movimiento en una dimencion

BLOQUE II 

IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTOS

MOVIMIENTO EN UNA DIMENSION

Conceptos básicos

Todos los objetos que vemos en nuestro alrededor se encuentran en constante movimiento. Desde la antigüedad se hicieron estudios sobre las formas en que se presentaba en el movimiento.

Aristóteles lo dividió en dos tipos: el natural y el forzado. Se pensaba que los objetos más pesados caían mas rápido que los ligeros, Galileo Galilei demostró lo con mediciones como es que realmente caen y se mueven los objetos. Isaac newton, a partir de las anotaciones de Galileo, realizó un estudio más detallado del movimiento observad, las causas que lo originan en su tratado principios de la mecánica.

Para describir claramente el movimiento  de los objetos, un cuerpo de dimensión muy pequeña en la que se concentra toda su masa.

Distancia es la longitud del camino recorrido por un objeto y que puede cambiar de dirección y/o sentido. La distancia puede ser medida en centímetros, metros, kilómetros, etc.

Desplazamiento es el cambio de posición representado por un vector que se traza desde el punto de inicio hasta el punto final. El desplazamiento se expresa en las mismas unidades que la distancia pero, además, debe anotarse su dirección y sentido. Es común confundir estos dos últimos conceptos ya que en algunos casos, cuando se realizan los cambios de posición sobre una recta de diferencia y en el mismo sentido, tienen la misma magnitud.

La rapidez es una cantidad escalar y esta dada por la trayectoria recorrida en un tiempo determinado: 

La rapidez media es la distancia recorrida  por el objeto, entre el tiempo total empleado total para recorrerla:   

La velocidad es una cantidad vectorial dada por el desplazamiento  de un cuerpo por una unidad de tiempo:      

La formula para obtener la magnitud de la velocidad la representamos como:    

La velocidad media es el desplazamiento total de un objeto dividido por el tiempo total empleado:   velocidad media =  

La unidades son las mismas, y se pueden expresar en cm/s, km/h y en el sistema internacional m/s. la aceleración se mide en el sistema internacional en m/ 

Sistema de referencias absoluto y relativo

Para conocer si un objeto se encuentra en reposo o en algún tipo de movimiento, determinamos  si cambia de posición respecto a un punto de referencia llamado también origen de coordenadas, que puede ser absoluto si ese punto de referencia  no se mueve, o relativo si también se encuentra en movimiento respecto a otros sistemas de referencia. Los movimientos se pueden presentar en una o más dimensiones. Dentro de nuestro eje de movimiento, marcamos un punto como origen al que le damos el valor de 0. Al mover un objeto respecto a este punto, se dice que cambia de posición. Cuando se estudia un objeto que cambia de posición respecto a un origen en un tiempo determinado, pero lo hace no solo en una línea recta sino en el plano, se puede representar en dos ejes al mismo tiempo.

Movimiento rectilíneo uniforme

Se presenta cuando los objetos que se mueven en un tramo determinado alcanzan una aceleración de cero. En estos casos la magnitud de la velocidad es igual a la de su rapidez.

Algunos problemas en los que el movimiento tiene ciertos cambios de velocidad se pueden resolver con la velocidad promedio. La fórmula que se utiliza en este tipo de problemas es:    velocidad=  

Movimiento rectilíneo uniforme acelerado

En este tipo de movimiento se presenta  un cambio uniforme  en la velocidad del móvil. Es decir, tiene una aceleración que como cantidad vectorial es positiva cuando la velocidad aumenta en la dirección y sentido del movimiento o negativa, cuando el objeto disminuye su velocidad.

Caída libre y tiro vertical

Este tipo de movimiento es común cuando los objetos se lanzan de forma vertical hacia arriba o abajo y se le llama de caída libre. Fue Galileo Galilei quien dedujo que todos los objetos caen con la misma aceleración hacia el centro de la tierra , sin presentar su masa en condiciones  de vacio

La aceleración es la gravedad terrestre está dirigida hacia el centro del planeta. El tiro vertical y el de caída libre son básicamente similares y, a diferencia del punto anterior donde analicemos el movimiento horizontal.

video: Movimiento en una Dimensión

Movimiento endos dimenciones

este tipo de movimiento se puede presentar en forma rectilínea, curvilínea o, en un desplazamiento variado, tener combinación de ambos. Movimiento en dos dimensiones, lo representamos en un plano horizontal o inclinado. También se presenta  cuando realizamos un viaje de exploración en el campo, en el que para dirijirnos a algún sitio nos guiamos por las direcciones y los sentidos geográficos. En un movimiento de tiro parabolico pordemos considerar un movimiento en un plano vertical.

