Introducción a la Ciencias

La Física es una ciencia experimental que estudia los fenómenos naturales como: el vuelo de un pájaro, avión, globo aerostático, el movimiento de una bala, un patinador, o un satélite alrededor de la Tierra, la causas y efectos que provocan el movimiento, el equilibrio, los choques, los imanes, la electricidad, la luz, los líquidos y gases en equilibrio y en movimiento, el calor, el sonido y las ondas, la fuerzas que gobiernan los átomos, etc.

El objetivo de esta ciencia es descubrir las leyes que actúan en todos estos fenómenos, como también describirlos y anticipar sucesos.

 

Lo interesante de todos los conocimientos que tiene la física es que son comprobables ya que se obtienen de la experiencia. Aunque no siempre es así, muchos físicos llamados Teóricos, utilizando los conocimientos comprobados de la física, un lenguaje matemático y mucha “Genialidad” proponen nuevas explicaciones para los fenómenos observados o bien se anticipan a futuros descubrimientos. Ellos crean “Modelos Físicos” con los cuales intentan explicar como se desenvuelve el universo, los átomos y la naturaleza. Albert Einstein fue un físico teórico, su “Teoría de la Relatividad” recién pudo ser comprobada muchos años después que él la formulara.

Físicos teóricos y experimentales trabajan a la par, éstos últimos en laboratorios donde se reproducen los fenómenos en condiciones controladas y aplican el “Método Experimental”

Pasos del Método Experimental: 

• Observación
• Hipótesis
• Experimentación
• Análisis de Datos
• Enunciado de leyes

 

Galileo Galilei y la Ciencia Empírica

La observación consiste en contemplar atentamente el fenómeno que está en cuestión. Esta observación es “activa”, relacionando lo observado con lo que se sabe del fenómeno, también prestando atención al contexto que acompaña al suceso de interés. Esta observación está llena de cuestionamientos y dudas pero se observa con una mente abierta dejando en juego todas las posibilidades de explicación y causas.

A continuación el científico propone una explicación del porque del hecho. Esta explicación, denominada hipótesis deberá ser comprobada, por lo cual el físico experimental diseña el método para poner a prueba su explicación y muchas veces deberá fabricar el mismo los aparatos para poder experimentar.  Cuando realiza la experiencia, se dedica a medir diferentes propiedades de los fenómenos, para luego comenzar a analizar esos resultados tratando de descubrir la relación entre ellos y  de ahí las leyes naturales que rigen sobre la experiencia.  De esta forma corrobora o refuta su hipótesis. Si los datos de la experiencia no coincide con la hipótesis a ésta se la deshecha. Pero cuando una hipótesis es corroborada muchas veces se dice que probablemente sea cierta y se transforma en ley. Hasta que surja en algún momento un nuevo descubrimiento y una nueva explicación.

 

¿Qué se mide en una experiencia?

Las propiedades de los fenómenos o de los cuerpos que le interesa a la física son aquellas que se pueden cuantificar o sea asignarles un valor numérico por medio de la medición,  por ejemplo: la cantidad de materia, la velocidad, el tiempo que tarda un objeto en recorrer una distancia, esa distancia, el peso del cuerpo, etc.

A esas propiedades que se pueden medir, se les da el nombre de “Magnitud”.

Cuando se mide una magnitud se está comparando esa magnitud con un patrón de medida. Si digo la longitud de una rampa es de 15 metros estoy diciendo que la magnitud “longitud” (de la rampa) es 15 veces mayor que la longitud del patrón de medida  llamado “METRO”

En resumen: A las propiedades físicas se las llaman magnitudes. Las magnitudes se pueden medir, sumar y comparar. Al medir estoy asignando un valor numérico a la propiedad física.

Tipos de magnitudes

Las magnitudes pueden ser escalares o vectoriales. Las primeras quedan definidas con un número y una unidad: 10 segundos, 326 kilogramos, 8 litros. Las vectoriales necesitan además de un vector, que es un segmento orientado, con origen y extremo.  La velocidad, las fuerzas, la aceleración son ejemplos de magnitudes vectoriales.

