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Antecedente histórico.
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En el Siglo XVI Galileo fue pionero en el uso de experimentos para validar las teorías de la física.
- Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando el plano inclinado descubrió la ley de la inercia de la dinámica y con el telescopio observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor.
- En el Siglo XVII Newton (1687) formuló las leyes clásicas de la dinámica (Leyes de Newton) y la Ley de la gravitación universal de Newton.
- A partir del Siglo XVIII se produce el desarrollo de otras disciplinas tales como la termodinámica, la mecánica estadística y la física de fluidos.
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En el Siglo XIX se producen avances fundamentales en electricidad y magnetismo.
- En 1855 Maxwell unificó ambos fenómenos y las respectivas teorías vigentes hasta entonces en la Teoría del electromagnetismo, descrita a través de las Ecuaciones de Maxwell. Una de las predicciones de esta teoría es que la luz es una onda electromagnética.
- A finales de este siglo se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad dando comienzo el campo de la física nuclear.
- En 1897 Thomson descubrió el electrón.
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Durante el Siglo XX la Física se desarrolló plenamente:
- En 1904 se propuso el primer modelo del átomo.
- En 1905 Einstein formuló la Teoría de la Relatividad especial, la cual coincide con las Leyes de Newton cuando los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.
- En 1915 Einstein extendió la Teoría de la Relatividad especial formulando la Teoría de laRelatividad general, la cual sustituye a la Ley de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la Teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos.
- En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas.
- En 1925 Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la Mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la Física de la materia condensada. Posteriormente se formuló la Teoría cuántica de campos para extender la Mecánica cuántica de manera consistente con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de los 40 gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson, quienes formularon la Teoría de la Electrodinámica cuántica. Asimismo, esta teoría suministró las bases para el desarrollo de la Física de partículas.
- En 1954 Yang y Mills desarrollaron las bases del Modelo estándar. Este modelo se completó en los años 70 y con él fue posible predecir las propiedades de partículas no observadas previamente pero que fueron descubiertas sucesivamente siendo la última de ellas el quark top. En la actualidad el modelo estándar describe todas las partículas elementales observadas así como la naturaleza de su interacción.
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Clasificación.
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La física puede dividirse en dos grandes categorías que son: Física clásica y la Física moderna.
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Mientras que la física clásica se encarga del estudio de los distintos fenómenos en los que la velocidad es pequeña en comparación con la velocidad de propagación de la luz.
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MECÁNICA: Es la parte de la física clásica que estudia las fuerzas)
- -Estática: Estudia las fuerzas en cuerpos en reposo y en equilibrio, respecto a determinado sistema de referencia.
- -Dinámica: Estudia las fuerzas como causa del movimiento de los cuerpos).
- -Cinemática: Estudia los movimientos de los cuerpos sin tener en cuenta la causa.
- TERMODINÁMICA (Fenómenos térmicos).
- ELECTROMAGNETISMO (Interacción de los campos eléctricos y magnéticos).
- ÓPTICA (Fenómenos relacionados con la luz).
- ACUSTICA: (Sonido y fenómeno de la audición).
- ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO (Estudia las cargas eléctricas y magnéticas).
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En el caso de la física moderna, se ocupa de estudiar los fenómenos que tienen lugar y son producidos por la velocidad de la luz o valore próximos a esta. La causa de ello es que la física clásica no es capaz de describir con precisión dichos fenómenos, y por lo tanto, la física moderna lleva a cabo el estudio de fenómenos subatómicos.
- FÍSICA CUÁNTICA: (Energía formada de "cuantos")
- FÍSICA RELATIVA :(Materia y energía son dos entidades relativas)
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Método científico.
- El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre.
- Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la Humanidad al momento cultural actual.
- Aunque podemos decir que no hay un sólo método científico o modelo clásico, algunos factores son comunes a todos: una idea brillante del hombre, el trabajo complementario de los científicos y de las ciencias, la verificabilidad, la utilización de herramientas matemáticas, etc.
- Toda investigación científica se somete siempre a una "prueba de la verdad" que consiste en que sus descubrimientos pueden ser comprobados, mediante experimentación, por cualquier persona y en cualquier lugar, y en que sus hipótesis son revisadas y cambiadas si no se cumplen.
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Medición y sistemas de unidades.
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Un sistema de medición es una serie de estándares o patrones que mide una magnitud física, dichas magnitudes son representadas mediante magnitudes físicas; las magnitudes físicas fundamentales existentes son 7:
- Superficie: La unidad es el metro cuadrado, que corresponde a un cuadrado de un metro de lado.
- Volumen: La unidad es el metro cúbico, que es el volumen de un cubo de un metro de arista.
