Magnitudes físicas y unidades físicas fundamentales

Introducción

La ciencia es el conjunto coherente de conocimientos racionales, consistentes y probables, obtenidos de manera metódica y sistemática, que comprueban los teoremas o explican los hechos naturales o sociales.

La Física y la Química constituyen ejemplos de Ciencias experimentales. La historia de ambas disciplinas pone de manifiesto que la experimentación ha desempeñado un doble papel en su desarrollo. Con frecuencia, los experimentos científicos sólo pueden ser entendidos en el marco de una teoría que orienta y dirige al investigador sobre qué es lo que hay que buscar y sobre qué hipótesis deberán ser contrastadas experimentalmente. Por eso en el presente trabajo desarrollaremos leyes y temas donde la ciencia, física y química van de la mano.

Indagaremos en las magnitudes y unidades físicas, diferencias entre masa y peso; Desarrollaremos el movimiento y cuáles son sus aplicaciones; Las leyes de Newton que han sido formuladas hace más de tres mil años atrás, estas son los pilares fundamentales de la mecánica y la física; También termodinámica y la ley de conservación de la energía con sus respectivas aplicaciones prácticas.

También desarrollaremos el sonido y como está compuesto; La electrostática y magnetismo con las leyes de Coulomb, Ohm y Joule y por último la óptica, su clasificación y aplicaciones prácticas.

Magnitudes Físicas y Unidades Físicas Fundamentales. Diferencia entre masa y peso

Magnitud es la cantidad de unidades que tiene un cuerpo. Es todo lo que admite medición, ejemplo masa, longitud, tiempo, velocidad, etc.

Unidad es el patrón de medida que adoptan un grupo de personas para medir un cuerpo. Es la unidad con la cual se compara para medir una magnitud.

Son siete las magnitudes fundamentales con sus respectivas unidades, a las cuales se añaden dos magnitudes complementarias con sus unidades:

Ejemplo: Si estamos en el espacio exterior, el peso de un cuerpo puede cambiar, mientras que la masa seguirá siendo la misma. Esto quiere decir que la masa es constante, mientras que el peso va a variar según la gravedad.

El Movimiento. Clasificación. Aplicaciones prácticas.

Es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria.

Clasificación del Movimiento

Aplicaciones Prácticas del Movimiento

Leyes de Newton. Aplicaciones prácticas

Como en el universo todos los objetos están sometidos a interacciones mutuas es muy importante establecer qué relación existe entre fuerza y movimiento. El estudio del movimiento tomando en cuenta las fuerzas de interacción entre el objeto que se mueve y los demás objetos que lo rodean recibe el nombre de Dinámica.

La Dinámica comprende tres leyes que generalmente reciben el nombre de Leyes del movimiento de Newton:

1 Ley de Inercia

2 Ley de la Fuerza o Ley de la Masa

3 Ley de Acción y Reacción

Primera Ley del movimiento de Newton (Ley de Inercia)

"Todo cuerpo permanece en reposo o se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme, siempre que no actúe sobre él una fuerza exterior que cambie su estado"

En ausencia de la acción de fuerzas (si existen, su resultante es nula), un cuerpo en reposo continuará en reposo, y uno en movimiento se moverá en línea recta y con velocidad constante, es decir Movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

Si un cuerpo está en reposo o MRU, su aceleración es nula. Esta ley indica que si la fuerza resultante es nula o en ausencia de fuerzas que se ejercen sobre el cuerpo, éste no podrá acelerar. La inercia de la materia en "estado de reposo" es evidente, pues un objeto en estado de reposo respecto a un marco de referencia, no puede ponerse por sí mismo en estado de movimiento.

Aplicaciones Prácticas

Donde se pone de manifiesto la Ley de Inercia: Cuando un caballo se detiene de repente con toda seguridad el jinete seguirá moviéndose y se caerá si no se agarra con fuerza.

Cuando se va en una moto con un compañero y se frena bruscamente; entonces el cuerpo del compañero tiende a irse hacia adelante. Por el contrario, cuando el vehículo arranca él o ella se va hacia atrás.

Segunda Ley del movimiento de Newton (Ley de la Fuerza)

La segunda ley de Newton establece la relación de la aceleración con la fuerza y la inercia.

La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. En forma resumida es:

Esto significa que si F aumenta, a aumenta; pero si m aumenta, a decrece.

Un cuerpo se acelera en la dirección de la fuerza que actúa sobre él. Aplicada en la dirección del movimiento del cuerpo, una fuerza incrementará la rapidez del cuerpo.

Establece en efecto que fuerza es cualquier cosa que pueda acelerar un cuerpo. La masa del cuerpo tiene el efecto opuesto. A mayor masa del cuerpo, menor aceleración o a mayor masa, mayor inercia.

Aplicaciones Prácticas

En el ámbito de la medicina y especialmente en traumatología es muy útil para conocer las fuerzas a las que sometemos a nuestros huesos. Por ejemplo, cuando recibimos un golpe en un hueso, éste es sometido a una aceleración, que es consecuencia directa de la fuerza del golpe. Si dicha fuerza supera un determinado valor, el hueso podría fracturarse.

El movimiento de un vehículo conociendo la fuerza que el motor ejerce sobre el coche para que avance podemos averiguar el valor de la aceleración del propio vehículo.

En zoología, la fuerza del mordisco de un animal se determina a partir de la medición de la aceleración que sufre un objeto que se pone en la boca del animal para que lo muerda. Se calcula la fuerza que ha ejercido el mordisco sobre el objeto.

