01 introduccion a magnitudes

Física para Ciencias:
Introducción y Magnitudes
Fundamentales
Dictado por:
Profesor Aldo Valcarce
1er semestre 2014
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

Aspectos Administrativos
 Clases: Lunes y Miércoles 11:30 – 12:50 (módulo 3)
Sala N-14
 Ayudantías: Lunes 14:00 – 15:20 (módulo 4)
Lunes 15:30 – 16:50 (módulo 5)
Sala AL 3
 Laboratorios: Comienzan 17 de marzo.
Lunes 4-5; Martes 2-3; Miércoles 4-5;
Jueves 4-5; Viernes 2-3

Evaluaciones
 Parte Teórica:
3 Interrogaciones
6 Controles
1 Examen
 Interrogaciones: fechas inamovibles.
I1: Lunes 7 abril (18:30 hrs)
I2: Lunes 12 mayo (18:30 hrs)
I3: Lunes 9 junio (18:30 hrs)
Ex: Martes 1 julio (8:30 hrs)
 Controles: en horario de ayudantías.
1er: 24 marzo 2do: 31 marzo 3ro: 28 abril
4to: 5 mayo 5to: 26 mayo 6to: 2 junio
 Laboratorios: Comienzan 17 de marzo.
Lunes 4-5; Martes 2-3; Miércoles 4-5;
Jueves 4-5; Viernes 2-3

Evaluaciones: Reglas
 Asistencia a todas las evaluaciones es obligatoria. Todas las
inasistencias a evaluaciones tendrán nota 1.
 La inasistencia a una interrogación debe ser justificada con certificado
médico a presentar en su escuela. La nota correspondiente será la
obtenida en el examen final (solo para una interrogación).
 Sobre las pruebas:
 Puede usar calculadora científica simple, pero no se permite prestarla.
 Las pruebas deben rendirse en su sala asignada. El alumno que no cumpla
con esta instrucción será calificados con nota 1.
 En la solución de la prueba, debe explicar claramente como obtiene sus
resultados.
 Solo se permiten preguntas sobre el enunciado y en voz alta desde su
asiento, cuando el profesor visite su sala. Los ayudantes NO están
autorizados a contestar preguntas.
 No se permite usar el celular, ni hojas auxiliares, ni prestar artículos de
escritorio.
 No se permite desprender las hojas.

Evaluaciones: Reglas
 Sobre las recorrecciones:
 Solo las pruebas cuyos resultados estén escritos con lápiz pasta tendrán
opción de ser recorregidas.
 Las solicitudes de recorrección se deben presentar por escrito
detallando el motivo de la solicitud. La pauta será publicada con
anterioridad y el alumno será responsable de conocerla.
 En una recorrección las notas pueden mantenerse, subir o bajar. Las
notas después de la recorrección son inapelables.
 Si se demuestra que algún alumno adultera su prueba luego de recibirla
corregida, será calificado con nota 1 en el ramo, situación que será
informada a las autoridades de docencia de su escuela.

Nota Final
 Nota de Presentación (Np):
Np = ( I1 + I2 + I3 + Cs )/4
donde Cs es la nota promedio de los seis controles.
 Para eximirse:
 Haber rendido todas las interrogaciones.
 Las notas de las tres interrogaciones y el promedio de los controles deben ser
iguales o mayores que 4.0.
 La nota de presentación debe ser igual o mayor que 5.0.
 La nota de cátedra (NC) será NC = Np
 En caso de dar el examen:
 La nota de cátedra (NC) será NC = 0,7 Np + 0,3 NEXAMEN
 La nota final del curso (NF): NF = 0,7 NC + 0,3 NLAB
 Si NC o NLAB son menores a 4.0 se reprobará el curso con la menor de ellas.

Material de Apoyo
 Guías de ejercicios.
 Ayudantías de resolución de ejercicios.
 Ayudantías de trabajos grupales guiadas.
Bibliografía
 Serway, Física.
 Tipler, Física.
 Física para ciencias médicas.

Introducción
Física – ¿Qué es?

Física – ¿Qué es?
Según el diccionario
La ciencia de las propiedades de materia y energía y la
interacción entre ellas.
Mejor aún: es lo que explica los fenómenos que
vivimos día a día.
Según wikipedia
La física (del latín "naturaleza") es la ciencia natural que
estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la
materia, así como al tiempo, el espacio y las interacciones de
estos cuatro conceptos entre sí.

Física es …
Estados de Materia
Sólido, Líquido, Gas,
Plasma.
Ondas
Fluidos
Óptica
Reflexión

Física es …
Óptica
 Formación de Imágenes
 Refracción
 Espectroscopía
Dinámica
 Caída Libre
 Transferencia de Energía

Instrumentos Musicales
¿Cómo funcionan los instrumentos musicales de cuerda y viento?

Física es…
el estudio de lo más grande...
La Galaxia de Andrómeda:
Distancia de la tierra ~2×1022 m, Diámetro ~2×1021 m

Física es…
hasta lo más pequeño
Imagen de Microscopio Efecto Tunel
Imágenes de átomos de Cs.
Imagen 7x10-9 m

Contenidos del Curso
 Mecánica
 Cinemática (Benedetti 1553, Galileo 1604, 1632, …)
 Dinámica (Kepler 1609, Galileo 1613, 1638, Descartes 1637, Newton 1665, 1680, …)
 Fluidos (Newton 1680, Bernoulli 1738, Celsius 1742…)
 Termodinámica (Boyle 1666, Reaumur 1731, Bernoulli 1738, Black 1754…)
 Ondas y Oscilaciones (Da Vinci 1480, Huygens 1690)
 Electricidad y Magnetismo (Gray 1729, Franklin 1751, Coulomb 1785)
 Átomos (Wollaston 1802, Avogadro 1811,…)
 Óptica (Hero de Alejandría 100, Al-hazen 1000, Da vinci 1480, Fermat 1657, Hooke 1665,
Newton 1666,…)
Herramienta: MATEMÁTICA CLÁSICA

