Tarea 1 Fisica Avanzada

Conceptos Básicos de Física. 1. Definición y división de la física. a. División antigua y moderna. 2. Magnitudes Físicas. a. Fundamentales y derivadas. b. Escalares y Vectoriales 3. Sistemas de Unidades. a. Fechas establecimiento o creación. b. Definiciones de sus unidades básicas. 4. Análisis dimensional. a. Ejemplos 5. Conversión de unidades. a. Método correcto de convertir unidades. b. Elaborar Tabla de Factores de conversión.

1. DEFINICIÓN Y DIVISIÓN DE LA FÍSICA. La Física se define como la ciencia dedicada al estudio de la materia y la energía y el modo de cómo estas se relacionan y es una ciencia natural y experimental. Al estudiar la materia podemos llegar a conocer cuáles son las propiedades de las partículas fundamentales y como se agrupan dichas partículas para formar los cuerpos. De igual manera, al estudiar la energía podemos determinar cuáles son las posibles interacciones que llevan a cabo las partículas para originar átomos, moléculas o cuerpos mayores. El estudio de la Física ayuda a comprender las escalas de distancia, masa y tiempo, desde los constituyentes más pequeños de los núcleos de los átomos hasta las galaxias que forman nuestro universo. Los orígenes de preguntas tales como: ¿Qué es el sol?, ¿Por qué el día y la noche?, ¿Por qué el calor y frio?, ¿Qué son las estrellas?, etc. Fueron en la Antigua Grecia, quienes intentaron de explicar el origen del universo y el movimiento de los planetas. Griegos como, Leucipo y Demócrito pensaban como explicar todas las cosas que nos rodean. Hacia el año 300 a. C Aristarco ya consideraba el movimiento de la tierra alrededor del sol. Para el año 1500, un científico italiano, Galileo Galilei llego a comprobar que la tierra giraba alrededor del sol tal como sostenía Copérnico, astrónomo polaco. Durante el siglo XVII, el científico inglés, Isaac Newton, descubrió el movimiento de los cuerpos celestes por medio de su Ley de la Gravitación Universal, donde explicaba que existía una fuerza de atracción entre dos cuerpos cualesquiera, llamada gravedad. A principios del siglo XIX, John Dalton considero que todas las cosas estaban formadas por pequeñas partículas llamadas átomos.

Física Clásica La Física se divide en: Física Moderna

Física Clásica 

   

Mecánica  Estática  Dinámica  Cinemática Termodinámica Electromagnetismo Óptica Acústica

Física Moderna    

Física atómica Física nuclear Mecánica cuántica Física relativa

Mecánica: Estudia el movimiento y el equilibrio de los cuerpos sólidos y los fluidos. La caída libre, el movimiento del agua en una tubería etc. Estática: Estudia las fuerzas en cuerpos en reposo y en equilibrio, respecto a determinado sistema de referencia. Dinámica: Estudia las fuerzas como causa del movimiento de los cuerpos. Cinemática: estudia los movimientos de los cuerpos sin tener en cuenta la causa. Termodinámica: Es el estudio de la temperatura, la transferencia de calor, las propiedades de los sistemas de muchas partículas y la transformación de calor en el trabajo y viceversa. Electromagnetismo: Parte de la física que estudia las relaciones entre el magnetismo y la electricidad. Óptica: Estudia los fenómenos relacionados con la luz: su naturaleza, su propagación, su interacción con la materia, las maneras de producirla, de captarla y de analizarla, sus propiedades y su comportamiento en general. Acústica: Estudia los fenómenos relacionados con la generación, propagación y recepción de los sonidos. Física relativa: Es el estudio de los fenómenos en el que intervienen velocidades lo suficientemente altas o fuerzas de gravedad tan intensas que para las leyes de la física clásica dejan de ser válidas. Física atómica: Es el estudio de las propiedades de los átomos, sus estructuras, sus transformaciones y sus interacciones con la radiación y con el medio que los rodea. Mecánica cuántica: Estudia los fenómenos relacionados con la estructura de la materia, la relación entre la materia y la radiación y las reacciones nucleares.

Física nuclear: Estudio de todos los fenómenos relacionados con el núcleo atómico y las partículas subatómicas. La Física también está relacionada con otras áreas como:        

Astronomía Química Medicina Biología Música Geología Psicología Entre otras.

