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INTRODUCCIÓN A LA FISICA:
¿Qué estudia la física?
Del porque y el cómo suceden los fenómenos naturales y las leyes
básicas que rigen el comportamiento y las interacciones de la
materia, la energía en cualquiera de sus formas. Las cuales
ocurren en un: sistema físico.
Sistema físico: la realidad en que vivimos es muy compleja
para comprenderla mejor realizamos la construcción de un sistema
físico, donde resulte más fácil hacer una buena interpretación de la
realidad. Un sistema físico por ejemplo puede ser el sistema Tierra
– Luna, o la silla con usted. En esta interpretación solo usamos las
propiedades más relevantes de los objetos que están involucradas
con el fenómeno físico a estudiar, y el cual nos permite comprender
nuestra realidad
Durante este proceso usamos nuestros sentidos, instrumentos de
medición y de observación y los reunimos en un solo concepto: las
magnitudes físicas.
Las magnitudes físicas: son las propiedades que caracterizan a
los cuerpos o a los fenómenos naturales y que son susceptibles de
ser medidas. Por ejemplo: la longitud, la masa, la velocidad, el
tiempo, la temperatura, entre otras. Pero el olor, el sabor, la belleza
no son magnitudes físicas ya que no pueden ser medidas.
Uno de los objetivos de la física es la descripción de los fenómenos
naturales mediante magnitudes. Por ejemplo, si medimos la longitud
de un objeto, calculamos la masa de un cuerpo, solo con el valor
numérico y la unidad correspondiente, queda bien definidas. A estas
magnitudes se le llama: magnitudes escalares.
Magnitudes escalares: también llamadas cantidades escalares,
son magnitudes que quedan totalmente descritas con un número y
una unidad. Ejemplo: 5m (longitud), 15kg (masa), 4gr/cm3
(densidad), 12m2 (área).
La Física como ciencia experimental que es, requiere de la
medición para describir las propiedades o los fenómenos que se
van a estudiar.

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Cuando se mide un objeto o un fenómeno se hace una comparación
entre una magnitud con otra de su misma especie llamada patrón.
Este patrón es denominado unidad.
Existen magnitudes físicas que son independientes de las demás y
reciben el nombre de magnitudes físicas fundamentales.
Magnitudes físicas fundamentales: son magnitudes físicas
básicas y en ellas se expresan las magnitudes intrínsecas de la
materia. Ellas son longitud, masa, tiempo y temperatura.
Magnitudes físicas derivadas: son magnitudes que se escriben
en función de las fundamentales, como por ejemplo: área, volumen,
velocidad, aceleración, fuerza, presión, gravedad, etc.
Para unificar los sistemas de medidas a nivel internacional se tienen
los siguientes sistemas que pueden relacionarse entre sí.
Sistema internacional de unidades: debido a las diferentes
medidas existentes en 1960 se adoptó el sistema internacional de
medida o SI el cual unificó todas las conocidas y estableció un
sistema de conversión entre ellas.
Consulta: la definición de longitud, masa y tiempo.

Tabla de unidades básicas
TABLA 1.1
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud metro m
Masa kilogramo Kg
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin ºK
Cantidad de
masa
mol Mol

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Tabla de múltiplos y submúltiplos del metro.
MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS
Prefijo
Símbolo
Factor Prefijo
Símbolo
Factor
Exa
E 1018
Deci d 10-1
Peta P 1015
Centi
c
10-2
Tera
T
1012
Mili Mm 10-3
Giga G
109
Micro  10-6
Mega M 106
Nano n 10-9
Kilo k 103
Pico

10-12
Hecto
h
102
Femto f 10-15
Deca D 101
Atto a 10-18
TABLA 1.2
Aunque algunos países usan otros sistemas como por ejemplo.Sistema centímetros,
gramos y segundos ó sistema CGS:
Tabla CGS
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud centímetro
cm
Masa gramo
gr
Tiempo Segundo s
TABLA 1.3

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Sistema británico de medidas: usado en Reino Unido y en países anglosajones.
MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO
Longitud Pie p
Masa Slug
Slug
Tiempo segundo S
TABLA 1.4