Tiros parabólicos horizontal y oblicuo

También es conocido como movimiento de proyectiles en el que los objetos solo son acelerados por la gravedad. Consideramos el desplazamiento en un plano vertical. Presentan un movimiento en el eje ¨X¨ y otro en el eje ¨Y¨, los dos están unidos por el mismo tiempo.

Entre los movimientos parabólicos se encuentra el horizontal, el cual se presenta cuando un objeto es lanzado con un Angulo de 90° respecto al eje de la aceleración gravitatoria

video: MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES

movimiento uniforme circular y uniformemente acelerado

Estos tipos de movimientos los podemos percibir, al girar las ruedas de un coche. En estos tipos de movimientos se presenta un cambio angular en la posición del objeto que gira referido a un circulo. Los cambios angulares se miden en el sistema internacional en radianes. En un giro angular completo, u vuelta, se tiene un total de 2π radianes que equivalen también a 360°.

En los movimientos circulares se tienen algunas medidas importantes como es la circunferencia del movimiento representada con la letra ¨f¨. en el sistema internacional la frecuencia se mide en  . El periodo se representa con la letra ¨t¨ y se mide con s (segundos).

Así como existe el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, también se presenta el movimiento circular uniformemente acelerado, solo que en este caso con una aceleración contante llamada aceleración angular. Las ecuaciones de este tipo de movimiento son similares a las del movimiento rectilíneo; solo cambiamos las variables del movimiento lineal por las variables angulares.

video:movimiento uniforme circular y uniformemente acelerado

la fisica y su impacto en la ciencia y tecnologia

BLOQUE 1

RECONOCES EL LENGUAJE BASICO DE LA FISICA

La física y su impacto en la ciencia y la tecnología

La física es la ciencia que estudia las interacciones entre la materia y la energía con el fin de encontrar leyes generales. Estas leyes generales nos sirven para entender como ocurren los fenómenos naturales en las diferentes escalas del universo. El objeto fundamental es la naturaleza, los físicos estudian estos cambios utilizando el método científico para explicar objetivamente como ocurren los fenómenos.

En nuestra vida vamos acumulando conocimientos acerca del entorno; algunos de ellos son empíricos, el conocimiento científico permite introducir cambios internacionales en la naturaleza.

Los avances científicos y los procesos tecnológicos han surgido a partir de la necesidad del hombre.la ciencia y la tecnología son campos que cresen continuamente impulsados por nuevas inquietudes, curiosidades y problemas por resolver.

El geocentrismo es el modelo teórico que sitúa a la tierra en el centro del universo y los planetas , incluido el sol, el modelo geocéntrico fue el paradigma dominante desde la antigüedad hasta el renacimiento. En 1543, enfrento su primer cuestionamiento serio con la publicación del libro de Copérnico, considerado como el inicio de la Astronomía moderna.

Galileo se apoyo en la ¨observación experimental¨, Copérnico se vio obligado a declarar que estaba proponiendo ¨una manera más sencilla de predecir las posiciones der los planetas¨, galileo tuvo que proclamar que abandonaba las teorías copernicas y fue obligado a pasar el resto de su vida en el campo.

      Las ramas de la física y su relación con otras ciencias y técnicas

La física se ha especializado en diversos campos, agrupados en tres grandes categorías: física clásica, física moderna, física aplicada cada una de ellas dividiéndose en teórica y experimental.

La física clásica: tuvo su inicio durante el periodo renacentista; su nacimiento se asocia con los trabajos de galileo y Newton. Las ramas de la física clásica incluyen a la mecánica, la óptica, la acústica, la termodinámica y el electromagnetismo. La física moderna surgió a principios del siglo XX, con el desarrollo de la teoría cuántica de Max Planck y la teoría de la relatividad de Albert Einstein, gran parte está conformada a partir de la física clásica, es más precisa incorporando  la teoría cuántica y electrodinámica cuántica.la física puede ser aplicada al estudio especifico en diferentes escalas y manifestaciones energéticas.

La interrelación de la física con otras ciencias, o cuando esta aplicada a campos particulares, origina tanto el desarrollo de disciplinas intermedias (biofísica, fisicoquímica, astrofísica, geofísica, física medica, etc.).