Magnitudes Fundamentales
Longitud – Masa - Tiempo

Longitud
 ¿Cómo se MIDE? → con una regla
 Yarda: distancia entre la punta de la nariz y el extremo del brazo
extendido del rey de Inglaterra del año 1120, Enrique I.
 Pie: Tamaño del pie de Luis XIV (1638-1715), reinó entre 1643-1715.
 Metro:
 1800→ diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo
norte pasando por Paris
 Hasta 1960→distancia entre dos marcas de una barra de platino-iridio
bajo ciertas condiciones ambientales, en Francia
 1960-1980 → 1650763.73 veces la longitud de onda de la luz naranja-roja
de una lámpara de kriptón 86
 1983 → distancia que recorre la luz en 1/299792458 segundos

Algunas unidades de longitud
 1 yarda = 0.91 m
 1 pulgada = 2.54 cm
 1 pie = 0.305 m
 1 milla = 1609 m
 1 Angstrom (Å) = 1 x 10-10 m
 1 año-luz = 9.46 × 1012 km
 1 U. A. = 1.495 978 70 × 108 km
 1 pársec =3.08568025 × 1016 m

Pársec

Otras unidades de longitud
Braza: distancia entre los extremos con los brazos extendidos, se usa
para medir profundidad
 braza española = 1.67 m
 braza inglesa = 1.83 m
Vara = 3 pies (vara castellana)
Furlong = 220 yardas = 1/8 milla
Codo: egipcio, mesopotámico, babilónico, persa, indio, griego, romano,
árabe, tunecino, castellano ~ 0.5 m
Legua
 Castellana = 5000 varas castellanas = 4.19 km
 Imperial = 4.83 km

Masa
 ¿Cómo se MIDE? → con una balanza
 1 kg: masa de un cilindro de platino-iridio que está en el Laboratorio
Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, (Paris) Francia desde
1887.

Algunas unidades de masa
 1 g = 10-3 kg
 1 libra = 453.6 g
 1 onza = 28.35 g
 1 slug = 14.59 kg (masa que se desplaza a una aceleración de 1 ft/s²
cuando se ejerce una fuerza de una libra sobre ella)
 1 tonelada métrica = 1000 kg
 1 u = 1.66 x 10-27 kg (1/12 masa 12C6)
 1 UTM = 9.80665 kg
 1 quilate = 200 mg (joyas) (1 quilate aleación = 1/24)

Tiempo
 ¿Cómo se MIDE? → con un reloj (se basa en un fenómeno
periódico)
 1 segundo (s):
 Hasta 1960: (1/24)x(1/60)x(1/60) x día solar medio (tiempo entre dos cenit)
 1967: usamos reloj atómico, 9192631770 veces el período de la
radiación de transición híperfina del isótopo Cesio 133 (interacción magnética
del núcleo con el último electrón del átomo mencionado) → se atrasa un segundo en
30000 años
 Relojes de hoy: lo mejor → 1 s en 50 millones de años
 Futuro: 1 s en 32 mil millones de años.

Algunas unidades de tiempo
 1 min = 60 s
 1 hr = 60 min
 1 día = 24 hr
 1 año = 365,242199 días
 1 lustro = 5 años
 1 década = 10 años
 1 siglo = 100 años
 1 milenio = 1000 años

Sistema Internacional de Unidades
M K S
METRO
KILOGRAMO
SEGUNDO

Algunas Magnitudes compuestas
 Área, Volumen
 Densidad de masa:
 Velocidad:
 Caudal:
V
m

t
d
v 
t
V
Q 
masa
volumen
distancia
tiempo
volumen
tiempo

En este árbol hay:
11 manzanas
6 ramas
2 ojos
1 boca
1 nariz
5 raíces
Miles de hojas
hormigas?
átomos?
En física todos los números
deben tener una unidad.

¿Son importantes las unidades de medida?
Se estrelló el 23 de Septiembre de 1999.
 Empresa Lockheed Martin Astronautics de Denver
fue la encargada de diseñar y construir la sonda
espacial.
 Empresa Jet Propulsion Laboratory de Pasadena
fue la encargada de programar los sistemas de
navegación de la sonda.
¿Qué pasó?
Sonda Mars Climate de la NASA
Lockheed Martin Astronautics realiza sus medidas y proporciona sus datos
con el sistema anglosajón de unidades (millas, libras, segundos) mientras que
Jet Propulsion Laboratory utiliza el Sistema Internacional de unidades
(metros, kilogramos, segundos).

Ejemplo: Un auditorio mide 40 m x 20 m x 12 m. La densidad del
aire es de 1.2 kg/m3.
Calcular
a. el volumen del auditorio en pies3. R:3.39x105 pies3
b. la masa de aire contenida en libras. R: 2.53x103 lb

Ejemplo: una pieza maciza de plomo tiene una masa de
23.94 g y un volumen de 2.1 cm3.
Calcule la densidad del plomo en kg/m3.
R: 1.14x104 kg/m3.

Resumen
FIS109C – 2: Física para |semestre 2014
 ¿Qué es la Física? Es el estudio del por qué pasan las cosas
mediante el uso de fórmulas simples.
 Magnitudes Fundamentales
 Longitud
 Masa
 Tiempo
 Unidades
 Todos los números en Física deben tener sus respectivas unidades.
 Cuando se usa alguna herramienta matemática (suma, resta,
multiplicación, etc.) las unidades deben estar en concordancia.
Ejemplo: Nunca multiplicar m × cm, Kg × libras, hr × s, etc.

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