La Física Evolución y naturaleza (Magnitudes vectoriales y el Sistema Internacional de Unidades)

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Roberto Rivas Ruiz
hace 6 años
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1 L Físic, un cienci que busc comprender ls leyes de l nturlez L Físic Evolución y nturlez (Mgnitudes vectoriles y el Sistem Interncionl de Uniddes) Prof. Dr. Mrcos Ruiz Ruiz Cómo nce lo que hoy llmmos Físic? Sbemos intuitivmente más de Físic de lo que imginmos. Si trzmos un verticl hci bjo desde el centro de grvedd de un objeto, y ést ce dentro de l bse quiere decir que está en equilibrio estble. Por eso, l Torre de Pis permnece en equilibrio. 1

FÍSICA CLÁSICA siglo XVI - XVII FILOSOFÍA NATURAL Desde los lbores de l humnidd, el hombre se dmir frente

Explicrlos, se vuelve un impertivo pr su necesidd de supervivenci y su sentido de cuslidd.

Por qué se producen ls lluvis, ls sequís y los terremotos?

V AC) Con Aristóteles se consolid l llmd FILOSOFÍA NATURAL.

L revolución ideológic de Aristóteles l hce en el cmpo de l teorí del conocimiento (epistemologí).

III AC) Ls explicciones se bsbn en teorís y métodos (l mtemátic pr describir l nturlez) A Glileo Glilei

2 FÍSICA CLÁSICA siglo XVI - XVII FILOSOFÍA NATURAL Desde los lbores de l humnidd, el hombre se dmir frente los fenómenos de l nturlez. Explicrlos, se vuelve un impertivo pr su necesidd de supervivenci y su sentido de cuslidd. COMIENZO DE LA HUMANIDAD (?) Por qué los objetos cen? L tierr está en movimiento? Por qué se producen ls lluvis, ls sequís y los terremotos? Pero en occidente, se v gestndo un suerte de enfrentmiento nte l especulción sobrenturl. Anximndro (s. V AC) Con Aristóteles se consolid l llmd FILOSOFÍA NATURAL. Aristóteles propone sus ides sobre los cuerpos pesdos y el geocentrismo. L revolución ideológic de Aristóteles l hce en el cmpo de l teorí del conocimiento (epistemologí). Dice que sin experimentción no hy verdd. Aristóteles (s. III AC) Ls explicciones se bsbn en teorís y métodos (l mtemátic pr describir l nturlez) A Glileo Glilei se le consider el pdre de l físic. Investigó sobre l cíd libre de los cuerpos. Afirmb que l nturlez hblb con lenguje mtemático. Glileo Glilei ( ) Isc Newton mplí l obr de Glilei. Es pr muchos el más grnde científico de todos los tiempos. Formul l teorí generl de l mecánic clásic y sus tres fmoss leyes (l ley de inerci, l ley de l celerción y el principio de cción y rección). Isc Newton ( ) 2

FÍSICA siglo XXI FÍSICA MODERNA siglo XX FÍSICA APLICADA siglos XVIII-XIX Termodinámic: Es el estudio de l relción entre clor y trbjo.

Electromgnetismo: Un cmpo mgnético (vrible) induce un corriente eléctric en un circuito y vicevers. H.C.

Será l grn revolución de l físic modern. Mx Plnk define el concepto fundmentl de l mecánic cuántic.

Mx Plnk (1858-1947) Hst el momento, ls investigciones desrrollbn ls ides mecánics clásics de Glilei y Newton.

Albert Einstein gener un revolución científic l plnter su Teorí de l Reltividd Especil que escpb los esquems clásicos: el tiempo trnscurre

Además, propone que l ms ument con l velocidd hst hcerse infinit cundo lcnz l velocidd de l luz (unos 300 000 km/s).

3 FÍSICA siglo XXI FÍSICA MODERNA siglo XX FÍSICA APLICADA siglos XVIII-XIX Termodinámic: Es el estudio de l relción entre clor y trbjo. Se bs en dos principios, el de conservción de l energí y l entropí. Electromgnetismo: Un cmpo mgnético (vrible) induce un corriente eléctric en un circuito y vicevers. H.C. Oerested ( ) Michel Frdy ( ) Jmes C. Mxwell ( ) Mecánic cuántic: Se empiez definir l finl del s.xix. Será l grn revolución de l físic modern. Mx Plnk define el concepto fundmentl de l mecánic cuántic. Es l introducción de un nuev lógic sobre l estructur del átomo. Mx Plnk ( ) Hst el momento, ls investigciones desrrollbn ls ides mecánics clásics de Glilei y Newton. Hst entonces, ls leyes de l físic clásic ern como dogms de fe incuestionbles. Albert Einstein gener un revolución científic l plnter su Teorí de l Reltividd Especil que escpb los esquems clásicos: el tiempo trnscurre de mner diferente pr dos cuerpos que se mueven con distint velocidd. Además, propone que l ms ument con l velocidd hst hcerse infinit cundo lcnz l velocidd de l luz (unos km/s). L posibilidd de intercmbir ms y energí se sintetiz en su fmos relción E=mc2. Albert Einstein( ) Desde entonces, l mecánic cuántic y l mecánic reltivist se convierten en importntes corrientes de investigción. En l ctulidd se siguen efectundo investigciones sobre l nturlez de l mteri, descubriéndose otrs prtículs subtómics (qurks, gluones, tus...) Stephen Hwking ( ) Hwking recoge ls bses teórics pr l investigción de l teorí del big-bng y los gujeros de gusno. Estos últimos, serín los psdizos del futuro pr los vijes en el tiempo. 3

Comencemos estudir l nturlez. Mgnitudes esclres y vectoriles Ls mgnitudes son tributos con los que medimos determinds propieddes físics.

