RELACION DE LA FISICA CON OTRAS CIENCIAS

Física.- Es la ciencia que se encarga de estudiar La naturaleza, los componentes fundamentales del Universo, la fuerza que éstos ejerzan entre sí, la energía, el espacio y las relaciones entre ellos. Para una mejor comprensión se han dividido en temas, algunos de los más principales son:

Mecánica

Ø Estudia los movimientos de los cuerpos.

Termodinámica

Ø Estudia el calor y sus aplicaciones.

Acústica.

Ø Se encarga de estudiar los sonidos.

Electricidad.

Ø Estudia el movimiento de los electrones.

Física atómica y nuclear.

Ø Estudia el átomo y el núcleo del átomo.

Óptica.

Ø Estudia la luz.

LAS CIENCIAS MÁS APLICADAS EN RELACIÓN CON LA FÍSICA SON:

Física

Química. Por ejemplo, se ocupa de la interacción de los átomos para formar moléculas; gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la física de la Tierra y se conoce como geofísica

Astronomía. La astronomía trata de la física de las estrellas y del espacio exterior. Relación con la curiosidad de conocer los fenómenos de la tierra, logrando así la construcción del primer telescopio para observar con lentes la ampliación de imágenes.

Biología. Cuando el biólogo estudia los seres vivos, necesita saber leyes de la mecánica para explicar, cómo la estructura del cuerpo de los animales corresponde al tipo de movimiento que realizan. Además de poder observar el mundo de lo diminuto

Matemáticas. Las formulas físicas se expresan por medio de una expresión matemática.

TIPOS DE FENOMENOS FISICOS Y SU ORIGEN.

Son aquellos fenómenos que después de haber sufrido una acción, siguen siendo los mismos. Como por ejemplo al golpear una pelota de béisbol con un bate, la pelota adquiere una velocidad y va de una distancia a otra, pero al terminar su recorrido ella sigue siendo pelota.

Los tipos de fenómenos físicos se pueden originar debido a las siguientes causas.

Ø Movimiento. Se produce por el desplazamiento de los cuerpos, llamados también fenómenos mecánicos. Como por ejemplo: el viaje de un carro de un lugar a otro.

Ø Calor. Es la causa de la agitación de las moléculas de un cuerpo, también denominados fenómenos calóricos. Ejemplo: El agua hervida porque se necesita del calor para poder agitar las moléculas del agua.

Ø Sonido. Ocurre al momento de agitar un cuerpo elástico ya que este produce sonido, también denominado Fenómeno acústico. Ejemplo: Al hacer vibrar las cuerdas de una guitarra.

Ø Luz. Se producen por la incidencia de luz sobre los objetos lo cual nos permite verlos claramente. Los estudia la Óptica.

Ø Electricidad. Es el paso de electrones por un conductor. Gracias al descubrimiento de la electricidad se ha contraído un gran desarrollo por sus múltiples aplicaciones. Estos fenómenos los estudia la Electricidad.

Ø Magnetismo. Es la capacidad que tienen algunos materiales de atraer metales tales como el hierro.

Ø Electromagnetismo. Se origina al pasar corriente eléctrica por un alambre conductor, en este caso podemos encontrar propiedades electromagnéticas.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Debido a que tiempos atrás nuestros antepasados utilizaban como medida de longitud en Varas y Leguas y muchos países tales como EEUU se media en yardas y millas. Esto causaba una gran confusión al momento de realizar medidas. Por este motivo la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas creo el Sistema Internacional de Unidades (S.I.).

En realidad existen 7 unidades básicas pero las principales son las de Longitud, Masa, Tiempo.

MAGNITUD FUNDAMENTAL
Longitud	L	Metro (m)
Masa	M	Kilogramo (kg)
Tiempo	T	Segundo (s)
Temperatura termodinámica	Beta	Kelvin (k)
Intensidad de corriente eléctrica	I	Ampere (A)
Intensidad luminosa	J	Candela (cd)
Cantidad de sustancia	M	Mol (mol)

Además de estas existen unidades derivadas de las magnitudes básicas: como por ejemplo metro cuadrado (m²). O el volumen que esta medido en metros cúbicos (m³). El Newton es otra unidad derivada porque está dada en Kg. m/s².

