Fisica 1 Sistema Unidades

Vista previa del material en texto

Apuntes de clases 
Guía de problemas 
Física 
Especialidad: Electromecánica 
 
Profesor: Jorge Daniel Martinez 
2019 
FÍSICA 
 
Física 
1 
 
Física 
La palabra física (proviene del griego “fysis” que 
significa realidad o naturaleza), es la ciencia 
fundamental sistemática que estudia las propiedades 
de la naturaleza con ayuda del lenguaje matemático. 
Esta ciencia estudia las propiedades de los 
cuerpos y las leyes que rigen las 
transformaciones que afectan a su estado y a su 
movimiento, sin alterar su naturaleza. Es decir, la 
ciencia encargada de analizar las transformaciones 
o fenómenos físicos; por ejemplo, la caída de un 
cuerpo o la fusión de un hielo. Es también aquel conocimiento exacto y razonando de algún 
fenómeno, basándose en su estudio por medio del método científico. Es el estudio de la 
energía, la materia y el espacio-tiempo, así como las interacciones de estos tres conceptos 
entre sí. La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como 
toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que 
la teoría pueda realizar predicciones futuras. Sus estudios tienen alcances amplios en el 
Universo, es capaz de explicar y describir una partícula, hasta desarrollar estudios 
avanzados del nacimiento de una nueva estrella. Más allá de todas estas teorías y conceptos, 
es importante destacar que el término física es utilizado, además, y junto a otras palabras que 
la complementan, para crear términos que son de importante para su uso actual. Por esto, 
decimos que el objetivo de la Física es explicar la realidad. Una posible explicación de la 
realidad, o de una parte de ella, es lo que usualmente llamamos teoría. Esto no es tan obvio 
como puede parecer, no es trivial detallar en que consiste una explicación; y mucho menos 
definir que es realidad y que no es. Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los 
primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito, Aristóteles o Arquímedes, y fue 
continuada después por científicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, James Clerk Maxwell, 
Albert Einstein, Niels Bohr, Paul Dirac, Richard Feynman, Stephen Hawking, entre muchos 
otros. 
https://www.youtube.com/watch?v=712SkFBkgO8 
LAS MAGNITUDES FISICA 
Así como otras ciencias se basa en la descripción y 
la clasificación, la FÍSICA se basa en la MEDICIÓN. 
Esta es su característica. 
El conocimiento que inicialmente se tiene de la 
naturaleza procede de las impresiones de nuestro 
sentido, y este conocimiento es fundamental 
intuitivo y cualitativo. Cuando distintos 
observadores cuentan los cambios que experimentan algunos objetos o sus propiedades, Es 
frecuente comprobar que algunas de ellas no son interpretadas (propiedades) o relatados 
(cambios) de la misma forma por todos ellos. Si una propiedad no se puede medir, no es una 
magnitud. Y si la observación de un fenómeno, no da lugar a una información cuantitativa, 
dicha información será incompleta. Así pues, llamaremos magnitudes, a las propiedades física 
que se pueden medir. 
https://www.youtube.com/watch?v=712SkFBkgO8
 
Física 
2 
 
https://www.youtube.com/watch?v=wpBJmcAiO6Y 
Las matemáticas son parte del lenguaje que necesitamos para comprender los fenómenos 
físicos. 
Entre las magnitudes físicas hay algunas que no depende de las demás, y son MAGNITUDES 
FUNDAMENTALES. Es el caso de la longitud, la masa y el tiempo. 
Aquellas otras magnitudes que depende de las magnitudes fundamentales se llaman 
MAGNITUDES DERIVADAS. Un ejemplo lo constituyen la velocidad, que se define por la 
relación (cociente) entre longitud y tiempo. 
Entre las magnitudes físicas podemos distinguir dos grandes grupos: 
Magnitudes Física Escalares: son aquellas que quedan completamente definidas por un 
número y su correspondiente unidad y están sujetas a las reglas usuales de la aritmética. Tal 
es el caso de la masa, el volumen, la longitud, la energía, el tiempo, por mencionar solo 
algunas de ellas. 
Magnitudes Física Vectoriales: se llaman así a las que quedan caracterizadas por un módulo 
o intensidad aritmética, dirección, sentido y un punto de aplicación, estando por lo tanto sujetas 
a las reglas del álgebra vectorial. Tal el caso de la velocidad, la aceleración, la fuerza, entre 
otras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.youtube.com/watch?v=W4AwXQfn_o4 
Medición 
Medir es comparar una cantidad obtenida de algo con una cantidad (medida) convencional, la 
cual se conoce previamente al estudio de medición. Esta unidad o dimensión es utilizada para 
comparar y determinar cuántas veces se encuentra contenida en la cantidad de la medición. 
El resultado de medir lo llamamos Medida. 
En el campo de la medición la posibilidad de que existan los errores es amplia, los cuales pueden ser 
dados por imperfecciones que pueda tener el instrumento medidor o errores experimentales (humanos), 
a pesar de que siempre se debe tener en cuenta la existencia del error, debe tratarse en lo posible de 
que sea mínimo, casi imperceptible, por esta razón es conocido que es muy difícil realizar una medición 
exacta. 
Es necesario recalcar que para que pueda existir una medición correcta tanto la dimensión de lo que se 
quiere como la unidad con la que se va a comparar correspondan a la misma naturaleza o magnitud, 
por ejemplo (es incorrecto medir el peso en centímetros o metro al igual que tampoco se puede 
MAGNITUDES 
Escalares Vectoriales 
Masa. 
Tiempo. 
Temperatura. 
Volumen. 
Superficie. 
Etcétera 
 
