conceptos basicos de la fisica

TEMA 1: CONCEPTOS BASICOS EN FISICA

La Física está dividida en bloques muy definidos, y las leyes físicas deben estar
expresadas en términos de “cantidades físicas”. Entre dichas cantidades físicas están la
velocidad, la fuerza, densidad, temperatura, carga, fuerza, susceptibilidad magnética,
etc. Todas estas cantidades pueden tener diferentes significados dependiendo del
contexto que seesté utilizando, por ello, es necesario definir unas cantidades básicas.
Las cantidades físicas se dividen en cantidades fundamentales y cantidades
derivadas. Como cantidades fundamentales están la longitud, la masa y el tiempo. A
partir de éstas se derivan el resto de cantidades físicas. Como ejemplos de cantidades
derivadas pueden ser la velocidad (que depende de la longitud y el tiempo),volumen
(que depende de la longitud), fuerza (que depende de la masa y la aceleración), etc.
Una cantidad física fundamental debe estar definida por una medida estándar.
Una medida estándar debe ser accesible y debe ser invariable. El nombre que se le da
a esa medida estándar se denomina unidad. Por ejemplo, se definió una yarda (unidad)
a partir de la medida de un brazo humano (estándar); unpie se definió a partir de la
longitud de un pie y una pulgada a partir de la longitud de un pulgar. Ninguna de estas
tres medidas actualmente se puede tomar como un estándar por la gran diferencia que
hay entre los hombres. Las unidades básicas actuales son el metro (para la longuitud),
el gramo (para la masa) y el segundo (para el tiempo).
Una cantidad derivada también se expresa medianteunidades, pero dichas
unidades se basan en las unidades básicas (por ejemplo, la unidad de la fuerza es el
Newton, pero un Newton es (kilogramo x metro / segundo2).
1.1. LONGITUD, MASA Y TIEMPO

(Ref.: Arya(1979); Halliday et al. (2001); Resnick(1966))

1.1.1. Longitud
La primera medida estándar para la longitud fue una barra de platino-iridio
llamada metro estándar, que estaba en la oficinainternacional de pesos y medidas de
París. La distancia entre dos finas líneas de oro situadas en ambos extremos de la
barra cuando ésta se encuentra a 0o C y soportada mecánicamente de una manera
determinada es el METRO. El metro así definido no es muy accesible, además, se
puede destruir por fuego o guerra. También su precisión no era muy buena, asi que se
planteó la necesidad de cambiarla definición del metro. Se han hecho otras
definiciones del metro, pero la más moderna se realizó en 1983. El metro fue redefinido
como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de
1/299792458 segundos.

1.1.2. Masa
Primeramente, se definión el kilogramo como la masa de un litro de agua a 4oC,
puesto que el agua tiene su máxima densidad a esa temperatura.Actualmente, la
medida estándar de masa es un cilindro de platino-iridio que se encuentra en en la
oficina internacional de pesos y medidas de París y cuya masa es de 1 kilogramo. Hay
una segunda medida estándar para la masa basada en el átomo. Se considera que un
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átomo de carbono-12 tiene 12 unidades de masa atómica, cuya relación con elkilogramo es:
1 u = 1.6605402 x 10-27 kg
con una incertidumbre de +10 en las últimas dos cifras decimales.
1.1.3. Tiempo
En cualquier evento tenemos que preguntarnos ¿cuándo ocurrió? y ¿cuál es su
duración?. El tiempo estándar debe basarse en algún fenómeno periódico, esto es, que
se repite continuamente. Por ejemplo, la rotación de la tierra, que define la duración del
día, se ha usado durantemucho tiempo (1 s = 1/86,400 de un día). El tiempo definido
así se denomina tiempo universal (UT) y debe ser medido mediante observaciones
astronómicas. Pero este método no es muy preciso. Para alcanzar precisión, se han
desarrollado los relojes de cuarzo. Este reloj se basa en la vibración natural del cuarzo,
pero su precisión no es lo suficientemente grande para medir determinados fenómenos,...