UNIVERSIDAD DE COLIMA
FISICA I
Prof. Abel I. Garnica M.
FÍSICA
UNIDAD I
Que es ciencia
Relación con otras ciencias.
Historia
Método Científico
Aplicación
¿Qué es la ciencia?
¿Qué es la Física?
Relación de la Física con otras ciencias.
Historia de la Física.
Aplicación de la Física.
Método científico.
Sistemas de unidades (Internacional, Cgs e Inglés).
Múltiplos y submúltiplos.
Conversión de unidades.
Notación Científica.
Definición de magnitudes escalares y vectoriales.
Definición de mecánica (Clásica, Relativista, Cuántica).
CIENCIA:
En latín cinister que significa “Conocimiento”. Es un
conjunto de conocimientos.
“ Ciencia es el conjunto de conocimientos sistematizados
que se encarga de estudiar cualquier campo”.
ALQUIMISTA:
Científico, brujo, mago, buscadores de oro, trataban de
encontrar la fuente de la eterna juventud. Alquimista viene
del griego Khumus que significa ciencia.
Physic: naturaleza.
Es la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos
naturales en los que no hay cambios en la composición
de la materia.
Solo hay 2 tipos de física:
Clásica
Newton
Física
1900
Moderna
Einstein
Clásica (Newton)
Solo hay 2 tipos de física:
-- 1900
Moderna (Einstein)
RAMAS DE LA FISICA:
Acústica (estudia los fenómenos relacionados con
el sonido)
Óptica (estudia los fenómenos relacionados con
la luz)
Termodinámica (estudia los fenómenos
relacionados con la temperatura de los cuerpos y
las relaciones entre calor y trabajo)
Magnetismo (estudia las fuerzas de atracción y
repulsión entre cargas)
Electricidad (estudia el flujo de los electrones)
estática
Mecánica dinámica
cinemática
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Relación con otras ciencias

BIOFISICA: Procesos vitales (átomos, electrones y otros.)

Fisicoquímica: Interacciones entre átomos y moléculas.

Geofísica: Interacciones de las partes componentes de nuestros
planeta.

Astrofisica: La constitución física de los cuerpos celestes.

Ingeniería y Matemáticas.

Óptica: estudia los fenómenos relacionados con la luz.

Termodinámica: estudia los fenómenos relacionados con la
temperatura de los cuerpos y las relaciones entre calor y trabajo.
Historia

Hombre primitivo desarrolló su inteligencia para tratar de explicar fenómenos.

Antes era un misterio  ¡Gracias! a la Física.
Podemos entender o dar respuestas y todavía algunos están en investigación

Su origen inicia:
* En los antiguos griegos  Explicación sobre el origen del universo y el mov. de los
planetas.
* 500 años antes, Leucipo y Demócrito  Pensaban que las cosas estaban
constituidas por pequeñas partículas.
* Otros que la materia  constituida por 4 elementos básicos : ?
* En el año 300 a.c. Aristarco consideraba el mov. de la tierra alrededor del sol.

Hasta el año 1500 de nuestra era se desarrolla un gran interés por la ciencia.

Galileo Galilei  comprueba que la tierra gira alrededor del sol.
Crea un telescopio: demuestra que las estrellas están a distancias fabulosas.

En Roma la Santa Inquisición obligó a Galileo a retractarse de esas
afirmaciones.
Galileo muere en 1624, año del nacimiento de Isaac Newton científico Ingles.

Newton  Descubre el mov. de los cuerpos celestes por medio de su
“Ley de la Gravitación Universal”

A principios del siglo XIX John Dalton consideró que todas las cosas estaban
formadas por peq. partículas  ATOMOS, contribuye a la Teoría Atómica.
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
En 1896, Beequerel descubre el desprendimiento de partículas más
pequeñas que el átomo.

Aparecen los experimentos atómicos: Thomson, Rutherford y Bohr,
(describen al átomo como un pequeño sistema solar).

El descubrimiento de la radiactividad abre un nuevo campo:
* La Física atómica y aparecen las teorías:
Cuántica de Planck, La de la Relatividad de Einsten y Mecánica
Ondulatoria de Broglie.

