Fisica Santa Rosa

Vectores Fisicos

2008-11-29T13:05:00.000-08:00

Vector (física)

Un vector físico es una magnitud física caracterizable mediante un punto de aplicación u origen, un módulo, una dirección y un sentido, o alternativamente por un número de componentes independientes tales que las componentes medidas por diferentes observadores son relacionables de manera sistemática. Existe la necesidad de explicar fenómenos físicos que no pueden ser descritos con un solo valor, es necesario definir las cuatro características mencionadas anteriormente:

Punto de aplicación u origen.
Magnitud o módulo: determina el tamaño del vector.
Dirección: determina la recta en el espacio en que se ubica el vector.
Sentido: determina hacia qué lado de la recta de acción apunta el vector.

Matemáticamente hablando, un vector no puede ponerse en correspondencia biunívoca y continua con el conjunto de los números reales, como sí es posible hacerlo con las magnitudes escalares (como la temperatura o el tiempo). La distancia final entre dos coches que parten de un mismo sitio no puede quedar determinada únicamente por sus velocidades. Si éstas son 30 y 40 km/h, al transcurrir una hora la distancia entre los mismos podrá ser, entre otras posibilidades:

De 10 km, si los dos coches llevan la misma dirección y mismo sentido.
De 70 km, si salen en la misma dirección y sentidos contrarios.
De 50 km, si toman direcciones perpendiculares.

Como se puede ver, la distancia entre los dos coches, depende también de otras cualidades, además de la velocidad de los coches. Es necesario utilizar un vector, que además de describir su magnitud (en este caso la velocidad) defina su dirección y sentido.

Representación Gráfica

Se representa como un segmento con dirección y sentido, dibujado como una "flecha". Su largo representa la magnitud, su pendiente la dirección y la "punta de flecha" indica su sentido.

Notación

En física las variables escalares se representan con una letra: a, x, p, etc., y los vectores con una flecha encima: , representándose también frecuentemente mediante letras en negrita: . Además de estas convenciones los vectores unitarios cuyo módulo es igual a uno son representados frecuentemente con un circunflejo encima.

Componentes de un Vector

Las coordenadas o componentes del vector en un sistema de referencia pueden escribirse entre paréntesis y separadas con comas,. Si se desea expresar al vector como combinación de los vectores, se representará como, Estas representaciones son equivalentes entre sí, y los valores ax, ay, az, se llaman componentes o coordenadas del vector, que salvo que se indique lo contrario consideraremos siempre como numeros reales. En física se puede representar como las proyecciones verticales y horizontales como se muestra en la figura

Tipos de vectores

Según los criterios que se utilicen para determinar la igualdad de dos vectores, pueden distinguirse distintos tipos de los mismos:
Vectores libres: no tienen su extremo inicial -u origen- fijado en ningún punto en particular.
Vectores fijos: tienen su extremo inicial -u origen- fijado en algún punto en particular.
Vectores equipolentes: son vectores que presentan iguales módulos, direcciones y sentidos.
Vectores deslizantes: son vectores equipolentes que actúan sobre una misma recta.
Vectores concurrentes: comparten el mismo extremo inicial -u origen-.
Vectores unitarios: vectores de módulo igual a uno. (Véase vector unitario)
Vectores opuestos: vectores de distinto sentido, pero igual magnitud y dirección (también vectores anti - paralelos)

Operaciones con vectores

Suma de vectores

Método del Paralelogramo

Consiste en disponer gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan, completando el resto del paralelogramo con las paralelas a cada uno (ver gráfico a la derecha). El resultado de la suma se obtiene partiendo del origen de ambos vectores.

Método del Triángulo

Consiste en disponer gráficamente un vector a continuación de otro, es decir, el extremo inicial del vector "b" coincide con el extremo final del vector "a". Luego se traza una diagonal que une el inicio del vector "a" con el resto de los extremos.

Método analítico

se puede trabajar con las proyecciones verticales y horizontales Ejemplo
A= (Ax, Ay) B= (Bx, By)
Resultante en X Rx = Ax + Bx
Resultante en Y Ry = By + By
Modulo de un Vector

Campo Electrico

2008-11-29T11:56:00.000-08:00

El Concepto Físico de Campo

Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea. La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.

El Campo Eléctrico

El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.

Vector Intensidad de Campo Eléctrico

La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido. En lo que sigue se considerarán por separado ambos aspectos del campo E.¿Cuál es su expresión matemática?La expresión del módulo de la intensidad de campo E puede obtenerse fácilmente para el caso sencillo del campo eléctrico creado por una carga puntual Q sin más que combinar la ley de Coulomb con la definición de E. La fuerza que Q ejercería sobre una carga unidad positiva 1+ en un punto genérico P distante r de la carga central Q viene dada, de acuerdo con la ley de Coulomb, pero aquélla es precisamente la definición de E y, por tanto, ésta será también su expresión matemática

Puesto que se trata de una fuerza electrostática estará aplicada en P, dirigida a lo largo de la recta que une la carga central Q y el punto genérico P, en donde se sitúa la carga unidad, y su sentido será atractivo o repulsivo según Q sea negativa o positiva respectivamente.Si la carga testigo es distinta de la unidad, es posible no obstante determinar el valor de la fuerza por unidad de carga en la forma:Donde F es la fuerza calculada mediante la ley de Coulomb entre la carga central Q y la carga de prueba o testigo q empleada como elemento detector del campo. Es decir:

Es más útil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la carga q en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campo eléctrico creado por la carga Q.

El punto P puede ser cualquiera del espacio que rodea a la carga Q. Cada punto P del espacio que rodea a la carga Q tiene una nueva propiedad, que se denomina campo eléctrico E que describiremos mediante una magnitud vectorial, que se define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva imaginariamente situada en el punto P.

La unidad de medida del campo en el S.I. de unidades es el N/C

Metodologia de Investigacion

2008-11-27T06:37:00.000-08:00

Conceptos de investigación

Según Kerlinger: "La investigación científica es sistemática, controlada, empírica y crítica, de proposiciones hipotéticas sobre las relaciones supuestas entre fenómenos naturales[ ... ]: sistemática y controlada para tener confianza crítica en los resultados[ ... ]; empírica, al depositar su confianza en una prueba ajena a él". Afirma Rojas Soriano: "La investigación es una búsqueda de conocimientos ordenada, coherente, de reflexión analítica y confrontación continua de los datos empíricos y el pensamiento abstracto, a fin de explicar los fenómenos de la naturaleza". El mismo autor explica: "Para descubrir las relaciones e interconexiones básicas a que están sujetos los procesos y los objetos, es necesario el pensamiento abstracto, cuyo producto (conceptos, hipótesis, leyes, teorías) debe ser sancionado por la experiencia y la realidad concreta..." Investigar supone aplicar la inteligencia a la exacta comprensión de la realidad objetiva, a fin de dominarla. Sólo al captar la esencia de las cosas, al confrontarla con la realidad, se cumple la labor del investigador. La consecuencia de tal proceso incrementará los conocimientos científicos.

