APUNTES DE INGENIERIA MECANICA: INTRODUCCION FISICA

Título:	INTRODUCCION A LA FÍSICA
Subtítulo	GENERALIDADES
Fecha de realización:	13/03/2020
Grupo:	BASICAS
Tema:	FISICA
Código:	BAS-FIS-INT-01-01

INDICE

1 INTRODUCCION.
1.1 FÍSICA - DEFINICION.
1.2 CLASIFICACIÓN DE LA FÍSICA.
2 RESOLUCION DE PROBLEMAS.
3 BIBLIOGRAFIA.

	Fecha	Autor	Observaciones
	13/03/2020	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01
Rev.02

INTRODUCCION A LA FISICA

1 INTRODUCCION

Para comprender el mundo que nos rodea y el universo que se encuentra más allá de lo que percibimos, es esencial poseer conocimiento de física. Desde el comienzo de la humanidad hasta el presente, ninguna otra ciencia ha intervenido de forma tan activa para revelarnos las causas y efectos de los hechos naturales, conocimientos que a su vez nos ayudaron a sacarle provecho a estos actos en pro de nuestra sociedad.

Basta echar un vistazo al pasado para advertir en que medida estos conocimientos han cambiado nuestra forma de vida, ahora viajar de un continente a otro es cosa común, las informaciones que suceden en el mundo las puedes conocer al instante y ni que decir de toda la gama de posibilidades y conocimientos que nos brinda el internet.

Como todas las otras ciencias, la física se sustenta en observaciones experimentales y mediciones cuantitativas que se realiza a un fenómeno dado y por medio de ello, identificar las leyes fundamentales que rigen dichos fenómenos naturales, mismos que son utilizadas para desarrollar teorías capaces de anticipar los resultados experimentales y definir un comportamiento. Las leyes fundamentales que se usan para elaborar estas teorías se expresan en el lenguaje de las matemáticas, herramienta que proporciona un puente entre teoría y experimento.

Cuando hay discrepancia entre el pronóstico de una teoría y un resultado experimental, es necesario formular teorías nuevas o modificadas para resolver la discrepancia. Muchas veces una teoría es satisfactoria solo bajo ciertas condiciones y otras es satisfactoria sin ciertas limitaciones. Por ejemplo, las leyes del movimiento descubiertas por Isaac Newton (1642–1727) describen con precisión el movimiento de los objetos que se mueven a velocidades inferiores a la velocidad de la luz, pero no se aplican a objetos con velocidades cercanas a la mencionada velocidad. En contraste, la teoría de la relatividad, desarrollada mas tarde por Albert Einstein (1879–1955), da los mismos resultados que las leyes de Newton a bajas velocidades pero también hace una descripción correcta del movimiento de los objetos con velocidades próximas al de la luz.

Por lo tanto, la teoría especial de la relatividad de Einstein es una teoría de movimiento más general que la formada por las leyes de Newton, pero en contraste, su uso y aplicación es mas complicada, por lo cual aun continúa siendo vigente y en uso las teorías de Newton.

1.1 FISICA - DEFINICION

La física es la más básica de las ciencias. Trata el comportamiento, la estructura de la materia y su interrelación dentro del universo. Es el cimiento sobre el que se erigen las otras ciencias: astronomía, biología, química, geología, etc. y la belleza de la física reside en la simplicidad de sus principios y en la forma en que sólo un pequeño número de conceptos y modelos modifica y expande nuestra visión del mundo y el universo.

En forma general, la física podemos definirla como:

Es la ciencia que estudia las propiedades de la materia, la energía y el espacio, así como la relación entre ellas.

De acuerdo a esta definición podemos decir que el propósito de la física es proporcionar un entendimiento del mundo material mediante el desarrollo de teorías que surgen de observaciones experimentales. Una teoría física, por lo general expresada de manera matemática, describe cómo funciona un sistema físico.

La teoría establece ciertas predicciones respecto al sistema físico que pueden ser verificadas después. Si las predicciones que se producen corresponden fielmente a lo que se observa en la realidad, entonces se establece la teoría, la cual puede estar sujeta a modificación según nuevas observaciones y experimentos realizados que lo refuten o modifiquen.

