Física - Pontificia Universidad Católica de Chile

Dictado por: Profesor Aldo Valcarce

2do semestre 2014

Física: Introducción y Magnitudes

Fundamentales

FIS109A – 2: Física 2do semestre 2014

Aspectos Administrativos

Clases: Lunes y Miércoles 8:30 – 9:50 (módulo 1)

Sala CS-101

Ayudantías:Viernes 14:00 – 15:20 (módulo 4)

Viernes 15:30 – 16:50 (módulo 5)

Sala B-13

Dictadas por:

- Nicolas Moraga

- Paul Leyton


Evaluaciones

Pruebas

3 Interrogaciones

6 Controles

1 Examen

Interrogaciones: fechas inamovibles.

I1: Lunes 8 septiembre (18:30 hrs)

I2: Lunes 13 octubre (18:30 hrs)

I3: Lunes 10 noviembre (18:30 hrs)

Ex: Martes 2 diciembre (8:30 hrs)

Controles: en horario de ayudantías (fechas por definir)


Fechas de pruebas C1: Miércoles 13 de agosto (8:30 hrs cátedra)

C2: Viernes 29 de agosto (14:00 hrs)

I1: Lunes 8 septiembre (18:30 hrs)

C3: Viernes 26 de septiembre (14:00 hrs)

C4: Viernes 3 de octubre (14:00 hrs)

I2: Lunes 13 octubre (18:30 hrs)

C5: Viernes 24 de octubre (14:00 hrs)

I3: Lunes 10 noviembre (18:30 hrs)

C6: Viernes 14 de noviembre (14:00 hrs)

Ex: Martes 2 diciembre (8:30 hrs)


Evaluaciones: Reglas

Asistencia a todas las evaluaciones es obligatoria. Todas las inasistencias a

evaluaciones tendrán nota 1.

La inasistencia a una interrogación debe ser justificada con certificado médico a

presentar en su escuela. La nota correspondiente será la obtenida en el examen

final (solo para una interrogación).

Sobre las pruebas:

Puede usar calculadora científica simple, pero no se permite prestarla.

Las pruebas deben rendirse en su sala asignada. El alumno que no cumpla con

esta instrucción será calificados con nota 1.

En la solución de la prueba, debe explicar claramente como obtiene sus

resultados.

Solo se permiten preguntas sobre el enunciado y en voz alta desde su asiento,

cuando el profesor visite su sala. Los ayudantes NO están autorizados a contestar

preguntas.

No se permite usar el celular, ni hojas auxiliares, ni prestar artículos de escritorio.

No se permite desprender las hojas.


Evaluaciones: Reglas

Sobre las recorrecciones:

Solo las pruebas cuyos resultados estén escritos con lápiz pasta

tendrán opción de ser recorregidas.

Las solicitudes de recorrección se deben presentar por escrito

detallando el motivo de la solicitud. La pauta será publicada con

anterioridad y el alumno será responsable de conocerla.

En una recorrección las notas pueden mantenerse, subir o bajar. Las

notas después de la recorrección son inapelables.

Si se demuestra que algún alumno adultera su prueba luego de recibirla

corregida, será calificado con nota 1 en el ramo, situación que será

informada a las autoridades de docencia de su escuela.


Nota Final

Nota de Presentación (Np):

Np = ( I1 + I2 + I3 + Cs )/4

donde Cs es la nota promedio de los seis controles.

Para eximirse:

Haber rendido todas las interrogaciones.

Las notas de las tres interrogaciones y el promedio de los controles deben ser

iguales o mayores que 4,0.

La nota de presentación debe ser igual o mayor que 5,0.

La nota de cátedra (NC) será NC = Np

En caso de dar el examen:

La nota final de cátedra (NF) será NF = 0,7 Np + 0,3 NEXAMEN


Material de Apoyo

Guías de ejercicios.

Ayudantías de resolución de ejercicios.