Investigación en el proceso del conocimiento

Para obtener el conocimiento se parte de una etapa sensorial; es decir, captar por medio de los sentidos los fenómenos, procesos y objetos de la naturaleza, Una segunda etapa supone las conceptualizaciones, el conocimiento racional del mundo exterior. Por último, para calificar como verdaderos los juicios teóricos, éstos deben comprobarse en la práctica. El enfrentamiento con la realidad se realiza con base en métodos e instrumentos debidamente seleccionados. La investigación es esencial en el proceso del conocimiento, porque no basta con perciir. Es necesario comprender y explicar, para poder predecir. Al investigar se parte del supuesto de que no puede haber conocimiento al margen de la práctica. Esta constituye el único criterio de verdad en cuanto al conocimiento del mundo exterior. Las leyes que rigen la realidad deben concordar con las ideas del hombre. El conocimiento se obtiene de la vinculación que se establece entre el sujeto cognoscente y el objeto de conocimiento. En el producto del proceso de investigación, se manifiesta la concepción del mundo que el investigador tiene. Por eso algunas investigaciones son más científicas que otras.
Desde el momento de la elección del problema de estudio, en el análisis de la información y en la selección de técnicas para la investigación, se verá reflejada la postura ideológica del sujeto. En ciencias sociales, la investigación debe guardar una autonomía tal que los resultados lleven a la obtención del conocimiento verdadero, sin deformar la realidad, v sí, en cambio, ofrezcan bases para transformarla.

Tipos de investigación

Existen muy diversos tratados sobre las tipologías de la investigación. Las controversias para aceptar las diferentes tipologías sugieren situaciones confusas en estilos, formas, enfoques y modalidades. En rigor, y desde un punto de vista semántico, los tipos son sistemas definidos para obtener el conocimiento. No es intención de la autora establecer ideas originalistas sobre las tipologías. Por el contrario, se pretende presentar una síntesis de los tipos mostrados por diferentes autores, con la intención de sistematizar lo escrito sobre el tema.
Según la fuente de información:
Investigación documental.
Investigación de campo.
Según la extensión del estudio:
Investigación censal.
Investigación de caso.
Encuesta.
Según las variables:
Experimental.
Casi experimental.
Simple y compleja.
Según el nivel de medición y análisis de la información:
Investigación cuantitativa.
Investigación cualitativa.
Investigación cuali-cuantitativa.
Investigación descriptiva.
Investigación explicativa.
Investigación inferencial.
Investigación predictiva.
Según las técnicas de obtención de datos:
Investigación de alta y baja estructuración.
Investigación participante.
Investigación participativa.
Investigación proyectiva.
Investigación de alta o baja interferencia.
Según su ubicación temporal:
Investigación histórica.
Investigación longitudinal o transversal.
Investigación dinámica o estática.
Según el objeto de estudio:
Investigación pura.
Investigación aplicada.

MÉTODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

El método para la obtención del conocimiento denominado científico es un procedimiento riguroso, de orden lógico, cuyo propósito es demostrar el valor de verdad de ciertos enunciados. El vocablo método, proviene de las raíces: meth, que significa meta, y odos, que significa vía. Por tanto, el método es la vía para llegar a la meta. Método y metodología son dos conceptos diferentes. El método es el procedimiento para lograr los objetivos. Metodología es el estudio del método. Conceptos de método científico. Efi de Gortari (1980) escribe: "El método científico es una abstracción de las actividades que los investigadores realizan, concentrando su atención en el proceso de adquisición del conocimiento". Konstantinov (1980) afirma: "El materialismo histórico es el único método certero para estudiar los fenómenos sociales...". Severo Iglesias (1976) señala: "El método es un camino, un orden, conectado directamente a la objetividad de lo que se desea estudiar.... Las demostraciones metodológicas llevan siempre de por medio una afirmación relativa a las leyes del conocimiento humano en general..." Mario Bunge (1969) escribe: "El método científico es la estrategia de la investigación para buscar leyes..." Kerlinger (1981) describe el método científico como: "La manera sistemática en que se aplica el pensamiento al investigar, y es de índole reflexiva". Según De la Torre (199 l), debemos considerar el método como "un proceso lógico, surgido del raciocinio de la inducción". En opinión de Lasty Balseiro (199 l), el método general de la ciencia "es un procedimiento que se aplica al cielo entero de la investigación en el marco de cada problema de conocimiento".

Algunos métodos del conocimiento

La amplitud de criterios en las formas de investigar ha producido diferentes métodos para obtener el conocimiento. Algunos de los más usuales son:

Inducción-deducción.
Análisis-síntesis.
Experimento.
Explicación.
Axiomas.
Estructura.
Dialéctica.
Matemática.
Mecanicismo.
Funcionalismo.
Materialismo histórico.
Sistemas.

Severo Iglesias menciona como métodos de investigaciónlos siguientes:

Inductivo-deductivo.
Analítico.
Experimental.
Explicativo.
Axiomático.
Estructuralista.
Dialéctico.
Fenomenológico.
Comprensional.
Inducción-deducción
La inducción consiste en ir de los casos particulares a la generalización. La deducción, en ir de lo general a lo particular. El proceso deductivo no es suficiente por sí mismo para explicar el conocimiento. Es útil principalmente para la lógica y las matemáticas, donde los conocimientos de las ciencias pueden aceptarse como verdaderos por definición. Algo similar ocurre con la inducción, que solamente puede utilizarse cuando a partir de la validez del enunciado particular se puede demostrar el valor de verdad del enunciado general. La combinación de ambos métodos significa la aplicación de la deducción en la elaboración de hipótesis, y la aplicación de la inducción en los hallazgos. Inducción y deducción tienen mayor objetividad cuando son consideradas como probabilísticas.
Análisis y síntesis El análisis maneja juicios. La síntesis considera los objetos como un todo. El método que emplea el análisis y la síntesis consiste en separar el objeto de estudio en dos partes y, una vez comprendida su esencia, construir un todo.

Experimentación

El método experimental ha sido uno de los que más resultados ha dado. Aplica la observación de fenómenos, que en un primer momento es sensorial. Con el pensamiento abstracto se elaboran las hipótesis y se diseña el experimento, con el fin de reproducir el objeto de estudio, controlando el fenómeno para probar la validez de las hipótesis.

Explicación
Consiste en elaborar modelos para explicar el porqué y el cómo del objeto de estudio. Se aplica la explicación sistemática.

Axiomas

Utiliza símbolos a los cuales asigna valor (el método axiomático). La representación simbolizada de una multiplicidad de objetos permite el análisis de los fenómenos.

Estructura

Considera como elemento de estudio la estructura de los objetos, la cual es inherente a elementos y sistemas. La estructura tiene un significado propio, independientemente de sus elementos.

Dialéctica

El método considera los objetos y los fenómenos en proceso de desarrollo.
YaJot explica "La dialéctica es la ciencia de las leyes generales del movimiento y del desarrollo de la naturaleza, de la sociedad humana y del pensamiento, la ciencia de la concatenación universal de todos los fenómenos que existen en el mundo. Y precisamente por eso es opuesta a toda metafísica..." "La verdadera teoría científica fue creada por Marx y Engels.... Es por su esencia una teoría revolucionaria. Por tanto, el materialismo y la dialéctica, en su unidad y vinculación.... son la teoría y el método del marxismo".

La investigación con este método lleva implícita una transformación de la realidad. El análisis y la síntesis utilizados en el proceso de abstracción deben ser guiados por las categorías de la dialéctica materialista (contradicciones, contenido y forma, causa y efecto, entre otras), de tal forma que la abstracción mental permita reproducir los procesos y los objetos en su desarrollo y transformación.