Actualmente el descubrimiento de nuevas partículas fundamentales de
vida corta  Física Nuclear.
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Aplicaciones
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Método de estudio sistemático de la
naturaleza que incluye las técnicas observación,
reglas para el razonamiento y la predicción,
ideas sobre la experimentación planificada y los
modos
de
comunicar
loa
resultados
experimentales.
Etapas del método científico:
1.- Observación.
2.- Planteamiento del problema.
3.- Hipótesis.
4.- Experimentación
confrontación).
(análisis,
síntesis
y
5.- Conclusión (Informe de la investigación).
Teoría: Es una explicación de algo en la
naturaleza, que la evidencia ha apoyado
repetidas veces.
Ley: es la descripción de algún aspecto de la
naturaleza.
1.-) OBSERVACIÓN:
Consiste en establecer los límites de un nuevo problema basados en la
experiencia, es decir, en conocimientos anteriores, de modo tal que los
factores poco importantes, no sean considerados.
2.-) HIPÓTESIS:
Se postula una teoría que explica el problema.
3.-) EXPERIMENTACIÓN:
En este caso se controlan los pocos factores
considerados importantes pero de una manera
cuantitativa, de tal modo que se pueden variar en
cantidad de un modo controlado.
4.-) COMPROBACIÓN:
Se trata de determinar si los resultados del
experimento encajan dentro de una ley física
conocida, pero si esto no sucede, será necesario
que el científico establezca una teoría que
explique los resultados. Dicha teoría por lo
general da lugar a nuevos experimentos que al
realizarse pueden cambiar la teoría, señalar
algunas modificaciones o mostrar que la teoría no
es válida para su objeto de estudio.
VER ILUSIONES OPTICAS
Ver mas ilusiones
UNIDAD DE MEDIDA:
Estimación comparativa de dimensión o cantidad.
MEDIR:
Determinar una cantidad comparándola con su respectiva unidad.
SITEMA MÉTRICO DECIMAL:
Sistema de pesas y medidas inventado en Francia en 1793, hoy adoptado
universalmente para trabajos científicos, y adaptado también para la
mayoría de los países para el uso corriente; sus unidades básicas son:
Para la longitud, el metro.
Para el peso, el gramo.
Para el volumen, el litro.
Para la superficie, el área.
Despeje de formulas

PV=Nrt

AB=CD

A = C
B
D

(K+1)-(L-Y) = (V+S)2+P
SISTEMA MKS:
Es un sistema de unidades coherente para la mecánica cuyas unidades
fundamentales son:




El metro (m)
El kilogramo (kg)
El segundo (s)
El Amperio
SISTEMA INGLÉS DE UNIDADES:
Es aún usado ampliamente en los Estados Unidos de América y, cada vez en
menor medida, en algunos países con tradición británica. Debido a la intensa
relación comercial que tiene nuestro país con los EUA, existen aún en
México muchos productos fabricados con especificaciones en este sistema.
Ejemplo de ello son los productos de madera, tornillería, cables conductores
y perfiles metálicos entre otros.
% Incertidumbre = diferencia incertidumbre X 100
valor real
$6.00
$6.50
% incertidumbre = $0.50 X 100 = 7.69 %
$7.00
$6.50
% Error Relativo = valor real – valor medido X 100
valor real
8 m (valor real)
% error relativo = 8 – 7 X 100 = 12.5 %
7.80 m (valor medido)
8
PRESICIÓN:
Es el grado de fidelidad o concordancia con que se mide un cantidad.
EXACTITUD: Se refieren a cuanto es lo cercano de una medida a
un valor estándar predeterminado.
Un ejemplo sería al arrojar un balón de básquetbol a un aro,
Si el balón pega en el centro de aro quiere decir que si hay
exactitud y precisión.
si los tiros pegan juntos en algún lado de la orilla del aro
esto quiere decir que no hay exactitud pero si hay precisión.
Cuando los balones tocan las orillas del aro (o en el tablero)
quiere decir que no hay precisión ni exactitud
Si los tiros pegan unos en el centro y otros en las orillas,
esto quiere decir que si hay exactitud pero no hay precisión.
Precisión y Exactitud
PARALELAJE:

Es el cambio aparente en la posición de un objeto, cuando
se observa a ángulos distintos
densidad:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/mat
eriales/indice.htm
SON LOS NÚMEROS DE DIGITOS QUE SE CONOCEN CON CERTEZA EN
UNA CIFRA.
REGLA DE LAS CIFRAS SIGNIFICATICAS
REGLA 1.-)
Contar a partir de la izquierda e ignorar los ceros iniciales, conservando los
digitos hasta llegar al primer dudoso. Es decir X= 3m lo cual solo se obtiene una
cifra significativa. En cambio si escribiéramos 3.0 (o en forma equivalente X=
0.0030m ) indicamos que conocemos el valor de X hasta 2 cifras significativas.
REGLA 2.-)
Cuando se multiplica o se divide el número de las cifras significativas del
producto o cociente, no deberá ser mayor que en el de los que se encuentran en
el mes preciso de los factores. Por ejemplo 2.3 X 3.14159= 7.2
Se requiere un poco de sentido común cuando se aplica la regla 9.8 X 1.03= 10.1
Porque aunque técnicamente 9.8 tenga solo 2 cifras significativas, le falta poco
para ser un número con 3, es decir, expresarse con 3 cifras significativas.
REGLA 3.-)
Al sumar o restar el digito menos significativo de la suma o diferencia,
ocupa la misma posición relativa que el de las cantidades que va a
sumarse o restarse.
En este caso el número de cifras significativas carece de importancia,
lo que importa es la acción. Por ejemplo queremos encontrar la masa
total de 3 dígitos:
103.9 kg
2x.10 kg
0.319
106.319 o
106.3 kg
El digito menos significativo o el 1er, dudoso esta siempre impreso en
rojo conforme a la regla 1, deberíamos incluir solo un digito dudoso,
en consecuencia el resultado se expresará como 106.3 kg porque si
el 3 es dudoso, el siguiente 19 no importa información y es inútil.

