LAS CIENCIAS FÍSICAS

FÍSICA

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LAS CIENCIAS FÍSICAS(del Griego PHYSIKE: Naturaleza)

Es una ciencia que estudia, investiga y analiza la estructura, los cambios del estado, el movimiento y las transformaciones de la materia.

La Física es una ciencia cuantitativa que necesita de la MATEMÁTICA para expresar sus ideas.

Para su mejor estudio se sub dividen en varias ramas:

Acústica Estudia las propiedades del sonido.

Física atómica Estudia la estructura y las propiedades del átomo.

Criogenia Estudia el comportamiento de la materia a temperaturas extremadamente bajas.

Electromagnetismo Estudia los campos eléctrico y magnético, y las cargas eléctricas que los generan.

Física de partículas Se dedica a la investigación de las partículas elementales.

Dinámica de fluidos Examina el comportamiento de los líquidos y gases en movimiento.

Geofísica Aplicación de la física al estudio de la Tierra. Incluye los campos de la hidrología, la meteorología, la oceanografía, la sismología y la vulcanología.

Física matemática Estudia las matemáticas en relación con los fenómenos naturales.

Mecánica Estudia el movimiento de los objetos materiales sometidos a la acción de fuerzas.

Física molecular Estudia las propiedades y estructura de las moléculas.

Física nuclear Analiza las propiedades y estructura del núcleo atómico, las reacciones nucleares y su aplicación.

Óptica Estudia la propagación y el comportamiento de la luz.

Física del plasma Estudia el comportamiento de los gases altamente ionizados (con carga eléctrica).

Física cuántica Estudia el comportamiento de sistemas extremadamente pequeños y la cuantización de la energía.

Física de la materia

condensada Estudia las propiedades físicas de los sólidos y los líquidos.

Mecánica estadística Aplica principios estadísticos para predecir y describir el comportamiento de sistemas compuestos de múltiples partículas.

Termodinámica Estudia el calor y la conversión de la energía de una forma a otra.

Sistema de medida

Desde los tiempos más remotos existió la necesidad de medir.

Estudios indican que las primeras magnitudes medidas fueron la longitud y la masa. Los seres humanos más primitivos se valieron de lo que poseían entonces, midieron haciendo comparaciones con el tamaño de los dedos, de los pies, mediante granos, piedras, etc.

Actualmente se imponen en el mundo dos sistemas:

1. El sistema internacional (S.I.), que predomina en casi todo el mundo; y

2. El sistema común de Estados Unidos (U.S.C.S.), antiguamente denominado sistema inglés, utilizado en los Estados Unidos.

El sistema métrico, a su vez, se divide en otros dos:

Magnitud

Sistema Longitud Masa Tiempo

MKS Metro Kilogramo Segundo

CGS Centímetro Gramo Segundo

Magnitudes

Una magnitud es todo aquello que siendo inmaterial es susceptible de medición.

Las magnitudes se pueden clasificar:

a) Según su origen, en:

Magnitudes fundamentales: longitud, masa, tiempo, temperatura termodinámica, corriente eléctrica, intensidad luminosa, cantidad de materia.

Magnitudes derivadas: volumen, superficie, velocidad, potencia, etc.

b) Según su naturaleza, en:

Escalares: aquellas que sólo requieren de un número y la unidad para quedar determinadas. Vectoriales: aquellas que además del número y la unidad, poseen dirección y sentido.

En el caso de la rapidez y la velocidad de un móvil, se tiene un claro ejemplo entre las magnitudes.

Si una persona dice que puede correr a 1,5 m/s, en ese caso se conoce su rapidez porque tiene un número (1,5) y la unidad de medida (m/s).

En cambio, si dice que puede correr 1,5 m/s, en una pista y con dirección este-oeste, ya está dando la información suficiente para saber su velocidad, porque además del número (1,5) y la unidad de medida (m/s), se sabe que corre en dirección horizontal (la pista) y se conoce en qué sentido o hacia dónde lo hace (desde el este hacia el oeste).

Las magnitudes vectoriales se representan con vectores que son a su vez representados por flechas.

VECTORES

Un vector es un segmento orientado, con origen y extremo final, cuya longitud representa su valor o módulo y que además de éste posee dirección y sentido.

Los vectores se caracterizan por ser magnitudes que pueden ser sumadas, restadas y multiplicadas con ciertas particularidades. Al resultado de la operación que se efectúa con los vectores se le llama resultante, así está la resultante de la suma, la resultante de la resta, etc.

Suma y resta de vectores

Vectores paralelos

Si tienen igual sentido, se suman.

La resultante tiene la misma dirección e igual sentido.

Si tienen sentidos opuestos, se restan.

RESUELVO La resultante tiene la misma dirección y queda con el sentido del vector de mayor módulo.

1- Dos chicos juegan una; el de la izquierda tira una fuerza de 20 N, y de la derecha con una fuerza de 30 N. Hallar la resultante gráfica y analíticamente.

2- Hallar la resultante de dos fuerzas una de 50 y la otra de 65, aplicadas a un mismo cuerpo, tienen la misma recta y sentidos opuestos.

Vectores concurrentes

Son aquellos cuya línea de acción se corta una con otra, generalmente existe un ángulo entre ambos.

Existen varios métodos para sumar y restar vectores. Aquí se verá sólo la forma analítica, que consiste en la utilización de fórmulas para llegar al resultado:

Para determinar el módulo o valor de la resultante de la suma:

Para determinar el módulo o valor de la resultante de la resta:

No olvides que...

La diferencia entre ambas expresiones matemáticas, o fórmulas, es que el factor que contiene al coseno del ángulo lleva + en la suma y – en la resta.

Vectores perpendiculares

Este es un caso particular del caso a, donde el ángulo tiene un valor de 90°.

Por tanto, en la fórmula, reemplazando el Cos 90° = 0, quedaría así:

Quedando tanto para la suma como para la resta la misma fórmula.

Ejercicios

3- Dos chicos juegan una; el de la izquierda tira una fuerza de 20

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