maxi fisica - Kevin Martínez

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Unidad 1: Introducción a la Física 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción 
A la física 
 
 
Conceptos de física 
 
 
Magnitudes físicas 
 
 
Unidades 
 
Sistemas de unidades 
 
 
Vectores 
 
Descomposición 
de vectores 
Unidad 1: Introducción a la Física 2 
 
 
Conceptos de física 
 
La Física es una ciencia experimental y se relaciona con otros campos de las ciencias (matemática, química, 
etc.). Los físicos observan los fenómenos naturales e intenta encontrar los patrones y principios que los 
describen. Tales patrones se denominan “Teorías Físicas” o, si están muy bien establecidos y se usan 
ampliamente, “leyes o principios físicos”. 
 
 Unidad de observación: es la unidad física que nos interesa estudiar u observar con fines de 
investigación y experimentación. Estas unidades de observación poseen características y pueden ser 
variables o constantes. 
 
 Modelo: se utiliza para comprender un tipo de fenómeno, siendo esta una versión simplificada de un 
sistema físico demasiado complejo como para analizarse con todos sus por menores y así crear un 
“modelo idealizado”. 
 
 Principio: Cualquiera de las primeras verdades que sirven de base a una ciencia (de inercia, de 
conservación de la energía, de Heinsemberg, de exclusión de Pauli, etc.). 
 
 Leyes: Relaciones cuantitativas que vinculan los distintos fenómenos (de Ohm, de Boyle, de Henry, 
de Moseley, etc.) 
 
 Teoría: Conjunto de leyes, suposiciones y explicaciones relativas a fenómenos de igual naturaleza (de la 
relatividad, atómica, cinética de los gases, etc.) 
 
Magnitud 
 
Se denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema físico que pueden ser 
expresadas en forma numérica (cantidad física) acompañada de una unidad de medida. 
 
Magnitudes escalares 
 
son magnitudes que se caracterizan por expresar un valor fijo que carecen de dirección y sentido. Ejemplos: 
temperatura (38º C), tiempo (60 seg), masa (70 kg), volumen (750cm
3
). 
 
Sistema de unidades 
 
Sistemas de Unidades Magnitudes 
Fundamentales 
Unidades Símbolos 
 
Sistema Internacional(S.I) o 
M.K.S 
Longitud (L) metro m 
Masa (M) kilogramo Kg 
Tiempo (T) segundo seg 
 
Cegesimal (C.G.S) 
Longitud (L) centímetro cm 
Masa (M) gramo gr 
Tiempo (T) segundo seg 
 
Técnico 
Longitud (L) metro m 
Masa (M) unidad técnica de masa UTM 
Tiempo (T) segundo seg 
Unidad 1: Introducción a la Física 3 
 
 
Las mediciones exactas y confiables exigen unidades inmutables que los observadores puedan duplicar en 
distintos lugares. El sistema de unidades empleado por los científicos e ingenieros en todo el mundo se 
denomina comúnmente “sistema métrico”, pero desde 1960 su nombre oficial es Sistema Internacional , o 
SI. Otros de los sistemas de mediciones que trabajaremos a continuación son: Técnico y Cegesimal o C.G.S. 
En resumen, las medidas de las magnitudes físicas exigen comparar estas propiedades con otras que se 
denominan patrón en el que se le asigna un cierto valor unitario de la misma. Es decir, medir una cantidad 
física considerada como una unidad. Para realizar las medidas se utilizan instrumentos de medición, los 
cuales pueden ser: calibre, balanza analítica, cinta métrica, cronometro, termómetro, etc. 
 
Conversión de unidades: Estrategia para resolver problemas. 
 
Para realizar conversiones de unidades físicas resulta conveniente seguir una serie de pasos que detallamos a 
continuación. 
 
1)- Identificar los conceptos pertinentes 
La conversión de unidades es importante, pero también es importante saber cuándo realizarla. En general, lo 
mejor será usar las unidades fundamentales en el SI (longitudes en metros, masas en kilogramos y tiempo en 
segundos) dentro de un problema. Si la respuesta se debe dar en otras unidades (kilómetros, gramos u horas, 
por ejemplo), espere hasta el final para efectuar la conversión. 
 
2)- Plantear el problema y ejecutar la solución. 
Las unidades se multiplican y se dividen igual que los símbolos algebraicos ordinarios. La clave es que 
podemos expresar la misma magnitud física en dos unidades diferentes 
y formar una igualdad. 
 
