Conceptos Fundamentales Notación Científica Magnitudes y Unidades Sistema Internacional de Unidades Conversión de Unidades Análisis Dimensional

Transcripción

1 Conceptos Fundamentales Notación Científica Magnitudes y Unidades Sistema Internacional de Unidades Conversión de Unidades Análisis Dimensional Materia: es todo lo que existe en el espacio, en el tiempo y en permanente movimiento. Energía: En Física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo Fenómeno Físico: es un cambio transitorio que experimenta la materia sin alterar su estructura interna. Ley Física: es un enunciado conciso, expresado generalmente en forma de ecuación, que describe cuantitativamente a un fenómeno físico, en un amplio margen de casos. 1

2 Método Científico: Es el procedimiento que utilizan los científicos para explicar un fenómeno. Comprende: Observación y experimentación. Ordenación y análisis de los datos. Hipótesis y teoría. Predicción y comprobación. Magnitud Física: Es aquella que se puede medir cuantitativamente y expresar con su correspondiente unidad de medida. Ejemplo: longitud, masa, tiempo, temperatura, velocidad, aceleración, fuerza, trabajo, potencia, energía, densidad, presión, etc, La parte de la Biofísica que estudia las medidas del cuerpo humano se denomina Biometría o Antropometría. Según el Sistema Internacional de Unidades se tienen dos criterios de clasificación: A) Por su Origen: De Base (o fundamentales).- Son magnitudes que permiten fijar un sistema de unidades. Derivadas.- Son magnitudes que se obtienen a partir de la combinación de las magnitudes fundamentales. B) Por su Naturaleza: Escalares.- Son magnitudes que para ser definidas se requiere solamente de un número y la unidad correspondiente. Vectoriales.- Son magnitudes que para ser definidas además de número y unidad requieren orientación. 2

3 SUB SISTEMAS L M T C G S cm g s M K S m kg s F P S pie libra s SISTEMAS DE UNIDADES SUB SISTEMAS L F T C G S cm gf s M K S m kgf s F P S pie lbf s SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.) El S.I. está formado por magnitudes fundamentales y derivadas. Se pueden formar múltiplos y submúltiplos decimales de cada unidad mediante el uso de prefijos. 3

4 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.) CANTIDAD FÍSICA UNIDAD SIMBOLO Longitud metro m Masa kilogramo Kg Tiempo segundo s Temperatura termodinámica Kelvin K Intensidad de corriente eléctrica amperio A Intensidad luminosa candela cd Cantidad de sustancia mol mol SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.) CANTIDAD FISICA UNIDAD SIMBOLO Superficie metro cuadrado m 2 Volumen metro cúbico m 3 Densidad 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 Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s 2 Fuerza newton N SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.) CANTIDAD FISICA UNIDAD SIMBOLO Trabajo o energía joule J potencia watt W presión pascal Pa frecuencia hertz Hz cantidad de electricidad coulombio C potencial eléctrico volt V capacitancia eléctrica farad F resistencia eléctrica ohm Ω 4

5 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.) CANTIDAD FÍSICA UNIDAD SIMBOLO Ángulo Plano radián rad Ángulo Sólido estereorradián sr Exa E Peta P Tera T Giga G 10 9 Mega M 10 6 Kilo K 10 3 Hecto h 10 2 Deca da 10 1 SUBMÚLTIPLOS DEL S.I. PREFIJO SIMBOLO FACTOR Deci d 10-1 Centi c 10-2 Mili m 10-3 Micro µ 10-6 Nano n 10-9 Pico p Femto f atto a

6 Se emplea Notación Científica cuando tratamos con números muy grandes y/o muy pequeños, expresándolos en función a otro con base 10. Ejemplos: = 6,02 x = 6,02E11 0, = 2,54 x = 2,54E-10 0, = -1,65 x 10-9 = 1,65E-9 1 micra (µ)= 10-6 m = 10-4 cm 1 pulg = 2,54 cm 1 Amstrong (A) = m = 10-8 cm 1 m = 100 cm = 3,281 pie 1 cm = 10-2 m 1 milla terrestre =1609 m 1 milla marítima = 1853 m 1 yarda = 3 pie = 0,914 m 1 pie = 30,48 cm = 12 pulg 1 cm = 10 mm 1 km = m 1 milla = 1,60 km 6

7 l 7

8 C = Velocidad de la luz = 3x10 8 m/s e = Carga del electrón = -1,6x10-19 C h = Constante de Planck = 6,626x10-34 J.s G = Constante gravitatoria = 6,67x10-11 N.m 2 /kg 2 Masa del electrón = 9,1x10-31 kg Masa del protón = 1,67x10-27 kg N A ( Número de Avogadro) = 6,023x10 23 partículas/mol PROBLEMAS DE APLICACIÓN TEMA: CONVERSIÓN DE UNIDADES Problema N o 1: Si la presión manométrica pulmonar de una persona equivale a 31 mm Hg Cuál es su valor en kpa? 1 atm = 760 mm Hg = 10 5 Pa a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 Resolución: Este tipo de ejercicios se resuelve aplicando factores de conversión o factores unidad. Los factores de conversión a utilizar son dos: 760 mm Hg = 10 5 Pa y 1 kpa = 10 3 Pa 5 10 Pa 1kPa Pm = 31mmHg = 4 kpa 3 760mmHg 10 Pa Problema N o 2: La masa promedio del corazón de un bebé es de aproximadamente 1 onza. En mg ésta masa equivale (en mg) a: a) 28,36 b) 283,6 c) 2836d) 2,836x10 3 e)2,836x10 4 Resolución: En este caso los factores de conversión (o factores unidad) a utilizar son los siguientes: 1 onza = 28,36 g y 1 mg = 10-3 g. 28,36 g 1mg 1onza 10 g 4 mcorazón = 1onza = 2,836 x10 mg 3 8

9 Problema N o 3: Una gragea de andantol contiene 12 mg del agente activo. Si este medicamento se suministra dos veces al día a un paciente, cuántos µg ingirió el paciente en cuatro días de tratamiento? a) 4, b) 2, c) 9, d) 9, e) 9, Resolución: Sea m la masa del medicamento ingerida por el paciente durante los cuatro días (total 8 dosis ). Entonces, tenemos que: µ 1mg 10 g 3 10 g 1 g 4 m = (12 mg ) 6 [ 8] = 9,6 10 µ g Problema N o 4: El VOLTAREN es un antiinflamatorio cuya dosificación en niños mayores de un año es de 0,5 a 2 mg/kgf de peso corporal al día, repartido en dos tomas. Si el niño pesa 25 kgf, cuántos gramos como mínimo ingirió el niño en una semana? a) 87,5 b) 175 c) 350 d) 8,75x10-2 e) 3,5x10-1 Resolución: Sea m la masa mínima del medicamento ingerida por el niño durante una semana (total 7 días). Entonces, tenemos que: mg kgf 10 g 1mg 3 2 m = (0,5 25 kgf ) 7 = 8,75 10 g [ ] 9