FÍSICA 1. Profesora: Wendi Olga López Yépez Página de Apoyo:

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1 FÍSICA 1 CLAVE DE ASIGNATURA: 1113 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA TEÓRICA Profesora: Wendi Olga López Yépez fisica.fq@hotmail.com Página de Apoyo:

2 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

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6 BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA Cualquiera para Ciencias e Ingeniería (generalmente TOMO 1) que incluya al menos los siguientes temas:

7 CALENDARIO SEMESTRE

8 CALENDARIO CURSO Semana L M M J V S D Semana L M M J V S D Agosto 8 Octubre Septiembre Noviembre Ord A Ord B Inicio y fin de semestre Días inhábiles 4 exámenes parciales Examen Parcial Entrega de Calificaciones Exámenes Ordinarios

9 CRITERIOS DE EVALUACIÓN Evaluación Global C/Periodo 20% Departamental 20% Examen Final Ordinario Para exentar Aprobar todos los exámenes parciales Ordinario A Reposiciones: Podrá reponer hasta dos exámenes parciales no aprobados (La calificación solo sustituye la obtenida en el examen) Si no aprobó 3 ó 4 parciales: Presentará completo Ordinario B Ordinario A No aprobado Reposiciones No aprobadas Evaluación de todo el curso Se establece la calificación obtenida en el examen. Los exámenes se realizarán en el horario de clase Si no se presenta al examen, podrá reponerlo en el ordinario A No podrá reponer más de 2 exámenes parciales en el ordinario A, en todo caso deberá presentar ordinario completo

10 EVALUACIÓN DEL PERIODO En cada periodo se toma en cuenta: 4 periodos 20% 1 examen departamental 20% 1 examen parcial 80% Asistencia y Participación 5% Ejercicios y Tareas 15% La serie de ejercicios se entrega por equipo a más tardar el día del examen, si se entrega con una semana de anticipo se regresará con las correcciones. No se acepta la entrega individual. Las tareas son individuales, algunas serán para entregar y otras serán para las notas e implican participación en clase. Los exámenes serán a libro cerrado, no se permite el uso de notas, apuntes y/o "formularios". Con 3 faltas acumuladas en un periodo no tendrá derecho a examen.

11 SERIES DE EJERCICIOS Las series de ejercicios se entregarán en un folder por equipo Los equipos serán designados la segunda semana de cada periodo y tendrán un máximo de 10 integrantes No se aceptarán de manera individual Si alguna persona no participa en la resolución de los ejercicios, el equipo omitirá su nombre en la lista. La entrega será a más tardar el día del examen y antes de la aplicación del mismo.

12 RESULTADOS DEL EXAMEN DIAGNÓSTICO GRUPO

13 HISTOGRAMAS EXÁMENES DIAGNÓSTICO

14 CONOCIMIENTOS BÁSICOS NECESARIOS PARA EL CURSO Aritmética Álgebra Trigonometría Suma Resta Multiplicación División Potenciación Radicación Logaritmación Monomios (1 sumando) y Polinomios (varios sumandos). Binomio (2 sumandos),trinomio (3 sumandos),... Expresiones algebraicas separadas por un signo se llama ecuación. Identidad, en la que los dos lados de la igualdad son equivalentes. Teorema de Pitágoras Seno, Coseno, Tangente Identidades Trigonométricas Ley de Senos y Cosenos

15 Ingenierías Tecnología Química Física Astronomía Geología Ciencias Naturales... Biología

16 Lenguaje propiamente dicho y la Matemática La herramienta clave del físico es su mente. El lenguaje normal y el matemático Sus ojos, sus oídos y sus manos son asimismo los primeros instrumentos para recoger información de los fenómenos del universo Para ayudar a sus sentidos y producir las circunstancias especiales que precisa estudiar, el físico debe utilizar muchas otras herramientas, instrumentos, máquinas e ingenios.

17 Base Conceptual Las magnitudes físicas constituyen el material fundamental de la Física, en función de las cuales se expresan las leyes de la misma. masa, fuerza longitud, tiempo velocidad, densidad, temperatura, resistividad, Intensidad de campo eléctrico, Intensidad de campo magnético, etc.

18 Es todo aquello que puede ser medido Medición Es comparar una magnitud dada con otra de su misma especie, la cual se asume como unidad o patrón. Conjunto de actos experimentales con el fin de determinar una cantidad de magnitud física Pero cuando tratamos de asignar una unidad a un valor de la magnitud surge entonces la dificultad de establecer un Patrón

19 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES S.I. Permite unificar criterios respecto a la unidad de medida que se usará para cada magnitud. Es un conjunto sistemático y organizado de unidades adoptado por convención El Sistéme International d Unités (SI) esta compuesto por tres tipos de magnitudes i. Magnitudes fundamentales ii. Magnitudes derivadas iii. Magnitudes complementarias El uso del SI es obligatorio en todos los países, reportando enormes ventajas al comercio, la tecnología y la ciencia. No obstante la utilización de otros sistemas subsiste en algunos países. Por ejemplo el Sistema Inglés Longitud pulgada ( ) 1 = 2,54 cm Fuerza libra (lb) 1lb = 4,448 N