Tercera Ley del movimiento de Newton (Ley de acción y reacción)

Este postula que a cada acción corresponde una reacción igual y contraria. Es decir, si un cuerpo A ejerce una acción sobre un cuerpo B, el cuerpo B reacciona y ejerce una fuerza igual y contraria sobre el cuerpo A.

La tercera ley de Newton se establece a menudo como sigue: "A toda acción siempre se opone una reacción igual." Es importante insistir que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre diferentes cuerpos. Nunca actúan sobre el mismo cuerpo.

Las fuerzas de acción y reacción constituyen un par de fuerzas. Las fuerzas siempre ocurren en pares. Nunca existe una fuerza única en ninguna situación.

Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce una fuerza igual y en sentido opuesto sobre el primero.

Aplicaciones Prácticas

Una carreta se acelera cuando se tira de ella. Un martillo golpea una estaca y la hunde en el suelo. Un cuerpo interactúa con otro. ¿Cuál ejerce la fuerza y cual la recibe? La respuesta de Newton a esto es que ninguna de las fuerzas tienen que identificarse como "las que ejerce" o "las que recibe"; él creía que la naturaleza era simétrica y concluyó que ambos cuerpos se les debe tratar por igual. En el caso del martillo este ejerce una fuerza sobre la estaca, pero se le lleva al reposo en el proceso. La misma fuerza que impulsa a la estaca es la que desacelera al martillo.

Por todas partes se observa el cumplimiento de la tercera ley de Newton. Un pez empuja el agua hacia atrás con sus aletas y el agua a su vez empuja al pez hacia delante. El viento empuja contra las ramas de un árbol con lo que generan silbidos.

Termodinámica: Trabajo y Energía. Ley de conservación de la energía. Aplicaciones prácticas

El sonido: propiedades, efectos y propagación, formación de ondas sonoras. El Eco y sus aplicaciones

SONIDO

Eco

El eco es la repetición de un sonido por un fenómeno acústico que consiste en el reflejo de la onda sonora en un cuerpo duro. Una vez que se refleja, el sonido regresa al lugar de origen con un cierto retardo y, de esta forma, el oído lo distingue como otro sonido independiente.

Aplicaciones

• Una aplicación del eco se tiene al medir la profundidad del mar, usando un aparato llamado sonar.

• Para los murciélagos hay una aplicación como son ciegos producen ondas que a su vez rebotan en los objetos que lo rodean así hacen para poderse ubicar, con el eco.

Electrostática y magnetismo: Ley de Coulomb (carga eléctrica). Ley de Ohm (resistencia, circuito eléctrico), Ley de Joule (intensidad, resistencia)

Ley de Coulomb: El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804) es famoso por la ley física que relaciona su nombre. Es así como la ley de Coulomb describe la relación entre fuerza, carga y distancia. En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente. Dos cargas eléctricas ejercen entre sí una fuerza de atracción o repulsión.

Ley de Jouley: Mediante la ley de Joule podemos determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella circule y de la cantidad de tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de Joule diciendo que la cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional a la intensidad de corriente a la diferencia de potencial y al tiempo.

Ley de Ohm: Postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: *Tensión o voltaje (E), en volt (V); *Intensidad de la corriente (I), en ampere (A) o sus submúltipos; *Resistencia (R) de la carga o consumidor conectado al circuito en ohm (), o sus múltiplos.

Óptica: Clasificación de los cuerpos según sean fuentes productoras o captoras de luz. Propagación, Reflexión, Refracción y dispersión de la luz, Aplicaciones prácticas

Óptica

Estudia todos aquellos fenómenos luminosos en sonde el tamaño de los cuerpos iluminados es notoriamente mayor que la longitud de onda de la radiación luminosa. Y describe el comportamiento de los rayos luminosos. 1) Se denomina rayos luminosos o rayos de luz a la línea que le sirve de dirección de propagación a una radiación luminosa. 2) Denominamos haz luminoso al conjunto de rayos luminosos emitidos por una fuente.

Conclusiones

• Magnitud es la cantidad de unidades que tiene un cuerpo y la unidad es el patrón de medida que adopta un cuerpo. el peso de un cuerpo puede cambiar, mientras que la masa seguirá siendo la misma.

• Las leyes formuladas por Isaac Newton hacen más de tres mil años atrás, son los pilares fundamentales de la mecánica y la física, los cuales siguen siendo mucho más que vigentes hoy en día. Estos principios son la base del movimiento; se encuentran siempre a nuestro alrededor y entramos constantemente en su uso sin siquiera darnos cuenta.

• La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales.

• El magnetismo y la electricidad están íntimamente relacionados simplemente en el hecho de que se ley de atracción sea en la electricidad si tienen signos iguales se repelen y si tienen signos distintos se atraen, lo mismo sucede con el magnetismo polos iguales se repelen polos opuestos se atraen.

• El sonido es muy importante y conocer la forma en que se propaga para comunicarnos es importante, ya que gracias a este la vida se hace fácil, las ondas que deben viajar para escuchar por ejemplo la voz de nuestros amigos o el latido del corazón de alguien es muy interesante.

• Conocer las características del sonido nos hace diferenciar y saber porqué los instrumentos y la voz de cada persona se escucha diferente.

• La óptica se ocupa del estudio de la luz, de sus características y de sus manifestaciones. La reflexión y la refracción por un lado, y las interferencias y la difracción por otro, son algunos, de los fenómenos ópticos fundamentales. Los primeros pueden estudiarse siguiendo la marcha de los rayos luminosos. Los segundos se interpretan recurriendo a la descripción en forma de onda.

Autor:

Corny Dulce