2. MAGNITUDES FÍSICAS. Se le denomina magnitud física a todo cualquier cuerpo que sus características sean medibles o que se puedan medir. Se han clasificado en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas. Las magnitudes fundamentales son aquellas que se pueden definir con independencia de las demás, estas son: longitud, masa, tiempo, corriente, temperatura, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. Las primeras tres son las magnitudes principales usadas en la mecánica. Las magnitudes derivadas son aquellas que se obtienen con la combinación adecuada de las magnitudes fundamentales, por ejemplo; al combinar longitud y el tiempo (longitud/tiempo) se consigue la velocidad, entre estas se encuentran: el área, el volumen, la velocidad, la densidad, etc. Las cantidades físicas son expresadas matemáticamente por medio de escalares y vectores. Escalar: Es una cantidad que tiene por característica un numero positivo o negativo, por ejempló, volumen, longitud Vector: Un vector es una cantidad que tiene tanto magnitud, dirección y sentido, se representa por medio de una flecha. Un vector se puede representar gráficamente por un segmento de recta dirigida y sus características son: 1. El origen del vector: Es el punto donde se inicia el segmento de recta. 2. La dirección del vector: Esta queda representada por la recta sobre la que se encuentra el vector. 3. Sentido del vector: Está indicado por la punta de la flecha. 4. La magnitud o modulo del vector: Es el tamaño de la flecha, es decir, su longitud del origen a la punta.

Los vectores se pueden clasificar de acuerdo a diversos criterios, uno de los que se emplea tomando en cuenta las dimensiones en que se encuentran ubicados, de acuerdo con lo anterior los vectores se pueden clasificar por: colineales, coplanares y espaciales.

Los vectores coplanares y espaciales se pueden clasificaren función de sus direcciones y orígenes en: vectores concurrentes, vectores paralelos, y vectores ni concurrentes ni paralelos.

Existen otros tipos de vectores los cuales son: vectores deslizantes y vectores fijos. Vector deslizante: Queda definido cuando conocemos su módulo, dirección y recta soporte, se puede trasladar a lo largo de su dirección a un punto arbitrario de la recta en que se encuentra.

Vector fijo: Es el vector que está ligado al origen o punto de aplicación.

3. SISTEMAS DE UNIDADES. Cuando el hombre primitivo tuvo la necesidad de encontrar referencias que le permitieran hablar de lapsos menores a los transcurridos entre salida del sol o la luna, observo que la sombra proyectada por una roca caminaba por el suelo a medida que el tiempo pasaba. Se le ocurrió entonces colocar una piedra en lugares en los cuales se realizará alguna actividad especial, o bien, retornaría a su caverna para comer cuando la sombra de la roca llegará hasta donde haba colocado la piedra. Gracias al desplazamiento de la sombra la roca proyectada por el sol, el hombre tuvo su primer reloj para medir el tiempo. Para medirla longitud, el hombre recurría a medidas tomadas de su propio cuerpo. Los egipcios usaban la brazada, cuya longitud equivalía a las dimensiones de un hombre con los brazos extendidos. Los inglese usaban como patrón la longitud del pie de su rey. Los romanos usaban el paso y la milla equivalente a mil pasos, para ellos un paso era igual a dos pasos de los actuales, pues cada uno era doble, ya que cada pie daba un avance. El codo era la distancia desde el codo hasta el extremo del dedo medio, la cuarta era la distancia entre el extremo del dedo pulgar y el meñique al estar abierta la mano. Sistema Métrico Decimal El primer sistema de unidades bien definido que hubo en el mundo fue el sistema métrico decimal, implantado en 1795 como resultado de la convención mundial de ciencia celebrada en parís, Francia; este sistema tiene una división decimal y sus unidades fundamentales son: metro, el kilogramo-peso y el litro. Sistema cegesimal o CGS En 1881, como resultado del gran desarrollo de la ciencia y por supuesto de la física, se adopta en el congreso internacional de los electricistas en parís, Francia, un sistema llamado absoluto: el sistema cegesimal o CGS propuesto por el físico alemán Karl Gauss, para esté sistema las

unidades propuestas son las mismas: para la longitud el centímetro, para la masa gramo, y el tiempo segundo. Sistema MKS En 1935 en el congreso internacional de los electricistas celebrado en Bruselas, Bélgica, el ingeniero italiano Giovanni Giorgi propone y logra que se acepte su sistema, también llamado absoluto, pues como magnitud fundamental se habla de la masa y no del peso de los cuerpos; este sistema recibe el de nombre de MKS, cuyas iniciales corresponden al metro, el kilogramo y al segundo como unidades de longitud, masa y el tiempo, respectivamente. Sistema Internacional de Unidades (SI) En 1960 científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado, sistema internacional de unidades. Este sistema se basa en el MKS. Las unidades fundamentales son las siguientes: para la longitud el metro (m), para la masa el kilogramo (kg), para el tiempo el segundo (s), para la temperatura al grado Kelvin (ºK), para intensidad de corriente eléctrica al ampere (A), para la intensidad luminosa la candela (cd) y para la cantidad de sustancia el mol. Las definiciones de las unidades fundamentales han cambiado constantemente a lo largo de la historia. Kilogramo (kg), se define como la masa de un cilindro fabricado con una aleación de platinoiridio. Metro (m), es la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de 1/2999 792 458 de segundo. Segundo (s), es el tiempo que requiere un átomo de cesio 133 para realizar 9 192 631 770 vibraciones, que corresponden a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental. Kelvin (K), se define como la fracción 1/273.16 de la temperatura triple del agua, el punto triple del agua corresponde a la temperatura y presión únicas en las que el agua, el vapor de agua y el hielo pueden coexistir en equilibrio. Ampere (A), es la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita y de sección circular despreciable, separados por una distancia de un metro y situados en el vacío, produce entre dichos conductores una fuerza de 2x10^-7 newton por cada metro de longitud. Mol, es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene un número de entidades elementales equivalente a la cantidad de átomos que hay en 0.012kg de carbono 12. La candela (cd), es la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x10^12 hertz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 watt por esterradian.

