Descripción de los conceptos básicos de física

1. Curso Propedéutico de
Física
M.C. Román Pérez Saldaña

2. Temario
 UNIDADES DE MEDIDA
 MÚLTIPLOS Y SUBMULTIPLOS FACTORES DE CONVERSIÓN
 VECTORES
 CINEMATICA EN UNA DIMENSION
 DINAMICA: LEYES DE NEWTON
 HIDROSTATICA
 TERMODINAMICA
 ELECTRICIDAD

3. Unidades de medida
 Sistema Internacional.
 Definición de unidades de longitud, masa y
tiempo.
 Sistema internacional de Unidades.
 Unidades derivadas para área, volumen, densidad
y velocidad.
 Análisis dimensional de unidades

4. Sistema Internacional
 Desde 1889, las definiciones de las
unidades son establecidas por una
Organización Internacional llamada
Conferencia General de Pesas y Medidas,
que cuenta con representantes de la
mayoría de los países del mundo. El
sistema de unidades definido por esta
organización, basado en el Sistema
Métrico Decimal, se conoce oficialmente
desde 1960 como Sistema Internacional
de Unidades - SI

5. Sistema Internacional
 El lenguaje universal de las mediciones es el Sistema
Internacional de Unidades - SI
 El SI sirve ahora como la norma estándar para los cálculos
de Ingeniería en la mayor parte del mundo
 Se entiende por Sistema de Unidades el conjunto
sistemático y organizado de unidades adoptado por
convención.
 Es un sistema coherente ya que el producto o el cociente
de dos o más de sus magnitudes da como resultado la
unidad derivada correspondiente

6. Definiciones
 Magnitud: todo aquello que puede ser medido.
 Magnitud fundamental: Cada una de las magnitudes que
en un sistema, se aceptan por convención como
funcionalmente independiente una respecto de otro.
 Magnitud derivada: Su nombre lo dice, es aquella que se
deriva de las fundamentales y están ligadas mediante
relaciones matemáticas bien definidas.
 Magnitud Suplementaria: Lo que se agrega para
completar

7. Definiciones
 Unidad de Medida: Valor de una magnitud para la cual se
admite, por convención, que su valor numérico es igual a
uno.
 Se fija la unidad de medida de una magnitud para hacer
posible la comparación cuantitativa entre diferentes
valores de una misma magnitud.

8. Unidades SI fundamentales
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo S
Corriente eléctrica Ampere A
Temperatura Kelvin K
Intensidad luminosa Candela cd
Cantidad de sustancia mol mol

9. Longitud
 Magnitud física que expresa la distancia entre dos puntos.
 El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío
por la luz, durante un intervalo de tiempo de 1/299 792
458 segundos.

10. Tiempo
 Dimensión física que representa la sucesión de estados por
los que pasa la materia.
 Período determinado durante el que se realiza una acción
o se desarrolla un acontecimiento
 El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la
radiación correspondiente a la transición entre los dos
niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de
Cesio 133

11. Corriente eléctrica
 Flujo de carga eléctrica a través de un material
conductor, debido al desplazamiento de los electrones que
orbitan el núcleo de los átomos que componen al
conductor.
 El ampere es la intensidad de una corriente constante
que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos,
de longitud infinita, de sección circular despreciable y
colocados a una distancia de un metro uno del otro en el
vacío, produce entre estos conductores una fuerza igual a
2 x 10-07 newton por metro de longitud

12. Temperatura
 Grado o nivel térmico de un cuerpo o de la atmósfera.
 magnitud física que indica la energía interna de un
cuerpo, de un objeto o del medio ambiente en general.
 El kelvin, unidad de temperatura, es la fracción 1/273.16
de la temperatura termodinámica del punto triple del
agua.

13. Intensidad luminosa
 La candela es la intensidad luminosa en una dirección
dada, de una fuente que emite una radiación
monocromática de frecuencia 540 x 1012 Hertz y de la cual
la intensidad radica en esa dirección es 1/683 watt por
estereorradián.

14. Cantidad de materia
 Cantidad de materia de un sistema que contiene tantas
entidades elementales como átomos hay en 0,012
kilogramos de carbono 12

15. Masa
 magnitud física con que medimos la cantidad de materia
que contiene un cuerpo.
 El kilogramo es la unidad básica de masa y su patrón es un
cilindro de platino, que también se conserva en la Oficina
Internacional de Pesas y Medidas, en Francia. El kilogramo
equivale a 1000 gramos. Un gramo es la masa de 1
centímetro cubico (cm³) de agua a una temperatura de 4°
Celsius.

