10
1.2.- Clasificación de la física ................................................................................ 12 1.3.- Sistemas de Unidades de Medida ................................................................. 13
1.3.1.- Sistema internacional de unidades.......................................................... 13 1.3.2.- Sistema inglés ......................................................................................... 15 1.3.3.- Magnitudes fundamentales y derivadas .................................................. 15
1.4.- Notación científica y prefijos .......................................................................... 16 1.5.- Transformación de unidades de un sistema a otro 19
LOGO
Contenidos
4
Bloque Dos.- Mecánica de Sólido y Fluidos ............................................... 24
Propósito ............................................................................................................... 24 Actividades pedagógicas ....................................................................................... 24 2.1.- Sólidos, Líquidos y Gases: ............................................................................ 25
2.1.1.- Peso Específico y Densidad .................................................................... 26 2.1.2.- Elasticidad en sólidos. ............................................................................. 30
2.2.- Líquidos y Gases ........................................................................................... 38 2.2.1.- Introducción ............................................................................................. 38 2.2.2.- Características de los líquidos ................................................................ 38 2.2.3.- Presión .................................................................................................... 42 2.2.5.- Presión hidrostática ................................................................................. 43 2.2.4.- Principio de Pascal .................................................................................. 46
2.3.- Oscilaciones .................................................................................................. 50 2.3.1.- Movimiento Armónico Simple (M.A.S) ..................................................... 50
2.4.- Ondas ............................................................................................................ 56 2.4.1.- Movimiento ondulatorio ........................................................................... 56 2.4.2.- Características de las ondas. .................................................................. 59 2.4.3.- Velocidad de propagación ....................................................................... 60 2.4.4.- Reflexión y refracción de las Ondas ........................................................ 61
LOGO
Contenidos
5
Bloque Tres: Campo eléctrico y Magnético ................................................ 64
Propósito ............................................................................................................... 64 Actividades pedagógicas ....................................................................................... 64 3.1.- Definición de campo eléctrico ........................................................................ 65 3.2.- Líneas de campo eléctrico. ............................................................................ 68 3.3.- Energía y Potencial eléctrico. ........................................................................ 70
3.3.1.- Energía Potencial Eléctrica. .................................................................... 72 3.4.- Campos Magnéticos. ..................................................................................... 76
3.4.1.- Líneas de campo magnético. .................................................................. 76 3.5.- Inducción Electromagnética........................................................................... 77
3.5.1.- Ley de Faraday ....................................................................................... 79 3.6.- Inductancia .................................................................................................... 81
3.6.1.- Inductancia mutua ................................................................................... 83
LOGO
1.- Definición de Física
Es la ciencia que
se encarga de
estudiar los
fenómenos
naturales, en los
cuales no hay
cambios en la
composición de la
materia
Es la ciencia que
investiga los
conceptos
fundamentales de
la materia, energía
y espacio y las
relaciones entre
ellos
Físicadefinición
Física Gral: Pérez Montiel Héctor Física : Tippens Paul
6
LOGO
Materia
Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio
Sus propiedades son:
Propiedades Generales
• Extensión
• Masa
• Peso
• Elasticidad
• Porosidad
• Divisibilidad
• Inercia
domingo, febrero 23, 4:52:34 PM 7
LOGO
Materia
domingo, febrero 23, 4:56:16 PM 8
LOGO
Energía
La Energía puede manifestarse de
diferentes maneras: en forma de
movimiento (cinética), de posición
(potencial), de calor, de electricidad, de
radiaciones electromagnéticas, etc. Según
sea el proceso, la energía se denomina:
Energía térmica
Energía eléctrica
Energía radiante
Energía química
Energía nuclear
Energía es la propiedad que poseen los
cuerpos para ejercer un trabajo
domingo, febrero 23, 4:57:38 PM 9
LOGO
Energía Térmica
La Energía térmica se debe al movimiento
de las partículas que constituyen la
materia. Un cuerpo a baja temperatura
tendrá menos energía térmica que otro
que esté a mayor temperatura.
