introducción a la física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · la física...

39
LOGO Introducción a la Física domingo, febrero 23, 4:47:17 PM 1

Upload: buitu

Post on 03-Apr-2018

228 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Introducción a la Física

domingo, febrero 23, 4:47:17 PM1

Page 2: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Introducción

domingo, febrero 23, 4:47:36 PM 2

Page 3: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 4: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 5: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 6: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 7: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 8: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Materia

domingo, febrero 23, 4:56:16 PM 8

Page 9: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 10: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 11: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 12: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 13: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 14: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 15: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 16: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 17: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Clasificación de Física

Mecánica

Física

Clásica

Física

Moderna

Termología

Ondas

Óptica

Electromagnetismo

Atómica

Nuclear

domingo, febrero 23, 5:21:56 PM 17

Page 18: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 19: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 20: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 21: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 22: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 23: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 24: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 25: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 26: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 27: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 28: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 29: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 30: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 31: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 32: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Tabla

17/11/2014 09:32:08 p. m. 32

Page 33: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Submúltiplos

17/11/2014 09:32:08 p. m. 33

Page 34: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Equivalencia

17/11/2014 09:32:08 p. m. 34

Page 35: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 36: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 37: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Definición de Materia

Convertir 130 ft/h a m/s

130𝑓𝑡

1 𝑚

3.28 𝑓𝑡

1 ℎ

3600 𝑠= 0.011 𝑚/𝑠

sábado, febrero 22, 10:38:34 PM 37

Page 38: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

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

Page 39: Introducción a la Física - …se1eaa57538186528.jimcontent.com/download/version... · La física Moderna: Es la que estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de

LOGO

Unidad I.- Física Clásica

Intro

sábado, febrero 22,

10:38:34 PM39