Sin embrgo, result importnte l coherenci entre lo que medimos y cómo lo medimos.

Por ejemplo l ms de un cuerpo, que se mide en kilogrmos (kg) o l tempertur (medid en K o C).

Por ejemplo un fuerz de determindo vlor puede estr plicd sobre un cuerpo en diferentes sentidos y direcciones.

4 Comencemos estudir l nturlez. Mgnitudes esclres y vectoriles Ls mgnitudes son tributos con los que medimos determinds propieddes físics. Por ejemplo un tempertur, un longitud, un fuerz, l corriente eléctric, etc. Encontrmos dos tipos de mgnitudes, ls esclres y ls vectoriles. Sin embrgo, result importnte l coherenci entre lo que medimos y cómo lo medimos. Ls mgnitudes esclres tienen únicmente como vrible un número que represent un determind cntidd. Por ejemplo l ms de un cuerpo, que se mide en kilogrmos (kg) o l tempertur (medid en K o C). En otros csos ls mgnitudes esclres no dn informción complet sobre un propiedd físic. Por ejemplo un fuerz de determindo vlor puede estr plicd sobre un cuerpo en diferentes sentidos y direcciones. Por eso, hy que considerr tmbién ls mgnitudes vectoriles que, como su nombre lo indic, se representn medinte vectores. Además de un módulo (mgnitud o vlor bsoluto) tienen un dirección. Ejemplos de mgnitudes vectoriles son l fuerz, el desplzmiento, l velocidd y l celerción. L ms (esclr) es un propiedd de l mteri y se mide en kilogrmos (kg). Es tmbién l medid de l inerci. En cmbio, el peso (vectoril) es l fuerz sobre un objeto msivo debid l cción del cmpo grvitcionl terrestre. 4

Vector unitrio: Aquel vector cuyo módulo es l unidd y tiene por misión indicr l dirección y sentido de un vector determindo.

5 Ls mgnitudes esclres se representn como vectores. Pr expresr lgebricmente un vector, recurrimos los vectores unitrios crtesinos î, ĵ en el plno e î, ĵ, kˆ en el espcio tridimensionl. Vector unitrio: Aquel vector cuyo módulo es l unidd y tiene por misión indicr l dirección y sentido de un vector determindo.. Puedes expresr el vector A en términos de los vectores unitrios rectngulres, sbiendo que su módulo es de 30 uniddes? Encuentr el vector resultnte y su módulo. Los módulos de los vectores A, B y C son 30, 15 y 20 uniddes respectivmente. 5

El Sistem Interncionl (SI) de uniddes Pr expresr ls mgnitudes físics con un número y un unidd, se necesit un ptrón con el cul comprrls. Pr ello se usn diversos sistems de uniddes.

Mgnitud Unidd Símbolo Longitud metro m Ms kilogrmo kg Tiempo segundo s Tempertur kelvin K Cntidd de sustnci mol mol Intensidd de corriente eléctric mpere Intensidd luminos cndel cd A Ests son ls

6 El Sistem Interncionl (SI) de uniddes Pr expresr ls mgnitudes físics con un número y un unidd, se necesit un ptrón con el cul comprrls. Pr ello se usn diversos sistems de uniddes. Los más empledos son el Sistem Interncionl (SI) y el sistem inglés. Mgnitud Unidd Símbolo Longitud metro m Ms kilogrmo kg Tiempo segundo s Tempertur kelvin K Cntidd de sustnci mol mol Intensidd de corriente eléctric mpere Intensidd luminos cndel cd A Ests son ls uniddes fundmentles Cntidd Físic Símbolo Nombre y Símbolo Unidd SI Uniddes Uniddes fundmentles derivds involucrds involucrds frecuenci f Hertz (Hz) s -1 s -1 fuerz F Newton (N) kg m s -2 kg m s -2 trbjo W Joule (J) kg m 2 s -2 N m energí Q, E p, E c, E els Joule (J) kg m 2 s -2 N m potenci P Wtt (W) kg m 2 s -3 J s -1 presión p Pscl (P) kg m -1 s -2 N m -2 crg Q Coulomb (C) A s A s diferenci de potencil V Volt (V) kg m 2 s -3 A -1 J C -1 eléctrico resistenci R Ω kg m 2 s -3 A -2 V A -1 intensidd de cmpo B Tesl (T) kg s -3 A -1 N A -1 m -1 mgnético flujo Φ Weber (Wb) kg m 2 s -2 A -2 T m 2 mgnético ctividd A Beckerelio s -1 s -1 (Bq) dosis bsorbid W m -1 Gry (Gy) m 2 s -2 J kg -1 Y ésts son ls uniddes derivds. 6

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1 VECTORES 1. MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES. Un mgnitud es un concepto bstrcto. Se trt de l ide de lgo útil que es necesrio medir. Ncen sí mgnitudes como l longitud, que represent l distnci entre