4. ANÁLISIS DIMENSIONAL.

5. CONVERSIÓN DE UNIDADES. Unidad (atm.l)/(°C.mol) °C °C °F °F °K °K acres años Años-luz Atm Barriles Braza náutica BTU calorias Calorías Centímetros Cl

a a A a a a a a a a a a a a a a a a

Convertir (hPa.dm3)/(°C.mol) °F °K °C °K °F °C Hectáreas Meses Km Pascales Pies cúbicos m Calorías joule BTU Metros L

Resultado 33.8 F 274.15 K -17.22 C 255.93 K -457.87 F -272.15 C 0.4 ha 12 meses 9.46×10^12 km 101,325 Pa 5.61 ft³ 1.83 m 251.996 cal 4.19 J 0.003968 BTU 0.01 m 0.01 l

Cm Cm Cm Cm Cuartos Días Dinas dm Ergios g Galones Galones ingles Gr/cm3 Grados gramos Hectáreas Horas HP Joule Kg Kg/l Kg/dm3 Kilogramos Km kPa Km Km Km/h Km/h Kw L Libras Litros M M m/s m/min m/s m/seg2 M2 M3 Meses Metros Metros cúbicos

a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a

Pulg m Km dm galones Horas Newtons m joule Kg Barriles Litros slug/pie3 Radian Kg Acres Minutos KW Calorías G Kg/m3 Kg/m3 G M Bar Milla terrestre m m/s Km/min HP Cl Kg Galones USA Braza náutica Km Km/h Km/h m/min Ft/min2 Mi2 Cm3 Años Km ft2

0.39 pulg 0.01 m 10^-5 km 0.1 dm 0.25 gal 24 hour 10^-5 N 0.1 m 1.0E-7 joule 10^-3 kg 0.02 barrel 4.55 l 1.94032 slug/pie3 0.02 radian 10^-3 kg 2.47 acre 60 minute 0.75 kW 0.24 cal 1,000 g 1000 Kg/m3 1000 Kg/m3 1,000 g 1,000 m 0.01 bar 0.62 mi 1,000 m 0.28 m/s 0.0166667 Km/min 1.34 hp 100 cl 0.45 kg 0.26 gal 0.55 fathom 10-3 km 3.6 km/h 0.06 Km/h 60 m/min 11811.023622047 ft/min2 3.86×10-7 square mile 1,000,000 cm³ 0.08 year 10-3 km 10.7639 square feet

Mi Mi/h Milímetros Milla náutica Millas

a a a a a

ft Km/s M Km Km

5,280 ft 4.47×10-4 km/s 10-3 m 1.85 km 1.61 km

Millas cuadradas Min Min Ml mmHg N Onzas Pies P2 P3 Pintas Psi Pulg Pulg2 Pulg3 Pulg2 Radian S T Toneladas W Yardas Yardas cuadradas

a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a

Acres Días Horas dm3 Atm Dinas Libras M Yardas cuadradas Barriles Cuartos kPa Cm M2 Cm3 ft2 Grados Horas Kg Kg Hp M Acres

640 acre 6.94×10-4 day 0.02 hour 10-3 dm³ 1.32×10-3 atm 100,000 dyn 0.06 lb 0.3 m 0.11 yr² 0.18 barrel ½ cuarto 6.89 kPa 2.54 cm 6.45×10-4 m² 16.39 cm³ 0.01 ft² 57.3 degree 2.78×10-4 hour 1,000 kg 1,000 kg 1.34×10-3 hp 0.91 m 2.07×10-4 acre

BIBLIOGRAFIA     

Tippens, Paul E.. (2011). Física conceptos y aplicaciones. Perú: Mc Graw Hill. Ing. Héctor Pérez Montiel. (2000). Física General. Décima quinta reimpresión México: Publicaciones Cultural. Bauer, W. y Westfall, Gary D.. (2011). Física para ingeniería y ciencias, Volumen 1, Primera Edición. China: Mc Graw Hill. Aranzeta, Carlos Gutiérrez.. (2009). Física general. China: McGraw-Hill. JOSÉ MARÍA DE JUANA. (2003). Física General, Volumen 1. España: PEARSON EDUCACIÓN, S.A.