Ayudantías de trabajos grupales guiadas.

Bibliografía • Serway, Física.

• Tipler, Física.

• Física para ciencias médicas.


Introducción

Física – ¿Qué es?


Física – ¿Qué es?

Según el diccionario

La ciencia de las propiedades de materia y energía y la interacción entre ellas.

En palabras simples: es lo que explica los fenómenos que vivimos día a día.

Según wikipedia La física (del latín "naturaleza") es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia, así como al tiempo, el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre sí.


Física es …

Estados de Materia

Sólido, Líquido, Gas, Plasma.

Ondas

Fluidos

Óptica

Reflexión


Física es …

Óptica

Formación de Imágenes

Refracción

Espectroscopía

Dinámica

Caída Libre

Transferencia de Energía


Instrumentos Musicales

¿Cómo funcionan los instrumentos musicales de cuerda y viento?


Física es…

el estudio de lo más grande...

La Galaxia de Andrómeda: Distancia de la tierra ~2×1022 m, Diámetro ~2×1021 m


Física es…

hasta lo más pequeño

Imagen de Microscopio Efecto Tunel

Imágenes de átomos de Cs.

Imagen 7x10-9 m


Contenidos del Curso

Mecánica Cinemática (Benedetti 1553, Galileo 1604, 1632, …) Dinámica (Kepler 1609, Galileo 1613, 1638, Descartes 1637, Newton 1665, 1680, …)

Fluidos (Newton 1680, Bernoulli 1738, Celsius 1742…)

Termodinámica (Boyle 1666, Reaumur 1731, Bernoulli 1738, Black 1754…)

Ondas y Oscilaciones (Da Vinci 1480, Huygens 1690)

Electricidad y Magnetismo (Gray 1729, Franklin 1751, Coulomb 1785)

Átomos (Wollaston 1802, Avogadro 1811,…)

Óptica (Hero de Alejandría 100, Al-hazen 1000, Da vinci 1480, Fermat 1657, Hooke 1665, Newton 1666,…)

Herramienta: MATEMÁTICA CLÁSICA


Magnitudes Fundamentales

Longitud – Masa - Tiempo


Longitud ¿Cómo se MIDE? → con una regla

Yarda: distancia entre la punta de la nariz y el extremo del brazo extendido del rey de Inglaterra del año 1120, Enrique I.

Pie: Tamaño del pie de Luis XIV (1638-1715), reinó entre 1643-1715.

Metro: 1800 → diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo

norte pasando por Paris

Hasta 1960 → distancia entre dos marcas de una barra de platino-iridio bajo ciertas condiciones ambientales, en Francia

1960-1980 → 1650763.73 veces la longitud de onda de la luz naranja-roja de una lámpara de kriptón 86

1983 → distancia que recorre la luz en 1/299792458 segundos


Algunas unidades de longitud 1 yarda = 0.91 m

1 pulgada = 2.54 cm

1 pie = 0.305 m

1 milla = 1609 m

1 Angstrom (Å) = 1 x 10-10 m

1 año-luz = 9.46 × 1012 km

1 U. A. = 1.495 978 70 × 108 km

1 pársec =3.08568025 × 1016 m


Pársec


Otras unidades de longitud

Braza: distancia entre los extremos con los brazos extendidos, se usa

para medir profundidad

braza española = 1.67 m

braza inglesa = 1.83 m

Vara = 3 pies (vara castellana)

Furlong = 220 yardas = 1/8 milla

Codo: egipcio, mesopotámico, babilónico, persa, indio, griego, romano,

árabe, tunecino, castellano ~ 0.5 m

Legua Castellana = 5000 varas castellanas = 4.19 km

Imperial = 4.83 km



Masa

¿Cómo se MIDE? → con una balanza

1 kg: masa de un cilindro de platino-iridio que está en el

Laboratorio Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, (Paris)

Francia desde 1887.


