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

contextoque se esté 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 lalongitud 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 unbrazo humano (estándar); un pie 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 cantidadderivada también se expresa mediante unidades, 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 / segundo

2

).

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 deplatino-iridio

llamada metro estándar, que estaba en la oficina internacional 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 0

o

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 suprecisión no era muy buena, asi que se

planteó la necesidad de cambiar la 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 unlitro de agua a 4

o

C,

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 el

kilogramo 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 durante mucho 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...