Sistema de Medidas

A medida que el comercio entre distintos países fue aumentando comenzó a ser necesario  llegar a un acuerdo con respecto al sistema de medidas utilizado por los países involucrados. Esto permitiría que decir “1 kilogramo” o “1 metro” fuese lo mismo para el que vende como para el que compra. Es por eso que se realizo un congreso internacional de medidas en Europa donde se estableció los patrones internacionales de medidas como ser el “kilogramo patrón” que es un cilindro de acero y platino que se encuentra a 20 ºC, nivel del mar y a una presión atmosférica normal.  Así se procedió con el resto de las unidades patrón, luego cada país tiene su copia de estos patrones. En nuestro país estos patrones se encuentran en el INTI (Instituto Nacional de Tecnología Industrial)

El Sistema Internacional de Medidas considera siete unidades de medidas fundamentales

 

Unidad	Símbolo	Magnitud
Kilogramo	kg	Masa
Segundo	seg	Tiempo
Metro	m	Longitud
Mol	mol	Cantidad de materia
Candela	cd	Intensidad Luminosa
Ampère	A	Corriente eléctrica
Kevin	ºK	Temperatura

La siguiente página web puede ser de gran ayuda
https://www.amschool.edu.sv/Paes/science/magnitudes.htm

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Página web donde se pueden realizar equivalencias de unidades 

   http://www.convertidordemedidas.com/

SIMELA?

Super Mapa Cuántico

Super Mapa Cuántico from etsuho

Familia de las partículas subatómicas y sus componentes.-

prof. Adriana B. Vicente

Algunos Problemitas de Dinámica

Hola Chicos aquí les dejo algunas situaciones problemáticas para resolver aplicando los conocimientos adquiridos de cinemática y dinámica. Recuerden que es muy importante el manejo apropiado de las unidades y la equivalencia entre ellas, por no mencionar las diferencias entre el peso y la masa.-

 El sábado pasado Vero fue a “Paloko” a jugar al bowling con sus amigos. Para ello usaba una bola de 0,98kgf a la cual le imprimía una fuerza de 1,2kgf para que luego de recorrer los 20 metros de pista impactase en el blanco. ¿Cuánto tiempo trascurría desde el lanzamiento hasta derribar los bolos? (Suponemos que el rozamiento entre el piso y bola es nulo)

Un repartidor de pizza realizaba su trabajo usando su viejo “scooter” a una velocidad de 36 km/h cuando el motor dejó de funcionar, para detenerse completamente luego de recorrer 75 metros. Si entre el repartidor y su móvil tenemos 150 kgf ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento que los detuvo?

Sobre un cuerpo de 3 N se aplica una fuerza de 2 kgf.
a) Calcular la aceleración que adquiere el cuerpo.
b) La velocidad alcanzada luego de 3 minutos de comenzar a moverse.
c) La distancia recorrida en dicho tiempo.-

 1. Un cuerpo de 2 kg está sometido a una fuerza constante de 6 N. Calcular su aceleración.-

2. Calcular la fuerza necesaria para comunicar a un cuerpo de 36 N una aceleración de 3 m/seg2

3. Una fuerza actúa sobre un cuerpo de 5 kg en forma constante, pasando su velocidad de 3 m/seg a 7 m/seg en 2 seg- Calcular el valor de la fuerza.

4. Un automóvil de 1000 kgf marcha con una velocidad de 90 km/h. Calcular la fuerza que harán los frenos para detenerlo en 70 m

5. Calcular la aceleración producida por una fuerza de 15 N aplicada a un cuerpo de 5 N

6. Cuanto pesará un cuerpo de 35 kgf en un lugar donde la gravedad es de 9,784 m/seg2

7. Un cuerpo por acción de una fuerza en 2 segundos se desplaza 20 m. Si el cuerpo pesa 20 kgf ¿Cuál será el valor de su masa y el de la fuerza aplicada?