El estudio de la física es importante tanto por sus desarrollos conceptuales  como por sus aplicaciones tecnológicas y repercusiones sociales. Los avances científicos y tecnológicos son el resultado de la tecnología son el resultado de la colaboración intelectual de muchas personas a lo largo de la historia.

La aplicación de los conocimientos  científicos  a la solución de problemas comunes, a la generación de satisfactorios y al logro de beneficios para la salud humana

los metodos de investigacion y su reelevancia en el desarrollo en la ciencia

El conocimiento científico base de la conformación de nuestra realidad social, económica, tecnológica y ambiental. La actividad científica requiere de ciertos procesos  del pensamiento que, en mayor o medida, siempre han estado presentes   en la búsqueda de los saberes: observación, razonamiento, inducción, deducción, análisis, síntesis, exploración, creatividad, intuición, y memoria. Los métodos de investigación más utilizados en la ciencia  contemporánea son el inductivo, el deductivo, el analítico, y el sintético, correspondiéndose con la forma de razonamiento que sigue durante el desarrollo de la investigación.

Para obtener una conclusión es necesario utilizar el pensamiento; si lo que se busca  son conocimientos científicos, pero para el final de razonamiento  debe de usarcé el razonamiento. El razonamiento lógico es el razonamiento no verbal , el que se capta a través de la observación de la realidad su desarrollo habilita a los sujetos para analizar proporciones  o situaciones complejas, entender las relaciones de los hechos, encontrar las causas que lo produjeron, prever consecuencias y así poder resolver el problema de una manera coherente, tal vez como lo hacen lo científico .los antiguos griegos sistematizaron la lógica de tal manera que a partir de afirmaciones previas –llamadas proposiciones o premisas- se consiguiera una conclusión valida. En distintos momentos el método científico, la forma en que adquieren conocimientos los científicos, ha sido concebido de diferentes maneras.

Los pensadores de la antigua Grecia fueros los primeros en dar explicaciones naturales, no sobrenaturales, dando inicio a un forma  de razonamiento que podríamos llamar pre-científico. Permeados por este tipo de planteamientos, los así llamados ¨filósofos naturales¨ o ¨naturalistas¨ del primer periodo de apogeo del pensamiento griego establecieren los fundamentos de la ciencia durante este periodo denominado presocrático que duro aproximadamente 200 años se privilegia un método deductivo como medio para la búsqueda de conocimientos. El método deductivo es la primera de las posturas asumidas respecto ala forma de llevar a cabo la investigación científica. En este método de investigación de razonamiento va de lo general a lo particular.

 El segundo periodo de apogeo del pensamiento helénico llamado socrático va del 400 al 300 antes de nuestra era; en el destacan las figuras de Sócrates, platón y Aristóteles. Estos pensadores proporcionaron la búsqueda  del conocimiento a partir del método dialectico. La refutación es en este método la forma de validar la veracidad de los conocimientos.

video: métodos de investigación

las herramientas de la fisica

LAS HERRAMIENTAS DE LA FISICA

La física es una ciencia experimental que tiene como propósito descubrir las leyes fundamentales del universo a partir del estudio cuantitativo de los fenómenos naturales, se orienta a la  proposición de modelos matemáticos y a la actividad experimental  como un medio de investigación, usan diferentes auxiliares como herramientas, la fundamental y pensamiento asi como sus sentidos y los instrumentos.

video: las herramientas de la fisica

magnitudes fisicas y du medicion

Magnitudes físicas y su medición

      Magnitudes fundamentales y derivadas:

La física explica los fenómenos que aun no son comprendidos  a partir de modelos de la realidad que correspondan con resultados experimentales. La obtención del modelo matemático que describe un fenómeno en particular tiene como punto de partida un estudio cuantitativo del fenómeno de cuestión. Se denomina magnitud física a cualquier concepto físico que puede ser cuantificado y, por lo tanto, es susceptible de aumentar o disminuir. Se clasifica en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas. Las magnitudes fundamentales son llamadas asi por que apartir de ellas es posible definir a las derivadas. Son siente las magnitudes físicas y fundamentales.

·         Longitud

·         Masa

·         Tiempo

·         Intensidad de correspondiente Eléctrica

·         Temperatura

·         Cantidad de sustancia

·         Intensidad luminosa

Es posible obtener todas las magnitudes derivadas que hacen falta para describir científicamente casi cualquier fenómeno natural conocido en el universo. Dimensión de la cantidad a la combinación especifica de las magnitudes fundamentales.