16. Unidades SI derivadas que no tienen nombres
especiales
Magnitud Nombre Símbolo
SUPERFICIE metro cuadrado m2
VOLUMEN metro cúbico m3
DENSIDAD DE MASA kilogramo por metro
cúbico
kg/ m3
VELOCIDAD LINEAL metro por segundo m/s
VELOCIDAD ANGULAR radián por segundo rad/s
ACELERACION metro por segundo
cuadrado
m/s2
ACELERACION ANGULAR radián por segundo
cuadrado
rad/s2

17. Unidades SI que tienen nombres
especiales
Magnitud Nombre Símbolo
FRECUENCIA hertz Hz
FUERZA newton N
PRESION pascal Pa
ENERGIA, TRABAJO joule J
POTENCIA watt W
VOLTAJE volt V
FLUJO LUMINOSO lumen lm
ILUMINACION lux lx

18. Reglas generales para el uso del SI
 Todo lenguaje construye reglas para su escritura que
evitan confusiones y facilitan la comunicación
 El Sistema Internacional de Unidades - SI construyó sus
propias reglas
 Cambiar o alterar las reglas causan ambigüedades

19. Reglas generales para el uso del SI
 No se colocarán puntos luego de los símbolos de las
unidades SI, sus múltiplos o submúltiplos. Ejemplo: kg
 El símbolo de la unidad será el mismo para el singular que
para el plural. Ejemplo: 1 kg - 5 kg
 No se acepta la utilización de abreviaturas para designar
las unidades SI. Ejemplo: grs
 Los símbolos se escriben a la derecha de los valores
numéricos separados por un espacio en blanco. Ejemplo:
10 A

20. Reglas generales para el uso del SI
 Cuando se deba escribir (o pronunciar) el plural del
nombre de una unidad SI, se usarán las reglas de la
gramática española. Ejemplo: metro - metros
 No deberán combinarse nombres y símbolos al expresar el
nombre de una unidad derivada. Ejemplo: metro/s
 Cada unidad y cada prefijo tiene un solo símbolo y éste no
puede ser alterado de ninguna forma. No se debe usar
abreviaturas
Correcto
30 kg 30 kg
5m 5ms

21. Reglas generales para el uso del SI
 Los símbolos se escriben a la derecha de los valores
numéricos separados por un espacio en blanco. Ejemplo:
10 A - 30 m - 40º 30’20’’
 Todo valor numérico debe expresarse con su unidad,
incluso cuando se repite o cuando se especifica la
tolerancia. Ejemplo: 30 m ± 0,1 m
 Luego de un símbolo no debe escribirse ningún signo de
puntuación, salvo por regla de puntuación gramatical,
dejando un espacio de separación entre el símbolo y el
signo de puntuación. Ejemplo: 7,1 m .

22. Uso del nombre de las unidades
 El nombre completo de las unidades SI se escribe con letra
minúscula, con la única excepción de grado Celsius, salvo
en el caso de comenzar la frase o luego de un punto.
Ejemplo: metro - kilogramo - newton - watt
 Las unidades, los múltiplos y submúltiplos, solo se podrán
designarse por sus nombre completos. Ejemplo: m
(metro)- kg (kilogramo) - K (kelvin)
 Las unidades cuyos nombres son los de los científicos, no
se deben traducir, deben escribirse tal como en el idioma
de origen. Ejemplo: newton - joule - ampere

23. Escritura de números en documentos
 En números de muchas cifras, éstas se agrupan de tres en
tres, a partir de la punto, tanto para la parte entera como
para la decimal. Ejemplo: 1 234 567.890 12
 La primera cifra a la izquierda de la coma decimal tiene,
como valor posicional, el de la unidad en la que se
expresa el número. Ejemplo: 34.50 m (la cifra 4 indica
metros)
 Si un símbolo que contiene un prefijo está afectado por un
exponente, éste (el exponente) afecta toda la unidad.
Ejemplo: 1 cm2 = (0,01m)2

24. Notación científica
 En el caso de la notación científica, es una herramienta
matemática usada en la física para poder expresar
cantidades tan grandes y/o pequeñas que solo pueden ser
medidas dentro de cierto límite de error; como, por
ejemplo, la distancia del universo o la masa de un protón.

25. Notación científica

26. Notación científica

27. Notación científica

28. Notación científica

29. Notación científica

30. Notación científica
Escribe en notación
científica:
Escribe en notación
decimal:
0,0007 = 9·10
5
=
47 = 7·10
-3
=
0,0076 = 3,56·10
4
=
45.600 = 7,38·10
-2
=
385.000.000 = 5·10
0
=
0,00000000429 = 3,5·10
8
=
6.480.000.000.000 = 7,346·10
-5
=
0,000028 = 6,1·10
-7
=
0,0000000306 = 2,635·10
2
=
52.000.000.000 = 3,8·10
-4
=
650.000 = 7,7·10
3
=
0,23 = 4,91·10
6
=
0,042 = 9,89·10
–6
=