8. Un cuerpo de 35 kgf cae desde 200 m de altura. ¿Qué tiempo tarda en caer y cuál es la masa del cuerpo?

9. Calcular la aceleración que le comunica a un cuerpo de 100 kgf una fuerza de 200 kgf

10. Un cuerpo que marcha con una velocidad de 144 km/h es frenado por una fuerza constante en 10 segundos. Calcular el valor de esa fuerza, si su masa es de 1960 kg

Los siguientes problemas incluyen Trabajo Mecánico

Un ciclista sube a su nueva bicicleta y comienza a pedalear generando una aceleración a = 1,5 m/seg2   provocando que luego de 250 m realizó un trabajo de 35.000 Joules. ¿Cuál es el peso total del sistema bicicleta/ciclista?

Queriendo imitar a Galileo, un estudiante de ciencias deja caer objetos desde lo alto de una torre. Toma objetos de 2 kg que poseen una energía potencial de 294 Joules y los deja caer. Calcular la altura de la torre y el trabajo realizado por la fuerza peso.-

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado

EJERCICIOS

Resolver los siguientes problemas:

Problema n° 1) Un cohete parte del reposo con aceleración constante y logra alcanzar en 30 s una velocidad de 588 m/s. Calcular:

a) Aceleración.

b) ¿Qué espacio recorrió en esos 30 s?.

Problema n° 2) ¿Cuánto tiempo tardará un móvil en alcanzar una velocidad de 60 km/h, si parte del reposo acelerando constantemente con una aceleración de 20 km/h ²?

Problema n° 3) Un móvil parte del reposo con una aceleración de 20 m/s ² constante. Calcular:

a) ¿Qué velocidad tendrá después de 15 s?.

b) ¿Qué espacio recorrió en esos 15 s?.

Problema n°4) Un auto parte del reposo, a los 5 s posee una velocidad de 90 km/h, si su aceleración es constante, calcular:

a) ¿Cuánto vale la aceleración?.

b) ¿Qué espacio recorrió en esos 5 s?.

c) ¿Qué velocidad tendrá los 11 s?

Problema n° 5) Un motociclista parte del reposo y tarda 10 s en recorrer 20 m. ¿Qué tiempo necesitará para alcanzar 40 km/h?.

Problema n° 6) Un automóvil parte del reposo con una aceleración constante de 30 m/s ², transcurridos 2 minutos deja de acelerar y sigue con velocidad constante, determinar:

a) ¿Cuántos km recorrió en los 2 primeros minutos?.

b) ¿Qué distancia habrá recorrido a las 2 horas de la partida?.

Problema n° 7) Un automóvil que viaja a una velocidad constante de 120 km/h, demora 10 s en detenerse. Calcular:

a) ¿Qué espacio necesitó para detenerse?.

b) ¿Con qué velocidad chocaría a otro vehículo ubicado a 30 m del lugar donde aplicó los frenos?.

Problema n° 8) Un ciclista que va a 30 km/h, aplica los frenos y logra detener la bicicleta en 4 segundos. Calcular:

a) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?.

b) ¿Qué espacio necesito para frenar?.

Problema n° 9) Un avión, cuando toca pista, acciona todos los sistemas de frenado, que le generan una desaceleración de 20 m/s ², necesita 100 metros para detenerse. Calcular:

a) ¿Con qué velocidad toca pista?.

b) ¿Qué tiempo demoró en detener el avión?.

Problema n° 10) Un móvil que se desplaza con velocidad constante, aplica los frenos durante 25 s, y recorre una distancia de 400 m hasta detenerse. Determinar:

a) ¿Qué velocidad tenía el móvil antes de aplicar los frenos?.

b) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?.

Problema n° 11) Un camión viene disminuyendo su velocidad en forma uniforme, de 100 km/h a 50 km/h. Si para esto tuvo que frenar durante 1.500 m. Calcular:

a) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?.

b) ¿Cuánto tiempo empleó para el frenado?.

Problema n° 12) La bala de un rifle, cuyo cañón mide 1,4 m, sale con una velocidad de 1.400 m/s. Calcular:

a) ¿Qué aceleración experimenta la bala?.

b) ¿Cuánto tarda en salir del rifle?.

Problema n° 13) Un auto marcha a una velocidad de 90 km/h. El conductor aplica los frenos en el instante en que ve el pozo y reduce la velocidad hasta 1/5 de la inicial en los 4 s que tarda en llegar al pozo. Determinar a qué distancia del obstáculo el conductor aplico los frenos, suponiendo que la aceleración fue constante.