Diagrama de temas

  • Introducción al Curso de Física

    Física

    Isaac Newton

           El comienzo de la ciencia: cuando el hombre se dispuso a  tomar nota de la frecuencia con que se repetían ciertos sucesos y a detectar que ciertas causas estaban siempre seguidas por determinados efectos, iniciando la búsqueda de leyes que explicaran el funcionamiento del mundo.Las interrogantes, en su verdadera esencia: ¿Quiénes somos?, ¿De qué estamos hechos?, ¿Cuál es nuestro futuro?, ¿Tiene sentido el Universo en que vivimos?. Buscamos la respuesta en la ciencia y, la Física, como  toda ciencia, no escapa a buscar respuestas de estas interrogantes.

             El objetivo de la Ciencia es comprender el mundo que nos rodea. La Física como la química son  bases para todas las demás ciencias y su conocimiento es imprescindible para que éstas avancen. La utilización de principios físicos para resolver problemas prácticos ha dado lugar a diferentes ramas de la ingeniería. La Física nos permite avanzar en el conocimiento de la naturaleza, sino que contribuye al desarrollo económico y social de la humanidad. Un conocimiento básico de esta ciencia se hace necesario en la sociedad actual si queremos ser ciudadanos con capacidad de tomar decisiones propias. Es por ello que la Física estudia dentro del ámbito científico de la Educación Secundaria.

  • Módulo 1

    La Física como CienciaLa ciencias

         El saber científico parte de la experiencia y por un movimiento progresivo que lleva desde lo evidente a lo desconocido.

      La Física investiga sobre el funcionamiento de todo lo que nos rodea. Su labor, fundamentalmente, es la de elaborar teorías que sean modelo del comportamiento de la naturaleza en sus elementos más fundamentales.  

       La Física es una ciencia experimental. Todos sus descubrimientos, teorías y leyes se fundamentan en la observación científica de los fenómenos naturales y en la reproducción de éstos bajo condiciones controladas (la experimentación). Su lenguaje es la Matemática. Existe un procedimiento general de investigación común a todas las ciencias naturales y sociales conocido comúnmente como “El Método Científico”.

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  • Modulo 2

    Magnitudes y Unidades de Medidas Físicas

        La Física es una ciencia cuantitativa. La descripción de los fenómenos y el establecimiento de leyes requieren de la medición de las propiedades físicas involucradas. La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una magnitud física, como resultado de una comparación de dicha magnitud con otra similar tomada como patrón (unidad de medida). La medición requiere del uso de instrumentos y de la aplicación de procedimientos especialmente diseñados. Así, por ejemplo, la balanza se utiliza para medir masas, y el calibre para medir pequeñas distancias.

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  • Módulo 3

    Notación Científica y Orden de MagnitudNotación científica y orden de magnitud

         Las  medidas de magnitudes físicas nos podemos encontrar con cantidades muy grandes como el radio de una galaxia o con cantidades muy pequeñas como el radio de un protón, para facilitar su comprensión, se suele cambiar la unidad de medida.  Pero también se emplea lo que se conoce como notación científica,  un recurso matemático para simplificar cálculos y representar en forma concisa números muy grandes o muy pequeños. La notación científica es una forma particular de expresar los números utilizando la numeración acompañado por potencias de diez.

    En los cálculos aproximados y en descripciones generales, como cuando decimos "a la distancia de unos tantos miles de km", se suele expresar la cantidad por su orden de magnitud, para lo cual se toma por redondeo la potencia de diez más próxima al número . 

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  • Módulo 4

    Gráficos y Funciones 

        En la mayoría de las investigaciones es necesario efectuar medidas relacionada con los factores que intervienen en un fenómeno. Los datos que se obtienen de las mediciones , en lo posible, se presentan por medio de representaciones gráficas. En el tratamiento de los datos,resulta útil recurrir al concepto de función definido en matemática, con ello,  se analiza los datos  y establece las relaciones entre las distintas formas de representación. 

    Diremos que la proporción es directa si relacionan magnitudes en las que al aumentar una también lo hace la otra y viceversa. Diremos que la proporción es inversa si implica una relación de magnitudes en que al aumentar una la otra disminuye y viceversa.

