Cinematica

DIVISIÓN: CIENCIAS DE LA SALUD

MATERIA: FÍSICA

 B I B L I O G R A F Í A 

Tippens Paul E. Física Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición, McGraw-Hill

Giancoli Douglas C. Física, Sexta Edición, Pearson Educación

Wilson Jerry D./Buffa Antony J. Física, Quinta Edición, Pearson Educación

Sears Francis W. Semansky Mark W. Young Hugh D. Física Universitaria, Sexta Edición, Addison Wesley Iberoamericana

Bueche Frederick J. Fundamentos de Física I y II, Segunda Edición, McGraw-Hill

Bueche Frederick J. Física General (Colección Schaum), McGraw-Hill

Beiser Arthur Física Aplicada, (Colección Schaum), McGraw-Hill

Conceptos a revisar:

Cantidades físicas.

Magnitudes físicas.

Magnitudes fundamentales (básicas) y derivadas.

Sistemas de medición [Sistema Internacional (SI).

Sistema de Unidades de Estados Unidos (SUEU).

Sistema Centesimal (cgs)].

Escritura de números.

Notación científica (exponencial y con prefijos).

Conversión de unidades.

Operaciones fundamentales.

Solución de ecuaciones.

Conceptos de: posición, sistema de referencia, distancia, desplazamiento, rapidez, velocidad, aceleración, caída libre (tiro vertical).

Vectores (descomposición).

Tiro parabólico (movimiento en dos dimensiones o proyectiles). Cinemática circular (rotacional).

Apoyos:

Aritmética (operaciones).

Álgebra (operaciones básicas, despeje y solución de ecuaciones de primer grado: con una y dos incógnitas, de segundo grado: con una incógnita).

Trigonometría (funciones trigonométricas directas, teorema de Pitágoras)

A P É N D I C E

La física para su estudio se divide en: clásica y moderna, cada una de ellas, consta de cinco ramas

En este campo del conocimiento se requiere de las magnitudes físicas, éstas son características de los cuerpos o de los fenómenos que se pueden medir o cuantificar, por ejemplo, distancia, fuerza, tiempo, potencia, densidad, etc.

Las cantidades físicas representan el valor de una característica en un caso específico y en la mayoría de las ocasiones aparecen como un número acompañado de una unidad de medida (el tiempo de calentamiento de un material, las dimensiones de una mesa, la velocidad de un jet, etc.).

Las magnitudes, por su naturaleza, se consideran en dos tipos: continuas (representan cualquier número real) y discretas (admiten sólo valores enteros).

Por su aplicación se dividen en escalares que sólo tienen valor numérico (módulo) y vectoriales, tienen su magnitud y una dirección como características principales, como características secundarias el sentido y el punto de aplicación.

Otra manera de clasificar las magnitudes es considerando a unas como:

Fundamentales o básicas

Longitud

Masa

Tiempo

Temperatura

Intensidad de corriente eléctrica

Intensidad luminosa

Cantidad de sustancia

Derivadas: reciben el nombre de derivadas porque se componen de combinaciones de las básicas

Área

Volumen

Velocidad

Fuerza

Potencia, etc.

Para representar una cantidad física, se requiere de un número y una unidad de medida, las unidades de medida en muchas ocasiones determinan de por sí la magnitud física a la que se refieren. Unas cuantas magnitudes son adimensionales, es decir, no tienen unidad de medida (coeficiente de rozamiento, factor de capacitancia y otras).

Las unidades de medida provienen de sistemas de medición establecidos y que unifican los criterios de medición de manera universal. Actualmente se emplean tres sistemas. El Sistema Internacional (SI), anteriormente Sistema MKS, originado por el Sistema Métrico Decimal, otro de los sistemas es el Sistema de Unidades de Estados Unidos (SUEU), conocido también como Sistema Común de Estados Unidos (USCS), este sistema proviene del Sistema Inglés, el tercer sistema es derivado del MKS y es el Sistema Centesimal (cgs) que son siglas de centímetro, gramo y segundo.