Actualmente ninguna teoría ha proporcionado una descripción completa de todo fenómeno físico, incluso dentro de una determinada subdisciplina de la física. Cada teoría se halla en constante evolución y mejoramiento.

1.2 CLASIFICACION DE LA FISICA

En general, el campo de la física se divide en dos grupos: Física Clásica, que incluye lo referente al movimiento, fluidos, calor, sonido, luz, electricidad y magnetismo, y la Física Moderna, que incluye los temas de relatividad, estructura atómica, materia condensada, física nuclear, partículas elementales, cosmología y astrofísica.

La física clásica incluye los principios de la mecánica clásica, la termodinámica, la óptica y el electromagnetismo desarrollados antes de 1900. Newton realizo importantes contribuciones a la física clásica y también fue uno de los creadores del cálculo como herramienta matemática. Durante el siglo XVIII continuaron los grandes adelantos en la mecánica, pero los campos de la termodinámica y el electromagnetismo no despegaron hasta la parte final del siglo XIX, principalmente porque antes de esa época los aparatos para experimentos utilizados en estas disciplinas eran o muy burdos o no estaban a disposición.

Una gran revolución en la física, conocida como física moderna, comenzó hacia el final del siglo XIX. La física moderna nació primordialmente porque la física clásica no era capaz de explicar muchos fenómenos físicos. En esta era moderna hubo dos hitos, las teorías de la relatividad y de la mecánica cuántica. La teoría de la relatividad de Einstein no solo describe en forma correcta el movimiento de los objetos que se mueven con velocidades comparables con la velocidad de la luz; también modifica por completo los conceptos tradicionales de espacio, tiempo y energía. Además, la teoría muestra que la velocidad de la luz es el límite superior de la velocidad de un objeto y que la masa y la energía están relacionadas. La mecánica cuántica la formularon algunos científicos distinguidos para proporcionar descripciones de los fenómenos físicos a nivel atómico y sub-atómico.

2 RESOLUCION DE PROBLEMAS

Un aspecto destacado de la física es la resolución de problemas. En general, ello significa aplicar principios y ecuaciones de física a los datos de una situación específica, para encontrar el valor de una cantidad desconocida o deseada. No existe un método universal para enfrentar un problema que automáticamente produzca una solución, por lo cual, los pasos del siguiente procedimiento buscan ofrecerle un marco general para aplicar a la resolución de la mayoría de los problemas que se plantean en los textos de enseñanza.

Lea detenidamente el problema y analícelo. .Que es lo que se pide y que información le proporcionan?
Donde sea apropiado, dibuje un diagrama como ayuda para visualizar y analizar la situación física del problema. Este paso quizá no sea necesario en todos los casos, pero a menudo resulta útil.
Anote los datos que se dan y lo que se pide. Asegúrese que los datos estén expresados en el mismo sistema de unidades (por lo general el SI). Si es necesario utilice el procedimiento de conversión de unidades para unificar el sistema.
Defina el sistema de referencia y su origen. Muchos problemas se pueden solucionar de forma más simple acomodando el origen y el sistema de referencia de forma adecuada.
Determine qué principio(s) y ecuación(es) son aplicables a la situación y cómo podrían ayudarlo en la resolución del problema. Tal vez sea necesario idear una estrategia de varios pasos. Asimismo, intente simplificar las ecuaciones lo más posible con manipulación algebraica. Cuantos menos cálculos realice, será menos probable que se equivoque: no inserte los números antes de tiempo.
Generalmente, el número de incógnitas existentes en un problema es igual al número de ecuaciones que podamos definir según las reglas de la física. Cuente las incógnitas que posee y las ecuaciones que ha desarrollado, el exceso de incógnitas puede suponer que le falta definir ecuaciones y el exceso de ecuaciones supone que una ecuación es similar a otra.
Sustituya las cantidades dadas (los datos) en la(s) ecuación(es) y efectúe los cálculos. Anote el resultado en las unidades apropiadas y con el número correcto de cifras significativas.
Considere si el resultado es razonable o no. La respuesta tiene una magnitud adecuada? (Es decir, esta en el orden correcto, va con la realidad?)