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  • Módulo 5

    Operaciones con Vectores

    En matemáticas se define un vector como un elemento (segmento orientado) de un espacio vectorial, En física, un vector es una herramienta geométrica utilizada para representar una magnitud vectorial física definida por su módulo, su dirección  y su sentido, que se representan sus vectores mediante, la longitud y la orientación. Este tema tiene algunos aspectos básicos,como ciertas operaciones con vectores y  la importancia  representar ciertas magnitudes físicas por dichos  vectores,

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  • Módulo 6

    El comienzo de  Nuestro Universo

          El Universo o también se le llamado Cosmos es todo, sin excepciones. Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo.

        El Universo conocido está estructurado cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica.La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas. 

        La vía Láctea forma parte del cúmulo conocido como Grupo Local. El grupo local forma parte del Súper- Cúmulo de Virgo.

    Murallas: Son las últimas estructuras descubiertas están formadas por Súper- Cúmulos de galaxiasGran Muralla de Hércules-Corona Boreal es la estructura más grande que se conoce actualmente. Estas son las estructuras más importantes que forman el universo. Son la base del estudio de la astronomía. Existen otras estructuras de menor tamaño dentro del universo. Sin embargo, se supone que el 90% de lo que existe es una masa oscura, que no podemos observar.

    La teoría del Big Bang explica cómo se formó el Universo  hace unos 13.700 millones de años.  La materia tenía una densidad y una temperatura altisimas. Hubo una explosión violenta y, desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante, pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica. Mientras no se consiga desvelar este misterio, los científicos no podrán explicar con total seguridad qué es el Universo.

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  • Modulo 7

    Cinemática del Movimiento

        Desde la antigüedad, el ser humano ha estudiado los fenómenos relacionados con el movimiento. La cinemática es la parte de física que estudia el movimiento de los cuerpos sin ocuparse de la causa que lo produce; se encarga de estudias sus características y su estudio aborda magnitudes propias como la velocidad o distancia recorrida.
    Para describir el movimiento de cualquier cuerpo es necesario describir dos conceptos previos a su estudio: sistema de referencia y cuerpos puntuales.

     

    El movimiento es relativo 

    Se dice que el movimiento es relativo porque depende de la posición en la que se encuentra el observador. Esto quiere decir que, el movimiento de un cuerpo depende del lugar en el que se halla situado el observador. Al punto en el que se halla dicho observador se le conoce como punto de referencia. Consideremos el siguiente ejemplo:

     

     

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  • Tema 8

    Movimiento Rectilíneo Uniforme. (M.R.U.)

    Para analizar este tipo de movimiento consideremos la situación que se representa en la figura, en la cual un auto se desplaza en línea recta teniendo en cuenta varios puntos de referencia que están marcados por cuatro líneas verticales donde se encuentra el auto en determinado tiempo marcado en el cronómetro.
    Los tiempos cronometrados al pasar por los puntos señalados,  el auto, se observa que son intervalos iguales para el mismo espacio(d) recorrido. Esto nos da la la condición de desplazamientos iguales para intervalos de tiempos iguales. Todo movimiento que presenta esta condición se denomina movimiento rectilíneo uniforme. Por tanto es un moimiento de Velocidad constante y aeleración cero
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  • Tema 9

    Movimiento Rectilineo Uniformemente Variado. (M.R.U.V.)

    En la clase anterior hemos estudiado el caso donde en un  movimiento rectilíneo del auto la rapidez del móvil permanece constante durante todo el movimiento, suposición hecha para estudiar el movimiento rectilíneo uniforme.

    Iniciaremos ahora el movimiento donde la rapidez del móvil no permanece constante, por el contrario, aumenta o disminuye una cantidad constante en cada unidad de tiempo.

    A este tipo de condición la estudiaremos como movimiento rectilíneo uniformemente variado, en el caso que la rapidez aumente lo llamaremos movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y  caso que la rapidez disminuya lo llamaremos movimiento rectilíneo uniformemente retardado.

     

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  • Tema 10

    Análisis de Gráficos del Movimiento Rectilíneo
    Gráficos de Movimientos Rectilineos

    Al observar el movimiento de los cuerpos podemos obtener datos cuantitativos de las variables distancia, tiempo, rapidez, aceleración. Esta son característica cuantitativas de dicho movimiento.

    Con los datos ordenados en una tabla se construye una gráfica para  relacione a las  variables. A partir del análisis gráfico podemos interpretar el movimiento rectilíneo de los objetos. Presentando la relación posición-tiempovelocidad-tiempo y aceleración tiempo.

