Unidad 1 Y 2 De Fisica

Unidad I

Introducción a la Física

La física es la ciencia que estudia la Naturaleza en su sentido más amplio. La física es la ciencia básica que estudia el cosmos, es decir, el todo desde el punto de vista científico. Aunque, aparentemente, la física consiste en buscar o encontrar una matematización de la realidad observable, no es así. Lo que ocurre es que la matemática es el idioma en que se puede expresar con mayor precisión lo que se dice en física.

Desde un punto de vista aplicado, el campo de la física es mucho más amplio, ya que se utiliza, por ejemplo, en la explicación de la aparición de propiedades emergentes, más típicas de otras ciencias como Sociología y Biología. Esto hace que la física y sus métodos se puedan aplicar y utilizar en otros campos de la ciencia y se utilicen para cualquier tipo de investigación científica.

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 explicación a los diferentes fenómenos de la naturaleza, que se presentan cotidianamente en nuestra vida diaria. Como por ejemplo, algo tan común para algunas personas como puede ser la lluvia, entre muchos otros.

1.1. Sistemas de medida y conversión entre sistemas.

1.1.1. Sistema de Medidas.

Cantidad física: Propiedad o cualidad de un objeto a la que se le puede asignar un valor como resultado de una medición cuantitativa. En física, todas las cantidades se definen de esa forma, ejemplos de cantidades físicas son: longitud, peso, tiempo, rapidez, fuerza y masa. Una cantidad física se mide comparándola con un patrón previamente conocido.

Magnitud: La magnitud de una cantidad física se define con un número y una unidad de medida. En vista de que hay muchas medidas diferentes para la misma cantidad se requiere idear la forma de tener un registro de la magnitud exacta de las unidades empleadas. Para hacerlo es necesario establecer medidas estándares para magnitudes específicas.

1.1.2. Conversión entre Sistemas de Unidades de medidas de Estados Unidos y el SI

S.U.E.U. (algunos ejemplos)

E.U. SI

1 pulgada (in) = 2.54 cm

1 pie (ft) = 30.48 cm

1 yarda (yd) = 91.4 cm

1 milla (mi) = 1.61 km

Multiplos y Submultiplos

1 m = 100 cm

1 cm = 0.01m

1 m = 1000 mm

1 mm = 0.001 m

Ejemplos de conversiones: 3.5 ft = ? cm 3.5 (30.48 cm) = 106.68 cm Regla de tres simple 3.5 ft = X cm 1 ft = 30.48 cm (3.5 -ft-)(30.48 cm) = 106.68cm 1 -ft- Factor de conversión (1 ft/30.48 cm)(30.48cm/1ft) (3.5 -ft-)(30.48cm/1-ft-)=106.68cm.

1.1.3. Sistema Internacional (SI)

El "SI" de unidades en esencia es el mismo que se conoce como sistema métrico. El comite internacional de pesas y medidas ha establecido ciertas cantidades básicas, y ha asignado cantidades básicas a cada cantidad; un resumen se presenta en la siguiente tabla:

Cantidad Unidad Símbolo

Longitud metro m

Masa Kilogramo Kg

Tiempo segundo s

Corriente Electrica ampere A

Temperatura Kelvin K

Intensidad Luminosa Candela cd

Cantidad de Sustancia Mol mol

Cada cantidad de la tabla anterior tiene una definición medible específica que puede duplicarse en cualquier lugar del mundo de estos lugares básicos solo una, el kilogramo se define en general de una muestra física. Esta muestra estable se guardada en la oficina internacional de pesas y medidas en Francia. Se han fabricado tablas de la muestra original para su uso en otras naciones. El resto de las unidades se define en términos de hechos físicos reproducibles y se determina con precisión en todo el mundo.

1.1.4. Unidades Derivadas

Las unidades derivadas del SI se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI básicas o suplementarias, con coeficiente igual a la unidad.

Unidad derivada Nombre Símbolo

Frecuencia Hercios Hz

Fuerza Newton N

Presion Pascal Pa

Energia, Trabajo y Calor Joule J

Potencia Watt W

Carga Electrica Coulomb C

1.2. Los vectores y sus operaciones.

Vector: Es un segmento de línea recta orientada que sirve para representar a las magnitudes vectoriales.

