jueves, 27 de septiembre de 2012

SUMA DE VECTORES POR EL MÉTODO DE LAS COMPONENTES RECTANGULARES.

La suma de dos o mas vectores puede ser calculado convenientemente en terminos de sus componentes, procediendo de la siguiente manera:

1.- se dibuja cada vector en un sistema de coordenadas cartesianas, respetando direccion y sentido.


2.- Se descompone cada vector en sus componentes rectangulares y se calculan sus magnitudes. para esto es necesario utilizar las funciones trignometricas definidas en relacion con un triangulo rectangulo

3.- Se suman algebraica mente las componentes de todos los vectores del sistema a lo largo del eje X ( las componentes a la derecha son positivas y las que están a la izquierda son negativas). De este modo, encontraremos la componente X de la resultante.

4.-Se suman algebraica mente las componentes de todos los vectores del sistema a lo largo del eje Y ( las componentes hacia arriba son positivas y las que van hacia abajo negativas). De este modo, encontraremos  la componente Y de la resultante.

5.- Se calcula la magnitud del vector resultante del sistema a partir de las componentes Rx y Ry1 utilizando el teorema de pitagoras.

6.- Se determina la dirección del vector resultante empleando la función tangente.

EQUIVALENCIA ENTRE LAS REPRESENTACIONES.


La equivalencia entre las representaciones es sencillas y se lleva a cabo utilizando conocimientos que ya tenemos : el teorema de pitagoras; el plano cartesiano y las funciones trigonométricas. es mas cómodo representar vectores en el sistema de coordenadas polares, indicando su tamaño y un angulo;  es mas sencillo sumar o  restar varios vectores en coordenadas cartesianas. ten en cuenta que los fenómenos no cambian por la descripción que hagamos de ellos, pero elegir una descripción adecuada nos ayuda a resolver problemas mas fácilmente 

Cambio de coordenadas polares o coordenadas cartesianas.

La representación en coordenadas cartesianas a partir de las polares requiere que, conociendo la magnitud V y el angulo A encontremos las coordenadas (V, V) en el plano cartesiano. como puedes observar, Vx  y Vy corresponden precisamente a los catetos del triangulo de la figura. para obtenerlos observemos que la representación de un vector en coordenadas polares también nos proporciona de manera natural un triangulo rectángulo con hipotenusa V y uno de los ángulos a.

Adyacente es lo que se encuentra junto o aun costado. en el caso de las funciones trigonométricas, al referirnos al cateto adyacente indicamos el cateto que se encuentra junto al angulo considerado o que esta partiendo de el.

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE MAGNITUDES FÍSICAS VECTORIALES.

Magnitudes vectoriales, estas pueden ser representadas de diversas maneras que son equivalentes entre si.
por ejemplo: el resultado de moverse 100m hacia el norte a partir de un punto dado, equivalente a moverse del a posición (0m 0m) a la posición (0m, 100m); también podríamos representar este desplazamiento mediante una flecha de tamaño de 100m apuntando al norte. 


Podemos diferenciar básicamente dos tipos de representación para los vectores: Representación gráfica y representación analítica, ambas representaciones y, debido a que son equivalentes , están íntimamente relacionadas.


La representación gráfica se refiere a una representación intuitiva que asocia alas magnitudes vectoriales flechas de tamaño e inclinaciones convenientes, para establecer así magnitud, la dirección y el sentido. de esta manera podemos representar una fuerza como una flecha cuyo tamaño indique su magnitud; la linea de acción de la fuerza corresponde ala linea sobre la cual se dibuja la flecha; y la dirección de aplicación de la fuerza corresponde ala punta de la flecha. si la flecha asociadas a los vectores son dibujadas con presicion, podemos realizar operaciones con ellos.



La representación analítica: se refiere a representación de vectores mediante números que nos indiquen las propiedades del vector. de manera general, podríamos decir que si trabajamos con vectores en el plano, es decir, en dos dimensiones, es necesario contar con dos parámetros. si trabajamos entre tres dimensiones, necesitaríamos tres parámetros. 

MAGNITUDES VECTORIALES Y ESCALARES.