Movimiento de las
partículas en la materia
en estado sólido
Movimiento de las
partículas en la materia en
estado gaseoso
La transferencia de energía térmica de un
cuerpo a otro debido a una diferencia de
temperatura se denomina calor.
domingo, febrero 23, 4:58:24 PM 10
LOGO
Energía Eléctrica
La Energía eléctrica es causada por el
movimiento de las cargas eléctricas en el
interior de los materiales conductores. Esta
energía produce, fundamentalmente, tres
efectos:
Luminoso
Térmico
Magnético
Ej.: La transportada por la corriente
eléctrica en nuestras casas y que se
manifiesta al encender una bombilla.
domingo, febrero 23, 4:59:49 PM 11
LOGO
Energía Radiante
La Energía radiante es la que poseen
las ondas electromagnéticas como la luz
visible, las ondas de radio, los rayos
ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR),
etc. La característica principal de esta
energía es que se puede propagar en el
vacío, sin necesidad de soporte material
alguno.
Ej.: La energía que proporciona el Sol y
que nos llega a la Tierra en forma de luz y
calor.
La energía radiante o energía
electromagnética se
encuentran asociada a las
ondas electromagnéticas.
domingo, febrero 23, 5:00:27 PM 12
LOGO
Energía Química
La Energía química es la
que se produce en las reacciones
químicas. Una pila o una batería
poseen este tipo de energía.
Ej.: La que posee el carbón y que se
manifiesta al quemarlo
domingo, febrero 23, 5:07:49 PM 13
LOGO
Energía Nuclear
La Energía nuclear es la energía
almacenada en el núcleo de los átomos y
que se libera en las reacciones nucleares
de fisión y de fusión,
ej.: la energía del uranio, que se
manifiesta en los reactores nucleares.
domingo, febrero 23, 5:08:59 PM 14
LOGO
Energía Nuclear de fusión
La Fisión nuclear consiste en la
fragmentación de un núcleo "pesado"
(con muchos protones y neutrones) en
otros dos núcleos de,
aproximadamente, la misma masa, al
mismo tiempo que se liberan varios
neutrones. Los neutrones que se
desprenden en la fisión pueden romper
otros núcleos y desencadenar nuevas
fisiones en las que se liberan otros
neutrones que vuelven a repetir el
proceso y así sucesivamente, este
proceso se llama reacción en cadena.
domingo, febrero 23, 5:18:56 PM 15
LOGO
2.- Clasificación de la Física
La física Clásica:
Es la que estudia todos aquellos fenómenos en
los cuales la velocidad es muy pequeña
comparada con la velocidad de propagación de la
luz.
Isaac Newton es considerado el padre de la física
clásica.
La física Moderna:
Es la que estudia todos aquellos fenómenos
producidos a la velocidad de la luz o con valores
cercanos a ella (v = 300 mil km/s).
Albert Einstein de la física Moderna
domingo, febrero 23, 5:19:53 PM 16
LOGO
Clasificación de Física
Mecánica
Física
Clásica
Física
Moderna
Termología
Ondas
Óptica
Electromagnetismo
Atómica
Nuclear
domingo, febrero 23, 5:21:56 PM 17
LOGO
Clasificación de la física
Mecánica
Estudia a un cuerpo en moviendo, el estado de
reposo del mismo y el de fuerza que tiene
dicho cuerpo. Esta a su vez se derivan otras
tres principales ramas. Cinemática, Estática y
Dinamica.
Electromagnetismo
Es una rama de la física que estudia y unifica
los fenómenos eléctricos y magnéticos en una
sola teoría, cuyos fundamentos fueron
sentados por Michael Faraday y formulados
por primera vez de modo completo por James
Clerk Maxwell.
domingo, febrero 23, 5:23:34 PM 18
LOGO
Clasificación de la física
Termología (termo = calor, logia = estudio)
Es la parte de la física que estudia el calor y
sus efectos sobre la materia. Ella es el
resultado de una acumulación de
descubrimientos que el hombre ha hecho
desde la antigüedad, gracias a científicos
como Joule, Carnot, Kelvin.
Óptica:
Estudia la luz, su comportamiento y su
movimiento.
Acústica:
Indaga el sonido y la forma de propagación.
domingo, febrero 23, 5:24:29 PM 19
LOGO
3.- Relación de la Física
Física con Astronomía:
Desde el principio del conocimiento , el hombre , siempre ha sentido
curiosidad por los fenómenos que ocurren a su alrededor.