Velocidad. 
Fuerza. 
Aceleración. 
Desplazamiento. 
Etcétera. 
https://www.youtube.com/watch?v=wpBJmcAiO6Y
https://www.youtube.com/watch?v=W4AwXQfn_o4
 
Física 
3 
 
establecer la altura de algo en kilogramos; lo correcto sería decir: A partir de la medición de la 
estatura de esa niña se pudo determinar su altura, la cual es de 1,45 metros). 
 
Unidades 
Al patrón de medir llamamos también unidad de medida. Y debe cumplir estas condiciones: 
 Ser inalterable: esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quien realice la medida. 
 Ser universal, es decir utilizada por todos los países. 
 Ha de ser fácilmente reproducible. 
Reuniendo las unidades patrón que los científicos han estimado más conveniente, se han creado los 
denominados Sistema de Unidades. 
https://www.youtube.com/watch?v=YtUO6N9-p5A 
 
El Sistema Internacional 
El SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) es un conjunto de unidades de magnitudes 
fundamentales a partir del cual se puede expresar cualquier unidad de una magnitud derivada. En virtud 
de un acuerdo firmado en 1960, en la mayor parte del mundo utiliza el Sistema Internacional. 
 
 
 
 
 
 
 
El Sistema Métrico Legal Argentino: en Argentina, el SI adoptado a través de la ley N° 19511, 
sancionada el 2 de marzo de 1972, conocida como Sistema Métrico Legal Argentino. 
 Longitud: metro (m). El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 
1/299.792.458 segundos. Este patrón fue establecido en el año 1983. 
 Tiempo: segundo (s). El segundo es la duración de 9.192.631.770 periodo de la 
radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado 
fundamental del cesio-133. Este patrón fue establecido en el año 1967. Durante mucho 
tiempo se definió como 1/86.400 del día solar medio, esto es, del tiempo que tarda la 
Tierra en dar una vuelta completa sobre su eje de rotación.https://www.youtube.com/watch?v=YtUO6N9-p5A
 
Física 
4 
 
 Masa: kilogramo (kg). El kilogramo es la masa de un cilindro d aleación de Platino-Iridio 
depositado en la oficina internacional de Pesas y Medidas. Este patrón fue establecido 
en el año 1887. 
Unidades Fundamentales en el Sistema Cegesimal 
 Longitud: centímetro (cm). 1/100 del metro (m) SI. 
 Tiempo: segundo (s). La misma definición del SI. 
 Masa: gramo (g): 1/1000 del kilogramo (kg) SI. 
Unidades del Sistema Técnico 
Un sistema técnico de unidades es cualquier sistema de unidades en el que se toma como 
magnitud fundamental la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura. No hay un sistema 
técnico normalizado de modo formal, pero normalmente se aplica este nombre específicamente 
al basado en el sistema métrico decimal y que toma el metro o el centímetro como unidad de 
longitud, el kilopondio como unidad de fuerza, el segundo como unidad de tiempo y la 
kilocaloría o la caloría como unidad de calor. Al estar basado en el peso en la tierra, también 
recibe los nombres de sistema gravitatorio (o gravitacional) de unidades terrestre de unidades. 
 Longitud: metro (m). La misma definición del Sistema Internacional. 
 Tiempo: segundo (s). La misma definición del Sistema Internacional. 
 Fuerza: kilogramo-fuerza (kgf). El peso de una masa de 1 kg (SI), en condiciones 
normales de gravedad (g = 9,80665 m/s2). 
Diferencia entre masa y peso: Cuando se definieron las unidades fundamentales en el SI se 
intentó aclarar la confusión entre concepto de masa y peso, lo que permitió clarificar el sistema 
técnico de unidades: 
 El sistema técnico estableció el kilogramo-fuerza como unidad fundamental, quedando la 
masa como unidad derivada, u.t.m.: unidad técnica de masa. 
 El sistema Internacional instauró el kilogramo (hasta entonces llamado a menudo 
kilogramo-masa, para diferenciarlo del kilogramo-fuerza) como unidad fundamental de 
masa, mientras que la fuerza es unidad derivada: el newton: 1 N = 1 kg. 1m / 1 s2. 
La confusión aún persiste. Notemos que una 
masa de 1 kg (SI), en la tierra en condiciones 
normales de gravedad, pesa exactamente 1kgf 
= 9,80665 N (SI). En cambio, si esa misma 
masa de 1 kg (SI) se pesa en la luna, con una 
báscula de muelle elástico, dará un peso de 
0,1666 kgf, ya que la intensidad de la atracción 
gravitatoria en la Luna (es la sexta parte de la 
atracción terrestre), aunque conserve su masa 
de 1 kg = 1/ 9,8 u.t.m. 
https://www.youtube.com/watch?v=jtRg4aeMKbk 
https://www.youtube.com/watch?v=jtRg4aeMKbk
 