Según de Gortari, en el estudio del método, "éste se particulariza en tantas ramas como disciplinas científicas existen y, dentro de ellas, se especializa hasta singularizarse".
No obstante la existencia de diversos métodos, el científico se establece conforme a ciertos requisitos.

En la metodología de investigación se aprecian varias propuestas metodológicas que guían la aprehensión de la realidad. Entre las principales están: la matematicista, la mecanicista, el funcionalismo, y el estructuralismo. Se comentan en seguida.

Estructura del Proyecto SGA

2008-11-27T06:29:00.000-08:00

A continuación se presenta en dos archivos de Power Point, una expliación esquemática de las partes de un proyecto de investigación adaptado a las exigencias de los proyectos finales de grado, esto con la finalidad de ir preparando al estudiante a ese nivel de exigencia. Uno de los problemas que tienen los alumnos de 5to año es la falta de conocimientos básico en lo que son metodologias de investigacion y tecnicas de presentacion de este tipo de proyectos

Modelo de la Estructura:

http://www.lacoctelera.com/myfiles/cashfisica2/ModeloProyecto-1.ppt

Modelo de Redacion:

Carga Electrica

2008-11-22T13:19:00.000-08:00

Carga eléctrica

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (perdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.

Unidades

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones aproximadamente.

Concepto de Carga Electrica

Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y pequeñas semillas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto, quién vivió hace unos 2500 años. El médico inglés William Gilbert (1540 - 1603) observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aún cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. Además, en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos. El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles du Fay, aunque fue Benjamin Franklin quién al estudiar estos fenómenos descubrió como la electricidad de los cuerpos, después de ser frotados, se distribuía en ciertos lugares donde había más atracción; por eso los denominó (+) y (-). Sin embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX cuando estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday, hacia 1833, y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell. Posteriormente, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.

Naturaleza de la carga

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta de dos tipos. Éstas llevan ahora el nombre con las que Benjamin Franklin las denominó: cargas positivas y negativas. Cuando cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen. Con el advenimiento de la teoría cuántica relativista, se pudo demostrar formalmente que las partículas, además de presentar carga eléctrica (sea nula o no), presentan un momento magnetico intrínseco, denominado "spin", que surge como consecuencia de aplicar la teoría de la relatividad especial a la mecánica cuántica.

Carga eléctrica elemental

Las investigaciones actuales de la física apuntan a que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada. La unidad más elemental de carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir alrededor de 1.6 x 10-19 coulombios y es conocida como carga elemental. El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en ausencia. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9x109 N. Un culombio corresponde a 6,24 × 1018 electrones. El valor de la carga del electrón fue determinado entre 1910 y 1917 por Robert Andrews Millikan y en la actualidad su valor en el Sistema Internacional de acuerdo con la última lista de constantes del CODATA publicada es: Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan también sus submúltiplos:
1 miliculombio = 10 -3 coulombio
1 microculombio = 10 -6 coulombio
Frecuentemente se usa también el sistema CGS cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4.803 x 10–10 Fr.

Principio de conservación de la carga

En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva. En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera y sólo hay una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea. Al igual que las otras leyes de conservación, la conservación de la carga eléctrica está asociada a una simetría del lagrangiano, llamada en física cuántica invariancia gauge. Así por el teorema de Noether a cada simetría del lagrangiano asociada a un grupo uniparamétrico de transformaciones que dejan el lagrangiano invariante le corresponde una magnitud conservada. La conservación de la carga implica, al igual que la conservación de la masa, que en cada punto del espacio se satisface una ecuación de continuidad que relaciona la derivada de la densidad de carga eléctrica con la divergencia del vector densidad de corriente eléctrica, dicha ecuación expresa que el cambio neto en la densidad de carga ρ dentro de un volumen prefijado V es igual a la integral de la densidad de corriente eléctrica J sobre la superficie S que encierra el volumen, que a su vez es igual a la intensidad de corriente eléctrica I:

Fuerza eléctrica

Los fenómenos de la electrización y la conducción pueden explicarse como el resultado de la acción de fuerzas eléctricas. Entre dos cargas próximas inicialmente en reposo siempre se establece un tipo de fuerzas, llamadas electrostáticas, de tal forma que, si las partículas cargadas son suficientemente pequeñas como para que puedan considerarse puntuales, se cumple en las siguientes condiciones: La fuerza establecida entre ambas tiene una dirección que coincide con una línea recta imaginaria que une las dos cargas. La fuerza ejercida sobre una carga apunta hacia la otra cuando las dos tienen distinto signo (fuerza atractiva). El sentido de la fuerza se dirige hacia el lado opuesto de la carga cuando ambas tienen el mismo signo (fuerza repulsiva).

Ilustración de las fuerzas electrostáticas. En (a) las dos cargas son positivas o negativas; en (b) una es positiva y la otra, negativa.

Ley de Coulomb

La magnitud de las fuerzas eléctricas de atracción y repulsión entre cargas se rige por el principio fundamental de la electrostática, también llamado ley de Coulomb. Esta ley establece que la fuerza de atracción (o repulsión) entre dos cargas eléctricas puntuales de distinto (o igual) signo es directamente proporcional al producto del valor de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa: La constante de proporcionalidad K se define del modo siguiente:

donde e0 es una constante denominada permitividad eléctrica del vacío, cuyo valor es

8,8542·10-12 C2/N·m2.

Charles-Augustin de Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), un ingeniero militar francés que vivió largos años en las Indias occidentales, impulsó con la expresión de la ley fundamental de la electrostática, que lleva su nombre, el nacimiento de la teoría de campos y el electromagnetismo moderno.

El Electroscopio

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo. El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de metal en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal. Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos. Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos. El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas. Actualmente este instrumento no es más que una curiosidad de museo, dando paso a mejores instrumentos electrónicos. Un electroscopio es un dispositivo que permite detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción. Explicaremos su funcionamiento empezando por ver que sucede con las cargas en los materiales conductores.
Si acercamos un cuerpo cargado con carga positiva, por ejemplo una lapicera que ha sido frotada con un paño, las cargas negativas del conductor experimentan una fuerza atractiva hacia la lapicera . Por esta razón se acumulan en la parte más cercana a ésta. Por el contrario las cargas positivas del conductor experimentan una fuerza de repulsión y por esto se acumulan en la parte más lejana a la lapicera. Lo que ha ocurrido es que las cargas se han desplazado, pero la suma de cargas positivas es igual a la suma de cargas negativas. Por lo tanto la carga neta del conductor sigue siendo nula. Consideremos ahora que pasa en el electroscopio. Recordemos que un electroscopio está formado esencialmente por un par de hojas metálicas unidas en un extremo. Por ejemplo una tira larga de papel de aluminio doblada al medio. Si acercamos la lapicera cargada al electroscopio, como se indica en la figura, la carga negativa será atraída hacia el extremo más cercano a la lapicera mientras que la carga positiva se acumulará en el otro extremo, es decir que se distribuirá entre las dos hojas del electroscopio. La situación se muestra en la figura: los dos extremos libres del electroscopio quedaron cargados positivamente y como las cargas de un mismo signo se rechazan las hojas del electroscopio se separan. Si ahora alejamos la lapicera, las cargas positivas y negativas del electroscopio vuelven a redistribuirse, la fuerza de repulsión entre las hojas desaparece y se juntan nuevamente. ¿Qué pasa si tocamos con un dedo el extremo del electroscopio mientras esta cerca de la lapicera cargada? La carga negativa acumulada en ese extremo "pasará" a la mano y por lo tanto el electroscopio queda cargado positivamente. Debido a esto las hojas no se juntan cuando alejamos la lapicera.

