Física para Ciencias: Introducción y Magnitudes Fundamentales

1. Física para Ciencias: Introducción y Magnitudes Fundamentales Dictado por:Profesor Aldo Valcarce 1er semestre 2014 FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

2. Aspectos Administrativos • Clases: Lunes y Miércoles 11:30 – 12:50 (módulo 3) Sala N-14 • Ayudantías: Lunes 14:00 – 15:20 (módulo 4) Lunes 15:30 – 16:50 (módulo 5) Sala AL 3 • Laboratorios: Comienzan 17 de marzo. Lunes 4-5; Martes 2-3; Miércoles 4-5; Jueves 4-5; Viernes 2-3 FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

3. Evaluaciones • Parte Teórica: 3 Interrogaciones 6 Controles 1 Examen • Interrogaciones: fechas inamovibles. I1:Lunes 7 abril (18:30 hrs) I2: Lunes 12 mayo (18:30 hrs) I3:Lunes 9 junio (18:30 hrs) Ex: Martes 1 julio (8:30 hrs) • Controles: en horario de ayudantías. 1er: 24 marzo 2do: 31 marzo 3ro: 28 abril 4to: 5 mayo 5to: 26 mayo 6to: 2 junio • Laboratorios: Comienzan 17 de marzo. Lunes 4-5; Martes 2-3; Miércoles 4-5; Jueves 4-5; Viernes 2-3 FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

4. Evaluaciones: Reglas • Asistencia a todas las evaluaciones es obligatoria. Todas las inasistencias a evaluaciones tendrán nota 1. • La inasistencia a una interrogación debe ser justificada con certificado médico a presentar en su escuela. La nota correspondiente será la obtenida en el examen final (solo para una interrogación). • Sobre las pruebas: • Puede usar calculadora científica simple, pero no se permite prestarla. • Las pruebas deben rendirse en su sala asignada. El alumno que no cumpla con esta instrucción será calificados con nota 1. • En la solución de la prueba, debe explicar claramente como obtiene sus resultados. • Solo se permiten preguntas sobre el enunciado y en voz alta desde su asiento, cuando el profesor visite su sala. Los ayudantes NO están autorizados a contestar preguntas. • No se permite usar el celular, ni hojas auxiliares, ni prestar artículos de escritorio. • No se permite desprender las hojas. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

5. Evaluaciones: Reglas • Sobre las recorrecciones: • Solo las pruebas cuyos resultados estén escritos con lápiz pasta tendrán opción de ser recorregidas. • Las solicitudes de recorrección se deben presentar por escrito detallando el motivo de la solicitud. La pauta será publicada con anterioridad y el alumno será responsable de conocerla. • En una recorrección las notas pueden mantenerse, subir o bajar. Las notas después de la recorrecciónson inapelables. • Si se demuestra que algún alumno adultera su prueba luego de recibirla corregida, será calificado con nota 1 en el ramo, situación que será informada a las autoridades de docencia de su escuela. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

6. Nota Final • Nota de Presentación (Np): Np = ( I1 + I2 + I3 + Cs )/4 donde Cs es la nota promedio de los seis controles. • Para eximirse: • Haber rendido todas las interrogaciones. • Las notas de las tres interrogaciones y el promedio de los controles deben ser iguales o mayores que 4.0. • La nota de presentación debe ser igual o mayor que 5.0. • La nota de cátedra (NC) será NC = Np • En caso de dar el examen: • La nota de cátedra (NC) será NC = 0,7 Np + 0,3 NEXAMEN • La nota final del curso (NF): NF= 0,7 NC + 0,3 NLAB • Si NCo NLAB son menores a 4.0 se reprobará el curso con la menor de ellas. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

7. Material de Apoyo • Guías de ejercicios. • Ayudantías de resolución de ejercicios. • Ayudantías de trabajos grupales guiadas. Bibliografía • Serway, Física. • Tipler, Física. • Física para ciencias médicas. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

8. Introducción Física – ¿Qué es? FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

9. Física – ¿Qué es? Según wikipedia La física (del latín "naturaleza") es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia, así como al tiempo, el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre sí. Según el diccionario La ciencia de las propiedades de materia y energía y la interacción entre ellas. Mejor aún: es lo que explica los fenómenos que vivimos día a día. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

10. Física es … • Estados de Materia Sólido, Líquido, Gas, Plasma. • Ondas • Fluidos • Óptica • Reflexión FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

11. Física es … • Óptica • Formación de Imágenes • Refracción • Espectroscopía • Dinámica • Caída Libre • Transferencia de Energía FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

12. Instrumentos Musicales ¿Cómo funcionan los instrumentos musicales de cuerda y viento? FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

13. Física es…el estudio de lo más grande... La Galaxia de Andrómeda: Distancia de la tierra ~2×1022 m, Diámetro ~2×1021 m FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

14. Física es…hasta lo más pequeño Imagen de Microscopio Efecto Tunel • Imágenes de átomos de Cs. • Imagen 7x10-9 m FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

15. Contenidos del Curso • Mecánica • Cinemática (Benedetti 1553, Galileo 1604, 1632, …) • Dinámica (Kepler 1609, Galileo 1613, 1638, Descartes 1637, Newton 1665, 1680, …) • Fluidos (Newton 1680, Bernoulli 1738, Celsius 1742…) • Termodinámica (Boyle 1666, Reaumur 1731, Bernoulli 1738, Black 1754…) • Ondas y Oscilaciones (Da Vinci 1480, Huygens 1690) • Electricidad y Magnetismo (Gray 1729, Franklin 1751, Coulomb 1785) • Átomos (Wollaston 1802, Avogadro 1811,…) • Óptica (Hero de Alejandría 100, Al-hazen 1000, Da vinci 1480, Fermat 1657, Hooke 1665, Newton 1666,…) Herramienta: MATEMÁTICA CLÁSICA FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