Esta curiosidad, llevó a que surgiera el llamado método científico,
que intentaba explicar de modo racional el porqué o como de las
cosas.
Galileo Galilei, físico y astrónomo italiano nacido en Pisa en 1,564
efectuó grandes contribuciones al desarrollo de las ciencias.
Como gran experimentador, logró construir el primer telescopio para
sus observaciones, logrando con lentes amplificar las imágenes.
Eran los pasos fundamentales para unir la Astronomía con la rama
de la Física llamada OPTICA.
domingo, febrero 23, 5:29:50 PM 20
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Física con Biología
Los aportes de la física a el estudio de los seres vivos, ha
permitido desentrañar los misteriosos antiguos secretos, de la
unidad fundamental de la vida : La célula .
Por medio de los descubrimientos de la posibilidad de amplificar
las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la
Óptica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la
antigüedad, acceder a poder observar el mundo de lo diminuto.
Por medio de los microscopios oculares de lentes, fueron
posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos.
Se aislaron y descubrieron organismos que no podían ser vistos
de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas
enfermedades que se consideraban pestes incurables.
domingo, febrero 23, 5:30:24 PM 21
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Microscopio
Con los avances de la técnica fue posible poco a
poco conseguir mayores aumentos y descubrir
nuevos organismos tales como bacterias.
Por medio de ondas de radio, la medicina ha
logrado importantes avances.
Los Rayos X descubiertos por la emisión de
electrones en un tubo de vacío, ayudan hoy en día a
la obtención de radiografías de nuestro esqueleto.
domingo, febrero 23, 5:30:58 PM 22
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Es importantísimo para los médicos el poder
observar a través de esas imágenes , las fracturas
de los huesos y malformaciones.
También la RADIOTERAPIA y la QUIMIOTERAPIA
son importantes aportes de los descubrimientos
de los físicos.
La radioterapia ayuda mediante ondas
electromagnéticas de frecuencias bajas al alivio
de las personas que sufren de artritis, o sea la
inflamación de los tejidos que rodean las
articulaciones.
domingo, febrero 23, 5:31:05 PM 23
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Física con Deportes.
Las leyes físicas quedan relacionadas con los
deportes y la gimnasia desde el punto de
vista que nuestros movimientos están regidos
por la gravedad.
En efecto, la atracción que ejerce sobre
nuestro cuerpo, la atracción gravitatoria de la
tierra .
La estructura ósea de nuestro organismo,
desde nuestros primeros pasos en la infancia,
debe luchar por conseguir una posición de
equilibrio cuando estamos parados o nos
desplazamos.
domingo, febrero 23, 5:31:10 PM 24
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Estudiando dicha fuerza, vemos que dependiendo de este
parámetro, si estuviéramos en la Luna "pesaríamos menos" pues
allí la aceleración de la gravedad sería menor.
Esto lo pudieron comprobar los primeros astronautas que pisaron
la Luna, los cuales llevaban zapatos de plomo para evitar que
flotaran en el vacío y no se pudieran desplazar.
La principal manifestación de la fuerza de la gravedad es cuando
pretendemos saltar hacia arriba.
Nuestro impulso nos eleva hasta cierto punto y luego la tierra nos
atrae hacia ella.
Los gimnastas olímpicos utilizan técnicas que le permiten
mediante la utilización del principio del equilibrio .
domingo, febrero 23, 5:31:09 PM 25
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Física con Química
La Química es una de las ciencias que mas afinidad tiene con la
Física.
En efecto, los fenómenos físicos ocurren generalmente en
conjunción con los químicos.
Basta ver las manifestaciones de nuestro entorno para poder
aplicar esta situación.
No olvidemos que química + física = Biología , o sea la
manifestación de la vida y los seres vivos.
Muchos físicos también contribuyeron a descubrir fenómenos
químicos dado que en sus experimentos utilizaban reacciones
químicas que originaban reacciones físicas.
domingo, febrero 23, 5:31:10 PM 26
LOGO
Relación de la Física con otras áreas
Un claro ejemplo de ello ha sido la búsqueda de la estructura y
funcionalidad del átomo.