Magnitudes Fundamentales de Fisica

2008-11-22T12:30:00.000-08:00

Magnitudes fundamentales

Las magnitudes fundamentales son aquellas magnitudes físicas que, gracias a su combinación, dan origen a las magnitudes derivadas. Tres de las magnitudes fundamentales más importantes son la masa, la longitud y el tiempo pero en ocasiones en física también nos pone como agregadas a la temperatura, la intensidad luminosa, la cantidad de sustancia y por último la intensidad de corriente.

Magnitud derivada

Las magnitudes derivadas son aquellas magnitudes que se derivan de las fundamentales y que se pueden determinar a partir de ellas utilizando las expresiones adecuadas. Magnitudes derivadas del Sistema Internacional Todas las magnitudes físicas restantes se definen como combinación de las magnitudes físicas definidas como fundamentales. Por ejemplo:

.v (velocidad) = L/T
.s(superficie) = L2
.V (Volumen) = L³
.D (Densidad) = M/L³
.A (Aceleración) = L/T²
.F (Fuerza) = M • L/T²

Las unidades derivadas más frecuentes son: superficie, volumen, velocidad, aceleración, densidad, frecuencia, periodo, fuerza, presión, trabajo, calor, energía, potencia, carga eléctrica, diferencia de potencial, potencial eléctrico, resistencia eléctrica, etcétera.

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. El SI también es conocido como sistema métrico, especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971, fue añadida la séptima unidad básica, el mol.
Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del SI, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como la masa del prototipo internacional del kilogramo o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.
Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medida y a las que están referidas a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad. Desde el 2006 se está unificando el SI con la norma ISO 31 para formar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000). Hasta mayo del 2008 ya se habían publicado 7 de las 14 partes de las que consta.

Unidades básicas

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas (este es el nombre dado en la norma, aunque a veces también se las denomina inapropiadamente unidades fundamentales). Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como básicas, a partir de las cuales se definen las demás:
Magnitud física básica Unidad básica Símbolo

Longitud metro m

Tiempo segundo s

Masa kilogramo kg

Intensidad de corriente eléctrica amperio o ampere A

Temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

Las unidades básicas tienen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión kilo indica "mil" y, por lo tanto, 1 km son 1000 m, del mismo modo que mili indica "milésima" y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A. Es la única unidad básica con un prefijo multiplicativo, lo que induce a error, pues se puede interpretar que la unidad básica es el gramo. Es también la única unidad que se sigue definiendo en términos de un objeto patrón, por las dificultades que presenta definirlo mediante un experimento, de modo semejante a como se hace en las demás, aunque se han propuesto varios métodos.

Definiciones de las unidades básicas

Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica.
Definición: Un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Segundo (s). Unidad de tiempo.
Definición: El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Metro (m). Unidad de longitud.
Definición: Un metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Kilogramo (kg). Unidad de masa.
Definición: Un kilogramo es una masa igual a la almacenada en un prototipo.

Amperio (A). Unidad de intensidad de corriente eléctrica.
Definición: Un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2•10-7 newton por metro de longitud.

Mol (mol). Unidad de cantidad de sustancia.
Definición: Un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.

Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa.
Definición: Una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540•1012 hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades derivadas

Artículo principal: Unidades derivadas del SI Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como básicas. El concepto no debe confundirse con los múltiplos y submúltiplos, los que son utilizados tanto en las unidades básicas como en las unidades derivadas, sino que debe relacionarse siempre a las magnitudes que se expresan. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica, y todas las demás son derivadas.

Ejemplos de unidades derivadas

Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud, una de las magnitudes básicas.
Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar la masa (magnitud básica) con el volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico y no tiene nombre especial.
Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza = masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas pero la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg · m · s-2) es derivada. Esta unidad derivada tiene nombre especial, newton.[1]
Unidad de energía, que por definición es la fuerza necesaria para mover un objeto en una distancia de un metro, es decir fuerza por distancia. Su nombre es el julio (unidad) y su símbolo es J. Por tanto, J = N · m.
En cualquier caso, siempre es posible establecer una relación entre las unidades derivadas y las básicas mediante las correspondientes ecuaciones dimensionales.

Definiciones de las unidades derivadas

Unidades con nombre especial

Hercio (Hz). Unidad de frecuencia.
Definición: Un hercio es un ciclo por cada segundo.

Newton (N). Unidad de fuerza.
Definición: Un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto cuya masa es de 1 kg

Pascal (Pa). Unidad de presión.
Definición: Un pascal es la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1

metro cuadrado normal a la misma

Julio (J). Unidad de energía, trabajo y calor.
Definición: Un joule es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. En términos eléctricos, un joule es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 voltio y con una intensidad de 1 amperio durante un tiempo de 1 segundo.

Vatio (W). Unidad de potencia.
Definición: Un vatio es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio.

Culombio (C). Unidad de carga eléctrica.
Definición: Un Culombio es la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad.

Voltio (V). Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz.
Definición: la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

Ohmio (Ω). Unidad de resistencia eléctrica.
Definición: un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

Siemens (S). Unidad de conductancia eléctrica.
Definición: Un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia.

Faradio (F). Unidad de capacidad eléctrica.
Definición: Un faradio es la capacidad de un conductor con una diferencia de potencial de un voltio tiene como resultado una carga estática de un culombio.

Tesla (T). Unidad de densidad de flujo magnético y intensidad de campo magnetico.
Definición: Un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un weber.

Weber (Wb). Unidad de flujo magnético.
Definición: Un weber es el flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.

Henrio (H). Unidad de inductancia.
Definición: Un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio.

Radián (rad). Unidad de ángulo plano.
Definición: Un radián es el ángulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia.

Estereorradián (sr). Unidad de ángulo sólido.
Definición: Un estereorradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera

Lumen (lm). Unidad de flujo luminoso
Definición: Un lumen es el flujo luminoso producido por una candela de intensidad luminosa, repartida uniformemente en un estereorradián.

Lux (lx). Unidad de Iluminancia
Definición: Un lux es la iluminancia producida por un lumen de flujo luminoso, en una superficie equivalente a la de un cuadrado de un metro de lado.

Becquerel (Bq). Unidad de actividad radiactiva
Definición: Un Becquerel es una desintegración nuclear por segundo.

Gray (Gy). Unidad de Dosis de radiación absorbida.
Definición: Un gray es la absorción de un joule de energía ionizante por un kilogramo de material irradiado.

Sievert (Sv). Unidad de Dosis de radiación absorbida equivalente
Definición: Un sievert es la absorción de un joule de energía ionizante por un kilogramo de tejido vivo irradiado.