Física 
5 
 
Múltiplos y submúltiplos 
Es frecuente que las unidades del SI. Resulten unas veces excesivamente grande para medir 
determinadas magnitudes y otras, por el contrario, demasiado pequeñas. De ahí la necesidad 
de los múltiplos y submúltiplos. Podemos mencionar algunos: 
 
 
Conversión entre múltiplos y submúltiplos 
Cuando queremos convertir el valor de una unidad entre prefijos, debemos hacer lo siguiente: 
 Miramos el factor del prefijo desde el que queremos convertir y lo llamamos A (si no 
tiene prefijo, A valdrá 1). 
 Miramos el factor del prefijo al que queremos convertir y lo llamamos B (si no tiene 
prefijo, B valdrá 1). 
 Multiplicar el valor de la unidad por A y el resultado lo dividimos por B. 
 
Por ejemplo: si queremos convertir 5 hectómetro en kilómetro. 
 Miramos el factor prefijo desde el que queremos convertir, hecto = 102, luego a = 102 
 Miramos el factor prefijo al que queremos convertir: kilo = 103, luego B = 103 
 Pues multiplicamos 5 por 102 y el resultado lo dividimos por 103 lo que nos dá 0,5 
 
Física 
6 
 
 
5 hm = 
5 .102
103
 = 0,5 km 
Entonces 5 hectómetro son 0,5 kilómetros. 
https://www.youtube.com/watch?v=KFlM6f_WRdM 
https://www.youtube.com/watch?v=ZCxjFVF3l9k 
Equivalencia de unidades de longitud 
1 pulgada (in) = 0,025 4 m = 2,54 cm 
1 pie (ft) = 12 in = 0,304 8 m = 30,48 cm 
1 metro = 1,0936 yardas 
1 milla terrestre (mi) = 1 760 yd = 5 280 ft = 63 360 in = 1 609,344 m 
1 milla marina (náutica) = 1,852 km = 1 852 m 
1 yarda (yd) = 3 pie (ft) = 36 pulgadas (in) = 0,914 4 m = 91,4400 cm 
Equivalencia de unidades de masa. 
1 kilogramo = 2,2046 libras (lb). 
1 tonelada métrica (t) = 1000 kg. 
1 onza (oz) = 7,2575 kg 
Equivalencia de unidades de capacidad. 
1 litro (l) = 1 dm3 = 1000 mililitros = 33,8141 onzas (oz) 
1 galón = 3,7854 litros 
1 pie cúbico (ft3) = 28,3168 litros. 
https://www.youtube.com/watch?v=Xu0lcWEO9nI 
https://www.youtube.com/watch?v=ArlRwcoaTOo 
https://www.youtube.com/watch?v=rpMsN1aA17M 
https://www.youtube.com/watch?v=_zbeX42GCac 
https://www.youtube.com/watch?v=NNCvHedbz84 
Notación Científica 
https://www.youtube.com/watch?v=fYBFpz3ly28 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.youtube.com/watch?v=KFlM6f_WRdM
https://www.youtube.com/watch?v=ZCxjFVF3l9k
https://www.youtube.com/watch?v=Xu0lcWEO9nI
https://www.youtube.com/watch?v=ArlRwcoaTOo
https://www.youtube.com/watch?v=rpMsN1aA17M
https://www.youtube.com/watch?v=_zbeX42GCac
https://www.youtube.com/watch?v=NNCvHedbz84
https://www.youtube.com/watch?v=fYBFpz3ly28
 
Física 
7