viernes, 3 de noviembre de 2017

MAGNITUDES FÍSICAS

Medidas antropomorfas: la manera natural de medir longitudes en épocas primitivas consistía en usar diversas partes del cuerpo para ese propósito. Ejemplo, el palmo es la distancia máxima entre los extremos de los dedos extendidos de una mano (21 cm), el codo es la distancia entre la punta de los dedos y el codo, y la yarda es la distancia desde la nariz hasta la punta de los dedos, o también la medida de la cintura del hombre. Sin embargo, el mayor problema de estos patrones consistía en las longitudes y medidas de dichas partes varían de una persona a otra.
Tiempo después se implantaron únicos patrones para no preocuparse más por las medidas de cada uno. La yarda patrón se hizo coincidir con la distancia entre la nariz y las puntas de los dedos del rey Enrique I de Inglaterra. El pie patrón se supone que está basado en el pie de Carlomagno. Estos patrones son copiados en varas que se envían a cada pueblo para controlar las actividades de los comerciantes locales”.

Tomado de: los números y su historia de Isaac Asimov.

TEMA 1: MAGNITUDES BÁSICAS DE LA FÍSICA Y CONVERSIONES DE UNIDAD

OBJETIVO: Conocer a fondo el sistema internacional de unidades (múltiplos y submúltiplos de su unidades), y realizar conversiones entre cantidades físicas.

La medición de las magnitudes física: Medir es comparar una magnitud física con una cantidad fija que se toma como patrón y que se denomina unidad. Las unidades base del Sistema Internacional de Unidades (SI) son:
Magnitud
Unidad
Símbolo
Longitud
Metro
M
Masa
Kilogramo
Kg
Tiempo
Segundos
S
Corriente Eléctrica
Amperio
A
Temperatura Termodinámica
Kelvin
K
Cantidad de sustancia
Mol
Mol
Intensidad luminosa
Candela
Cd

A partir de estas 7 unidades de base se establecen las demás unidades de uso práctico, conocidas como unidades derivadas, ellas son:
MAGNITUDES
NOMBRE
SÍMBOLO
Superficie
Metro cuadrado
m2
Volumen
Metro cúbico
m3
Densidad de masa (densidad)
Kilogramo por metro cúbico
Kg/m3
Velocidad lineal (velocidad)
Metro por segundo
m/s
Velocidad angular
Radian por segundo
Rad/s
Aceleración
Metro por segundo cuadrado
m/s2
Aceleración angular
Radian por segundo cuadrado
Rad/s2

Desde el punto de vista operacional de la Física es muy importante saber manejar la conversión de unidades, ya que en los problemas en que se presentan las magnitudes físicas, éstas deben guardar homogeneidad para poder simplificarlas cuando sea necesario, es decir, deben ser de la misma especie. Por ejemplo, si se tienen: 8m + 10m + 5m = 23m, éstas se pueden sumar porque son de la misma especie, pero si se tiene: 8m + 100cm + 0,5dm, estas cantidades no se pueden sumar hasta que no se transformen a un solo tipo de unidad.

Pasos para realizar la conversión
1. Escriba la cantidad que desea convertir.
2. Defina cada una de las unidades incluidas en la cantidad que va a convertir, en términos de la unidad o de las unidades buscadas.
3. Escriba dos factores de conversión para cada definición, uno de ellos reciproco del otro.
4. Multipliquemos la cantidad que desea convertir por aquellos factores que cancelen todas las unidades, excepto las buscadas.

Ejemplo 1: Expresar en metros la distancia entre dos ciudades, separadas 1240 Km.
Equivalencia a usar: 1Km = 1000m, entonces:



Ejemplo 2: La velocidad de un ser humano caminando es 5 km/h, convertir esta velocidad a m/s.
Equivalencias a usar: 1Km = 1000m  y  1h = 3600 s, entonces:


Ejemplo 3: La velocidad de un pez es 36000 cm/min, convertir esta velocidad a m/s.
Equivalencias a usar: 1m = 100cm  y 1min = 60 s, entonces:


Tabla de conversiones
Longitudes
Metro
Kilometro
Pulgada
Pie
Yarda
Milla
1
0,001
39,3701
3,28
1,093
0,00062
1000
1
39370,1
3280,84
1093,61
0,62137
0,0254
0,0000254
1
0,08333
0,0277
0,00002
0,3048
0,0003
12
1
0,3333
0,00019
0,9144
0,00091
36
3
1
0,00057
1609,34
1,60934
63360
5280
1760
1
Otras medidas de longitud
Metro
Decímetro
Centímetro
Milímetro
Micrómetro
Nanómetro
1
10
100
1000
1000000
1000000000
Masas
Kilogramo
Gramo
Miligramo
1
1000
1000000
0,001
1
1000
0,000001
0,001
1
Una libra equivale a 453,6 gramos
Tiempos
Años
Días
Horas
Minutos
Segundos
1
365,25
8766
525960
31557600
0,0027379
1
24
1440
86400
0,000114077
0,041666
1
60
3600
1,90128x10-6
0,000694
0,01666
1
60
3,168x10-8
0,000011574
0,000277
0,0166
1
Áreas
Kilómetro cuadrado
Metro cuadrado
Centímetro cuadrado
1
1000000
10000000000
0,000001
1
10000
1 x 10 -10
0,0001
1
Una Hectárea es igual a 10000 metros cuadrados
Volúmenes
Metro cúbico
Decímetro cubico
Centímetro cúbico
Milímetro Cubico
Litro
1
1000
100000
1000000000
1000
0,001
1
1000
1000000
1
0,000001
0,001
1
1000
0,001
1x 10 -9
0,000001
0,001
1
0,000001


TEMA 2: NOTACIÓN CIENTÍFICA

OBJETIVO: Aprender a expresar cantidades muy grandes o muy pequeñas utilizando notación científica.

