Diapositivas Física Básica Capítulo1: Giancoli 2017. Pearson.

Capítulo 1

Introducción, Medida y Estimación La diferencia real entre una Estimación y una Medición es que en la primera hay que suponer parte o toda la información que se necesita para valorar y en la segunda se cuenta con toda la información necesaria.

Unidades del Capítulo 1

 * La Naturaleza de la Ciencia  * Modelos, Teorías, y Leyes  * Medida e Incertidumbre; Cifras Significativas  * Unidades, Estándares, y el Sistema SI  * Conversión de Unidades * Orden de Magnitud: Estimación Rápida  * Dimensiones y Análisis Dimensional

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Caption: : Planeta Tierra desde el espacio

1-1 La Naturaleza de la Ciencia

Observación: el paso más importante hacia la teoría científica requiere imaginación para decir que es importante Teorías: creadas para explicar las observaciones; se harán predicciones Las Observaciones dirán si la predicción es correcta, y el ciclo se repite. Ninguna teoría puede ser absolutamente verificada, aunque una teoría puede ser probada como falsa.

¿Cómo una nueva teoría consigue ser aceptada?  Si las Predicciones están en concordancia con los datos  Si Explica  un gran rango de fenómenos Ejemplo: Aristóteles creía que los objetos deberían retornar al  estado de reposo una vez puesto en movimiento. Galileo se dio cuenta que un objeto puesto en movimiento debería permanecer en movimiento hasta que alguna fuerza lo detenga.

1-1 La Naturaleza de la Ciencia

Los principios de la física se utilizan en muchas aplicaciones prácticas, incluyendo la construcción. La Comunicación es esencial si se quiere evitar desastres.

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1-1 La Naturaleza de la Ciencia

1-2 Modelos, Teorías, y Leyes

Los Modelos son muy útiles durante el proceso de comprensión de los fenómenos. Un modelo crea imágenes mentales; se debe tener cuidado para comprender los límites del modelo por eso no se lo debe tomar demasiado en serio. Una teoría está detallada y puede proporcionar predicciones comprobables. Una ley es una breve descripción de como la naturaleza se comporta dentro de una gran gama de circunstancias. Un principio es similar a la ley, pero se aplica a una gama más reducida de fenómenos.

1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

Ninguna medición es exacta; siempre hay algo de incertidumbre debido a la limitada precisión del instrumento y a las dificultades para leer  los resultados. La fotografía a la izquierda ilustra esto – sería muy difícil medir el ancho de este tablero con una mayor precisión que  ± 1 mm.

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1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

La Estimación de la Incertidumbre se escribe con un signo ±; por ejemplo:  8.8 ± 0.1 cm. El porcentaje de la incertidumbre es la razón de la incertidumbre al valor de la medida, multiplicada por 100:

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1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

El número de cifras significativas es el número de dígitos confiables de un número. Por lo general es posible saber el número de cifras significativas por la forma en que está escrito el número: 23.21 cm tiene cuatro cifras significativas. 0.062 cm tiene dos cifras significativas (los ceros iniciales no cuentan). 80 km es ambiguo—puede tener una o dos cifras significativas. Si tuviera tres, se escribiría 80.0 km.

1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

Cuando se multiplican o dividen números, el resultado del cálculo tiene el número de cifras significativas igual al número utilizado con menos cifras significativas. Ejemplo: 11.3 cm x 6.8 cm = 77 cm. Al sumar o restar, la respuesta no es más exacta que el número  menos exacto utilizado. El número de cifras significativas puede no ser utilizado; se utilizará el porcentaje de incertidumbre como una alternativa.

1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

Las Calculadoras no te dará el número correcto de cifras significativas; usualmente dan demasiadas, pero a veces dan muy pocas (sobre todo si hay ceros detrás del punto decimal). La calculadora de arriba muestra el resultado de 2.0/3.0. La calculadora de abajo muestra el resultado de 2.5 x 3.2.