USO DE PREFIJOS.

Cuando necesitamos medir las longitudes de un cuaderno la unidad metro es un poco grande. Pero cuando queramos medir una distancia por ejemplo de Guayaquil a Salinas, la unidad metro es muy pequeña. Debido a esto el Sistema Internacional de Unidades creó un procedimiento basado en múltiplos y submúltiplos de 10 que utilizan términos griegos que expresan determinados valores. Observemos la siguiente tabla.

	MULTIPLO			SUBMULTIPLO
Prefijo	Símbolo	Factor	Prefijo	Símbolo	Factor
Giga	G	1000000000	deci	d	0,1
Mega	M	1000000	centi	c	0,01
Kilo	K	1000	mili	m	0,001
Hecto	H	100	micro	-m	0,000001
deca	da	10	nano	n	0,000000001

Esto nos permite medir y expresar cantidades pequeñas o grandes. Se las puede utilizar en las diferentes unidades de medidas.

COVERSION DE UNIDADES.

Es la transformación de una magnitud física, expresada en una cierta unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no. Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión en la física.

Aquí hay algunas de las equivalencias que nos ayudaran y nos facilitaran al momento de realizar las conversiones. Las más fundamentales.

Orden de unidades

Kilómetros

Hectómetros

Decámetros

Metros

Centímetros

Decímetros

Milímetros

Ejemplo:

* Convertir 13 m a mm

13 * 1000 = 8000 mm

De Metros para llegar a milímetros visualizando la tabla nos damos cuenta de que entre ellos hay tres espacios eso significa que la vamos a multiplicar por 1000. Pero si fuera el caso de que la conversión fuera de milímetros a metros hay deberíamos haber aplicado una división pero con 1000 porque tenemos tres espacios.

NOTACION CIENTIFICA.

La Notación Científica nos ayuda a poder expresar de forma más sencilla aquellas cantidades numéricas que son demasiado grandes o por el contrario, demasiado pequeñas.

Por ejemplo, tenemos la siguiente cantidad:

139000000000 cm.

Ahora lo llevamos a la mínima expresión y tenemos como respuesta:

1.39 x 10¹¹ cm

PASOS A SEGUIR:

SOPORTE MATEMATICO

ERRORES.

En la física ya que es una ciencia experimental se pueden cometer muchos errores, algunos pueden ser debido a que los instrumentos de medida estén mal calibrados o gastados. O que la persona que manipule estos instrumentos no los sepa utilizar correctamente.

Para atenuar estos errores en un experimento se toman varias medidas.

Error Absoluto. Es cuando ocurren ciertas desequilibraciones al momento de realizar una medida en tiempo real. Como por ejemplo: al dejar caer una pelota de tenis y cronometramos el tiempo de caída obtenemos como resultado cuatro medidas 2,90 segundos, 2,58 seg, 2,76 seg, y 2,88 seg. Cuando la medida exacta debería haber sido 2,86, en este caso hemos encontrado 0,04 seg de diferencia. Como se han tomado cuatro medidas se debe buscar el valor absoluto promedio para eso sumamos los errores absolutos de cada medida con la siguiente formula E_a = V_m+V_r y lo dividimos para 4 que es la cantidad de medidas que se ha hecho.

E_a = 0,04 + 0,28 + 0,10 + 0,02 = 0,11 seg E_a = + 0,11 seg.

Error relativo. Es la relación del error absoluto promedio con el valor real. Para el caso anterior quedaría de la siguiente manera.

0,11 = 0,04 E_r= E_a

2,86 V_r

Error porcentual. Es el producto del error relativo (E_r) multiplicado por 100 (E_% = E_r x 100) en este caso el error porcentual sería.

0,04 x 100 = 4

Y el resultado se expresaría 2,86 seg, con un error del 4%.