31. Conversión
M k H D U d c m µ

32. Conversión entre el sistema inglés e
internacional

33. Vectores
 3.1 Vectores y Escalares.
 3.2 Trigonometría y vectores.
 3.3 Suma de vectores por medio de componentes.

34. Magnitudes Escalares
 Son aquellas en las que las medidas quedan correctamente expresadas por
medio de un número y la correspondiente unidad. Ejemplo de ello son las
siguientes magnitudes, entre otras:

35. Magnitudes Vectoriales
 Son magnitudes que para estar determinadas precisan de
un valor numérico, una dirección, un sentido y un punto
de aplicación
Fuerza, velocidad, desplazamiento
Si nos dicen que un
hombre corría a 20
km/h apenas sabemos
algo más que al
principio. Deberían
informarnos también
desde dónde corría y
hacia qué lugar se
dirigía.

36. Propiedades de un Vector
Un vector es todo segmento de recta dirigido en el espacio. Cada vector posee
unas características que son:
 Origen. También denominado Punto de aplicación. Es el punto exacto sobre
el que actúa el vector.
 Módulo. Es la longitud o tamaño del vector. Para hallarla es preciso conocer
el origen y el extremo del vector pues para saber cuál es el módulo del
vector, debemos medir desde su origen hasta su extremo.
 Dirección. Viene dada por la orientación en el espacio de la recta que lo
contiene.
 Sentido. Se indica mediante una punta de flecha situada en el extremo del
vector, indicando hacia qué lado de la línea de acción se dirige el vector.

37. Propiedades de un Vector

38. Propiedades de un Vector

39. Suma de Vectores
 Dados dos vectores, estos pueden ser sumados mediante
una operación llamada suma de vectores.
 Aunque recibe el mismo nombre que la suma de números,
se trata de una operación distinta, ya que esta última
adiciona números y produce como resultado números. La
adición de vectores suma vectores y produce como
resultado un vector.

40. Métodos Analíticos para la Suma de Vectores
 El método poligonal también se puede utilizar cuando se
tienen dos vectores, empleando leyes o funciones
trigonométricas dependiendo de los ángulos del triángulo
que se forma

41. Métodos Analíticos para la Suma de Vectores
 Métodos trigonométrico Ley del Seno
“En cualquier triángulo se verifica que las longitudes
de los lados son proporcionales a los senos de los ángulos opuestos”
Esta ley se aplica cuando tienes los
valores de por lo menos un lado y
todos los ángulos.
O de dos lados y uno de sus ángulos
opuestos.

42. Métodos Analíticos para la Suma de Vectores
 Métodos trigonométrico Ley del Coseno
La ley de los Coseno es una expresión que te permite conocer un
lado de un triángulo cualquiera, si conoces los otros dos y el
ángulo opuesto al lado que quieres conocer.
𝑎2 = 𝑏2 + 𝑐2 + 2𝑏𝑐 cos(𝛼)
𝑏2 = 𝑎2 + 𝑐2 + 2𝑎𝑐 cos(𝛽)
𝑐2
= 𝑎2
+ 𝑏2
+ 2𝑎𝑏 cos(𝛾)

43. Ejemplo1
 Suponga que camina 350 m a lo largo de una avenida y
luego gira 65º al norte del este y continúa caminando 280
m. ¿Cuál es el desplazamiento resultante?

44. Ejemplo1

45. Ejemplo1

46. Ejemplo 2
 Un automóvil se ha desplazado una distancia desconocida desde A
hasta B. Sabemos que luego se desplazo 50 m hasta C, formando un
ángulo de 15º con el vector del primer desplazamiento. Si el vector
resultante de los dos vectores forma un ángulo de 20º con el primer
desplazamiento. ¿A cuánto equivale el desplazamiento de A hasta B
y la resultante?

47. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares
 1-Dibuje todos los vectores a partir del origen en un sistema
coordenado
 2.-Descomponga todos los vectores en sus componentes "X" y
"Y".
 3.-Encuentre la componente "X" de la resultante sumando los
componentes "X" de todos los vectores. Rx= Ax+Bx+Cx+.....
 4.-Encuentre la componente "Y" de la resultante sumando los
componentes "Y" de los vectores. Ry= Ay+By+Cy+......
 5.-Obtenga la magnitud y dirección de la resultante a partir de
dos vectores perpendiculares, aplicando el teorema de
Pitágoras.

48. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares
En la Figura se observa la coexistencia
de los vectores A, B y C. El vector
resultante se obtiene a través del
Método de los Componentes; observe la
manera en que se obtienen las
proyecciones de cada vector: se
descomponen rectangularmente, se
halla la resultante en cada eje,
se aplica el Teorema de Pitágoras y la
función tangente

49. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares
 Para poder aplicar el método de componentes
debemos primeramente repasar como
descomponer un vector.

50. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares

51. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares

52. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares

53. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares

54. Método Trigonométrico por Componentes
Rectangulares