DEFINICIÓN: La notación científica permite expresar esas cantidades muy grandes o muy pequeñas como potencias en base 10 y exponente entero, de la forma: a x 10n,  donde a es un número racional entre o y 9, n número entero.

Ejemplo 1: El número 5 800 000 000 = 5,8 x 109.
Ejemplo 2: El número 0,0000000000245 = 2,45 x 10-11
Ejemplo 3: El número 1,234 x 105 = 123400
Ejemplo 4: El número 3,4 x 10-3 = 0,0034

OPERACIONES CON NOTACIÓN CIENTÍFICA

1. SUMA O RESTA CON IGUAL POTENCIA DE 10
La potencia 10 se toma como factor común y se operan los números que aparecen antes de la potencia.
Ejemplo 1: 5,34 x 103 + 3,239 x 103 = (5,34 + 3,239) x 103 = 8,579 x 103

2. SUMA O RESTA SON POTENCIAS DE 10 DIFERENTES
Se convierten los números a una potencia en común (lo mayor) y luego se procede igual que en el punto anterior.
Ejemplo 2: 3,45 x 103 + 6,5 x 105 = 0,0345 x 105 + 6,5 x 105 = (0,0345 + 6,5) x 105 = 6,5345 x 105

3. MULTIPLICACIÓN Y DIVISIÓN
Se multiplica o se divide la parte entera o decimal de los números y en las potencias de 10 se aplican las propiedades de potenciación.
Ejemplo 3: (0,426 x 104) (0,23 x 102) = 0,09798 x 106

Ejemplo 4: (1,23 x 10-2) ÷ (2,3 x 103) = 0,534 x 10-5

ACTIVIDADES PARA REALIZAR

Tema 1: MAGNITUDES BÁSICAS DE LA FÍSICA Y CONVERSIONES DE UNIDAD


1.  La distancia de la tierra a la luna es de aproximadamente 380000km. Expresa esta distancia en m, yardas y pulgadas.
2.  Las células del cuerpo tienen cerca de 4 micrómetros de diámetro en promedio, es decir: 4 x 10-6 m. Expresa esta distancia en: mm, pulgadas y dm.
3. Un año luz se define como la distancia que viaja la luz en un año, si esta equivale a 9450 x 109 km en un año, ¿Cuál es la velocidad de la luz en metros por segundo (m/seg)?
4. Himalia, el mayor de los satélites exteriores de Júpiter, posee un área superficial de 90790 km2. Expresa esa superficie en m2.
5. Los pumas llegan a tener una masa de hasta 130 kilogramos. ¿a cuantas libras y gramos equivale esta medida?
6. El anillo que ganan los campeones en algunos deportes estadounidenses, está elaborado a base de oro
7. La densidad del isótopo de oro más común es 19,3 g/cm3. Expresar en kg/m3.
8.  La luna gira alrededor de la tierra en un periodo de 28 días aproximadamente. Expresa este tiempo en horas y segundos.
9. El nudo es una unidad de velocidad que se usa con frecuencia en la aviación. Si el nudo equivale a 1milla/hora, expresar en km/h y m/seg la velocidad de un avión que vuela a 600 nudos.
9. El colchón de una cama de agua mide 2m de largo por 2m de ancho y 50 cm de profundidad. ¿Cuál es el l volumen del colchón en m3 y litros?

Tema 2: NOTACIÓN CIENTÍFICA
  1. Expresar los siguientes números en notación científica:
a. 0,00000000002435                                   e. 34 500
b. 0,453                                                         f. 0,0000000002351
c. 12 345 000                                                g. -0, 0000001
d. 32 450 000 000 000                                  h. 12 000 000

  1.  Resuelva las siguientes operaciones:
a. 3,223 x 103 + 2,344 x 105 =                        e. (0,54 x 10-2)(3,46 x 107)
b. 44,5 x 104 – 3,45 x 10-6 =                            f. (6,53 x 103)(21,2 x 105)
c. 56,7 x 105 + 2,65 x 105 =                            g. (23.4 x 106) ÷ (2,4 x 103)
d. 24,5 x 106 – 3.46 x 103 =                            h. (76.7 x 104) ÷ (3,89 x 107)

  1. La edad del universo es aproximadamente 6 x 1017 segundos y la de nuestro sistema solar es de 1,6 x 1017 segundos. ¿Cuál es la edad de nuestro universo en minutos?

  1. La edad del sol es aproximadamente  5 x 109 años. Sin embargo, hay cuerpos que pueden tener 4 veces la edad del sol. ¿Cuál es la edad de estos?