Conversión de Unidades

Conversión de Temperaturas

Notación Científica

Vectores
Pie (ft)= 0.3048m (30.48cm)
Libra (lb)= 0.4535 kg
Pulgada (inch)= 0.0254 m (2.54 cm)
Yarda (yd)= 0.9144 m (91.44 cm)
Milla (mi)= 1,609.34 m
Pie cúbico (ft3)= 0.0283 m3
Galón (gal)= 3.7854 L
Onza (oz)= 29.5735 ml
CONVERSIÓN DE REGLA DE 3
1 ft -----------0.3048m
18 ft-----------x
x= (18ft) (0.3048m)
1ft
x= 5.4864 m
Conversión de Temperaturas
1.-
De grados Celsius a Kelvin:
K = °C + 273
2.-
De Kelvin a grados Celsius:
°C = K - 273
3.-
De grados Celsius a grados Fahrenheit:
°F = (1.8 * °C) + 32
4.-
De grados Fahrenheit a grados Celsius:
°C = °F - 32
1.8
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Notación Científica
En física trabajar con magnitudes muy grandes o muy
pequeñas como ejemplo :
• Distancias astronómicas y Masas de los cuerpos celestes:
la distancia a los confines observables del universo es ~4,6·1026 m
• En plano atómico magnitudes y masas:
la masa de un protón es ~1,67·10-27 kilogramos
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
1020 = 100 000 000 000 000 000 000
10 elevado a una potencia
entera negativa -n es
igual a 1/10n
10-1 = 1/10 = 0.1
10-3 = 1/1000 = 0.001
10-9 = 1/1 000 000 000 = 0.000 000 001
PREFIJO
ABREV.
VALOR
Yota
Y
1024
Un cuatrillón
1,000,000,000,000,000,000,000,000
Zeta
Z
1021
Un mil trillones
1,000,000,000,000,000,000,000
Exa
E
1018
Un trillón
1,000,000,000,000,000,000
Peta
P
1015
Mil billones
1,000,000,000,000,000
Tera
T
1012
Un billón
1,000,000,000,000
Giga
G
109
Mil millones (un millardo)
1,000,000,000
Mega
M
106
Un millón
1,000,000
Kilo
K
103
Un millar (mil)
1,000
Hecto
H
102
Un centenar(Cien)
100
Deca
Da
101
Una decena (diez)
10
uni
u
1
uno
1
deci
d
10-1
Un décimo
0.1
centi
c
10-2
Un centesimo
0.01
mili
m
10-3
Un milesimo
0.001
micro
µ
10-6
Un millonésimo
0.000,001
nano
n
10-9
Un mil millonésimo
0.000,000,001
pico
P
10-12
Un billonésimo
0.000,000,000,001
femto
f
10-15
Un mil billonésimo
0.000,000,000,000,001
atto
a
10-18
Un trillonésimo
0.000,000,000,000,000,001
zepto
Z
10-21
Un mil trillonésimo
0.000,000,000,000,000,000,001
yecto
y
10-24
Un cuatrillonésimo
0.000,000,000,000,000,000,000,001
Notación Científica
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
10-1 = 0.1
1
10 = 10
10-3 = 0.001
102 = 100
103 = 1000
10-9 = 0.000 000 001
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
4 x 10
5
3.0 X 10
= 400 000
Por lo tanto:
156 234 000 000 000
000 000 000 000 000 
1.56234 x 1029
0,000 000 000 023 4 
2,34 x 10-11
4 x 10
-5
= 0.000 04
=
6.75 x10-9 =
6.75 x10 9 =
2.3 x 10-15 =
8.0 x101 =
8.0 x10-1 =
0
5680 x 10
5
=
9682.3 x 10-3 =
Notación Científica
Leyes de potencias
Adición
Ejemplo:
10m + 10m = 10 m
5x106 + 2x106 = 7x106
Multiplicación 10m x 10n = 10 m + n
División
10 n
Potenciación
10m = 10 m – n
(10m)n = 10 m x
n
(4x106) x (2x106) = 8x1012
9x106 = 3x102
3x104
(3x106)2 = 9x1012
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
10-1 = 0.1
10-3 = 0.001
10-9 = 0.000 000 001
10= 1x101
4200= 4.2x103
0.00003= 3x10-5
420,000= 4.2x105
25,000= 2.5x104
0.000500= 5.0x10-4
0.000501= 5.01x10-4= 50.1x10-5= 501X10-6
MAGNITUD:
Tamaño de un cuerpo. Toda propiedad de los cuerpos que puede ser
medida.
EXACTITUD:
Se refiere a cuánto es lo cercano a una medida a un valor estándar