Algunas unidades de masa

1 g = 10-3 kg

1 libra = 453.6 g

1 onza = 28.35 g

1 slug = 14.59 kg (masa que se desplaza a una aceleración de 1 ft/s² cuando se ejerce una fuerza de una libra sobre ella)

1 tonelada métrica = 1000 kg

1 u = 1.66 x 10-27 kg (1/12 masa 12C6)

1 UTM = 9.80665 kg

1 quilate = 200 mg (joyas) (1 quilate aleación = 1/24)



Tiempo

¿Cómo se MIDE? → con un reloj (se basa en un

fenómeno periódico)

1 segundo (s): Hasta 1960: (1/24)x(1/60)x(1/60) x día solar medio (tiempo entre dos cenit)

1967: usamos reloj atómico, 9192631770 veces el período de la

radiación de transición híperfina del isótopo Cesio 133 (interacción magnética

del núcleo con el último electrón del átomo mencionado) → se atrasa un segundo en

30000 años

Relojes de hoy: lo mejor → 1 s en 50 millones de años

Futuro: 1 s en 32 mil millones de años.


Algunas unidades de tiempo

1 min = 60 s

1 hr = 60 min

1 día = 24 hr

1 año = 365,242190402 días

1 lustro = 5 años

1 década = 10 años

1 siglo = 100 años

1 milenio = 1000 años

Años Bisiestos (+29 de febrero)

- Un año es bisiesto si es divisible

por 4 365,25

- Excepto si es ese año es divisible

por 100 365,24

- Excepto si ese año es divisible por

400 365,2425



Sistema Internacional de Unidades

M K S

METRO

KILOGRAMO

SEGUNDO


Sistema Anglosajón


Oficial en: Estados Unidos,

Liberia y Birmania.

Algunas Magnitudes compuestas

Área, Volumen

Densidad de masa:

Velocidad:

Caudal:

masa

volumen

distancia

tiempo

volumen

tiempo


𝜌 =𝑚

𝑉

𝑣 =𝑑

𝑡

𝑄 =𝑉

𝑡

En este árbol hay: 11 manzanas

6 ramas

2 ojos

1 boca

1 nariz

5 raíces

Miles de hojas

hormigas?

átomos?

En física todos los números

deben tener una unidad.


¿Son importantes las unidades de medida?

Se estrelló el 23 de Septiembre de 1999.

Empresa Lockheed Martin Astronautics de Denver fue la encargada de diseñar y construir la sonda espacial.

Empresa Jet Propulsion Laboratory de Pasadena fue la encargada de programar los sistemas de navegación de la sonda.

¿Qué pasó?

Sonda Mars Climate de la NASA

Lockheed Martin Astronautics realiza sus medidas y proporciona sus datos

con el sistema anglosajón de unidades (millas, libras, segundos) mientras que

Jet Propulsion Laboratory utiliza el Sistema Internacional de unidades

(metros, kilogramos, segundos).


Ejemplo: Un auditorio mide 40 m x 20 m x 12 m. La

densidad del aire es de 1,2 kg/m3.

Calcular

a. El volumen del auditorio en pies3. R: 3,39x105 pies3

b. La masa de aire contenida en libras. R: 2,53x103 lb


Ejemplo: una pieza maciza de plomo tiene una masa de

23.94 g y un volumen de 2.1 cm3.

Calcule la densidad del plomo en kg/m3.

R: 1,14x104 kg/m3.


Resumen

¿Qué es la Física? Es el estudio del por qué pasan las cosas mediante el uso de fórmulas simples.

Magnitudes Fundamentales

Longitud

Masa

Tiempo

Unidades

Todos los números en Física deben tener sus respectivas unidades.

Cuando se usa alguna herramienta matemática (suma, resta, multiplicación, etc.) las unidades deben estar en concordancia. Ejemplo: Nunca multiplicar m × cm, Kg × libras, hr × s, etc.


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