20 I. MAGNITUDES FUNDAMENTALES El comité internacional de pesas y medidas ha establecido siete cantidades básicas, y asignó unidades básicas oficiales a cada cantidad Magnitud Longitud Masa Tiempo Corriente eléctrica Temperatura Intensidad luminosa Cantidad de sustancia Unidad básica metro kilogramo segundo Ampere Kelvin Candela mol Símbolo de la unidad m kg s A K cd mol

21 Cada una de las unidades que aparecen en la tabla tiene una definición medible y específica, que puede replicarse en cualquier lugar del mundo. De las siete magnitudes fundamentales sólo el kilogramo (unidad de masa) se define en términos de una muestra física individual. Esta muestra estándar se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIMP) en Francia (1901) en el pabellón Breteuil, de Sévres. Se han fabricado copias de la muestra original para su uso en otras naciones.

22 DEFINICIÓN DE METRO Originalmente se definió como la diezmillonésima parte de un meridiano (distancia del Polo Norte al Ecuador). Esa distancia se registro en una barra de platino iridiado estándar. Actualmente esa barra se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y medidas de Francia. Se mantiene en una campana de vacío a 0 C y una atmósfera de Presión DEFINICIÓN ACTUAL DE METRO (AÑO 1983) El nuevo estándar de longitud del S.I. se definió como: La longitud de la trayectoria que recorre una onda luminosa en el vacío durante un intervalo de tiempo igual a 1 / segundos.

23 El nuevo estándar de metro es más preciso, su definición se basa en un valor estándar para la velocidad de la luz. De acuerdo con la Teoría de Einstein, la velocidad de la luz es una constante fundamental cuyo valor más preciso es 2, x 10 8 m/s corresponde aproximadamente a: m/s = km/s

24 DEFINICIÓN DE SEGUNDO La definición original de tiempo se basó en la idea del día solar, definido como el intervalo de tiempo transcurrido entre dos apariciones sucesivas del sol sobre un determinado meridiano de la tierra. Un segundo era 1 / del día solar medio DEFINICIÓN ACTUAL DE SEGUNDO (AÑO 1976) El nuevo estándar de tiempo del S.I. se definió como: el tiempo necesario para que el átomo de Cesio 133 vibre veces (periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos) Los mejores relojes de cesio son tan precisos que no se adelantan ni se atrasan más de 1 segundo en años

25 OTRAS DEFINICIONES Unidad de temperatura: Kelvin, es la fracción termodinámica del punto triple del agua 1 / 273, 16 de la temperatura Unidad de intensidad luminosa: candela, es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x hertz Unidad de corriente eléctrica: Ampere, es la intensidad de una corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a distancia de un metro el uno del otro en el vacío, produce entre estos conductores una fuerza determinada por metro de longitud.

26 II. MAGNITUDES DERIVADAS Es posible medir muchas magnitudes además de las siete fundamentales, tales como: presión, volumen, velocidad, fuerza, etc. El producto o cociente de dos o más magnitudes fundamentales da como resultado una magnitud derivada que se mide en unidades derivadas. Magnitud unidad básica Símbolo de la unidad Área metro cuadrado m 2 Volumen metro cúbico m 3 Frecuencia Hertz 1 / s = Hz Densidad de masa kilogramo por metro cúbico kg / m 3 Velocidad metro por segundo m / s Velocidad angular radián por segundo rad / s Aceleración metro por segundo cuadrado m / s 2

27 II. MAGNITUDES DERIVADAS Magnitud unidad básica Símbolo de la unidad Fuerza Newton kg m /s 2 = N Presión Pascal N / m 2 = Pa Trabajo y energía Joule N m = J Potencia Watt J/s = W Carga eléctrica Coulomb A s = C Resistencia eléctrica luminosidad Ohm Candela por metro cuadrado Ω cd / m 2

28 III. MAGNITUDES COMPLEMENTARIAS Son de naturaleza geométrica Se usan para medir ángulos Magnitud Unidad de medida Símbolo de la unidad Ángulo plano Radián rad Ángulo sólido Estereoradián sr

29 Las unidades del S.I. no se han incorporado en forma total en muchas aplicaciones industriales sobre todo en el caso de aplicaciones mecánicas y térmicas, debido a que las conversiones a gran escala son costosas. Por este motivo la conversión total al S.I. tardará aún mucho tiempo. Mientras tanto se seguirán usando viejas unidades para la medición de cantidades físicas Algunas de ellas son: pie (ft), slug (slug), libra (lb), pulgada (in), yarda (yd), milla (mi), etc. EN RESUMEN El S.I. adopta sólo una unidad de medida para cada magnitud física. Se compone de: M. Fundamentales: son 7, no se derivan de otra. M. Derivadas: corresponden al producto o cociente de sí misma de dos o más magnitudes fundamentales. M. Complementarias: se usan para medir ángulos.

