“La ciencia,
en especial la física, ayuda a quitar la irracionalidad de nuestras explicaciones del mundo que nos rodea.”
¿Qué es la física? Estudi dia a el La física es la más fundamental de las ciencias. ciencias. Estu comportamiento y la estructura de la materia .
El camp ampo de la físi física ca se divid ivide e usual sualme men nte en física física clás clásica ica,, que incl incluy uye e movi movimi mien ento to,, flui fluid dos, os, calor alor,, soni sonido do,, luz, luz, elec electr tric icid idad ad y magnetism magnetismo; o; y física física mode moderna rna que que incluye incluye relativid relatividad, ad, estructu estructura ra atómica, materia condensada, física nuclear, partículas elementales, y cosmología y astrofísica. astrofísica.
Trabajando con números Los Los cien cientí tífic ficos os han han esta establ blec ecid ido o regl reglas as lógic lógicas as sobr sobre e la mane manera ra de comunicar entre ellos información información cuantitativa cuantitativa. Por ejemplo, si quiere repo report rtar ar el resu result ltad ado o de una una medi medici ción ón de la dist distan anci cia a entr entre e dos dos ciudades, su propio peso o la duración de una conferencia, tiene que especificar este resultado en múltiplos de una unidad estándar. Por lo tanto, una medición es la combinación de un número y una unidad.
Notación científica El cuerpo humano contiene casi 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 át átom omos os.. Si utili utiliza za este este núme número ro con con frec frecue uenc ncia ia,, segu seguro ro que que le gustaría tener una notación más compacta para él. Esto es exactamente lo que es la notación científica. Representa un número como el producto de un número mayor que 1 y menor que 10 (llamado mantisa) y una potencia (expresada por un exponente) de 10: ú ú = ⋅ 10 10 En tal caso, el número de átomos en el cuerpo humano se puede escribir en forma compacta como 7 · 10 27.
Ejercicio 1 – Notación científica Se desea estimar cuántos átomos contiene el cuerpo de todos los habitantes de la Tierra. Conociendo que la Tierra tiene aproximadamente 7 mil millones de seres humanos.
Ejercicio 2 – Notación científica El radio de la Tierra es 6370 km. Suponiendo que haya 7.0 miles de millo illon nes de seres eres humanos en el plane lanetta. ¿Cu ¿Cuál es el área área de superficie disponible por persona? = 4 2
Cifras significativas Cuando especificamos el número de átomos en el cuerpo humano promedio como 7 · 10 27, intentamos indicar que sabemos que es por lo menos 6.5 · 1027 pero menor que 7.5 · 10 27. De cualquier modo, si hubiéramos escrito 7.0 · 1027, habríamos implicado que sabíamos que el verdadero número está en algún lugar entre 6.95 · 10 27 y 7.05 · 1027. Esta aseveración es más precisa que la anterior.
Como regla general, el número de dígitos que escribe en la mantisa especifica qué tan preciso declara conocerla. Cuantos más dígitos se especifican, se implica mayor precisión. El número de dígitos en la mantisa se llama número de cifras significativas.
Ejercicio 3 – Cifras significativas ¿Cuá ¿Cuánt ntas as cifra cifrass signi signific ficat ativ ivas as está están n en cada cada uno de los siguie siguient ntes es números? a) 2.150 b) 0.000215 c) 215.00 d) 0.215000 e) 0.215 + 0.21
Sistema de unidades SI El sistema internacional de unidades se abrevia con frecuencia SI (de Syst Systèm ème e Inte Intern rnat atio iona nal) l).. A vece veces, s, las las unid unidad ades es de este este sist sistem ema a se llaman unidades métricas. El sistema de unidades SI es el estándar que se utiliza para el trabajo científico en todo el mundo.
Sistema de unidades SI
1 metr metro o (m) (m) es es la distancia que recorre un rayo de luz en el vacío en 1/2 1/299 792 458 de segu egundo. Origi rigin nalmen lmentte, el metro tro se relacionaba al tamaño de la Tierra. 1 kil ilo ogramo (kg) se se define como la masa del prototipo internacional internacional del kilogramo. 1 segund segundo o (s) (s) es es el intervalo de tiempo durante el cual ocurren 9 192 631 631 770 oscil scilac acio ion nes de la ond onda elec lectrom troma agné gnétic tica que que corr corres espo pond nde e a la tran transi sici ción ón entr entre e dos dos esta estado doss espe especí cífic ficos os del del átomo de cesio-133. Hasta 1967, el estándar para el segundo era 1/86 /86 400 400 de un día sola olar medio. io. Sin emb embarg argo, la defin finició ición n atómica es más precisa y reproducible con mayor confiabilidad.
Las Las unid unidad ades es para para toda todass las las demá demáss cant cantid idad ades es físic físicas as se pued pueden en deducir de las siete unidades básicas. Por ejemplo, la unidad de área es m2. Las unidades de volumen y densidad de masa son m 3 y kg/m3, respectivamente. Las unidades de velocidad y aceleración son m/s y m/s2, respectivamente. Algu Alguna nass unid unidad ades es dedu deduci cida dass se usab usaban an con con ta tant nta a frec frecue uenc ncia ia que que resul esultó tó conv onvenie enien nte darle arless sus sus prop propio ioss nombr ombres es y símb símbol olos os.. A menudo, el nombre es el de un físico famoso.
El uso de potencias de 10 no es por completo coherente, incluso dentro del propio sistema SI. La notable excepción la constituyen las unidades de tiempo, que no son factores de 10 por la unidad básica (segundo):
365 días para un año, un día tiene 24 horas, una hora hora contiene contiene 60 minutos, minutos, y un minuto minuto consiste consiste de 60 segundos.
Ejercicio 4 – Unidades de área de terreno La unidad de área de terreno que se usa en países que aplican el sist sistem ema a SI es la hect hectár área ea,, defi defini nida da como como 10 000 000 m2. En Esta Estado doss Unidos, el área de terreno se da en acres; un acre se define como 43 560 pie2. PROBLEMA
Compra un terreno que tiene como dimensiones 2.00 km por 4.00 km. ¿Cuál es el área de su nueva propiedad en hectáreas y acres?
Ejercicio 5 – Área Área de un apartamento ¿Ha ¿Ha vist visto o uste usted d esos esos agr agradab adable less apar aparta tame men ntos tos cuy cuya supe superf rfic icie ie habi habita tabl ble e es de 880 880 pies pies cuad cuadra rado doss (ft (ft2). Expr Expres ese e esto esto en metr metros os cuadrados.
Ejercicio 6 – Rapidez El límite de rapidez establecido en una carretera es de 55 millas por hora (mi/h o mph). ¿Cuál es esta rapidez a) en metros por segundo (m/s) y b) en kilómetros por hora (km/h)?