CONCEPTOS TRIGONOMETRICOS

Cuando nos propongamos estudiar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o los movimientos de las diferentes tipos como por ejemplo el movimiento rectilíneo uniforme que la estudiaremos más adelante, una de las herramientas opcionales a utilizar es la Trigonometría (esta materia es parte de las matemáticas).

La base de la trigonometría está en las razones trigonométricas, valores numéricos asociados a cada ángulo, que permiten relacionar operativamente los ángulos y lados de los triángulos. Las más importantes son seno, coseno y tangente, que se definen a continuación.

Cálculo de la altura de un edificio

Para hallar la altura, H, de un edificio se miden la distancia desde el punto de observación a la base del edificio, D, y el ángulo θ (theta) que se muestra en el dibujo. El cociente entre la altura H y la distancia D es igual a la tangente de θ (H/D = tg θ). Para calcular H se multiplica la tangente de θ por la distancia D (H = Dtgθ). El ángulo se puede medir con cierta exactitud utilizando un transportador de ángulos y una plomada (hecha con un lápiz que colgaremos de un hilo). Se sujeta la plomada en el origen del transportador y se apunta con la base de éste hacia el tejado del edificio. El ángulo buscado es 90º menos el formado por el hilo de la plomada.

En un ángulo α de un triángulo rectángulo, ABC, se llama seno de α, y se escribe sen α, al cociente entre el cateto opuesto y la hipotenusa:

Sen α = a/c

Análogamente se definen el coseno (cos) como cociente entre el cateto adyacente y la hipotenusa, y la tangente (tg) como el cociente entre el cateto opuesto y el cateto adyacente:

Cos α = b/c

Tg α = a/b

ESCALARES Y VECTORES

Magnitudes es todo aquello que puede ser medido utilizando las unidades adecuadas a la situación u objeto medible.

Las magnitudes escalares. Son las medidas que quedan establecidas en las cuales se conoce solo un valor y una unidad de medida. Como por ejemplo, si digo que tengo 50 años, no necesito de otra información adicional.

Magnitudes vectoriales. A estas medidas no se las puede determinar completamente solo dando un número real y una unidad de medida. Por ejemplo, para dar la velocidad de un móvil en un punto del espacio, además de su intensidad se debe indicar la dirección del movimiento y el sentido de movimiento en esa dirección.

Vectores y fuerza neta

Con frecuencia, sobre un cuerpo actúan simultáneamente varias fuerzas. Puede resultar muy complejo calcular por separado el efecto de cada una; sin embargo, las fuerzas son vectores y se pueden sumar para formar una única fuerza neta o resultante (R) que permite determinar el comportamiento del cuerpo.

Ejemplo

Cuando mencionamos la velocidad de un avión que tiene 30 m/s, y que tiene una orientación hacia el este. A esta información dada las llamaremos magnitud vectorial porque la podemos representar mediante un vector.

Vector:

Vector, en matemáticas, cantidad que tiene magnitud, dirección y sentido al mismo tiempo. Por ejemplo, si una cantidad ordinaria, o escalar, puede ser una distancia de 6 km, una cantidad vectorial sería decir 6 km norte. Los vectores se representan normalmente como segmentos rectilíneos orientados, como B en el diagrama que se muestra a continuación; el punto O es el origen o punto de aplicación del vector y B su extremo. La longitud del segmento es la medida o módulo de la cantidad vectorial, y su dirección es la misma que la del vector.

Los elementos de un vector son:

Origen. Es el punto de aplicación de la magnitud representada.

Dirección. Es la que nos indica la dirección en la cual está orientado el vector. (angulo de inclinación).

Sentido. Es indicado por una flecha en cualquiera de sus extremos.

Modulo. Es la longitud del vector, siempre va a ser positiva.

Como se representa un vector.

Un vector es una herramienta para representar una magnitud física del cual depende únicamente un módulo (o longitud) y una dirección (u orientación) para quedar definido.

Los vectores se pueden representar geométricamente como segmentos de recta dirigidos o flechas en planos R2 o R3; es decir, bidimensional o tridimensional.

Se representa como un segmento orientado, con una dirección, dibujado de forma similar a una "flecha". Su longitud representa el módulo del vector y la "punta de flecha" indica su dirección.