30 MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Otra ventaja del sistema métrico S.I. sobre otros sistemas de unidades es que usa prefijos para indicar los múltiplos de la unidad básica. Prefijos de los múltiplos: se les asignan letras que provienen del griego. Prefijos de los submúltiplos: se les asignan letras que provienen del latín. Múltiplos (letras Griegas) Prefijo Símbolo Factor de multiplicación Deca Da Hecto h Kilo k Mega M Giga G Tera T Peta P Exa E

31 SUBMÚLTIPLOS (LATÍN) Prefijo Símbolo Factor de multiplicación Deci d 1 / Centi c 1 / Mili m 1 / Micro µ 1 / Nano n 1 / Pico p 1 / Femto f 1 / atto a 1 /

32 EJEMPLOS 45 kilómetros = 45 x 1000 metros = m 640 µa = 640 x 1 = 0,00064 A ,29 milimetros = 357,29 x 1 = 0,357 m 1 000

33 EQUIVALENCIAS MÁS COMUNES De Longitud: 1 metro (m) = 100 centímetros (cm) 1 centímetro (cm) = 10 milímetros (mm) 1 metro (m) = milímetros (mm) 1 kilómetro (km) = metros (m) 1 kilómetro (km) = milímetros (mm) OTRAS EQUIVALENCIAS 1 pulgada (in) < > 25,4 milímetros (mm) 1 pie (ft) < > 0,3048 metros (m) 1 yarda (yd) < > 0,914 metros (m) 1 milla (mi) < > 1,61 kilómetros 1 metro (m) < > 39,37 pulgadas (in) 1 femtómetro (fm) < > metros (m)

34 EQUIVALENCIAS DE MASA 1 kilogramo (kg) < > gramos (g) 1 tonelada (ton) < > 1000 kilogramos (kg) 1 slug < > 14,6 kilogramos(kg) EQUIVALENCIAS DE TIEMPO 1 año < > 365,25 días 1 día < > 24 horas (h) 1 hora (h) < > 60 minutos (min) 1 minuto (min) < > 60 segundos (s) 1 hora (h) < > segundos (s) 1 día < > segundos (s) 1 año < > segundos (s)

35 EQUIVALENCIAS DE ÁREA ÁREA = LARGO X ANCHO = LONGITUD X LONGITUD 1 metro cuadrado (m 2 ) < > centímetros 2 (cm 2 ) EQUIVALENCIAS DE VOLUMEN VOLUMEN = LARGO X ANCHO X ALTO = LONG X LONG X LONG 1 metro cúbico (m 3 ) < > cm 3 1 litro (l) < > 1000 cm 3 1 metro cúbico (m 3 ) < > litros (l) Dimensión Asociada con cada magnitud medida o calculada hay una dimensión y las unidades en que se expresan estas magnitudes no afectan las dimensiones de las mismas. Toda ecuación debe ser dimensionalmente compatible, esto es, las dimensiones a ambos lados deben ser las mismas. Por ejemplo un área sigue siendo un área así se exprese en m 2 o en pies 2.

36 Ecuación Dimensional Nos permite expresar la relación que existe entre una magnitud derivada y fundamental. Las expresiones dimensionales (se expresan entre [ ] ) de las magnitudes fundamentales son: [longitud] = L, [Masa] = M, [Tiempo] = T En función de las dimensiones de las fundamentales se expresan las dimensiones de las magnitudes derivadas [v] = LT -1, [a] = LT -2, [F] = MLT -2 [W] = ML 2 T -2, [E] = ML 2 T -2, [P] = ML 2 T -3

37 Propiedades de las ecuaciones dimensionales L L = L, LT -1 LT -1 = LT -1 Si a es un numero o constante, entonces [a] = 1, lo cual expresa que a no tiene dimensiones Si F(y) es una función trigonométrica entonces [ F(y)] =1 y, además [y] = 1 Si a es una constante, entonces [a x ] = 1 y, además [x]=1 G = A + BC X [G] = [A] + [B][C] X

38 Ejemplo 2 ρ 2 At Bh C R 2 Donde: [h] = m; [t] = s, [R] = m; = kg/m 3 kg m 3 2 ρ A s 2 3 kg m A kg m s ρ B 2 m B kg m t ML T m kg C M L T s kg B M L 5 m 2

39 TAREA (NO ENTREGAR) Alfabeto griego (Mayúsculas, minúsculas, nombre) Buscar la NOM-008 (unidades y magnitudes) Identificar cuales son las unidades que usamos en el curso (tablas) Para qué sirve? Quiénes la usan? Definición y características de un vector Ley de Senos y Ley de Cosenos

40 PARA REFLEXIONAR El que no se equivoca nunca es porque nunca hace nada. Mahoma Hacer preguntas es prueba de que se piensa R. Tagore Lo que oyes lo olvidas, lo que ves lo recuerdas, lo que haces lo aprendes. Proverbio chino

41 Magnitudes Físicas por su naturaleza Escalares Vectoriales