Conversión de unidades: todas las magnitudes físicas deben
tener un número y una unidad que lo identifiquen, esto permite
realizar la conversión a veces mentalmente. Al término usado para
realizar la conversión se le llama factor de conversión, para aplicarlo
se realiza el procedimiento de la regla de 3 simple o teniendo en
cuenta si la conversión se hace de una unidad mayor a una menor
o viceversa.
1. Ejercicio
a) Un slug equivale a 14,59kg. ¿30kg cuantos slug equivale?
b) En el comercio se consiguen reglas graduadas en cm y pulgadas.
Determinar la medida en pulgadas de una regla de 45cm.
c) ¿Cuántos segundos hay en un año? De acuerdo a esto ¿Cuántos
segundos tienes de vida?
Cifras significativas: son las cifras de un valor obtenido en una
medición, de las cuales las primeras son ciertas y la ultimas
dudosas. Por ejemplo: sabemos que π = 3,1416, la parte entera 3 y
las decimales 1 y 4 son ciertas y las cifras 1 y 6 dudosas. Por lo
tanto se trabaja con la cifra 3,14.
Notación científica: es común que al momento de realizar
cálculos matemáticos aparecen magnitudes físicas las cuales
toman cifras significativas con valores muy grandes o muy
pequeñas. Para usar la notación científica se usan la potencias de
10 como base.

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Por ejemplo:
la masa de la tierra se ha calculado en
60000000000000000000000Kg, se puede escribir como 6x1024Kg.
Para expresiones menores que cero se realiza el mismo
procedimiento solo que al exponente se le antepone el signo
menos. Por ejemplo: 0,00000000005cm, se puede escribir como
5x10-12cm.
2. Ejercicio
El planeta tierra se encuentra ubicado en la galaxia llamada la Vía
Láctea. El sol se encuentra a 30000 años luz del centro de nuestra
galaxia. Determinar dicha distancia en metros.
Manejo de errores: al realizar una medición es imposible cierto
grado de incertidumbre (grado de imprecisión como consecuencia
de la calibración del instrumento de medida) pues es probable que
en el procedimiento se generen errores experimentales, ya sean
humanos, por variaciones del medio o por una calibración incorrecta
de los instrumentos utilizados. Se presentan dos tipos de errores.
Los errores sistemáticos: se producen por limitaciones del
equipo utilizado o por deficiencias en el diseño experimental.
Los errores aleatorios: se originan por causas que no se
pueden controlar en cada medida.
Cuando se hace una medición se debe establecer el error cometido
teniendo en cuenta el valor obtenido y el valor de referencia original.
Este tipo de cálculos permite establecer dos tipos de errores.
Error absoluto: se calcula realizando la diferencia entre el
valor obtenido en una
medición y el valor que se
toma como referencia. Las
barras indican valor
absoluto
Error relativo: se
calcula realizando el
cociente entre el error
absoluto y el valor que se
toma como referencia de

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la medida. Una medida precisa de un objeto se logra con varias
ediciones de él. De acuerdo a la estadística ésta nos permite
establecer el valor promedio en la medición al calcular la media
aritmética.
Por ejemplo si una medida se
realiza 6 veces, se obtienen 6
valores los cuales la media se
puede calcular así:
Es importante saber que tanto se alejan los valores de la media y es
este valor el más acertado de las mediciones. Se le llama
desviación media (DM) y se le calcula de la siguiente forma:
El resultado de la medición se expresa como x DM. Se
acostumbra a representar el error relativo como: Er = DM / X, es
usual representarlo en porcentaje.
Enlace de apoyo
- http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/intro_NMS.html
3. Ejercicio
El diámetro de un disco se mide cinco veces con una regla
graduada en mm, y se obtiene, los siguientes resultados: 12,2mm;
12,3mm; 12,4mm; 12,5mm; 12,6mm.
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
4. Ejercicio
Hemos realizado diez veces la pesada de un cuerpo obteniendo los
siguientes resultados expresados en gramos:
12,372; 12,373; 12,372; 12,371; 12,370; 12,374; 12,372; 12,372;
12,371; 12,373
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.

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5. Ejercicio
En un experimento sobre tiempo en segundos de un recorrido
efectuadas por diferentes alumnos se obtuvieron los siguientes
datos; 3,01s; 3,11 s; 3,20 s; 3,15 s; 3,25s; 3,23 s; 3,12 s; 3,05 s;
3,16s; 3,13 s; 3,10 s; 3,01s; 3,18s; 3,22 s; 3,08 s
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
6. Ejercicio
En una encuesta sobre preferencias políticas, las edades de los
encuestados fueron las siguientes: 23; 30; 32; 35; 25; 23; 27; 33;
26; 33; 20; 31; 28; 22; 38; 19; 27; 34; 40; 21.
a) Determinar el valor promedio de los datos.
b) Determinar la desviación media.
c) Expresar el resultado de la medición y el error relativo.
FUNCIONES Y GRAFICAS
Sistemas coordenados: cuando se hacen mediciones, es
necesario representar mediante graficas los datos obtenidos. Es
posible hacerlo de tres formas.
En una dimensión: se representan los valores sobre la recta
numérica. Por ejemplo un objeto que se mueve en línea recta.