      Medida directa e indirecta de magnitudes:

Todas las leyes experimentales conllevan, para su comprobación la medida de diferentes magnitudes se realizan dos acciones separadas: el establecimiento de un patrón, unidad y una comparación. Llamamos medición al proceso de asignar un número a una magnitud física como resultado de comprobar las veces que cabe esta propiedad en otra similar tomada como patrón y adaptar como unidad.

      Unidades fundaméntales y derivadas en el sistema internacional

Según el Buro internacional de pesos y medidas, el sistema internacional de unidades detiene las unidades fundamentales necesarias para expresar las medidas en todos los niveles de precisión en todas las aéreas de la ciencia, la tecnología y el entorno humano.

·         Unidades fundaméntales: son aquellas que para definirse necesitan de un patrón estandarizado e invariable

·         Unidades derivadas: son aquellas que se definen por medio de las relaciones matemáticas a partir de las unidades fundamentales y se utilizan para medir magnitudes derivadas.

video:Magnitudes Físicas y su Medicion

interpretacion y reprecentacion de magnitudes fisicas en forma grafica

INTERPRETACION Y REPRECENTACION GRAFICA DE LAS MAGNITUDES FISICAS EN FORMA GRAFICA

La física interpreta los resultados de las medidas de los fenómenos estudiados a partir de la búsqueda de correlaciones experimentales. Si los resultados experimentales correlacionan con las predicciones teóricas, se considera que la teoría es válida.

En un experimento suele variarse una magnitud con la finalidad de observar el efecto que se produce  sobre otra. En el metodología experimental se le llama variable independiente a factor que es cambiado o manipulado durante el experimento. En la actividad de inicio, como la elongación del resorte depende de la masa suspendida. A partir del experimento podemos encontrar la relación matemática entre dos variables, apoyándonos en el análisis, grafico.          Para construir una grafica es necesario contar con una serie de datos obtenidos a partir del experimento.

En un sistema de coordenadas, los datos correspondientes a la variable independiente se grafican en el eje horizontal o eje de las abscisas: eje de la X. los datos correspondientes a la variable  se grafican en el eje vertical o eje de las ordenadas: el eje y. A la recta que mejor  se  ajusta al conjunto de puntos experimentales se le denomina recta de regresión o ajuste. Cuando la línea de mejor ajuste es una recta existe una relación lineal entre las dos variables.

A partir del análisis grafico existe una relación  directamente proporcional entre las variables: a mayor masa suspendidas, mayor longitud de resorte. El análisis grafico es otra herramienta muy utilizada por los físicos para obtener medidas indirectas de magnitudes físicas.

Las matemáticas son el lenguaje de la física. Desde tiempos de Galileo de acostumbra expresar las leyes físicas no en forma verbal, sino como relaciones matemáticas. Galileo llego a la conclusión de que ¨las distancias que recorre un cuerpo en caída  libre son proporcionales a los cuadrados  en los tiempos que emplean en recorrerlas¨ .

Una relación de proporcionalidad es el primer paso hacia la obtención de ecuaciones como las que utilizamos actualmente en el estudio de la caída libre.

video: interpretacion y reprecentacion de magnitudes fisicas en forma grafica

tratamiento de errores experimentales

TRATAMIENTO DE ERRORES EXPERIMENTALES

Clases de errores de las mediciones

Cuando medimos una magnitud física, los resultados por diversas causas se presentan errores , debido a que los errores no pueden eliminarse totalmente, lo importante en el proceso de medición es encontrar tanto el número aproximado como la estimación del error que se comete al realizar mediciones.. es tarea del experimentador tratar. En lo posible, de minimizar los errores para obtener mediciones exactas y precisas.

Los errores e las mediciones surgen en diferentes fuentes, se debe a los malos hábitos, descuidos o faltas por el observador. Con objeto de caracterizarlos, atendiendo ala fuente del error, clasificaremos a los errores en sistemáticos y aleatorios.

·         Los errores sistemáticos se deben a causas que pueden ser controladas o eliminadas. Siempre afectan la medida de la misma forma y en la misma magnitud.

·         Los errores aleatorios también son llamados estocásticos, fortuitos o azarosos; son productos del azar o de causas que no podemos controlar.

Los valores sistemáticos son constantes son a través de un conjunto de lecturas y afectan el resultado siempre de la misma forma, no pueden eliminarse totalmente, pero su identificación  es un buen punto de partida para su eliminación y/o disminución.