A través de un modelo, los físicos expresan como piensan que se comporta la naturaleza, por ejemplo, relacionando gráficamente magnitudes físicas (fundamentales o derivadas) es posible obtener modelos matemáticos  a partir de los cuales  podemos describir y predecir lo que ocurre cunado se suspende de el una masa o cuando un cuerpo se deja caer libremente desde una altura determinada. a partir de modelos se obtienen conclusiones cuantitativas, lo que permite que las relaciones matemáticas puedan ser validas corroborando el grado en que las magnitudes medibles se ajustan a lo planteado en ellas. tanto para obtener un modelo como para aplicarlo a otras magnitudes del mismo tipo y que contrastarlo con lo observado, los físicos se valen de las magnitudes físicas.

Se conoce como magnitud a todo consejo que puede compararse y sumarse. Las magnitudes se pueden clasificar en : magnitudes escalares y magnitudes vectoriales. por su parte, las magnitudes físicas son herramientas construidas y aceptadas por los científicos que se utilizan para planear, modelar y solucionar problemas. las distintas magnitudes físicas se dividen en: magnitudes físicas escalares y magnitudes físicas vectoriales. 

Las magnitudes físicas: reciben el nombre magnitudes físicas escalares y se caracterizan por quedar perfectamente determinadas cuando se expresa su cantidad mediante un numero y su unidad correspondiente. la longitud, el volumen, la temperatura, la rapidez, el tiempo y la masa son algunos ejemplos   de magnitudes escalares.

Una magnitud vectorial es una magnitud que para especificarse completamente requiere:

  • un escalar o magnitud ( también se le llama modulo)
  • una dirección
  • un sentido
Magnitud física vectorial  es una magnitud física que ademas de magnitud, dirección y sentido requiere una unidad.

TRATAMIENTO DE ERRORES EXPERIMENTALES

Clases de error en las mediciones:

Cuando medimos una magnitud física, los resultados que se obtienen son números que por diversas causas presentan errores y, por lo tanto, no son exactos; son números aproximados . debido a que los errores no pueden eliminarse totalmente, lo importante en el proceso de medición es encontrar tanto el numero aproximado como la estimación del error que se comete al realizar mediciones. Es tarea del experimentador tratar, en lo posible, de minimizar los errores para obtener mediciones exactas y precisas.

Los errores en las mediciones surgen de diferentes fuentes, pueden deberse a los malos hábitos, descuidos o fallas cometidas por el observador. del mismo modo, puede tener influencia el medio,la falta de calibración y los defectos de los aparatos e instrumentos de medición, las características de la magnitud que se mide, el método seguido para medir, etc. con objetos de caracterizarlos, atendiendo ala fuente de error, clasificaremos a los errores en sistemáticos y aleatorios.

Los errores sistemáticos se deben a causas que pueden ser controladas o eliminadas. siempre afectan la medida de la misma forma y en la misma magnitud.

Los errores aleatorios también son llamados estocásticos, fortuitos o azarosos; son productos del azar o de causas que no podemos controlar.

Los errores sistemáticos son constantes a través de un producto de lecturas y afectan el resultado siempre de la misma forma. Con esto debemos entender que cuando realizamos medidas con un reloj que se encuentra atrasado, sin importar el numero de mediciones que realicemos, el resultado promedio para las medidas del tiempo siempre sera menor que el "valor verdadero".

Los errores aleatorios no son constantes a traves de un conjunto de medidas y tiene igual posibilidad de ser positivos o negativos; es decir, si realizamos varias mediciones de una misma cantidad estas tenderan a distribuirse a un valor central que puede ser calculado: el promedio aritmetico (X).

Presicion y exactitud en la medida.

Sin importar cual sea la magnitud  fisica o el instrumento con el que hayamos hecho una medicion, debemos tener claro que cuando se efectua una medida debe tener resultado final no es un numero exacto, si un intervalo dentro del cual tenemos confianza de que se encuntra el valor medido. La exactitud es la descripcion de un valor aceptado, un resultado sera mas exacto mientras menor sea el intervalo del insertidumbre en la medida.

Asi, toda medida debe expresarse indicando:

a) su valor numerico,
b)su incertidumbre y
c)sus unidades.

Comparacion de los resultados experimentales con un valor aceptado.

Si se cuenta con una estimacion del " valor real", con un valor aceptado de la magnitud fisica, basta con tomarla como referente para determinar el valor de la incertidumbre en la medida. el error adsoluto asociado a una medida (E a) se obtiene a partir de la diferencia entre el valor medido ( V m ) y el valor aceptado        ( V a) de la respectiva magnitud .

miércoles, 26 de septiembre de 2012

INTERPRETACIÓN Y REPRESENTACIÓN DE MAGNITUDES FÍSICAS EN FORMA GRÁFICA.