Katal (kat). Unidad de actividad catalítica
Definición: Un katal es la actividad catalítica responsable de la transformación de un mol de compuesto por segundo

Grado Celsius (°C). Unidad de temperatura termodinámica.
Definición: , donde t es la temperatura en grados Celsius y T en kélvines.
La magnitud de un grado Celsius (1 °C) es igual a la de un kelvin.
La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit se obtiene multiplicando la temperatura en Celsius por 1,8 (9/5) y sumando 32.

Unidades sin nombre especial En principio, la unidades de base se pueden combinar libremente para formas otras unidades. A continuación se dan las más importantes

Unidad de área.
m2
Definición: Es el área equivalente a la de un cuadrado de 1 metro de lado.

Unidad de volumen.
m3
Definición: Es el volumen equivalente al de un cubo de 1 metro de lado.

Unidad de velocidad o rapidez.
Definición: Un metro por segundo es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre una longitud de un metro en 1 segundo.

Unidad de aceleración.
Definición: Es el aumento de velocidad regular que sufre un objeto, equivalente a un metro por segundo cada segundo.

Unidad de número de onda.
Definición: Es el número de onda de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a 1 metro.

Unidad de velocidad angular.
Definición: Es la velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radián.

Unidad de aceleración angular.
Definición: Es la aceleración angular de un cuerpo animado de una rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular varía 1 radián por segundo, en 1 segundo.

Unidad de Momento de fuerza y torque.
Definición: Es el torque producido cuando una fuerza de un newton actúa a un metro de distancia del eje fijo de un objeto, impulsando la rotación del mismo.

Unidad de viscosidad dinámica
Definición: Es la viscosidad dinámica de un fluido homogéneo, en el cual, el movimiento rectilíneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.

Unidad de entropía
Definición: Es el aumento de entropía de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 julio, a la temperatura termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación irreversible.

Unidad de Calor específico o Capacidad calorífica
Definición: Es la cantidad de calor, medida en julios, que, en un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, produce una elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.

Unidad de conductividad térmica
Definición: Es la conductividad térmica de un cuerpo homogéneo isótropo, en la que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de área 1 metro cuadrado y distantes 1 metro, produce entre estos planos un flujo térmico de 1 vatio.

Unidad de intensidad del campo eléctrico.
Definición: Es la intensidad de un campo eléctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 culombio.
Unidad de rendimiento luminoso.

Definición: Es el rendimiento luminoso obtenido de un artefacto que gasta un vatio de potencia y genera un lumen de flujo luminoso.

Normas ortográficas para los símbolos

Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas, por lo que se deben escribir siempre tal cual están definidos (p. ej., «m» para metro y «A» para ampere o amperio) y acompañando al correspondiente valor numérico. Al dar magnitudes, deben usarse preferentemente los símbolos y no los nombres (p. ej., «50 kHz» mejor que «50 kilohertz» o «50 kilohercios») y los símbolos no deben pluralizarse. Los símbolos se escriben en minúsculas, salvo aquellos cuyo nombre proceda de una persona (W, de Watt, V, de Volta, Wb, de Weber, Ω, de Ohm). Asimismo los submúltiplos y los múltiplos hasta kilo (k) inclusive, también se escriben con minúscula; desde mega, se escriben con mayúscula. Se han de escribir en letra redonda independientemente del resto del texto.[2] Esto permite diferenciarlos de las variables. Los símbolos no cambian cuando se trata de varias unidades, es decir, no debe añadirse una "s". Tampoco debe situarse un punto (".") a continuación de un símbolo, salvo cuando el símbolo se encuentra al final de una frase. Por lo tanto, es incorrecto escribir, por ejemplo, el símbolo de kilogramos como «Kg» (con mayúscula), «kgs» (pluralizado) o «kg.» (con el punto). La única manera correcta de escribirlo es «kg». Esto se debe a que se quiere evitar que haya malas interpretaciones: «Kg», podría entenderse como kelvin·gramo, ya que «K» es el símbolo de la unidad de temperatura kelvin. Por otra parte, ésta última se escribe sin el símbolo de grados «°», pues su nombre correcto no es grado Kelvin (°K), sino sólo kelvin (K). El símbolo de segundos es «s» (en minúscula y sin punto posterior) y no «seg.» ni «segs.». Los amperios no deben abreviarse «Amps.», ya que su símbolo es «A» (mayúscula y sin punto). El metro se simboliza con «m» (no «mt», ni «mts.»).

Normas ortográficas para los nombres

Al contrario que los símbolos, los nombres no están normalizados internacionalmente, sino que dependen de la lengua (así lo establece explícitamente la norma ISO 80000); según el SI, se consideran siempre nombres comunes y se tratan como tales. Pueden utilizarse las denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estén reconocidos por la Real Academia Española (ejemplos: amperio, culombio, faradio, voltio, vatio, etc.).

Legislación sobre el uso del SI

El SI puede ser usado legalmente en cualquier país del mundo, incluso en aquellos que no lo han implantado. En muchos otros países su uso es obligatorio. En aquellos que utilizan todavía otros sistemas de unidades de medidas, como los Estados Unidos y el Reino Unido, se acostumbra indicar las unidades del SI junto a las propias, a efectos de conversión de unidades. El SI fue adoptado por la undécima Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM o Conférence Générale des Poids et Mesures) en 1960. En Argentina, el SI fue adoptado a través de la ley Nº 19.511, creada el 2 de marzo de 1972, conocida como Sistema Métrico Legal Argentino (SI.ME.LA.). En Colombia el Sistema Internacional se hace obligatorio y oficial mediante el decreto Nº 1.731 de 1967 del MDE. En Ecuador fue adoptado mediante la Ley Nº 1.456 de Pesas y Medidas y promulgada en el Registro Oficial Nº 468 del 9 de enero de 1974. En España, en el Art. 149 (Título VIII) de la Constitución se atribuye al Estado la competencia exclusiva de legislar sobre pesos y medidas. La ley que desarrolla esta materia es la Ley 3/1985, del 18 de marzo, de Metrología. En Uruguay entra en vigencia el uso obligatorio del SI a partir del 1 de enero de 1983 por medio de la ley 15.298.12345654 4

Tabla de múltiplos y submúltiplos

Conceptos Fundamentales de Fisica

2008-11-16T13:13:00.000-08:00

Física

La física (griego φύσισ (physis), realidad o naturaleza) es la ciencia fundamental sistemática que estudia las propiedades de la naturaleza con ayuda del lenguaje matemático. Es también aquel conocimiento exacto y razonado de alguna cosa o materia, basándose en su estudio por medio del método científico. Estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones. La física no es sólo una ciencia teórica, es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química y a la biología, además de explicar sus fenómenos. La física en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad ha llegado a límites impensables, el conocimiento actual abarca desde la descripción de partículas fundamentales microscópicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos conocimientos. Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito o Aristóteles, y continuada después por científicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, James Clerk Maxwell, Albert Einstein, Niels Bohr, Paul Dirac, Richard Feynman, entre muchos otros.