1.2.1 Cantidades Vectoriales y Escalares.

Para algunas cantidades físicas tales como el desplazamiento, la velocidad y la fuerza, la dirección y el sentido son tan importantes como la magnitud, por lo que es necesario distinguir entre cantidades escalares y cantidades vectoriales. Cantidades escalares: Ejemplo. Masa, potencia, energía. Ejemplos: 14 mm + 13 mm = 27 mm o 20 ft2 – 4 ft2 = 16 ft2. Cantidades vectoriales: Son aquellas que necesitan, para ser determinadas, de una magnitud, una dirección y un sentido. Ejemplo. Desplazamiento, velocidad, fuerza, etc. Ejemplo: Desplazamiento (20 m , N) y velocidad mi/h ,30° N del O). Las cantidades vectoriales se representan gráficamente mediante una flecha llamada vector. Un vector es un segmento de recta dirigido que posee un punto de origen, cabeza o flecha (sentido), dirección (ángulo de inclinación respecto de la horizontal) y metrización (valor numérico). La dirección de un vector se puede representar de varias maneras: Que son el método del polígono y el del paralelogramo. Son aquellas que sólo requieren para su determinación una magnitud.

1.2.1 Suma de vectores por métodos gráficos.

Método del Paralelogramo: Es conveniente para sumar solo dos vectores a la vez. Método del Polígono: Es el más útil y que se pueden aplicarse más fácilmente a más de dos vectores. En ambos casos la magnitud de un vector se indica a escala mediante la longitud de un segmento de recta, la dirección de se marca colocando una punta de flecha en el extremo del segmento de dicha recta. Ejemplo 1: Dos fuerzas actúan sobre el automovil ilustrado en la figura 3.30. La fuerza A es igual a 120 N hacia el Oeste, y la fuerza B es igual a 200 N a 60° N del O. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre el automóvil?

VECTOR 0 Fcos 0 (Fx) Fsen 0 (Fy)

A 60° 100 173.20

B 0° 120 0

Rx=220 Ry=173.20

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Unidad II- Sistemas Térmicos en Equipo Informático

2.1- Tipos de Sistemas y Medición de calor

2.1.1-Temperatura y Energía térmica

La energía térmica representa la energía total de un objeto; la suma de sus energías moleculares, potencial y cinética. Cuando dos objetos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transfiere energía de uno a otro. Suponga que se deja caer carbones calientes en un recipiente con agua. La energía térmica se transferiría de los carbones al agua hasta que el sistema alcance una condición estable llamada equilibrio térmico. Si lo tocamos, tanto el carbón como el agua nos producen sensaciones similares y ya no hay más transferencia de energía térmica.

Tales cambios en los estados de energía térmica no pueden explicarse satisfactoriamente en simples términos de la mecánica clásica. Por tanto, todos los objetos deben tener una nueva propiedad fundamental que determina si estará en equilibrio térmico con otros objetos. Esta propiedad se llama temperatura. Se dice que dos objetos se encuentran en equilibrio térmico si, y solo si tienen la misma temperatura. Una vez que se estabilice un medio para medir la temperatura tenemos una condición necesaria y suficiente para el equilibrio térmico. La transferencia de energía térmica que se debe tan solo a una diferencia de temperatura que se define como calor.

2.1.2- Medición de temperatura

En general la temperatura se determina midiendo cierta cantidad mecánica, óptica o eléctrica que varía con la temperatura. Si hay un cambio en cualquier dimensión que demuestre tener correspondencia unívoca con los cambios de temperatura, la variación puede emplearse como calibración para medir la temperatura.

Un dispositivo calibrado de esta forma se llama termómetro. La temperatura de otro objeto puede entonces medirse colocando el termómetro en estrecho contacto con el objeto y permitiendo que los dos alcances el equilibrio térmico. La temperatura indicada por un número en el termómetro graduado, corresponde también a la temperatura de los objetos circundantes.

Son necesarios dos requisitos para construir un termómetro. El primero es que debe haber una certeza de que alguna propiedad termométrica "X" varía con las temperaturas. La propiedad termométrica debe ser tal que se puede medir fácilmente, por ejemplo la dilatación de un líquido, la presión de un gas, o la resistencia de un circuito eléctrico. El segundo requisito para construir un termómetro, es establecer una escala de temperaturas. Dos temperaturas convenientes y fácilmente reproducibles se eligen como en punto fijo inferior y superior. El punto fijo inferior (punto de congelación) es la temperatura a la cual el agua y el hielo coexisten en equilibrio térmico bajo una presión de una atmósfera.

El punto fijo superior (punto de ebullición) es la temperatura a la cual el agua y el vapor coexisten en equilibrio térmico bajo una presión de una atmosfera. Existen dos escalas de medición de temperaturas

Celsius. Fahrenheit Fc= 5/9(ft-32). Tf= 9/5( tc+ 32)

2.1.3 Escala de temperatura absoluta

Una escala de temperatura absoluta tiene

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