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  • Tema 11

    Caída Libre de los cuerpos

         Un caso particular del movimiento rectilíneo uniformemente variado es el de un objeto al que se le permite caer libremente cerca de la superficie terrestre. Un cuerpo que se le deja caer el vacío, se desplaza verticalmente con una aceleración constante llamada gravedad (g) lo que hace que su velocidad aumente uniformemente en el transcurso de la caída.
            La aceleración de la gravedad se denota con la letra g, en el caso de nuestro planeta tiene un valor promedio g=9,8m/s2.
       Según el filósofo Aristóteles, había mantenido que los objetos más pesados, caen más rápido que los objetos más livianos. Esto NO es CIERTO
        El italiano Galileo Galileicambio esta idea en relación con la caída de los objetos.

    "En ausencia de la resistencia del aire, todos los objetos que se dejan caer cerca de la superficie de nuestro planeta, caen hacia éste con  aceleración constante bajo la acción de la gravedad de la Tierra independientemente de cuáles sean su forma y su peso".

    Fue hasta cerca del año 1600 D.C. que esta conclusión fue aceptada.

    De acuerdo a una leyenda, él demostró cómo se comportan los objetos que caían, al observar que dos pesos diferentes, lanzados simultáneamente desde la torre inclinada de Pisa, llegaron al suelo casi al mismo tiempo.
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  • Tema 12

    Lanzamiento Vertical 

           Todos aquellos cuerpos que se lanzan verticalmente hacia arriba o hacia abajo, una vez que se dejan en libertad experimentan una aceleración dirigida hacia abajo, la aceleración de la gravedad.

    •  Si el cuerpo es lanzado hacia abajo, tendrá un movimiento uniformemente acelerado,que la diferencia a cuando se deja caer es que tiene velocidad inicial de lanzamiento.
    •  Si es lanzado hacia arriba su movimiento será uniformemente retardado mientras sube. Éste alcanzara una altura máxima en un tiempo determinado llamado tiempo máximo, en ese momento instantaneamente se detine para luego iniciar una caida libre. Si regresa al mismo punto de lanzamiento; el tiempo que tardó en subir sera el mismo tiempo de la caída.

    El lanzaminto vertical es un movimiento rectilineo uniformemente variado; acelerado cuando baja y retardado cuando sube. La aceleración constante es la gravedad (g)

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  • Tema 13

    Dinámica: Las Tres Leyes de Newton

    La dinámica es  la física mecánica que  se encarga del estudio del origen del movimiento como tal.

    La fuerza es responsable del movimiento.

         La fuerza no está en los objetos en sí, sino en la capacidad que tienen estos de modificar su estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.

         Isaac Newton físico y matemático más sobresalientes en la historia de la humanidad.  Su legado son las llamadas "Leyes de Newton" . Estas leyes fueron los primeros modelos fisicos propuestos por el hombre para explicar el movimiento.

    Leyes de Newton o las leyes del movimiento

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  • Tema 14

    La Fuerza

    Fuerza: toda causa capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo Efectos que producen las de las fuerzas:

    • Efecto Estático, si se produce deformación.
    • Efecto Dinámico,  ocasiona cambios en el movimiento.

    Las fuerzas siempre son producidas por la acción de un cuerpo sobre otro.

    La fuerza es una magnitud vectorial. Se suman vectorialmente.

    • Fuerzas equilibradas: son aquellas que al sumarla dan una fuerza resultante igual a cero. Es como si no se le aplicara ninguna fuerza ya que no produce ningún cambio en el cuerpo.
    • Fuerzas no equilibradas: son aquellas que al sumarlas dan fuerza resultante. Se produce cambio en el cuerpo. 

    Clases de fuerzas: 

    • Fuerzas de contacto: Son las derivadas de una interacción por el contacto de dos cuerpos. Entre ellas tenemos, fuerzas elásticas, normal y tensión.
    • Fuerzas a distancias: Estas fuerzas son originadas como consecuencias de las interacciones a distancias. Entre ellas tenemos, gravitatoria, eléctricas, magnéticas y nucleares.

    Deformaciones de los cuerpos elásticos por la aplicación de una fuerza

    Elasticidad: Propiedad de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto, y el objeto regresa a su forma original cuando cesa la deformación. Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad, ya no regresa a su estado original, y permanece deformado, a esto se le llama límite elástico.Elasticidad del resorte

    Ley de Hooke

    “La cantidad de estiramiento o de compresión (cambio de longitud), es directamente proporcional a la fuerza aplicada”.