Concepto: Es la ciencia que estudia las propiedades de la materia y las interacciones mutuas, con el fin de explicar las propiedades generales de los cuerpos y de los fenomenos naturales sin variar su naturaleza

Historia de la Fisica

Se conoce que la mayoría de civilizaciones de la antigüedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno, miraban las estrellas y pensaban como ellas podían regir su mundo. Esto llevo a muchas interpretaciones de carácter mas filosófico que físico, no en vano en esos momentos la física se la llamaba filosofía natural. Muchos filósofos se encuentran en el desarrollo primigenio de la física, como Aristóteles, Tales de Mileto o Demócrito, por ser los primeros en tratar de buscar algún tipo de explicación a los fenómenos que los rodeaban.[1] A pesar de que las teorías descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas, éstas tuvieron validez por mucho tiempo, casi dos mil años, en parte por la aceptación de la iglesia católica de varios de sus preceptos como la teoría geocéntrica o las tesis de Aristóteles.[2]
Esta etapa denominada oscurantismo en la ciencia termina cuando Nicolás Copérnico, considerado padre de la astronomía moderna, en 1543 recibe la primera copia de su De Revolutionibus Orbium Coelestium. A pesar de que Copérnico fue el primero en formular teorías plausibles, es otro personaje al cual se le considera el padre de la física como la conocemos ahora. Un catedrático de matemáticas de la Universidad de Pisa a finales del siglo XVI cambiaría la historia de la ciencia empleando por primera vez experimentos para comprobar sus aseveraciones, Galileo Galilei. Con la invención del telescopio y sus trabajos en planos inclinados, Galileo empleó por primera vez el método científico y llegó a conclusiones capaces de ser verificadas. A sus trabajos se le unieron grandes contribuciones por parte de otros científicos como Johannes Kepler, Blaise Pascal, Christian Huygens.
Posteriormente, en el siglo XVII, un científico inglés reúne las ideas de Galileo y Kepler en un solo trabajo, unifica las ideas del movimiento celeste y las de los movimientos en la tierra en lo que el llamó gravedad. En 1687, Sir Isaac Newton en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica formuló los tres principios del movimiento y una cuarta Ley de la gravitación universal que transformaron por completo el mundo físico, todos los fenómenos podían ser vistos de una manera mecánica. El trabajo de Newton en el campo, perdura hasta la actualidad; todos los fenómenos macroscópicos pueden ser descritos de acuerdo a sus tres leyes. De ahí que durante el resto de ese siglo y el posterior siglo XVIII, todas las investigaciones se basaron en sus ideas. De ahí que otras disciplinas se desarrollaron, como la termodinámica, la óptica, la mecánica de fluidos y la mecánica estadística. Los conocidos trabajos de Daniel Bernoulli, Robert Boyle, Robert Hooke entre otros, pertenecen a esta época.
Es en el siglo XIX donde se producen avances fundamentales en la electricidad y el magnetismo principalmente de la mano de Charles-Augustin de Coulomb, Luigi Galvani, Michael Faraday y Georg Simon Ohm que culminaron en el trabajo de James Clerk Maxwell de 1855 que logró la unificación de ambas ramas en el llamado electromagnetismo. Además se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad y el descubrimiento del electrón por parte de Joseph John Thomson en 1897.
Durante el Siglo XX, la Física se desarrolló plenamente. En 1904 se propuso el primer modelo del átomo. En 1905, Einstein formuló la Teoría de la Relatividad especial, la cual coincide con las Leyes de Newton cuando los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. En 1915 extendió la Teoría de la Relatividad especial, formulando la Teoría de la Relatividad general, la cual sustituye a la Ley de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y otros, desarrollaron la Teoría cuántica, a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En 1911, Ernest Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente, a partir de experiencias de dispersión de partículas. En 1925 Werner Heisenberg, y en 1926 Erwin Schrödinger y Paul Adrien Maurice Dirac, formularon la Mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la Física de la materia condensada.
Posteriormente se formuló la Teoría cuántica de campos, para extender la mecánica cuántica de manera consistente con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de los 40, gracias al trabajo de Richard Feynman, Julian Schwinger, Tomonaga y Freeman Dyson, quienes formularon la teoría de la electrodinámica cuántica. Asimismo, esta teoría suministró las bases para el desarrollo de la física de partículas. En 1954, Chen Ning Yang y Robert Mills desarrollaron las bases del modelo estándar. Este modelo se completó en los años 1970, y con él fue posible predecir las propiedades de partículas no observadas previamente, pero que fueron descubiertas sucesivamente, siendo la última de ellas el quark top.
Los intentos de unificar las cuatro interacciones fundamentales ha llevado a los físicos a nuevos campos impensables. Las dos teorías más aceptadas, la mecánica cuántica y la relatividad general, que son capaces de describir con gran exactitud el macro y el micromundo, parecen incompatibles cuando se las quiere ver desde un mismo punto de vista. Es por eso que nuevas teorías han visto la luz, como la supergravedad o la teoría de cuerdas, que es donde se centran las investigaciones a inicios del siglo XXI.

Diviciones de la Fisica

La física en su búsqueda de describir la verdad última de la naturaleza, tiene varias bifurcaciones, las cuales podría agruparse en cinco teorías principales: la mecánica clásica describe el movimiento macroscópico, el electromagnetismo describe los fenómenos electromagnéticos como la luz, la relatividad formulada por Einstein describe el espacio-tiempo y la interacción gravitatoria, la termodinámica describe los fenómenos moleculares y de intercambio de calor, y finalmente la mecánica cuántica describe el comportamiento del mundo atómico.

Mecanica: Es la parte de la fisica que estudia el movimiento y reposo de los cuerpos analizando las fuerzas que los generan. descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades muy pequeñas en comparación la velocidad de la luz. Existen dos tipos de formulaciones de ésta mecánica conocidas como mecánica newtoniana y mecánica analítica.
La mecánica newtoniana, como su nombre lo indica, lleva intrínsecos los preceptos de Newton. A partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el cálculo diferencial e integral se llega a una muy exacta aproximación de los fenómenos físicos. Ésta formulación también es conocida como mecánica vectorial y es debido a que a varias magnitudes se les debe definir su vector en un sistema de referencia inercial privilegiado. La mecanica se divide en tres conceptos principales como lo son la cinematica, la estatica y la dinamica que se definen a continuacion y fueron desarrollados en fisica de 9no año y 1ero año de ciencias.

Cinetica: La cinemática es la parte de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. Cinemática deriva de la palabra griega κινεω (kineo) que significa mover. En la cinemática se utiliza un sistema de coordenadas para describir las trayectorias y se le llama sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición. La aceleración es el ritmo con que cambia la velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.

Estatica: Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo. Esquema de fuerzas y momentos en una viga en equilibrio. La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son:
El resultado de la suma de fuerzas es nulo.
El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.
Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones, es resolver la condición de equilibrio.

Dinamica: dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema. El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también la termodinámica y electrodinámica. En este artículo se desarrollaran los aspectos principales de la dinámica en sistemas mecánicos, dejándose para otros artículos el estudio de la dinámica en sistemas no-mecánicos.