Recordemos que de una reacción en cadena, cuando un átomo
radiactivo inestable es bombardeado por un neutrón se produce un
estallido del núcleo del mismo y sus componentes a su vez rompen
otros núcleos generando más colisiones.
Esto es una reacción química y su manifestación física es la
generación de una inmensa cantidad de energía en forma de calor.
Llamamos a esto reacción de fusión nuclear.
17/11/2014 09:32:08 p. m. 27
LOGO
4.- Sistemas de Unidades
Los sistemas de unidades son conjuntos de
unidades convenientemente relacionadas entre sí
que se utilizan para medir diversas magnitudes
(longitud, peso, volumen, etc.).
Universalmente se conocen tres sistemas de
unidades: mks o sistema internacional, Técnico y
sistema inglés. Las unidades correspondientes a
las magnitudes (longitud, tiempo y masa)
17/11/2014 09:32:08 p. m. 28
LOGO
Sistemas Internacional
En 1960, científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en
Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado Sistema
Internacional de Unidades (SI), basado en el MKS, cuyas iniciales
corresponden a metro, kilogramo y segundo.
El Sistema Internacional establece siete magnitudes
fundamentales, mismas que señalaremos enseguida, con su
respectiva unidad de medida:
Longitud el metro (m),
Masa el kilogramo (kg),
Tiempo el segundo (s),
Temperatura el grado kelvin (K),
Intensidad de corriente eléctrica el ampere (A),
Intensidad luminosa la candela (cd)
Cantidad de sustancia el mol.
17/11/2014 09:32:08 p. m. 29
LOGO
Sistema Inglés
El sistema inglés que fue utilizado por mucho
tiempo en varios países actualmente sólo se
usa para actividades comerciales en Estados
Unidos de América. Las magnitudes
fundamentales y las unidades que utiliza para
las mismas, son:
Longitud el pie (1 pie mide 30.48 cm)
Masa la libra (1 libra 5 454 g)
Tiempo el segundo
17/11/2014 09:32:08 p. m. 30
LOGO
Magnitudes fundamentales y derivadas
Magnitudes fundamentales
Son aquellas que no se definen en función
de otras magnitudes físicas y, por tanto,
sirven de base para obtener las demás
magnitudes utilizadas en la física.
Magnitudes derivadas
Las que reciben el nombre de magnitudes
derivadas. Por tanto, las magnitudes
derivadas resultan de multiplicar o dividir
entre sí las magnitudes fundamentales
17/11/2014 09:32:08 p. m. 31
LOGO
Tabla
17/11/2014 09:32:08 p. m. 32
LOGO
Submúltiplos
17/11/2014 09:32:08 p. m. 33
LOGO
Equivalencia
17/11/2014 09:32:08 p. m. 34
LOGO
Conversión de Unidades
Convertir 5.8 km a m
1 𝑘𝑚 → 1000 𝑚5.8 𝑘𝑚 → 𝑥 𝑚
𝑥 =5.8 𝑥 1000
1
𝑥 = 5 800 𝑚
17/11/2014 09:32:08 p. m. 35
LOGO
Conversión de Unidades
Convertir 5.8 km a m
1 𝑘𝑚 → 1000 𝑚5.8 𝑘𝑚 → 𝑥 𝑚
𝑥 =5.8 𝑥 1000
1
𝑥 = 5 800 𝑚
sábado, febrero 22, 10:38:29 PM 36
LOGO
Definición de Materia
Convertir 130 ft/h a m/s
130𝑓𝑡
ℎ
1 𝑚
3.28 𝑓𝑡
1 ℎ
3600 𝑠= 0.011 𝑚/𝑠
sábado, febrero 22, 10:38:34 PM 37
LOGO
Ejercicios
12 kg a libras
30 pulg a cm
15 m a Yardas
3 galones a litros
300 m/s a km/h
80 km/h a m/s
12 millas/ h a m/s
10 km/h a milla/h
80 pies/s a km/h
sábado, febrero 22, 10:38:34 PM 38
LOGO
Unidad I.- Física Clásica
Intro
sábado, febrero 22,
10:38:34 PM39