16. Magnitudes Fundamentales Longitud – Masa - Tiempo FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

17. Longitud • ¿Cómo se MIDE? → con una regla • Yarda: distancia entre la punta de la nariz y el extremo del brazo extendido del rey de Inglaterra del año 1120, Enrique I. • Pie: Tamaño del pie de Luis XIV (1638-1715), reinó entre 1643-1715. • Metro: • 1800→ diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte pasando por Paris • Hasta 1960→distancia entre dos marcas de una barra de platino-iridio bajo ciertas condiciones ambientales, en Francia • 1960-1980 → 1650763.73 veces la longitud de onda de la luz naranja-roja de una lámpara de kriptón 86 • 1983 → distancia que recorre la luz en 1/299792458 segundos FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

18. Algunas unidades de longitud • 1 yarda = 0.91 m • 1 pulgada = 2.54 cm • 1 pie = 0.305 m • 1 milla = 1609 m • 1 Angstrom (Å) = 1 x 10-10 m • 1 año-luz = 9.46 × 1012km • 1 U. A. = 1.495 978 70 × 108  km • 1 pársec =3.08568025 × 1016 m FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

19. Pársec FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

20. Otras unidades de longitud • Braza: distancia entre los extremos con los brazos extendidos, se usa para medir profundidad • braza española = 1.67 m • braza inglesa = 1.83 m • Vara = 3 pies (vara castellana) • Furlong = 220 yardas = 1/8 milla • Codo: egipcio, mesopotámico, babilónico, persa, indio, griego, romano, árabe, tunecino, castellano ~ 0.5 m • Legua • Castellana = 5000 varas castellanas = 4.19 km • Imperial = 4.83 km FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

21. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

22. Masa • ¿Cómo se MIDE? → con una balanza • 1 kg: masa de un cilindro de platino-iridio que está en el Laboratorio Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, (Paris) Francia desde 1887.

23. Algunas unidades de masa • 1 g = 10-3 kg • 1 libra = 453.6 g • 1 onza = 28.35 g • 1 slug = 14.59 kg (masa que se desplaza a una aceleración de 1 ft/s² cuando se ejerce una fuerza de una libra sobre ella) • 1 tonelada métrica = 1000 kg • 1 u = 1.66 x 10-27 kg (1/12 masa 12C6) • 1 UTM = 9.80665  kg • 1 quilate = 200 mg (joyas) (1 quilate aleación = 1/24) FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

24. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

25. Tiempo • ¿Cómo se MIDE? → con un reloj (se basa en un fenómeno periódico) • 1 segundo (s): • Hasta 1960: (1/24)x(1/60)x(1/60) x día solar medio (tiempo entre dos cenit) • 1967: usamos reloj atómico, 9192631770 veces el período de la radiación de transición híperfinadel isótopo Cesio 133 (interacción magnética del núcleo con el último electrón del átomo mencionado) → se atrasa un segundo en 30000 años • Relojes de hoy: lo mejor → 1 s en 50 millones de años • Futuro: 1 s en 32 mil millones de años. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

26. Algunas unidades de tiempo • 1 min = 60 s • 1 hr = 60 min • 1 día = 24 hr • 1 año = 365,242199 días • 1 lustro = 5 años • 1 década = 10 años • 1 siglo = 100 años • 1 milenio = 1000 años FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

27. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

28. Sistema Internacional de UnidadesM K S METRO SEGUNDO KILOGRAMO FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

29. Algunas Magnitudes compuestas masa volumen • Área, Volumen • Densidad de masa: • Velocidad: • Caudal: distancia tiempo volumen tiempo FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

30. 11 manzanas 6 ramas 2 ojos 1 boca 1 nariz 5 raíces Miles de hojas hormigas? átomos? En este árbol hay: En física todos los números deben tener una unidad. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

31. Sonda MarsClimate de la NASA ¿Son importantes las unidades de medida? Se estrelló el 23 de Septiembre de 1999. • Empresa LockheedMartin Astronautics de Denver fue la encargada de diseñar y construir la sonda espacial. • Empresa Jet PropulsionLaboratory de Pasadena fue la encargada de programar los sistemas de navegación de la sonda. ¿Qué pasó? Lockheed Martin Astronauticsrealiza sus medidas y proporciona sus datos con el sistema anglosajón de unidades (millas, libras, segundos) mientras que Jet PropulsionLaboratoryutiliza el Sistema Internacional de unidades (metros, kilogramos, segundos). FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

32. Ejemplo: Un auditorio mide 40 m x 20 m x 12 m. La densidad del aire es de 1.2 kg/m3. Calcular el volumen del auditorio en pies3. R:3.39x105 pies3 la masa de aire contenida en libras. R: 2.53x103 lb FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

33. Ejemplo: una pieza maciza de plomo tiene una masa de 23.94 g y un volumen de 2.1 cm3. Calcule la densidad del plomo en kg/m3. R: 1.14x104 kg/m3. FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014

34. Resumen • ¿Qué es la Física? Es el estudio del por qué pasan las cosas mediante el uso de fórmulas simples. • Magnitudes Fundamentales • Longitud • Masa • Tiempo • Unidades • Todos los números en Física deben tener sus respectivas unidades. • Cuando se usa alguna herramienta matemática (suma, resta, multiplicación, etc.) las unidades deben estar en concordancia.Ejemplo: Nunca multiplicar m × cm, Kg × libras, hr × s, etc. FIS109C – 2: Física para |semestre 2014