Los errores aleatorios no son constantes a través de un conjunto de medidas y tiene igual posibilidad de ser positivos o negativos; es decir, si realizamos varias mediciones de una misma cantidad esta tenderán a disminuirse alrededor de un valor central que puede ser calculado: el promedio aritmético. El promedio o medida aritmética es la mejor estimación de la medida cuando, bajo las mismas condiciones, se obtienen N medidas de la magnitud X. su valor se calcula mediante la relación. siempre están presentes, no podemos eliminarlos, lo que podemos hacer es utilizar la teoría de probabilidad para establecer el grado de confianza que se tienen una medida en particular, del error promedio de las medida se calcula utilizando la fórmula para la desviación estándar. La desviación estándar es útil para describir cuando se apartan del promedio de la distribución lo elementos individuales del conjunto de N medidas es el valor de la dispersión de las mediciones respecto del promedio y también se conoce como error estadístico.

Precisión y exactitud de la medida.

Sin importar cuál sea la magnitud física o el instrumento con el que hayamos hecho una medición, cuando se efectúa una medida el resultado final no es un número exacto, si no un intervalo dentro del cual tenemos confianza de que se encuentra el valor medido. La exactitud es la descripción de que tan cerca se encuentra una medida de algún valor aceptado, de modo que un resultado será más exacto mientras menor sea el intervalo de incertidumbre de la medida, asi , toda medida debe expresarse indicando:

·         Su valor numérico

·         Su incertidumbre

·         Sus unidades

La precisión se refiere a cuan constantes son las mediciones. Dado que tus valores son constantes, tu medición es más precisa que la obediencia por su compañero. Pero esto no garantiza que el resultado sea exacto. Precisión no implica exactitud, un instrumento muy preciso puede ser inexacto.

En relación con los instrumentos de medida la mayor presión  posible se obtiene cuando se utilizan instrumentos cuya división en la escala sea la menor se llama sensibilidad de un instrumento de medida a la menor división de la escala, es la unidad de la menor de las lecturas que puede ser realizada sin estimaciones impone un límite en el numero de cifras significativas que podemos reportar en una medida determinada pues no tiene sentido reportar cifras que impliquen valores menores que  la sensibilidad del instrumento.  

Presión también se refiere  a la figura con que pueden darse los resultados, esto es, al número de cifras significativas que tenemos certeza de una medición. El número de cifras significativas es el número de dígitos que se reportan para el valor de una cantidad; sus reglas:

      I.        Todos los dígitos son significativos excepto los nueros al principio y posiblemente los ceros terminales.

    II.        Los ceros terminales a la derecha del punto decimal son significativos

   III.        Los ceros terminales a la izquierda del punto decimal pueden o no ser significativos.

Cuando es calculado, el valor de la incertidumbre debe ser redondeado de los resultados finales que solo queden sus cifras significativas,.

                COMPARACION DE LOS RESULTADOS EXPERIMETALES CON ALGUN VALOS ACEPTADO.

Si se encuentra con una estimación del “valor real”, con un valor aceptado de la magnitud física, basta con tomarla como referente para determinar el valor de la incertidumbre de la medida,. El error absoluto asociado de una medida (E_A)  se obtiene a partir de la diferencia de los valor del medio (V_m) y el valor aceptado (V_a) y de la respectiva magnitud:    E_A=V_m- V_a

En la formula  de la desviación estándar (X_n – (X)) corresponde al error absoluto de cada medida respecto del valor que en este caso se a aceptado como “verdadero”, el promedio de las mediciones.

El error absoluto experimental no proporciona una idea clara de la bondad de la medición efectuada.

Matemáticamente, el error relativo se expresa como el consiente del error absoluto  y el valor que ha sido aceptado como verdadero.

Para expresar el error relativo como un porcentaje, el valor del error relativo, se multiplica por 100 para obtener de esta manera el error relativo porcentual.

Cuando se realiza una medición es muy probable que el resultado no coincida con el “valor verdadero” de la magnitud, el resultado puede ser un poco mayor o menor que la medida real,  el llamado “valor verdadero”  es  en realidad un concepto absolutamente inaccesible, en el proceso de medición únicamente pretendemos estimar de forma aproximada el valor de la magnitud medida, después del resultado es cualquier medida y es siempre incierto y a lo más que podemos aspirar es a estimar su grado de incertidumbre.