Fisica Sin Matematicas

Capitulo 1

“Introducción”

EL METODO CIENTIFICO; CONCEPTOS FUNDAMENTALES;

MEDIDAS Y UNIDADES BASICAS

La física no es necesariamente una ciencia que se explique con puras matemáticas, aunque están muy relacionadas y para tener un buen manejo de la física, profundo, se deben utilizar las matemáticas. La física utiliza vocablos muy definidos, para iniciarse en la física es necesario comprender muchos conceptos fundamentales. La física cumple al cien por ciento con el método científico, utiliza un razonamiento deductivo e inductivo.

El método científico fue iniciado por Galileo, es inductivo, y, por lo general, comprende las etapas siguientes:

1. Observaciones

2. Hipótesis, en cuyos términos sean compatibles los fenómenos observados

3. Teoría, no solo explica, también sugiere observaciones posteriores en la forma de experimentación

4. Experimentación

5. Ley científica

Puesto que el método científico no requiere solamente habilidad de razonamiento, también observaciones cuidadosas, se infiere que las medidas juegan un papel importante en física.

En la física se ocupan medidas directas e indirectas, con lo cual podemos deducir que con ciertos datos podemos obtener datos indirectos.

El peso no es lo mismo que la masa, la unidad común y familiar de fuerza es el kilopondio o kilogramos peso. Hay diferentes sistemas, el métrico decimal que es aceptado universalmente por científicos, y el gravitacional que es usado generalmente por los ingenieros por el uso coloquial de las personas para poder promover sus servicios.

Unidad de tiempo, a menudo se define como la medida de una duración, el tiempo se mide por medio de relojes que han sido calibrados para dar lecturas en función del tiempo necesario para que la Tierra de una vuelta en su propio eje. El tiempo se mide en segundos

Sistemas de unidades:

• M.K.S. (metro, kilogramo y segundo) usado por ingenieros normalmente

• C.G.S. (centímetro, gramo y segundo) empleado por científicos

• M.K.S gravitacional (metros, kilogramos fuerza o kilopondios y segundos)

Capitulo 2

Consideraciones Históricas

FISICA ANTIGUA Y MEDIEVAL; EL NUEVO DESPERTAR DE LA FISICA; FISICA CLASICA; FISICA MODERNA

La física se desarrolla en cuatro periodos, es importante mencionar que dependiendo de la época en la que se vivía variaba mucho el desarrollo de la física; los cuatro periodos son:

1. Física antigua y medieval (año -3000 al año 1500):

En este periodo se desarrollaron avances de la medida de tierras, principios de astronomía, brújula, entre otros. Personajes de este periodo: Thales (aportaciones a electricidad estática), Demócrito (aportación de punto de vista atomístico de la materia), Aristóteles (aportaba el por qué de las cosas en lugar del como). Desde el año 50 al 1500 no hubo avances físicos.

2. El nuevo despertar de la física (1500-1700)

Durante este periodo se desarrollaron avances en el desarrollo de la teoría heliocéntrica del Universo, las ideas fundamentales de la mecánica celeste moderna, entre otras. En este periodo Galileo principalmente extendió la idea de la experimentación controlada, por eso, se le conoce como el padre del método científico, basado en el aprendizaje inductivo. Personajes de este periodo: Galileo (aporto el método científico), Copérnico (teoría heliocéntrica del universo), Tycho y Kepler (establecieron las ideas fundamentales de la mecánica celeste), Isaac Newton (leyes de la naturaleza), entre otros.

3. Siglos XVIII y XIX: periodo clásico o newtoniano (1700-1890)

Se hicieron avances en el campo de la mecánica, el calor, la luz y la electricidad. Personajes de este periodo: Bernoulli (trabajo en hidrodinámica y teoría de los gases), Fahrenheit (desarrollo de termómetros y escalas de la temperatura), Black (introdujo los conceptos de calor latente y especifico), Watt (Maquina de calor), Roemer y Bradley (calcularon la velocidad de la luz), entre muchísimos otros.

4. Física moderna (desde 1890 a la fecha)

Durante este periodo se desarrollan avances en la electrónica, la televisión, la energía atómica, etc., todas ellas desconocidas antes de 1890. Personajes: Crookes (descubrió los rayos catódicos), J.J. Thomson (explico la naturaleza de los rayos catódicos), Stoney (nombro al electrón), Lorentz (formulo teoría electrónica de la materia), entre muchos otros, en esta época ha habido muchos avances en teorías, leyes y experimentos.