Por ejemplo, al indicar que un minuto es igual a sesenta segundos, no queremos decir que el número 1 sea 
igual al número 60, sino que un minuto representa el mismo intervalo de tiempo que sesenta segundos. 
Por ello el cociente (1 min/60s) es igual a 1. Lo mismo que su recíproco (60s/1min). 
Podemos multiplicar una magnitud por cualquiera de estos factores, sin alterar el significado físico de la 
misma. Por ejemplo, para averiguar cuántos segundos hay en tres minutos, escribimos: 
 
 (
 
 
) 
 
3)- Evaluar la respuesta. 
Si convertimos las unidades correctamente, se eliminarán las unidades no deseadas, como por ejemplo en el 
caso anterior. Si hubiéramos multiplicado 3 min por (1min/60seg), el resultado hubiera sido (1min
2
/20 seg), 
una forma un tanto rara para medir el tiempo. Para asegurarse de convertir bien las unidades, usted debe 
incluirlas en todas las etapas del cálculo. 
Por último verifique si la respuesta es lógica. ¿El resultado 3min=180seg es razonable? La respuesta es SÍ; 
el segundo es más pequeño que el minuto, por lo que habrá más segundos que minutos en el mismo intervalo 
de tiempo. 
 
Magnitudes vectoriales 
 
Este tipo de magnitudes cuentan con modulo (cantidad), dirección y sentido. Ejemplos: Fuerza (70 N), 
velocidad (110 km/hs), aceleración (20 m/s
2
), etc. 
Vectores 
 
Un vector es la expresión que proporciona la medida de cualquier magnitud vectorial. Podemos considerarlo 
como un segmento orientado y se simboliza con una letra y una flecha arriba (v, a, F, etc.). 
 
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La flecha nos permite distinguir que estamos en presencia de una magnitud vectorial; cuyas partes estan 
dadas por: 
 Un origen. 
 Un extremo 
 Una dirección: la de la recta que lo contiene. 
 Un sentido: indicado por la punta de flecha. 
 Un módulo, indicativo de la longitud del segmento. 
 
 
 
 
Para definir las componentes de un vector, partimos de un sistema rectangular de ejes de coordenadas 
(cartesianos) y luego dibujamos el vector con su cola en 0, el origen del sistema. Podemos representar 
cualquier vector (V) en el plano “xy” como la suma de un vector paralelo al eje x (vx) y un vector paralelo al 
eje y (vy). Siendo “vx” y “vy” los vectores componentes del vector V. 
 
 
 
 
 
 
Para determinar el módulo del vector se utiliza la fórmula de Pitágoras, dicha expresión queda: 
 
 
 
 
 
 √ 
 
 
 
Para determinar la dirección hay que considerar el ángulo aplicando las funciones trigonométricas. 
 
 
 
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Actividades: 
 
1) Ubicar en cada uno de los tres recipientes, las unidades físicas según correspondan con el sistemas de 
unidades consignado en el rótulo. 
 
Segundo (seg), metro (m), centímetro (cm), gramo (g), kilogramo (Kg), unidad técnica de masa (UTM). 
 
 
 
 
 
 
2) Utilizando la tabla de unidades físicas y los conocimientos adquiridos, convertir cada una de las siguientes 
magnitudes en los sistemas de unidades indicados. 
 
Convertir a: 
 
Sistema internacional (S.I) 
a) 16 Km= 
b) 1.500 gr= 
c) 3 hs= 
d) 2 ha= 
 
Sistema cegesimal (C.G.S) 
a) 7 m= 
b) 0.9 Kg= 
c) 45 min= 
d) 5 (pulgadas)= 
 
Sistema Técnico 
a) 950 cm= 
b) 12 Kg= 
c) 1,4 hs= 
d) 30 (pies)= 
 
 
3) Situaciones problemáticas: 
 
 
a) Una empresa de agua necesita calcular el volumen necesario para el tanque de agua de una escuela a la 
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que acuden 500 alumnos. Si cada estudiante consume medio litro por jornada ¿qué volumen deberá tener 
como mínimo el tanque de agua? Expresar dicho resultado en el sistemainternacional. 
 
 
b) Un agricultor ha logrado cosechar 7,5 toneladas de maíz ¿A cuántos kg equivalen? 
 
 
c) Si se desea preparar la receta de una torta, y se necesita 675 kg de harina pero se dispone de una 
balanza que mide en gramos. ¿Cuántos gramos equivalen? 
d) Comparar las siguientes medidas. Para ello, escribirlas en términos de una misma unidad y ordenarlas 
de mayor a menor. 
Juan corrió por las avenidas de Sáenz Peña 2,5 km 
Roberto recorrió en su bicicleta 4.250 metros 
Cristian camino una distancia de 175.000 cm 
 
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