Fundamentos de Física: Conceptos, Magnitudes y Movimiento
Introducción a la Física
La física, que proviene del vocablo griego physique (naturaleza), se divide para su estudio en dos grandes ramas:
- Física clásica: Estudia los fenómenos naturales en los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la de la luz. Incluye: mecánica, termología, ondas mecánicas, óptica y electromagnetismo.
- Física moderna: Estudia los fenómenos donde las velocidades son cercanas a la de la luz. Incluye: física atómica y nuclear.
En esencia, la física es la ciencia que estudia los fenómenos naturales en los cuales no hay cambios en la composición de la materia.
Magnitudes y Sistemas de Unidades
Una magnitud física es todo aquello que se puede medir. Se clasifican en:
- Fundamentales: Se obtienen a partir de la observación, teoría o ley física.
- Derivadas: Se obtienen a partir de las fundamentales.
Un sistema de unidades es el conjunto de unidades fundamentales o derivadas.
Mediciones y Errores
- Mediciones directas: Se efectúan con instrumentos de medición.
- Mediciones indirectas: Requieren la utilización de fórmulas matemáticas.
Un error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero (obtenido a partir de una medición perfecta).
- Errores sistemáticos: Ocasionados de la misma forma, generalmente por una mala calibración de los instrumentos.
- Errores accidentales: Se deben a la falta de cuidado de quien efectúa la medición.
Magnitudes Escalares y Vectoriales
- Magnitud escalar: Se define por un coeficiente numérico seguido de su unidad correspondiente.
- Magnitud vectorial: Además de lo anterior, requiere expresar hacia dónde actúa.
Respecto a los sistemas de vectores:
- Si un sistema es colineal, no forma ángulos.
- Si forma ángulos, es concurrente.
- Más descompone, menos compone.
Cinemática y Dinámica
- Cinemática: Estudia las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen.
- Dinámica: Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.
Es importante distinguir entre:
- Rapidez: Magnitud escalar que indica únicamente la magnitud de la velocidad.
- Velocidad: Magnitud vectorial que se define como el desplazamiento total entre el tiempo.
El cambio en una variable se obtiene a partir de la resta algebraica entre un valor final y uno inicial.