El universo físico esta conformado por todo aquello que puede medirse, por lo que es común decir que la física es una ciencia cuantitativa, una ciencia de mediciones y experimentos.

La física interpreta los resultados de las mediciones de los fenómenos estudiados a partir de la búsqueda de correlaciones experimentales. si los resultados experimentales correlacionán con las predicciones teóricas, podemos considerar que la teoría es válida.

El experimento es un recurso que nos permite:

a) Comprobar alguna teoría con el fin de validarla o desecharla.
b) Encontrar las relaciones entre variables involucradas en un fenómeno determinado , con el fin de predecir su comportamiento teóricamente.

El experimento es un recurso muy utilizado en física como medio para encontrar relaciones entre magnitudes físicas y expresarlas mediante una ecuación. en un experimento suele variarse una magnitud (variable independiente) con la finalidad de observar el efecto que se produce sobre otra ( variable dependiente); para decir si existe una relación entre ambas puede recurrirse a la graficacion, muchas leyes de la física se expresan matemáticamente como una relación entre variables del tipo potencia.

                                           n
                                 Y=aX

Donde:
Y es la variable dependiente.
X representa la variable independiente,
ay n son constantes, esto quiere decir que su valor, que puede ser un numero real positivo o negativo, no cambia. para el caso particular en que n= 1:
                                         

                                          1
                                 Y=aX   = aX

Se dice que la proporcionalidad entre las variables es directa. cuando n = -1:

                                         -1          a
                                Y=aX    =     ---
                                                      X

Se dice que la proporcionalidad entre las variables es inversa.

Por ejemplo, la ley de la gravitación universal a la que nos hemos referido anteriormente es un ejemplo de la ley de la física que pueden expresarse como una relación del tipo Y=aXn:

MAGNITUDES FÍSICAS Y SU MEDICIÓN.


Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.
Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.
Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración, y la energía. En términos generales, es toda propiedad de los cuerpos que puede ser medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de medición en la definición de la magnitud.

Magnitudes fundamentales: son llamadas así por que a partir de ellas es posible definir (mediante leyes o formulas matemáticas) a las derivadas

Magnitudes derivadas:  Las magnitudes derivadas son aquellas que en la combinación de las magnitudes fundamentales se derivan y que se pueden determinar a partir de ellas utilizando las expresiones adecuadas. Pueden ser definidas o indefinidas.
Todas las magnitudes físicas restantes se definen como combinación de las magnitudes físicas definidas como fundamentales.
.v .s (superficie) = L2
.V (Volumen) = L3
.D (Densidad) = M/L3
.A (Aceleracion) = m/s2
.F (Fuerza) = kg• m/s2
•E (energía) =E/Y

Son siete las magnitudes físicas fundamentales que, por acuerdo internacional, se usan para expresar los resultados de las mediciones de los distintos fenómenos naturales estudiados por la física:


  • Longitud
  • Masa 
  • Tiempo
  • Intensidad de corriente eléctrica 
  • Temperatura
  • Cantidad de sustancia
  • Intensidad luminosa.


LAS HERRAMIENTAS DE LA FÍSICA.

La física es una ciencia experimental que tiene como propósito descubrir las leyes fundamentales del universo a partir del estudio cuantitativo de los fenómenos naturales. actualmente, el trabajo científico se orienta a la proposición de modelos matemáticos y a la actividad experimental como medio de invetigacion. para desarrollar su trabajo, los físicos usan diferentes auxiliares, que podemos llamar herramientas. entre estas herramientas, la fundamental y la principal es el pensamiento, que les permite observar, razonar y relacionar. ademas del pensamiento, los físicos también usan sus sentidos y los instrumentos, para la observación y medición de los fenómenos que estudian. otra de las herramientas  que usan los físicos para comunicar a otros sus descubrimientos es el lenguaje. tanto hablado como escrito, las matemáticas son el lenguaje científico por excelencia, debido a sus cualidades de preciso , sintético, sencillo y universal.

LOS MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN Y SU RELEVANCIA EN EL DESARROLLO DE LA CIENCIA

Los metodos de investigacion mas utilizados en la ciencia contemporanea son el inductivo, el deductivo,el analitico y el sintetico correspondiéndose cada uno con la forma de razonamiento que se sigue durante el desarrollo de la investigacion.