    Constante K

    Dinamometro

           Dinamómetro: aparato utilizado para medir fuerza. Los dinamómetros se construyen con un resorte que se estira por efecto de una fuerza y se basa en el principio de la ley Hooke

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  • Tema 15

    Diagrama de Cuerpo Libre para las Fuerzas 

    Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto en particular 

    Consiste en colocar la partícula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actúan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.

    La mayor aplicación de los DCL es visualizar mejor el sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo; además, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de acción - reacción y las componentes de las fuerzas.

    Si en un sistema existen dos o más cuerpos de interés, éstos se deben separar y cada uno tiene un DCL propio con sus respectivas fuerzas actuando.

    Es fundamental que el diagrama de cuerpo libre esté correcto antes de aplicar la Segunda ley de Newton

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  • Tema 16

    Ley de Gravitación Universal

         Esta cuarta ley nos describe la interacción atractiva entre dos cuerpos, se cumple para todos los cuerpos que constituye nuestro Universo desde los astros y planetas hasta el más pequeño como una manzana o pequeñas partículas. Este efecto junto con la inercia produce un movimiento, en los planetas que coincide con la descripción expuestas en las leyes de Kepler.

    El descubrimiento realizado por Newton de la Ley de Gravitación Universal de Gravitación Universal declara que:

    “Todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia”.

           Esta  sola ley matemática describe los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. Es una ley universal, la ley de la gravedad es universal.

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  • Tema 17

    ArquimidesEstática

                 La estática determina las condiciones bajo las cuales un cuerpo actuado por diversas fuerzas permanece en equilibrio, es decir en reposo. El desarrollo de la estática viene desde mucho tiempo atrás, mucho antes del desarrollo de la dinámica. Algunos de sus principios fueron formulados por los egipcios y los babilónicos en problemas relacionados con la construcción de las pirámides y de templos. Entre los más antiguos escritos sobre este tema se puede mencionar a Arquímedes quién formuló los principios del equilibrio de fuerzas actuando en palancas y algunos principios de la hidrostática. Por estas razones no es conveniente considerar a la estática como un caso particular de la dinámica

           La principal razón para que desarrollo de la dinámica fuera posterior, está directamente relacionada con el desarrollo de los métodos para medir el tiempo, es decir del desarrollo de los relojes. Un avance en una teoría permite la construcción de nuevos aparatos de medición que a su vez ayudan a perfeccionar la teoría y así sucesivamente. El desarrollo de nuevas tecnologías permite el avance en las teorías y recíprocamente. 

    Equilibro de las Fuerzas

           Si tomamos un cuerpo cualquiera y lo dejamos en liertad este caerá por acción de su propio peso. Si lo colocamos en una mesa, sobre él actuaran dos fuerzas: el peso, de dirección vertical y sentido hacia abajo y la normal, reacción de la mesa sobre el cuerpo. Este par de fuerza se anula y el cuerpo permanece en equilibrio. Entonces se dice:

    "Un cuerpo está en equilibrio cuando las fuerzas que actuan sobre él  se equilibran" o "Un cuerpo está en equilibrio cuando se halla en reposo o movimiento rectilíneo uniforme"

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  • Tema 18

    Máquinas SimplesMáquinas Simples

               El concepto de momento estático o Torque de la fuerza tiene sus grandes aplicaciones en mecanismos o dispositivos capaces de trasformar el valos o la dirección de las fuerzas aplicadas sobre parte de ellos, aunentando la rapidez en una operación.

    Son máquinas simples: las tijeras, la carretilla, las tenazas, los esprimidores de jugos, las llaves de dados , los alicates los tornillos, los alicates, las palas las alazas, cascanueces, llave de cruz, el gato del automóvil,las poleas, entre otras.

    Una máquina Simple es todo dispositivo o mecanismo a través del cual una fuerza aplicada a un punto, es capaz de producir en otro punto , otra fuerza modificada (magnitud,direccion o sentido).

    El ojetivo de una máquina simple no es transformar un tipo de energía en otra, sino realizar sore un objeto una fuerza distinta que la fuerza aplicada a la máquina. Es  modificar la  fuerza aplicada  para su mejor provecho.

     A la fuerza aplicada a la máquina se le llama fuerza motriz o potencia (F o P), en cambio la fuerza modificada se llama resistencia o carga (Q o R).

     

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