predeterminado.
PRESICIÓN:
Es el grado de fidelidad o concordancia con que se mide un cantidad.
PARALELAJE:
Es el cambio aparente en la posición de un objeto, cuando se observa a
ángulos distintos
Vectores
La magnitud es una cantidad física que está formada por un
número y una unidad de medida.
Ejem- Distancia ,
Tiempo,
Temperatura,
Velocidad, Fuerza
Magnitud escalar expresa su cantidad física en números y unidad de
medida (magnitud).
Ejem
3 Km.,
40 min.,
35°C,
20 m/s,
4N
Magnitud Vectorial es la cantidad física que tiene magnitud y
dirección.
Ejem- Desplazamiento 3 m al sur, Aceleración 5 m/s2 hacia el norte
Se simboliza con una flecha sobre la letra:
Si solo desea expresar la magnitud: |V|
V
|d |
d
|a|
Gráficamente como un segmento de línea recta con una punta
de flecha:
ORIGEN:
Punto donde comienza un vector en la gráfica.
EXTREMO:
Punto donde termina un vector y es representada por una flecha que indica
su dirección y sentido.
Componentes
de un vector
Representación Grafica de un Vector
Tiene un origen (A).
La recta que lo contiene señala la dirección.
La punta indica el sentido (B).
Escala
d = 20 m al sureste
1cm = 10 m
F = 10 N al norte
1cm = 5 N
V = 400 m/s al oeste
1cm = 100 m/s
Vector (4,3)
Dirección de un vector es expresada con puntos cardenales.
Representa Gráficamente los siguientes
Vectores
a = 5 cm al norte (90°)
b = 9 cm a 45° (NE)
c= 2,6
d = 2 m al sur
e = 10 m al este
f = 8 , -2
g = -5, 3
Representación Grafica de un Vector
-a
Vectores Opuestos: Tienen
magnitud pero dirección opuesta.
a
-b
igual
Vectores Consecutivos: Se trazan uno
a continuación del otro.
Vectores Concurrentes (ó Angulares):
Tienen el mismo origen o el mismo
termino, en otras palabras, que salen de
un mismo punto o llegan al mismo
punto.
b
Casa
Escuela
VECTOR COPLANAR:
Son los vectores que están dentro de un mismo plano.
VECTOR COLINEAL:
Son los vectores que están dentro de una misma línea.
SENTIDO:
Indica hacia donde va el vector, ya sea para arriba, para abajo, para delante o
para atrás.
Una sola fuerza
.
neutralizada
fuerza
duplicada
Suma de Escalares
Se realiza con reglas de la aritmética ordinaria:
Ejp-
7 m + 8 m = 15 m
15 Kg + 20 Kg = 25 Kg
Suma de Vectores : Métodos Gráficos
Consecutivos (método del polígono): El vector resultante de sumarlos (r),
es un vector que se traza desde el origen del primer vector, hasta el término
del último vector.
c
a
b
b
r
a
r
r=a+b+c
Suma de vectores
Concurrentes (método del paralelogramo): Se traza una línea recta
discontinua que pasa por término de un vector y otro.
Vector Resultante: es aquel capaz de sustituir un sistema de vectores.
a = (VF –VI) / (tF – tI)
RESULTANTE:
Es decir el vector único que produce el mismo efecto
que todo el sistema de vectores.
EQUILIBRANTE:
Es el vector único capaz de anular los efectos de un
sistema de vectores.
La componente de un vector en una dirección es su
valor efectivo en dicha dirección
(-,+)
(3,5)
(+,+)
(-,-)
(+,-)
(-3,-5)
DIRECCIÓN:
Señala la línea sobre la cual actúa, puede ser horizontal, vertical u
oblicua.
POSICIÓN:
Es la localización de un cuerpo respecto al origen de un sistema de
referencia en un instante determinado.
DIRECCIÓN
SENTIDO
TRAYECTORIA
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