UNIDADES, CANTIDADES FÍSICAS Y VECTORES

UNIDADES,

CANTIDADES FÍSICAS

Y VECTORES

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METAS DE

APRENDIZAJE

? Ser capaz de pre-

decir la trayectoria de

un huracán resulta

esencial para reducir

al mínimo los posibles

daños a las propieda-

des y a las vidas huma-

nas. Si un huracán se

mueve a 20 km/h en

una dirección de 53°

al norte del este,

¿qué tan lejos al norte

se moverá el huracán

en una hora?

E

l estudio de la física es importante porque es una de las ciencias más fundamen-

tales. Los científicos de todas las disciplinas utilizan las ideas de la física, como

los químicos que estudian la estructura de las moléculas, los paleontólogos que

intentan reconstruir la forma de andar de los dinosaurios, y los climatólogos que estu-

dian cómo las actividades humanas afectan la atmósfera y los océanos. Asimismo, la

física es la base de toda la ingeniería y la tecnología. Ningún ingeniero podría diseñar

un televisor de pantalla plana, una nave espacial interplanetaria ni incluso una mejor

trampa para ratones, sin antes haber comprendido las leyes básicas de la física.

El estudio de la física es también una aventura. Usted la encontrará desafiante,

a veces frustrante y en ocasiones dolorosa; sin embargo, con frecuencia le brindará

abundantes beneficios y satisfacciones. La física estimulará en usted su sentido de lo

bello, así como su inteligencia racional. Si alguna vez se ha preguntado por qué el

cielo es azul, cómo las ondas de radio viajan por el espacio vacío, o cómo un satélite

permanece en órbita, encontrará las respuestas en la física básica. Sobre todo, apre-

ciará la física como un logro sobresaliente del intelecto humano en su afán por enten-

der nuestro mundo y a la humanidad misma.

En este capítulo inicial repasaremos algunos conceptos importantes que necesita-

remos en nuestro estudio. Comentaremos la naturaleza de la física teórica y el uso de

modelos idealizados para representar sistemas físicos. Presentaremos los sistemas

de unidades que se emplean para especificar cantidades físicas y analizaremos la for-

ma de describirlas con precisión. Estudiaremos ejemplos de problemas que no tienen

(o para los que no nos interesa obtener) una respuesta exacta donde, no obstante, las

aproximaciones son útiles e interesantes. Por último, examinaremos varios aspectos

de los vectores y el álgebra vectorial que necesitaremos para describir y analizar can-

tidades físicas, como velocidad y fuerza, que tienen dirección además de magnitud.

Al estudiar este capítulo,

usted aprenderá:

• Cuáles son las cantidades

fundamentales de la mecánica

y cuáles son las unidades que

los físicos utilizan para medirlas.

• Cómo manejar cifras significativas

en sus cálculos.

• La diferencia entre escalares

y vectores, y cómo sumar y

restar vectores gráficamente.

• Cuáles son las componentes

de un vector y cómo se utilizan

para realizar cálculos.

• Cuáles son los vectores unitarios

y cómo se utilizan con las

componentes para describir

vectores.

• Dos formas para multiplicar

vectores.

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C APÍT U LO 1 Unidades, cantidades físicas y vectores

1.1 La naturaleza de la física

La física es una ciencia experimental. Los físicos observan los fenómenos naturales

e intentan encontrar los patrones y principios que los describen. Tales patrones se deno-

minan teorías físicas o, si están muy bien establecidos y se usan ampliamente, leyes o

principios físicos.

CU I DA D O El significado de la palabra “teoría” Decir que una idea es una teoría no

implica que se trate de una divagación o de un concepto no comprobado. Más bien, una teoría

es una explicación de fenómenos naturales basada en observaciones y en los principios funda-

mentales aceptados. Un ejemplo es la bien establecida teoría de la evolución biológica, que es

el resultado de extensas investigaciones y observaciones de varias generaciones de biólogos. ❚

1.1 Dos laboratorios de investigación.

a)

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