unidades,cantidades físicas y vectores

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UNIDADES,
cANTIDADES
FÍSICAS Y VECTORES

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La exactitud en las mediciones es indispensable en las aplicaciones médicas de la
física. Los rayos láser que inciden sobre
esta paciente con cáncer marcan el sitio de
un tumor, el cual se bombardea entonces
con un haz de neutrones de alta energía
proveniente de la aberturacuadrada de la
derecha. Los neutrones depositan su energía en el tumor, detienen su crecimiento y,
en el caso ideal, lo destruyen totalmente.
Dado que el angosto haz de neutrones está
dirigido con gran exactitud, los tejidos saludables que rodean al tumor prácticamente no sufren daños.

Las partículas subatómicas
empleadas en la terapia contra el
cáncer se pueden dirigir con una
exactitud de100 micras. ¿Cuántos
glóbulos sanguíneos humanos en
fila cubrirían esa distancia?

¿

Por qué estudiar física? Por dos motivos. Uno es porque la física es una de las
ciencias más fundamentales. Los científicos de todas las disciplinas aplican
las ideas de la física, desde los químicos quienes estudian la estructura de las moléculas hasta los paleontólogos quienes tratan de reconstruir laforma de andar
de los dinosaurios. Los principios de la física desempeñan un papel fundamental
en el esfuerzo científico por entender cómo las actividades humanas afectan a la
atmósfera y a los océanos, y en la búsqueda de otras fuentes alternas de energía.
También, la física es la base de toda la ingeniería y la tecnología. Ningún ingeniero podría diseñar un dispositivo práctico, sin antesentender sus principios básicos. No sería posible diseñar un reproductor de DVD, un televisor de pantalla
plana, una nave interplanetaria ni tan siquiera una mejor ratonera, sin antes haber
entendido las leyes básicas de la física.
Pero hay otra razón. El estudio de la física es una aventura que el lector encontrará estimulante, a veces frustrante y en ocasiones dolorosa, pero con frecuenciaproporcionará abundantes beneficios y satisfacciones. La física despertará en usted su sentido de lo bello, así como su inteligencia racional. Lo que conocemos
del mundo físico se basa en los cimientos establecidos por gigantes como Galileo,
Newton, Maxwell y Einstein, cuya influencia se ha extendido más allá de la ciencia para afectar profundamente las formas en que vivimos y pensamos. El lectorpodrá compartir la emoción de esos descubrimientos cuando aprenda a usar la fí-

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c a p í t u l o 1 | Unidades, cantidades físicas y vectores

sica para resolver problemas prácticos y entender los fenómenos cotidianos. Si alguna vez se ha preguntado por qué el cielo es azul, cómo pueden viajar las ondas de
radio por elespacio, o cómo un satélite permanece en órbita, encontrará las respuestas en la física básica. Sobre todo, apreciará la física como un logro sobresaliente del
intelecto humano en su lucha por entender el mundo y la humanidad.
En este capítulo inicial repasaremos algunos conceptos importantes que necesitaremos en nuestro estudio. Comentaremos la naturaleza de la física teórica y el
uso demodelos idealizados para representar los sistemas físicos. Presentaremos
los sistemas de unidades empleados para describir cantidades físicas y veremos la
forma de describir la exactitud de un número. Estudiaremos ejemplos de problemas que no tienen (o para los que no nos interesa obtener) una respuesta exacta y
en los que las estimaciones aproximadas son útiles e interesantes. Por último,repasaremos varios aspectos de los vectores y el álgebra vectorial que necesitaremos para
describir y analizar cantidades físicas, como velocidad y fuerza, que tienen dirección además de magnitud.

1.1 | La naturaleza de la física
La física es una ciencia experimental. Los físicos observan los fenómenos naturales y tratan de encontrar los patrones y principios que los relacionen. Dichos patrones se...