En dos dimensiones: se utiliza el
plano cartesiano, los datos se ubican en
parejas ordenadas, así (x, y) donde x es

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el eje horizontal, y el eje vertical. Por ejemplo en la figura 1 los
puntos (1,4) y (5,0) aparecen en el plano.
7. Ejercicio
Ubica (3,-5) en el plano
-
En tres dimensiones: se
representan puntos en el
espacio, lo cual se realiza por
medio de un sistema de tres
ejes coordenados,
perpendiculares entre sí,
llamados ele x, eje y, y eje z.
Se ubican en ternas (x, y, z).
Por ejemplo (4, 3,5).
8. Ejercicio
Representar gráficamente en el espacio el punto A (4, -3, 5)
Enlace de apoyo.
http://www.educaplus.org/movi/2_1pospunto.html
Las variables en un experimento: una vez se definen los
factores o variables que intervienen en la ocurrencia del fenómeno,
se escogen unos factores que se mantienen constantes y otros que
varían a conveniencia del que hace la práctica experimental.
Reciben el nombre de variables independientes y de variables
dependientes.
Por ejemplo, cuando se sostiene una masa con un resorte ésta es
la variable independiente y la longitud la cual el resorte se alarga
por acción de la masa es la variable dependiente. Las variables se
relacionan entre sí mediante las funciones, es decir operaciones
matemáticas que pueden ser graficadas y aportan información

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previo análisis del comportamiento de un sistema físico. Para llevar
a cabo una gráfica se debe analizar la relación existente entre las
variables.
Magnitudes directamente proporcionales: cuando una de las
magnitudes aumenta y la otra lo hace en la misma proporción o
cuando ambas disminuyen. Al momento de realizar la razón o
división entre sus términos el resultado es una constante, llamada
constante de proporcionalidad. Matemáticamente se expresa
y/x = k
Para x, y variables
Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = kx,
donde x es la variable independiente. Al graficar en el plano
cartesiano dos magnitudes directamente proporcionales se obtiene
una línea recta.
La constante de proporcionalidad se calcula usando el concepto de
pendiente de una recta
m = (y2 – y1) / (x2 – x1).
La letra m representa el grado de inclinación de la recta en el plano
cartesiano.
9. Ejercicio
Un tren avanza 40km hacia el norte cada vez que transcurre una
hora. Elaborar una tabla de valores para las distancias recorridas en
los tiempos 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 horas.
a) Determinar la razón entre cada distancia y su respectivo tiempo.
b) ¿Qué tipo de relación hay entre las variables? Representar
gráficamente el evento.
Magnitudes inversamente proporcionales: cuando una de las
magnitudes aumenta y la otra disminuye o viceversa. Al momento
de realizar el producto entre sus términos el resultado es una
constante, llamada constante de proporcionalidad.
Matemáticamente se expresa
xy = k
Para x, y variables

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Si y es la variable dependiente se calcula sus valores así: y = k / x,
donde x es la variable independiente. Al graficar en el plano
cartesiano dos magnitudes inversamente proporcionales se obtiene
una curva.
10. Ejercicio
Se desea cortar placas rectangulares cuya área sea igual a 36cm2
.
a) Elaborar la tabla que muestra los valores para le largo y ancho de
las placas. Determinar la relación entre el largo l y el ancho a, de
los rectángulos.
b) Determinar la expresión matemática que relaciona las dos
variables. Realizar el grafico del evento.
11. Ejercicio
En un experimento de Presión – Volumen en un gas se obtuvieron
los siguientes resultados1
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre
las variables y representar gráficamente el evento.
12. Ejercicio
Una empresa empaca cierta cantidad de dulces en bolsas de cierto
peso como muestra la tabla
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre
las variables y representar gráficamente el evento.
13. Ejercicio
El tiempo que se tarda en ir de una ciudad a otra y su velocidad
están registradas así:
Determina: el tipo de proporcionalidad involucrada, la razón entre
las variables y representar gráficamente el evento.
Enlace de apoyo.
http://www.educaplus.org/movi/1_2escavect.html