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1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

La Notación Científica no solamente es comúnmente usada en física; sino que permite que el número de cifras significativas se muestre claramente. Por ejemplo, no se puede decir cuantas cifras significativas hay en el número 36900 has. Sin embargo, si se escribe 3.69 x 104, sabemos que tiene tres; si se escribe 3.690 x 104, tiene cuatro. Gran parte de la física consiste en aproximaciones; esto también puede afectar la precisión de una medida.

1-3 Medida e Incertidumbre; Cif. Signif.

Exactitud vs. Precisión La Exactitud es cuan cerca una medida está de su valor verdadero. Precisión es la repetibilidad de una medida usando el mismo instrumento. ¡Es posible ser exacto sin ser preciso y ser preciso sin ser exacto!

1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

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1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

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1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

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1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

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1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

Estos son los estándares de los prefijos del SI para indicar potencias de 10. Algunos son familiares; y otros como: yotta, zetta, exa, hecto, deca, atto, zepto, son raramente utilizados.

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1-4 Unidades, Estándares, y el Sistema SI

Se trabajará con el sistema SI, en el que las unidades básicas son kilogramos, metros, y  segundos. Las cantidades que no están en la tabla son cantidades derivadas, expresadas en términos de las unidades base. Otros sistemas: cgs; las unidades son centímetros, gramos, y segundos. El sistema Británico de Ingeniería tiene la fuerza en lugar de la masa como una de sus unidades básicas, que son pies, libras, y segundos.

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La conversión de unidades siempre envuelve un factor de conversión. Ejemplo:           1 in. = 2.54 cm. Escrito de otro modo:   1 = 2.54 cm/in. Así que si se ha medido una longitud de 21.5 pulgadas, y se desea convertirla a centímetros, debes usar el factor de conversión:

1-5 Conversión de Unidades

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1-6 Orden de Magnitud: Estimación Rápida

Una forma rápida de estimar una cantidad es redondear todos los números de una cifra significativa y entonces calcularla. Su resultado debe ser de al menos el mismo  orden de magnitud; esto puede ser expresado redondeándola a la potencia de 10 más cercana. Los Diagramas son también muy útiles para hacer estimaciones.

1-7 Dimensiones y Análisis Dimensional

Las Dimensiones de una cantidad son las unidades base que la componen; ellas generalmente se escriben usando paréntesis cuadrados [corchetes]. Ejemplo: rapidez = distancia/tiempo Las Dimensiones de la rapidez: [L/T] Cantidades que se suman o restan deben tener las mismas dimensiones. Además, una cantidad calculada como la solución a un problema debe tener las dimensiones correctas.

El Análisis Dimensional es la verificación de las dimensiones de todas las cantidades en una ecuación para asegurar que, al sumarlas, restarlas o igualarlas tengan las mismas dimensiones. Ejemplo: ¿Es esta ecuación para la velocidad correcta?

1-7 Dimensiones y Análisis Dimensional

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Resumen del Capítulo 1

* Las teorías son creadas para explicar las observaciones, y entonces se las prueba en base a sus predicciones. * Un modelo es como una analogía, no tiene la intención de ser una imagen real, sino que proporciona una forma familiar de visualizar una cantidad. * Una teoría es mucho más desarrollada, y puede hacer predicciones comprobables; una ley es una teoría que puede ser explicada sencillamente, y que es ampliamente aplicable * El Análisis dimensional es muy utilizado para chequear los cálculos.

Resumen del Capítulo 1

Las mediciones nunca pueden ser exactas, siempre hay algo de incertidumbre. Es importante escribir las cantidades con el número correcto de cifras significativas.  El sistema más común de unidades en el mundo es el sistema SI.  Al convertir las unidades, compruebe las dimensiones para ver que la conversión se ha realizado correctamente.  Estimar magnitudes puede ser muy útil.