Conociendo los sistemas de medición y las cantidades físicas se pueden construir las siguientes tablas:

Magnitudes fundamentales o básicas

Magnitud física Unidad de medida SI Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Temperatura grado Kelvin K

Intensidad de corriente eléctrica Ampere A

Intensidad luminosa candela cd

Cantidad de sustancia masa molecular gramo mol

Magnitudes fundamentales o básicas

Magnitud física Unidad de medida SUEU Símbolo

Longitud pie ft

Masa slug slug

Tiempo segundo s

Temperatura grado Rankine R

Intensidad de corriente eléctrica Ampere A

Intensidad luminosa candela cd

Cantidad de sustancia masa molecular gramo mol

Unidades complementarias: para el ángulo plano (grado sexagesimal [0], revolución [rev], radián [rad]; para el ángulo sólido estereoradián [sr]

Magnitudes derivadas

Magnitud física Unidad de medida SI símbolo Unidad de medida SUEU Símbolo

área metro cuadrado m2 pie cuadrado ft2

volumen metro cúbico m3 pie cúbico ft3

velocidad metro/segundo m/s pie/segundo ft/s

fuerza Newton N libra lb

potencia Watt W libra∙pie/segundo lb∙ft/s

energía Joule J libra∙pie lb∙ft

densidad kilogramo/metro cúbico kg/m3 slug/pie cúbico slug/ ft3

Las unidades de medida derivadas son muchas más, ellas admiten el análisis dimensional, es decir, se descomponen en unidades básicas, ejemplos:

m2 = m∙m

N = kg∙m/s = kg∙m/s∙s

W = J/s = N∙m/s = kg∙m2/s3 = kg∙m∙m/s∙s∙s

NOTA: Las unidades de medida se escriben siempre en singular, 14 mts es incorrecto, 14 m es correcto; 3.5 hrs es incorrecto, 3.5 h es correcto, etc.

En cada sistema se pueden realizar conversiones de una unidad a otra y de un sistema a otro, la condición es que correspondan a la misma cantidad física, esto es, unidad de fuerza → unidad de fuerza; unidad de velocidad → unidad de velocidad; unidad de energía → unidad de energía; unidad de potencia NO se puede convertir a unidad de fuerza o a una unidad de energía porque no corresponden a la misma característica o concepto físico (magnitud).

Una estrategia, no la única, para hacer la transformación de unidades es aplicando los factores de conversión. Los factores de conversión son igualdades o equivalencias entre unidades, por ejemplo:

1h = 60 min = 3 600 s;

1 km = 1 000 m; 100000 cm

1 mi = 1 609 m;

1 m2 = 10 000 cm2

1 m3 = 1 000 000 cm3.

Algunos ejemplos de conversión:

¿Cuál es la equivalencia de 12.48 m en cm?

Solución:

12.48m ((100cm))/1m = (12.48 (100cm))/1 =1 248cm

Se divide m/m, se multiplica 12.48x100, respuesta 1 248 cm.

¿Cuánto representan 40 min en h y en s?

Solución:

40 min⁡(1h/60min) =40(1h)/60 =2/3 h

40 min⁡(60s/1min) =40(60s)/1 =2 400 s

Convertir 55 mi/h a m/s

En este ejemplo se pueden convertir cada una de las unidades o las dos al mismo tiempo

55 min/h ((1 509m)/(1 min)) (1h/(3 600s)) =24.58 m/s

Se dividen min/min h/h y la operación numérica es (55)(1 609)/3 600; por tanto la respuesta es: 24.58 m/s.

Cuando se requiere de una conversión con unidades elevadas a una potencia, se puede elevar el factor de conversión a la potencia requerida y operar de la manera usual, tal es el caso de transformar 286.35 cm2 a m2; como se señaló, el factor se eleva a la potencia necesaria, entonces:

286.35 cm^2 (1m/100cm)^2 = 286.35 cm² (1m²/(10 000〖cm〗^2 )) = 286.35(1m^2 )/(10 000)

Se dividen cm2/cm2 y también 286.35/10 000; resultado 0.028635 m2 = 2.8635X10-2 m2.

De forma semejante: calcule la aceleración de 2.85 m/s2 en km/h2; se debe tomar en cuenta que sólo una de las unidades tiene potencia:

2.85 m/s^(2 ) (1km/(1 000 m)) ((3 600s^2)/(1h^2 )) =2.85 m/s^(2 ) (1km/(1 000 m)) ((12 960 000s^2)/(1h^2 ))

Se dividen m/m y s2/s2; la operación numérica (2.85)(12 960 000)/1 000, resultado 36 936 km/h2.

Se desea saber la velocidad de un móvil en km/h, si manifiesta 13.34 m/s

El camino se puede abreviar si se aplica la simplificación de números tanto el valor 1 000 como 3 600 son múltiplos de 200, entonces se puede escribir la conversión como:

13.34 m/s(1km/5m) (18s/1h) = 48.024 km/h

La ventaja está en operar con valores más pequeños. El número de factores no

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