Magnitudes físicas y unidades físicas fundamentales

Introducción

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

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

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

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

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

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

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

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

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

El Movimiento.
Clasificación. Aplicaciones
prácticas.

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

Clasificación del
Movimiento

Aplicaciones Prácticas del
Movimiento

Leyes de Newton.
Aplicaciones prácticas

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

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

1 Ley de Inercia

2 Ley de la Fuerza o Ley de la Masa

3 Ley de Acción y Reacción

Primera Ley del movimiento de Newton (Ley de
Inercia)

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

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

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

Aplicaciones Prácticas

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

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

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

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

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

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

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

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

Aplicaciones Prácticas

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

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

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

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

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

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

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

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

Aplicaciones Prácticas

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

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

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

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

SONIDO

Eco

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

Aplicaciones

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

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

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

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

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

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

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

Óptica

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

Conclusiones

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

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

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

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

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

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

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

Autor:

Corny Dulce