Fisica para 2do de ciencias esta relacionada con la electricidad y el magnetismo muchas veces se define como la fisica del Electromagnetismo la cual describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. Se puede dividir en electrostática, el estudio de las interacciones entre cargas en reposo, y la electrodinámica, el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la radiación. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell. La electrostática es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en reposo. Como se describe por la ley de Coulomb, estos cuerpos ejercen fuerzas entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos de la idea de un campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que otro cuerpo cargado colocado dentro del campo estará sujeto a una fuerza proporcional a la magnitud de su carga y de la magnitud del campo en su ubicación. El que la fuerza sea atractiva o repulsiva depende de la polaridad de la carga. La electrostática tiene muchas aplicaciones, que van desde el análisis de fenómenos como tormentas eléctricas hasta el estudio del comportamiento de los tubos electrónicos. La electrodinámica es el estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en movimiento y a los campos eléctricos y magnéticos variables. Dado que una carga en movimiento produce un campo magnético, la electrodinámica se refiere a efectos tales como el magnetismo, la radiación electromagnética, y la inducción electromagnética, incluyendo las aplicaciones prácticas, tales como el generador eléctrico y el motor eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como electrodinámica clásica, fue sistemáticamente explicada por James Clerk Maxwell, y las ecuaciones de Maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Una novedad desarrollada más reciente es la electrodinámica cuántica, que incorpora las leyes de la teoría cuántica a fin de explicar la interacción de la radiación electromagnética con la materia. Paul Dirac, Heisenberg, y Wolfgang Pauli fueron pioneros en la formulación de la electrodinámica cuántica. La electrodinámica relativista da unas correcciones que se introducen en la descripción de los movimientos de las partículas cargadas cuando sus velocidades se acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos involucrados con aceleradores de partículas y con tubos electrónicos funcionando a altas tensiones y corrientes.
El electromagnetismo abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo, la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de electromagnetismo. Los principios del electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite, bioelectromagnetismo, plasmas, investigación nuclear, la fibra óptica, la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés eléctricos, radio / TV, teléfonos, motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda, fibras ópticas y láseres.

Trabajo Escrito (SGA)

2008-11-13T14:53:00.000-08:00

El trabajo de ambiente debe ser entregado con un mínimo de 12 paginas cumpliendo con lo establecido en la normas APA, que son las normas que se exigen en las tesis de grado y proyecto final de grado a continuación una información sobre las normas.

Las Normas APA

Uno de los manuales de normas para la elaboración de trabajos de investigación y publicaciones científicas más conocidos es e editado por la American Psychological Association (APA), bajo el título Publication Manual of the American Psychological Association (nombrado Manual de la APA ), el cual recoge los sistemas y criterios de mayor uso en el campo de las Ciencias Sociales. Estas Normas no sólo han sido adoptadas por un número significativo de revistas en distintos países del mundo, sino también adaptadas e. incorporadasen las reglamentaciones de muchos programas de postgrado de instituciones universitarias de prestigio.

Es preciso señalar que no toda la normativa de la APA es directamente aplicable a los propósitos de elaboración de las tesis y monografía. Primero, porque ella fue concebida para la preparación de manuscritos provisionales de trabajos de investigación. Y, segundo, porque el contexto inmediato de esa normativa es la lengua, la tradición cultural y los sistemas de información desarrollados en los Estados Unidos. Por ejemplo, en el manual de la APA se exige que los manuscritos se mecanografíen alineados a la izquierda, con el mismo tipo y tamaño de letra, sin utilizar guiones de división, y que se subrayen las palabras que deban aparecer en itálicas. Juego, quienes publican e texto lo diagraman alineado a ambos márgenes, utilizan distintos tamaños de letras según el estilo propio de cada revista, hacen uso del guionado y sustituyen el subrayado por itálicas. Como los trabajos y tesis de grado no son manuscritos para una posterior edición, pues se preservan en bibliotecas y llegan a los lectores tal como los presenta el estudiante, es preciso realizar una adaptación selectiva de las normas de la APA , sustituyendo las que sólo son propias de la etapa de manuscrito, por normas de la etapa de diagramación definitiva. En el mismo Manual de la APA se recomienda a las universidades que lo utilicen, que proporciones a sus estudiantes lineamientos escritos con explicaciones sobre la diagramación y organización de los trabajos y tesis de grado.

Por otra parte, las normas de la APA no contempla los casos de los autores con doble apellido o de mujeres casadas, lo cuales son comunes en nuestra cultura. Tampoco las normas sobre la cita de documentación legal y de índole oficial son aplicables a nuestro contexto, pues se refieren a sistemas de codificación de información de los Estados Unidos.

Ahora bien, en cuanto a las normas APA propiamente dicha, acá se presenta un conjunto de enlaces dentro de esta misma página donde puede acceder a dichas normas APA: Nota: algunos de estos enlaces conducen a archivos que se encuentran en formado pdf, por lo cual debes tener instalado en tu máquina el acrobat reader o un programa que te permita leerlo, el mismo está disponible gratuito en la red.

Los enlaces sobre las normas APA son los siguientes:
Formato APA.
Estilo APA (en inglés).
Guía breve para la preparación de trabajos según el Manual APA.
Más sobre APA.

Trigonometria

2008-11-13T14:19:00.000-08:00

Trigonometria

La trigonometría es una rama de las matemáticas de antiguo origen, cuyo significado etimológico es "la medición de los triángulos". Se deriva del vocablo ← griego τριγωνο "triángulo" + μετρον "medida". La trigonometría en principio es la rama de las matemáticas que estudia las relaciones entre los ángulos y los lados de los triángulos. Para esto se vale de las razones trigonométricas, las cuales son utilizadas frecuentemente en cálculos técnicos. En términos generales, la trigonometría es el estudio de las funciones seno, coseno, tangente, cotangente, secante y cosecante. Interviene directa o indirectamente en las demás ramas de la matemática y se aplica en todos aquellos ámbitos donde se requieren medidas de precisión. La trigonometría se aplica a otras ramas de la geometría, como es el caso del estudio de las esferas en la geometría del espacio.

Unidades angulares

En la medida de ángulos, y por tanto en trigonometría, se emplean tres unidades, si bien la más utilizada en la vida cotidiana es el Grado sexagesimal, en matemáticas es el Radián la más utilizada, y se define como la unidad natural para medir ángulos, el Grado centesimal se desarrolló como la unidad más próxima al sistema decimal, se usa en topografía, arquitectura o en construcción.

Radián: unidad angular natural en trigonometría, será la que aquí utilicemos, en una circunferencia completa hay 2π radianes.

Grado sexagesimal: unidad angular que divide una circunferencia en 360º.

Grado centesimal: unidad angular que divide la circunferencia en 400 grados centesimales.

Razones trigonométricas

El triángulo ABC es un triángulo rectángulo en C; lo usaremos para definir las razones seno, coseno y tangente, del ángulo , correspondiente al vértice A, situado en el centro de la circunferencia.
El seno (abreviado como sen, o sin por llamarse "sinus" en latín) es la razón entre el cateto opuesto sobre la hipotenusa,
El coseno (abreviado como cos) es la razón entre el cateto adyacente sobre la hipotenusa,
La tangente (abreviado como tan o tg) es la razón entre el cateto opuesto sobre el cateto adyacente.

Razones Trigonométricas Recíprocas

Se definen la cosecante, la secante y la cotangente, como las razones recíprocas al seno, coseno y tangente, del siguiente modo:

cosecante: (abreviado como csc o cosec) es la razón recíproca de seno, o también su inverso multiplicativo:

secante: (abreviado como sec) es la razón recíproca de coseno, o también su inverso multiplicativo:

cotangente: (abreviado como cot o cta) es la razón recíproca de la tangente, o también su inverso multiplicativo:

Normalmente se emplean las relaciones trigonométricas seno, coseno y tangente, y salvo que haya un interés especifico en hablar de ellos o las expresiones matemáticas se simplifiquen muchísimo, los términos cosecante, secante y cotangente no suelen utilizarse.