Capitulo 3

Consideraciones Mecánicas

FUERZA Y MOVIMIENTO

NATURALEZA VECTORIAL DE LA FUERZA; EQUILIBRIO; LEYES DEL MOVIMIENTO; IMPETU

Todos los conceptos están relacionados con fuerza y movimiento. Estos dos conceptos se consideran simultáneos, pues ninguno de ellos tiene un significado físico aislado; la fuerza se interpreta como un empuje o tirón, que tiende a cambiar el movimiento de un cuerpo. El movimiento en sentido abstracto no es un concepto físico.

Composición y resolución de fuerzas.

La fuerza es una magnitud vectorial, lo que significa que requiere la especificación de una dirección, así como una magnitud, para su determinación completa. Una fuerza puede ser descompuesta en cualquier número de componentes. La componente proyectada de una fuerza en su misma dirección es la misma fuerza, mientras que la componente proyectada de una fuerza en ángulo recto a sí misma, vale cero.

Equilibrio de fuerzas.

Primera condición de equilibrio: El caso de la fuerza resultante cero, cuando su componente que apunta hacia el norte tiene la misma magnitud que la que apunta hacia el sur. Existen dos tipos generales de movimiento; movimiento de translación (movimiento donde cada línea recta del cuerpo se mueve siempre paralela a si misma) y movimiento de rotación (movimiento en que cada punto del cuerpo describe una circunferencia alrededor de su eje). Torca producto de la fuerza y su brazo de palanca.

Segunda condición de equilibrio: la suma de las torcas, con respecto a cualquier eje, debe ser igual a cero; es decir, todas las torcas que provocan rotaciones en un sentido deben estar balanceadas por torcas en sentido contrario

Posición y desplazamiento.

La posición es una cosa relativa. En el universo tridimensional en el que vivimos, los cuerpos quedan bien localizados mediante distancias especificadas a tres direcciones mutuamente perpendiculares. El concepto de cambio de posición en una cierta dirección se llama desplazamiento y también es una magnitud vectorial.

Velocidad.

Cuando tiene lugar un desplazamiento en un cierto lapso de tiempo, la relación del desplazamiento entre el tiempo transcurrido, se llama la velocidad media del cuerpo que recibió el desplazamiento.

Aceleración.

Es la rapidez con que cambia la velocidad y también es el concepto vectorial. La velocidad puede cambiar de varias maneras: en valor, en dirección o en ambas cosas simultáneamente.

Caída de los cuerpos (gravedad).

Por observación se sabe que cualquier cuerpo no sostenido cae en línea recta con aceleración constante, excepto a muy altas velocidades a las que la resistencia del aire se vuelve muy grande. La aceleración de la gravedad en el vacio mide aproximadamente 9.8m/seg/seg.

Leyes del movimiento de Newton

1. Un cuerpo continúa en reposo o en movimiento uniforme, excepto que reciba una fuerza.

(Ímpetu, producto de la masa y la velocidad del cuerpo en cuestión)

2. Si una fuerza actúa sobre un cuerpo, este recibe una aceleración en dirección a la fuerza y proporcional a ella, pero inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

3. Asociada con cada fuerza existe otra igual y opuesta, llamada fuerza de reacción.

Ley de la gravitación universal de Newton

Cada cuerpo en el universo atrae a cualquier otro cuerpo con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas, y que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos

Capitulo 4

Consideraciones Mecánicas (continuación)

TRABAJO, ENERGIA Y FRICCION

El concepto del trabajo.

Cuando un cuerpo se mueve, el cuerpo puede estar o no sometido a una fuerza, dependiendo si el cuerpo está acelerado o si tiene movimiento uniforme. Si la fuerza que recibe el cuerpo, cuando éste se mueve, tiene la dirección del desplazamiento, se dice que se ha dado trabajo al cuerpo.

Si la dirección de la fuerza que es perpendicular al desplazamiento, o si no hay desplazamiento, entonces, técnicamente hablando, no existe trabajo. El trabajo se define como el producto de la fuerza multiplicando por el desplazamiento por el desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza, en la dirección de la fuerza.

Se mide en kilopondios-metro, en dinas-centímetro en Newtons-metro, una dina-centímetro se llama erg o ergio. La dina es una unidad muy pequeña de fuerza. Un Newton-fuerza, se llama joule o julio.

Energía cinética y energía potencial.

La capacidad de dar trabajo es aun más importante que el concepto de trabajo y se llama energía. Cualquier cuerpo capaz de suministrar un trabajo se dice que está dotado de energía, la energía debida al movimiento, llamada energía cinética.

La energía potencial es capaz de suministrar un trabajo.

Conservación de la energía

La energía contenida en el universo

...