martes, 25 de septiembre de 2012
Herramientas de la física
En física el trabajo científico se orienta a la preposición de los modelos matemáticos y a la actividad experimental como medio de investigación.
Los físicos usan diferentes auxiliares, que podemos llamar herramientas. Entre estas, la fundamental es el pensamiento, que les permite observar, razonar y relacionar. Los físicos también usan sus sentidos y los instrumentos; para comunicar a otros sus descubrimientos u utilizan el lenguaje, tanto hablado como escrito.
En física, las graficas y sus ecuaciones matemáticas asociadas son herramientas importantes para modelar fenómenos y para hacer predicciones.
Magnitudes físicas y su medición
Magnitudes fundamentales y derivadas
Magnitud física se denomina a cualquier concepto físico que puede ser cuantificado, es susceptible de aumentar o disminuir; se clasifican en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.
Magnitudes físicas fundamentales son
o Longitud
o Masa
o Tiempo
o Intensidad de corriente eléctrica
o Temperatura
o Cantidad de sustancia
o Intensidad luminosa
Video:
Medida directa e indirecta de magnitudes
Se le llama medición al proceso de asignar a un numero a una magnitud física como el resultado de comparar la veces que cabe esta propiedad en otra similar tomando como patrón y adaptada como unidad.Cuando se mide, a cada magnitud física se le asocia un número como unidad. Cada unidad se asocia con una magnitud física en particular, como se muestra en la tabla sig.:
Magnitud o variable física
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Unidad de medida
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Tiempo
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Hora (hr)
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Temperatura
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Grados centígrados (°c)
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Longitud
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Metros (m)
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Área
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Metros cuadrados (m2)
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Los sistemas de medida
Las unidades de longitud comúnmente utilizadas
por los antiguos griegos eran el “codo” (que comprendía la distancia de la
parte exterior del brazo, donde se juntan los dos huesos hasta el fin de la
mano) y el pie.
El primer sistema de unidades de uso amplio.
Así, el “sistema métrico decimal”.
Gracias al éxito logrado en la simplificación
de las medidas, el sistema métrico decimal se extendió rápidamente con éxito
por toda Europa, este es un sistema de unidades de medida que incluye al metro
(m), al kilogramo (kg), litro (l), junto con sus submúltiplos; en este sistema
podemos expresar medidas de longitud, masa y capacidad.
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Sistema métrico decimal
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Unidad de
longitud
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Unidad de volumen
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Relación entre volumen y capacidad
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Unidad de superficie
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Unidad de capacidad
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Unidad de masa
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1 km= 10 3m
1 hm= 102m
1 dam=10m
1 m= unidad
1 dm=10-1m
1 cm=10-2m
1 mm=10-3m
1 pm=10-6m
1 A=10-1om
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1 km3=109m3
1 hm3=106m3
1dam3=103m3
1m3= unidad
1dm3=103m3
1cm3=10-6m3
1mm3=10-9m3
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1m3=100L
1dm3=1L
1cm3=10-3L
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1km2=106m2
1hm2=104m2
1dam2=102m2
1m2=unidad
1dm2=10-2 m2
1cm2=10-4 m2
1mm2=10-6m2
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1kL=103L
1hL=102L
1daL=10L
1L=unidad
1dL=10-1L
1cL=10-2L
1mL=10-3L
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1tm=1000kg
1kg=103g
1hg=102
1dag=10g
1g=unidad
1dg=10-1g
1cg=10-2g
1mg=10-3g
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En 1960 la CPGM acordó sustituir el sistema métrico decimal por el sistema internacional de unidades (SI).
Unidades fundamentales y derivadas en el sistema internacional.
Unidades fundamentales, son aquellas que para definirse se necesitan de un patrón estandarizado e invariable.
Unidades derivadas, son aquellas que se definen por medio de las relaciones matemáticas a partir de las unidades fundamentales y se utilizan para medir magnitudes derivadas.
Sistema de unidades
Unidades fundamentales
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Magnitud física
fundamental
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Unidad
fundamental
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Símbolo
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Definiciones de las unidades fundamentales
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Longitud
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Metro
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M
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El metro se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1/299 792458 de segundo (17a conferencia general de pesas y medidas de 1983.
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Masa
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Kilogramo
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Kg
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El kilogramo (kg) se define como la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1a y 3a conferencia general de pesas y medidas, 1889 y 1901).
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Tiempo
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Segundo
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S
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El segundo (s) se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133(13a conferencia general de pesas y medidas, 1967)
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Intensi-
dad de corriente eléctrica
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Amperio o ampare
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A
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El ampare (A) se define con la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 newton por metro de longitud (9a conferencia general de pesas y medidas, 1948)
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Temperatura
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Kelvin
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K
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El kelvin (k) se define como la fracción 2/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple de agua (13a conferencia general de pesas y medidas, 1967)
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Cantidad de sustancia
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Mol
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Mol
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El mol (mol) se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales como átomos que existen en 0,012 kilogramos de carbono 12 (12c) (14a) conferencia general de pesas y medidas, 1971).
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Intensidad luminosa
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Candela
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Cd
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La candela se define (Cd) se define como a intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012 Hz, y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 watt por esterradian (16a conferencia general de pesas y medidas, 1979.
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Sistema internacional de unidades
Unidades derivadas que poseen nombre propio y símbolos especiales
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Magnitudes
Físicas
(Símbolo de magnitud)
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Formula de la que se deriva
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Nombre de la unidad
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Símbolo de la unidad
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Expresada en unidades derivadas
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Expresada en unidades fundamentales
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Frecuencia (V)
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V=1/T
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Hertz
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Hz
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s-1
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Fuerza (F) peso (w), por su nombre en inglés: weight
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F=m.a w=m.g
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Newton
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N
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Kg.m.s2
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Presión (P)
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P =F/A
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Pascal
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Pa
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N.m2
|
Kg.m-1.s2
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Trabajo (T)
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T= F.d
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joule
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J
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N.m
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Kg.m2 .s-3
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Potencia (P)
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P=T/t
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watt
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W
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J.s-1
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Kg.m2 .s-3
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Angulo plano (θ)
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Θ(radianes)=s/r
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Radian
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Rad
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Mm-1 =1
(dimensional)
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Visita:
Ventajas y limitaciones del SI
Ventajas:
1. Unidad: existe una solo una unidad para cada cantidad física.
Regulación y actualización permanente: incorpora las nuevas unidades que va requiriendo el avance de la ciencia y la tecnología.
2. Coherencia: evita interpretaciones erróneas, pues al estar definidas en términos de algún fenómeno natural, las unidades fundamentales pueden reproducirse con la mayor presión posible (la única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definido como la “masa del prototipo internacional del kilogramo”, ósea, el cilindro de platino e iridio almacenado en la oficina internacional de peso y medidas).
3. Relación decimal entre múltiplos y submúltiplos: base 10 es conveniente para la conversión de unidades y el uso de prefijos facilita la comunicación oral y escrita.
Su punto débil del SI esta en sus definiciones de masa y fuerza.
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