Metodo inductivo: El método inductivo o inductivismo es aquel método científico que obtiene conclusiones generales a partir de premisas particulares. Se trata del método científico más usual, en el que pueden distinguirse cuatro pasos esenciales: la observación de los hechos para su registro; la clasificación y el estudio de estos hechos; la derivación inductiva que parte de los hechos y permite llegar a una generalización; y la contrastación.

Esto supone que, tras una primera etapa de observación, análisis y clasificación de los hechos, se logra postular una hipótesis que brinda una solución al problema planteado. Una forma de llevar a cabo el método inductivo es proponer, mediante diversas observaciones de los sucesos u objetos en estado natural, una conclusión que resulte general para todos los eventos de la misma clase.

En concreto, podemos establecer que este citado método se caracteriza por varias cosas y entre ellas está el hecho de que al razonar lo que hace quien lo utiliza es ir de lo particular a lo general o bien de una parte concreta al todo del que forma parte.

Metodo deductivo: El método deductivo es un método científico que considera que la conclusión se halla implícita dentro las premisas. Esto quiere decir que las conclusiones son una consecuencia necesaria de las premisas: cuando las premisas resultan verdaderas y el razonamiento deductivo tiene validez, no hay forma de que la conclusión no sea verdadera.

Las primeras descripciones del razonamiento deductivo fueron realizadas por filósofos en la Antigua Grecia, entre ellos Aristóteles . Cabe destacar que la palabra deducción proviene del verbo deducir (del latín deducĕre), que hace referencia a la extracción de consecuencias a partir de una proposición.

El método deductivo logra inferir algo observado a partir de una ley general. Esto lo diferencia del llamado método inductivo, que se basa en la formulación de leyes partiendo de los hechos que se observan.

Hay quienes creen, como el filósofo Francis Bacon , que la inducción es preferible a la deducción, ya que permite trasladarse desde particularidades hacia algo general.

Entre los ejemplos que podemos utilizar para entender más exactamente lo que significa el término método deductivo estaría el siguiente: si partimos de la afirmación de que todos los ingleses son puntuales y sabemos que John es inglés, podemos concluir diciendo que, por tanto, John es puntual.

En el ámbito de las Matemáticas también se hace mucho uso del citado método deductivo. Así, en esta materia podremos encontrar ejemplos que lo demuestran: si A es igual a B y B es igual a C, podemos determinar que A y C son iguales.

Al hablar de este citado método deductivo tenemos que subrayar que el mismo, en el que el pensamiento va de lo general a lo particular, se hace uso de una serie de herramientas e instrumentos que permitan conseguir los objetivos propuestos de llegar al punto o esclarecimiento requerido.

Metodo analitico:  El método empírico o analitico es un modelo de investigación científica, que se basa en la experimentación y la lógica empírica, que junto a la observación de fenómenos y su análisis estadístico, es el más usado en el campo de las ciencias sociales y en las ciencias naturales..
El término empírico deriva del griego antiguo (Aristóteles utilizaba la reflexión analítica y el método empírico como métodos para construir el conocimiento) de experiencia, έμπειρία, que a su vez deriva de έυ (en) y πεἳρα (prueba): en pruebas, es decir, llevando a cabo el experimento. Por lo tanto los datos empíricos son sacados de las pruebas acertadas y los errores, es decir, de experiencia.
Su aporte al proceso de investigación es resultado fundamentalmente de la experiencia. Estos métodos posibilitan revelar las relaciones esenciales y las características fundamentales del objeto de estudio, accesibles a la detección sensoperceptual, a través de procedimientos prácticos con el objeto y diversos medios de estudio. Su utilidad destaca en la entrada en campos inexplorados o en aquellos en los que destaca el estudio descriptivo.

Metodo sintetico:

LAS RAMAS DE LA FÍSICA Y SU RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS Y TÉCNICAS.

