INTRODUCCION A LA FISICA Y SUS MAGNITUDES

Cap´ıtulo 1

INTRODUCCIO´N A LA F´ISICA Y SUS MAGNITUDES

1. OBJETO DE ESTUDIO DE LA F´ISICA

La F´ısica es la ciencia natural que estudia los principios fundamentales que rigen la naturaleza. Estudia las relaciones entre la energ´ıa , el espacio, el tiempo, la materia. Podemos decir que los inicios  de  la  f´ısica  estuvieron  relacionados  con  los  fil´osofos  de  la  naturaleza  quienes  trataron  de dar una explicaci´on mas razonable y sistematica a los fen´omenos naturales apart´andose as´ı de las explicaciones mitol´ogicas. Aunque muchos de sus razonamientos eran errados, fueron ampliamente aceptados durante mucho tiempo en un periodo de la historia conocido como el oscurantismo, luego con  el  renacimiento  se  da  un  impulso  a  la  ciencia  e  investigaci´on  y  empiezan  a  surgir  personajes que hacen invaluables aportes a la f´ısica y a las otras ciencias, como es el caso de Galileo Galilei de quien se dice fue el primero en utilizar la experimentaci´on como parte importante de su argu- mentaci´on cient´ıfica.

La f´ısica actual la podemos clasificar en dos grandes grupos

        Mec´anica[pic 1][pic 2]

F´ısica [pic 3]



o´ptica y Mec´anica ondulatoria

F´ısica Nuclear y At´omica

moderna   Relatividad[pic 4]

Mec´anica Cu´antica

La importancia de el estudio de la fisica en la ingenieria radica basicamente en que el ingeniero en su quehacer se enfrenta frecuentemente a la toma de deciciones, podemos decir que el conocimiento y comprensi´on de los principios fisicos es una herramienta imprecindible en la toma de deciciones para poder solventar problemas de ingenieria. Piense por ejemplo como el conocimiento de la ter- modinamica y los procesos de transferencia de calor pueden ayudar a un ingeniero electronico a escoger la forma adecuada de disipar el calor en un semiconductor, o como puede el conocimien- to de las ondas electromagneticas ayudar a un ingeniero de sistemas a resolver un problema de interferencia  en  las  lineas  de  transmision  de  datos,  el  conocimiento  y  comprensi´on  del  fenomeno de la resonancia mecanica es de vital importancia para un ingeniero civil al momento de disen˜ar estructuras ya que se deben tener en cuenta ciertos aspectos para evitar el fallo catastrofico de

estas debido a la resonancia de alguno de sus elementos constituyentes. Los ingenieros ambientales, pesqueros y agronomos deben tener una formacion muy solida en mecanica de fluidos ya que el agua sera un elemento con el que inevitablemente tendran que lidiar. En resumen la fisica nos brinda las herramientas para enfrentarnos exitosamente a los problemas de ingenieria es por eso que es de vital importancia su estudio y dedicarle el tiempo y la atencion que esta requiere.

1. MEDICIO´N Y SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

¿QUE ES MEDIR? ¿POR QUE ES IMPORTANTE MEDIR?

¿que es medir? Para responder esta pregunta es necesario plantear otra. ¿que es lo que nos permite diferenciar un objeto de otro? R/ sus caracter´ısticas o propiedades.

Hay  propiedades  o  caracter´ısticas  que  podemos  cuantificar  como  por  ejemplo,  el  taman˜o  de  un objeto,  la  duraci´on  de  un  evento,  el  numero  de  vueltas  que  da  la  llanta  de  un  autom´ovil  en determinado tiempo y otras que no se pueden cuantificar como por ejemplo el sexo de un animal, el olor o sabor de una fruta. Aquellas propiedades que pueden ser cuantificadas reciben el nombre de magnitudes, las que no, son llamadas propiedades nominales. El valor de una magnitud es

expresado como el producto de un numero {Q} y una unidad [Q] :

Q = {Q}[Q]

la unidad [Q] es simplemente un valor particular de la magnitud definido por convenci´on y el cual es usado como referencia para comparar otras magnitudes del mismo tipo. El numero Q es sim- plemente la proporci´on entre la magnitud y la unidad [Q](cantidad de veces que se replica o repite la unidad[Q] en la magnitud Q) por ejemplo; Altura = 7m nos indica que la unidad m(metro) se replica o repite 7 veces en la magnitud altura. Pueden existir diferentes unidades para medir una magnitud en particular inclusive dentro del mismo sistema de unidades, un ejemplo de esto es la velocidad, la cual puede ser expresada en m/s , km/h, mi/h, etc.[pic 5]

La importancia de las magnitudes y las mediciones radica en que nos permiten comparar, proponer modelos, efectuar c´alculos y poder tomar decisiones que son aspectos muy importantes en la practica cient´ıfica e ingenieril. Cada ves que medimos estamos comparando una magnitud con otra similar que hemos preestablecido como patr´on o testigo de medici´on.

Inicialmente  fueron  utilizadas  las  partes  del  cuerpo  como  patrones  de  medici´on  pero  esto  traer´ıa consigo inconvenientes debido a la poca repetitibilidad de la medici´on. Es por eso que empezaron a usarse objetos como instrumentos de medici´on , cuando existe un conjunto de patrones de medici´on para diversas magnitudes que es aceptado ampliamente este constituye un sistema de unidades.

En Colombia el sistema de unidades adoptado por ley es el Sistema Internacional de Uni- dades( Ley 33 de 1905 y Ley 1480 de 2011) el cual esta basado en 7 cantidades base a partir de las cuales se derivan las dem´as.

La dimension de cualquier magnitud f´ısica puede obtenerse de la ecuaci´on:

dimQ = TαLβMγIδΘεNζJη

En donde los exponentes α, β, γ,δ,ε, ζ y η son generalmente pequen˜os nu´meros enteros que pueden

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