Conceptos Esenciales de Física: Mecánica, Medición y Vectores Fundamentales

Mecánica: Conceptos Fundamentales

Mecánica: Parte de la física que describe el movimiento de los cuerpos y su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas.

Ramas de la Mecánica

Se divide en dos grupos:

• Cinemática: Describe cómo se mueven los objetos.
• Dinámica: Estudia la fuerza y las causas que provocan el movimiento de los objetos.

Medición y Magnitudes Físicas

Medición: Es el resultado de una operación humana de observación mediante la cual se compara una magnitud con un patrón de referencia.

Definiciones Clave en Medición

• Magnitud: Toda propiedad de los cuerpos que se puede medir.
• Unidad: Cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie.

Magnitudes Fundamentales y Derivadas

Magnitudes Fundamentales y Derivadas: Aquellas magnitudes físicas que, gracias a su combinación, dan origen a magnitudes derivadas; estas se obtienen mediante expresiones matemáticas a partir de magnitudes fundamentales.

El Método Científico

Método Científico: Estudia fenómenos naturales.

Pasos del Método Científico

1. Observar un fenómeno.
2. Realizar una investigación a fondo.
3. Plantear una hipótesis.
4. Comprobar la hipótesis.
5. Analizar resultados.
6. Realizar informe.

Herramientas Matemáticas en Física

Notación Científica

Notación Científica: Se emplea en números de base 10 (con potencia).

Factores de Conversión

Factores de Conversión: Operación matemática que se utiliza para realizar cambios de unidades de la misma magnitud.

Errores en la Medición

Error de Medición: Comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir.

Error: Algo equivocado o descartado.

Tipos de Errores de Medición

Error Absoluto

Error Absoluto: Diferencia entre el valor de medida y el valor real de una magnitud.

Error Relativo

Error Relativo: Relación que existe entre el valor absoluto y la magnitud medida, expresada en porcentaje.

Error Relativo: Relación entre el error absoluto y el valor máximo posible de la magnitud medida.

Instrumentos de Medición

Instrumento de Medición: Herramienta para comparar magnitudes físicas mediante medición.

Errores Sistemáticos

Error Sistemático: Cuando la magnitud medida varía consistentemente respecto al valor real debido a una causa fija.

• Errores de Cero:

  Se originan por una incorrecta calibración del cero del instrumento.

• Errores de Calibración:

  Incorrecta calibración.

• Errores de Fabricación:

  Resultan de defectos de fábrica o del diseño del instrumento.

• Errores de Aproximación:

  Relacionados con la precisión o el redondeo en las mediciones.

• Errores por Envejecimiento:

  El instrumento se deteriora con el tiempo.

• Errores de Inserción o Carga:

  Se dan al insertar el instrumento en el circuito o sistema de medición, alterando las condiciones.

Errores Accidentales

Error Accidental: Se produce por equivocaciones al registrar una cantidad o por factores impredecibles.

Errores Aleatorios

Aleatorio: Varían de forma impredecible.

Vectores y Magnitudes

Vector: Todo segmento de recta dirigido en el espacio.

Magnitudes Escalares y Vectoriales

Magnitud Escalar

Magnitud Escalar: Medidas que quedan correctamente expresadas por un número y la correspondiente unidad.

Magnitud Escalar (Reiteración)

Magnitud Escalar: Necesitan solo de un número y su unidad.

Magnitud Vectorial

Magnitud Vectorial: Necesitan un número (módulo o magnitud), dirección y sentido.

Espacios Vectoriales y Ejes

Espacios Vectoriales y Ejes: Unidimensional, bidimensional y tridimensional.

Elementos de un Vector

• Punto de Aplicación u Origen: Punto exacto sobre la línea de acción en el que ejerce su influencia el vector.
• Magnitud o Intensidad: Indica el valor y se representa por la longitud del vector de acuerdo con una escala convencional.
• Sentido: Hacia dónde apunta el vector.

Tipos de Vectores por su Ubicación

Vectores Coplanares

Vector Coplanar: Cuando todos los vectores de un sistema tienen sus líneas de acción en un mismo plano, es decir, en dos ejes.

Vectores No Coplanares

No Coplanar: Si las líneas de acción de los vectores del sistema se encuentran en planos distintos.