- Aceleración: Tiene por unidad el metro por segundo al cuadrado, que es la aceleración de un objeto en movimiento uniformemente variado, cuya velocidad varía, cada segundo, 1 m/s.
- Masa en volumen: Su unidad es el kilogramo por metro cúbico, que es la masa en volumen de un cuerpo homogéneo cuya masa es de 1 kilogramo y
- Caudal en volumen: La unidad de medida es el metro cúbico por segundo,es el caudal en volumen de una corriente uniforme de una sustancia de 1 metro cúbico de volumen que atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
- Caudal másico: Unidad, el kilogramo por segundo, que es el caudalmásico de una corriente uniforme tal que una sustancia de 1 kilogramo de masa atraviesa una sección determinada en 1 segundo.
- Velocidad angular: La unidad es el radián por segundo, que es la velocidad angular de un cuerpo en rotación uniforme alrededor de eje fijo, gira 1 radián en 1 segundo.
- Aceleración angular: Tiene por unidad el radián por segundo cuadrado,que es la aceleración angular de un cuerpo animado de rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular varia cada segundo 1 radián por segundo.
- Presión: Mide las libras de fuerzas por cada pulgada cuadrada de superficie.
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Sistema inglés o imperial
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Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy en día, estas unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migración ha impedido en gran medida el cambio
- El sistema para medir longitudes en los Estados Unidos se basa en la pulgada, el pie, la yarda y la milla. Cada una de estas unidades tiene dos definiciones ligeramente distintas, lo que ocasiona que existan dos diferentes sistemas de medición.
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Sistema internacional (SI)
- Este sistema es reconocido mundialmente; es el precedente de un sistemallamado Métrico decimal (metro-gramo y segundo) que evolucionó a ser (metrokilogramo-segundo). Finalmente y basado en esto, en 1970 se establecieron las siete unidades fundamentales de medidas mencionadas anteriormente.
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Conversión de unidades.
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es la transformación del valor numérico de una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor numérico equivalente y expresado en otra unidad de medida de la misma naturaleza. Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión de unidades.
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Paso 1. Se identifican las unidades que se desean convertir.
- Pie (ft) Metro (m)
- Paso 2. Se busca la equivalencia en una tabla de unidades de conversión.
- Paso 3. Una vez localizado la(s) unidad(es) que se desea convertir, es necesario multiplicar la cantidad por una razón de equivalencia dispuesta en un paréntesis:
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Notación científica.
- Cuando se trabaja con números muy grandes o muy pequeños, los científicos, matemáticos e ingenieros usan una forma abreviada de representación numérica llamada notación científica.
- es una abreviación matemática, basada en la idea de que es más fácil leer un exponente que contar muchos ceros en un número. Números muy grandes o muy pequeños necesitan menos espacio cuando son escritos en notación científica porque los valores de posición están expresados como potencias en base 10. Cálculos con números astronómicamente grandes son más fáciles de hacer cuando se usa notación científica.
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Errores de medición.
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Errores sistémicos
- En este tipo de error, el valor medido está sesgado debido a una causa específica. Los ejemplos incluyen variaciones de medición resultantes de diferencias entre instrumentos individuales (errores instrumentales), temperatura y maneras específicas de medición.
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(2) Errores aleatorios
- Este tipo de error es causado por circunstancias aleatorias durante el proceso de medición.
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(3) Errores de negligencia
- Este tipo de error es causado por la inexperiencia u operaciones incorrectas realizadas por el personal que realiza la medición.
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Magnitudes vectoriales
- Las magnitudes vectoriales son aquellas que quedan caracterizadas por una cantidad (intensidad o módulo), una dirección y un sentido. ... Ejemplos de estas magnitudes son: la velocidad, la aceleración, la fuerza, el campo eléctrico, intensidad luminosa, etc.
- La Física es la ciencia que estudia las propiedades de la energía y la materia, así como el tiempo, el espacio y las interacciones que tienen entre sí. En la Facultad de Ciencias los físicos estudian temas tales como la teoría cuántica de campos y relatividad general, mecánica estadística y física no lineal, física de altas energías, física aplicada y de los materiales, así como las líneas de investigación existentes en el área de la astronomía.
- es una ciencia que ha contribuido en el desarrollo y bienestar de los individuos, ésta se ha destacado por ser una ciencia experimental ya que se basa en la experiencia obtenida al reproducir muchos de los fenómenos naturales. Con su aporte se han posibilitado construcciones complejas de edificios, carreteras, tecnología para ayuda de la medicina, la comunicación, etc. El método científico es lo que sostiene su veracidad, las principales características es que es sistematizable, es decir, al ser un método científico evita dejar al azar la explicación de las cosas; es comprobable pues se verifica lo falso o verdadero del conocimiento; y es falible ya que estudia hechos naturales que tienen una causa y un efecto.