Introducción a la fisica Qué es la Física

Física Joel Maciel Villalobos

¿Qué es la Física

La palabra física viene del vocablo griego fisis que significa "naturaleza" y es la ciencia que estudia las propiedades de los cuerpos y las leyes que rigen las transformaciones que afectan a su estado y a su movimiento sin alterar su naturaleza. por ejemplo, la caída de un cuerpo o la fusión de un hielo. La física es la ciencia más fundamental, está estrechamente relacionada con las demás ciencias naturales, y en cierto modo las engloba a todas. Resumidamente podemos decir que la Física se encarga de comprender y medir los fenómenos reales de la realidad.

Los fenómenos de la realidad son aquellos que son medibles, así como una mesa, una silla, una pelota, pero no solo lo tangible es medible, también podemos medir el tiempo, podemos medir los gases, así como las distancias que existen tanto cerca de nosotros como muy lejos.

Sistema internacional de Unidades (SI)

El Sistema Internacional de Unidades es el sistema de unidades que se usa en todos los países del mundo, a excepción de tres Birmania, Estados Unidos y Liberia que no lo han declarado prioritario. Es el heredero del antiguo sistema métrico decimal y por ello también se conoce como sistema métrico.1

El SI se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas metro (m), kilogramo (kg), segundo (s), amperio (A), kelvin (K) y candela (cd). En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol. Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas

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Figura 1:Cilindro de Platino e Iridio definida como un Kilogramo.

En este cuadro daré la definición de cada uno de ellos, pero explicaré la historia de los 3 más básicos, Metro, Segundo y Kilogramo.

Cuadro 1: Unidades Básicas2

Unidades y su descripción

1. Unidad de longitud: metro (m)El metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
2. Unidad de masa El kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.(Figura 1)
3. Unidad de tiempo El segundo (s) es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Cont.

1. Unidad de intensidad de corriente eléctrica El ampere (A) es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2·10-7 newton por metro de longitud.
2. Unidad de temperatura termodinámica El kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Observación: Además de la temperatura termodinámica (símbolo T) expresada en kelvins, se utiliza también la temperatura Celsius (símbolo t) definida por la ecuación t = T - T0 donde T0 = 273,15 K por definición.
3. Unidad de cantidad de sustancia El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.
4. Unidad de intensidad luminosa La candela (cd) es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540·1012 hertz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watt por estereorradián.

Continuando con el texto tenemos la historia de el metro a travez de los años.3

El metro no es una medida de longitud que haya existido desde que el hombre estaba en la tierra, los sistemas de

mediciones han ido evolucionando a lo largo de la historia, han existido cientos de sistemas de medición, en algunas culturas aún las usan, sin embargo, estos sistemas de medición no eran exactos. Algunos ejemplos de los sistemas de medición más usados eran:

1. Codo.-El hombre utilizó inicialmente alguna parte de su cuerpo, por ejemplo el codo, que una unidad muy mencionada en la biblia
2. Dedo.-El dedo equivalía al ancho real, aproximadamente:

18 mm

1. Mano.-La mano equivalía al ancho de la mano, aun se usa en algunos países para medir la alzada de un caballo.
2. Pie.-Esta medida vale: 30,5cm. y se usaba para medir distancias cortas, por ejemplo la distancia de una casa a otra.
3. Cuarta.-Cuarta Se extiende o abre la mano y la medida entre la punta del pulgar y el meñique equivale a un palmo o cuarta
4. Braza.-Equivale a 1.67 m. y es el resultado de extender ambos brazos
5. Cable.-Es una unidad utilizada para estimar la distancia entre dos objetos poco alejados, equivale a 120 brazas, es decir, unos 200 m.

Estas unidades de medición no eran exactas ya que todos somos diferentes, hay hombres con manos mas largas o pies más grandes. o en algunos países las distancias eran diferentes por ejemplo la Vara En España valía 0,84 m. y en Argentina 0.866.

Por esto es que El 19 de marzo de 1791, En la Academia de Ciencias de París se llevó a cabo una junta donde a causa de la diferencia y inexactitud de las medidas que se usaban en ese entonces quisieron crear una unidad de medición que fuera más exacta.

Se tomó la decisión de que un metro sería el nombre que recibiría y que esta unidad de medición sería igual a una diezmillonésima parte de un cuarto del meridiano.

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Figura:2 Meridianos de la tierra y el ecuador.

El 30 de marzo de 1791, Luis XVI encargó a los geodestas Pierre François André Méchain y Jean Baptiste Joseph Delambre llevar a término la medición del meridiano.

Debido a la incapacidad de medir un cuarto de meridiano completo que sería desde el polo norte de la tierra hasta al ecuador. se tomó la decisión de medir la distancia de

Dunkerque hasta barcelona y matemáticamente calcular el tamaño del meridiano.

La técnica a utilizar sería la de la triangulación geodésica.

Se trazaría una cadena de triángulos, los vértices de los cuales serían montañas situadas a lo largo del meridiano y se calcularía sus dimensiones a partir de la medición de dos bases, cuidadosamente medidas sobre la medida del patrón más perfecto que existía en Francia: la toesa.

Después de las mediciones de campo, se efectuaron durante seis meses los trabajos necesarios para determinar

matemáticamente la longitud de la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano de París, el metro, y los patrones de capacidad.

Después de largos cálculos, se decidió que el metro, mediría

3 pies de rey, 11 líneas y 296 milésimas de una línea. Una toesa francesa de seis pies valdría 1,9490366 metros.

Una ley de la República Francesa del 10 de diciembre de 1799, firmada por el primer cónsul, Napoleón Bonaparte, establecía el metro para siempre con el lema: “Para todos los pueblos y para todos los tiempos”. Había nacido el

metro y el sistema métrico decimal. Esta medida solo tenia una incertidumbre Absoluta de 0.5–0.1 mm3

Esa medida se conservó hasta 1799 donde se hizo un primer prototipo "Metre des Archives"de barra de platino estándar. que consistía en una barra de platino de 1 metro de distancia y tenia una incertidumbre absoluta más pequeña de solo 0.05–0.01 mm.

En 1889 en la primer conferencia general de pesos y medidas, se mostró un nuevo prototipo de una Barra de

platino-iridio en el punto de fusión del hielo que tenía una incertidumbre de 0.2–0.1 µm,

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