Para estudiar la materia, la energía y la manera en que interactuan en sus diferentes escalas, la física se ha especializado en diversos campos, agrupados en tres grandes categorías: física clásica, física moderna y física aplicada. cada una de ellas en teórica y experimental

FÍSICA CLÁSICA.:  Se denomina a la física basada en los principios previos a la aparición de la mecánica cuántica. Incluye estudios del electromagnetismo, óptica, mecánica y dinámica de fluidos, entre otras. La física clásica se considera determinista (aunque no necesariamente computable o computacionalmente predictible), en el sentido de que el estado de un sistema cerrado en el futuro depende exclusivamente del estado del sistema en el momento actual.
Algunas veces se reserva el nombre física clásica para la física prerrelativista, sin embargo, desde el punto de vista teórico la teoría de la relatividad introduce supuestos menos radicales que los que subyacen a la teoría cuántica. Por esa razón resulta conveniente desde un punto de vista metodológico considerar en conjunto las teorías físicas no-cuánticas.

FÍSICA MODERNA:  Comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuántica).
la física clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas. Los temas tratados anteriormente no podían ser resueltos por la física clásica.
En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran avances tecnológicos, como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.
La misión final de la física actual es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores.
Se divide en:
La mecánica cuántica:  Es una de las ramas principales de la Física y uno de los más grandes avances del siglo XX en el conocimiento humano. Explica el comportamiento de la materia y de la energía. Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores, componentes amplia mente utilizados en casi todos los aparatos que tengan alguna parte funcional electrónica.

La teoría de la relatividad: Incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.
La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.
No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israelí de Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito tiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.

FÍSICA APLICADA: es un término genérico que indica la parte de la física que se interesa particularmente por el uso de tecnologías. "Aplicada" se distingue de "pura" mediante una sutil combinación de factores como la motivación de investigación, y la relación entre tecnología y ciencia que influencia este trabajo.1 Usualmente difiere de la ingeniería en que la física aplicada no se interesa en el progreso de algo en particular, pero apunta a utilizar la física o la conducta investigadora física para el desarrollo de nuevas tecnologías o para resolver un problema de la ingeniería, este método es similar al utilizado por la matemática aplicada. En otras palabras, física aplicada se basa en las leyes fundamentales y los conceptos básicos de las ciencias físicas pero se enfoca a utilizar estos principios científicos a sistemas prácticos. Los físicos aplicados también pueden estar interesados en el uso de la física para investigaciones científicas, por ejemplo, las personas que trabajan en aceleradores de partículas buscan construir mejores aceleradores para la investigación de la física teórica.



domingo, 23 de septiembre de 2012

La física y su impacto en la ciencia y la tecnología


La física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar, en múltiples casos, una explicación clara y útil de los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria.
La palabra Física proviene del vocablo griego phyfiké, cuyo significado es "naturaleza". La física es, ante todo, una ciencia experimental, pues sus principios y leyes se fundamentan  en la experiencia adquirida al reproducir de manera intencional muchos de los fenómenos naturales. Al aplicar el método científico experimental, existe la posibilidad de encontrar respuestas concretas  y satisfactorias, con el fin de comprender cada día mas al mundo en que vivimos. El estudio de la física es importante para todo ser humano deseoso de conocer el medio en que vive y que quiera explicarse el porque de los múltiples fenómenos que observa. Gran parte de los fenómenos de la naturaleza, ya sean simples o complejos, tienen una explicación  en el campo de la física, por tanto, esta ciencia auxilia al hombre para adquirir un conocimiento más amplio del universo y una mejor calidad de vida. 
La física ha experimentado un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables investigadores y científicos, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos, han logrado la agudización de las percepciones del hombre, para detectar, observar y analizar fenómenos y acontecimientos presentes del universo.
Los telescopios , radiotelescopios, radares, microscopios electrónicos, aceleradores de partículas y satélites artificiales, entre otros dispositivos, son importantes aportaciones de la física a la tecnología y otras ciencias, entre las cuales se cuenta la medicina, la biología, la química, la astronomía y la geografia.

sábado, 22 de septiembre de 2012

Bloque 1.- Reconoces el lenguaje técnico básico de la fisica


INDICE.




*La física y su impacto en la ciencia y la tecnología



*Las ramas de la física y su relación con otras ciencias  y tecnicas



*Los métodos de investigacion y su relevancia en el desarrollo de la ciencia

*Las herramientas de la 
física

*Magnitudes fisicas y su medicion

*Interpretacion y representacion de magnitudes fisicas en forma grafica

*Tratamientos de errores experimentales 


*Magnitudes vectoriales y escalares



* Representación gráfica de magnitudes fisicas vectoriales 

*Equivalencia entre las representaciones 

*Suma de vectores por el metodo de las componentes rectangulares.