Reporte de Notas - Comportamiento

2008-11-13T05:49:00.001-08:00

Estimados Representantes

Estimados representantes y alumnos cursantes de la secciones de física de 9n0 A y B, 1ro B, 2do de ciencias A y C este fin de semana se empieza a publicar a través de la pagina el reporte de notas resaltando de manera especial aquellos alumnos, que mejoren sus notas de un corte a otro, en una pequeña cartelera que se llamara los mejores del corte, así como también cada sección tendrá un reporte por comportamiento

Trabajo Contaminacion de las costas.

2008-11-04T10:19:00.000-08:00

Fecha de Entrega: 01 de diciembre de 2008.

Aspectos ambientales definición, función, elementos contaminates, consecuencia medidas preventivas, que pueden afectar la contaminación de las costas. Revisar una playa carabobeña y analizar que aspectos producen contaminación.

Para alumnos de 9no, 1ro y 2do año de Cs. Revisen las pagina e indiquen cuales son los integrantes de los equipos y la playa Carabobeña o Falconiana que planean vicitar más adelante se les dará instrucciones para la estructura del proyecto.

Este trabajo debe contener 12 paginas con las siguientes partes: portada, introducción, planteamiento del problema, objetivos generales, específicos, justificaciòn, marco teórico y legal, resumen del trabajo de campo realizado con sus respectivos anexos, estos se deben estructurar de acuerdo a las exigencias que planteara el profesor en otra entrada.

Contaminación de las costas.

2008-11-04T10:04:00.000-08:00

La contaminación de las aguas tiene un impacto importante en la salud y el bienestar del ser humano y del ambiente. El agua se considera contaminada cuando su composición se altera por la presencia de elementos ajenos a ella. Se estima que el 72% de los ríos, lagos y arroyos del mundo están contaminados por vertidos humanos o industriales, provocando la transmisión de gran cantidad de las enfermedades infecciosas que se conocen. La contaminación está ampliamente ligada con la actividad humana siendo los principales contaminantes:

• Vertidos de aguas residuales urbanas a los medios acuáticos.

• Vertidos industriales generados por el refinamiento del petróleo, la industria de la metalurgia, las industrias de papel, las químicas y farmacéuticas. Muchos países desarrollados instalan sus fábricas en países en vías de desarrollo donde los controles ambientales son menores para evitar sanciones.

• Vertidos de las explotaciones ganaderas que contaminan con diversos parásitos en el estiércol y con las aguas residuales agrícolas, con fertilizantes, abonos y plaguicidas, entre otros.

• El uso de las embarcaciones a motor que afectan al plancton por el uso de hidrocarburos y la agitación que producen durante su desplazamiento.

• La construcción de presas que provocan alteraciones en el medio acuático y las explotaciones mineras que vierten compuestos contaminantes.

Efectos que se producen por la contaminación del agua:

• Agotamiento del recurso.

• Creciente invasión de las aguas salinas en los acuíferos.

• Anegamientos y salinización, acelerando la degradación de la tierra como consecuencia del exceso de riego.

• Afectación de la salud humana.

• Eutrofización provocada por el alto contenido de nutrientes en los ríos y lagos, lo cual hace que aumenten los problemas y los costos de las instalaciones de tratamiento de agua que suministran agua potable.

• Acidificación de los lagos de agua dulce que afectan a la vida acuática, viéndose además afectada la agricultura y la pesca.

El agua también puede contaminarse debido a fenómenos naturales tales como:

• Fenómeno del Niño: cambio general en las condiciones atmosféricas que, a su vez, afecta el comportamiento de las corrientes del Océano Pacífico, presentándose cada 7 a 10 años. Aumenta la temperatura de las aguas de la costa Pacífica de Sudamérica, disminuyendo la cantidad de oxígeno disuelto en ella. Las algas, peces y mariscos que necesitan este oxígeno pueden morir por falta de él o, bien, huir en busca de aguas más frías. Por otra parte, llegan seres marinos que normalmente no se encuentran en estas costas, como medusas, mantarrayas y tiburones.

• La Marea Roja: consiste en el florecimiento súbito de enormes masas de plancton especialmente dinoflagelados. Este plancton da al mar un color rojizo, de ahí su nombre. Las grandes cantidades de algas planctónicas producen toxinas que se meten dentro de los mariscos filtradores que se alimentan de ellas. Cuando los mariscos son consumidos por peces o seres humanos, causan graves intoxicaciones.

• Actividad Volcánica: puede aumentar la temperatura del agua y alterar la concentración de elementos y compuestos presentes naturalmente en ella.

• Aluviones y arrastre de sedimentos: la caída de grandes cantidades de barro crea un grave problema en las Plantas de Agua Potable, donde se hace imposible filtrar la gran cantidad de sedimentos.

Tratamiento de las aguas contaminadas:
Uno de los mecanismos más importantes para controlar la contaminación de las aguas es el tratamiento de las aguas residuales. Las técnicas para eliminar total o parcialmente la cantidad de contaminantes varían según las características físicas y químicas del contaminante que debe removerse o minimizarse. Entre las modalidades de tratamiento de las aguas se encuentran:

Pretratamiento: es una fase previa al tratamiento, ya que retira aguas pluviales no contaminadas, arenas, aceites y objetos grandes y pequeños que podrían perturbar el proceso. Este proceso además de permitir la separación de sólidos, protege los equipos de la planta de tratamiento facilitando su funcionamiento. Las principales operaciones que se llevan a cabo en este tratamiento son el cribado, desarenado, trituración y separación de aceites.

Tratamiento primario: es la separación por medios físicos de las materias flotantes o en suspensión, mediante procedimientos específicos como la sedimentación, flotación, coagulación, floculación o neutralización. Su objetivo principal es remover los sólidos suspendidos y sedimentables que no fueron removidos en el pretratamiento.

Tratamiento secundario: se lleva a cabo la depuración de las aguas mediante un proceso bioquímico, en el cual se utilizan bacterias que actúan sobre las partículas coloidales o disueltas, absorbiéndolas, digiriéndolas u oxidándolas. Mediante este tratamiento se consigue hasta un 90% de purificación. El tratamiento permite eliminar materia orgánica, no elimina metales pesados ni grasas, ni componentes químicos no degradables. Las técnicas utilizadas pueden ser de tipo aerobio, con presencia de oxígeno, o anaerobio, en ausencia de oxígeno.

Tratamiento terciario: se utilizan técnicas especiales muy avanzadas, que consiguen hasta un 99% de purificación, la tecnología para aplicar este tratamiento es altamente costosa. Entre las técnicas se encuentran la centrifugación inversa, donde se utilizan filtros con poros tan pequeños que es posible retirar del agua moléculas de sales, bacterias y virus. Otra de las técnicas es el uso del filtro de disco de Hydrotech conformado por una gama de micro-pantallas para el retiro de los sólidos y la recuperación del producto. De manera similar se usan filtros de tambor, de disco y de cable de tejido.
Desinfección: esta es la última etapa para la cual se utilizan diversas sustancias tales como el ozono, los rayos UV y el dióxido de cloro.