TIA Formativa: Sistemas de Unidades
TIA Formativa: Sistemas de Unidades
Nombres y apellidos completos :
Darling Mariana Arango Garcia
Stephanie Arcila Palacio
Jorge Mario Higuita Ramirez
Estefania Muñoz Garcia
En esta TIA usted deberá dar cuenta del estudio y comprensión de lo estudiado en los Recursos de la UNIDAD 1, así:
NOCIONES DE LA FÍSICA
1. Después de leer detenidamente, analizar la información y los videos y realizar las actividades interactivas del libro digital “Física. Volumen I. Interactivo” desde la página 15 hasta la página 30, Defina en sus palabras el alcance de la Física.
Respuesta
La física tiene un alcance ilimitado porque esta no solo ayuda a calcular distancias, trayectorias, impactos, esta barca también la gravedad, la velocidad, etc. El campo de la física nos da para calcular la distancia entre galaxias, la velocidad de cohetes, como otras cosas de magnitudes complejas, pero esta no solo está en una rama de escalas galácticas o de grandes proporciones también la física nos ayuda a medir o calcular el área de un balón y la velocidad a la que este va, también podemos medir objetos diminutos, esto lo único que provoca es que el campo de la física se tan amplio y tan variado que sea complicado encontrarle un fin en un corto plazo, además como la humanidad está en constante evolución y descubre cosas nuevas día a día la física va evolucionando junto con nosotros al igual que la matemáticas. En pocas palabras el alcance de la física es ilimitado y los únicos que lo limitamos somos nosotros mismos.
2. Luego de haber visto el vídeo <Física Mecánica: Reconociendo el Globo Terráqueo (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, haga un mapa conceptual de las ramas de la física.
3. Después de ver el otro vídeo denominado <Física Mecánica: Clasificación de los Movimientos (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, Defina cómo se clasifican los movimientos.
Los movimientos se clasifican de la siguiente manera
Rectilíneos: Es la trayectoria que describe el movimiento en una línea recta
Curvilíneos: Se conoce como movimiento curvilíneo a aquel movimiento que es parabólico, oscilatorio o circular
Rectilíneo uniforme: Es rectilíneo uniforme cuando un «objeto» viaja en una trayectoria recta a una velocidad constante
Circular uniforme: El movimiento circular uniforme es el que describe un cuerpo que se mueve alrededor de un eje de giro con un radio y una velocidad angular constantes
Rectilíneo uniforme acelerado: El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado
Circular uniforme acelerado: Es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.
4. Después de ver el otro vídeo denominado <Física Mecánica: Cantidades Físicas (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo. Ubicación>, indique en la segunda columna qué tipo de cantidad física es, analizando el OBJETO presentado en la primera columna.
5. Luego de haber leído y analizado el documento <Física I. Conceptos y aplicaciones> páginas 26 a la 33, realice un resumen de las nociones generales de la Física.
Reglas Básicas para trabajar con exponentes
Regla 1: Cuando se multiplican dos cantidades de la misma base su producto se obtiene sumando algebraicamente los exponentes,
Regla 2: Cuando “a” no es cero, un exponente negativo se define con cualquiera de la expresión siguiente,
Regla 3: Cualquier cantidad elevada a la potencia 0 es igual a 1
Regla 4: El cociente de dos cantidades diferentes de cero y que tengan la misma base se halla efectuando la resta algebraica de sus exponentes, ejemplo
Regla 5: cuando una cantidad am se eleva a potencia n, los exponentes se multiplican, ejemplo:
Regla 6: La potencia de un producto y la de un consciente se obtiene aplicando el exponente de cada uno de los factores.
Regla 7: la raíz n-ésima de un producto es igual al producto de las raíces n-estima de cada factor, ejemplo:
Regla 8: Las raíces de una potencia se calculan aplicando la definición de exponentes fraccionarios
Solución de ecuaciones cuadráticas
Al resolver problemas en física a menudo se necesita obtener una solución para una ecuación de 2 grado cuya incógnita está elevada a la segunda potencia, ejemplo:
Notación científica
Es una forma de organizar o escribir los números basada en potencias de 10, lo que resulta especialmente útil para la representación de valores muy grandes o pequeños
SISTEMAS DE UNIDADES
6. Después de leer detenidamente, analizar la información y los videos y realizar las actividades interactivas del libro digital “Física. Volumen I. Interactivo” desde la página 31 hasta la página 42, Defina en sus palabras los sistemas de medición.
El sistema de medición es la herramienta fundamental para la física pues es la que nos ayuda a definir la distancia entre dos puntos, la velocidad, el diámetro, etc. los sistemas de medición varían pero buscan siempre los mismos resultados es el de obtener un resultado los más exacto posible para los estudios realizados.
7. Después de ver el vídeo denominado <Sistemas de Medición IUPB>, construya una tabla donde presente el análisis dimensional de las unidades fundamentales y derivadas.
Respuesta
Unidades fundamentales
Son aquellas que permiten expresar cualquier expresión física en términos de
Las unidades derivadas se expresan en función de las magnitudes fundamentales.
8. Luego de haber leído detenidamente el texto que se presenta en el OIA.<La Medida>, en la sección de “Magnitudes”, transcriba y defina las 7 unidades fundamentales. Para las definiciones, haga una búsqueda en internet sobre las mismas y con sus propias palabras, construya sus significados.
Longitud: Expresa la cantidad de espacio o distancia que hay entre dos puntos.
Masa: Magnitud física que define la cantidad de materia que contiene un cuerpo (medida por la inercia de este).
Tiempo: Magnitud que mide la separación, duración o simultaneidad entre un acontecimiento y otro.
Intensidad de corriente eléctrica: Es la cantidad de carga (q) que atraviesa cierta sección de dicho conductor por unidad de tiempo (t).
Temperatura termodinámica: Indica la energía cinética interna media, expresando el grado o nivel de calor o frío de los cuerpos o del ambiente. En el sistema internacional de unidades, la unidad de temperatura es el Kelvin
Cantidad de sustancia: Expresa la cantidad de elementos o de compuestos químicos en una muestra a nivel microscópico, ya que como son partículas muy pequeñas, no se pueden contar o medir de forma convencional.
Intensidad luminosa: Intensidad, flujo o cantidad de luz que es percibida que es emitida por una fuente puntual en una dirección determinada.
9. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de “Unidades”, haga un cuadro comparativo entre los sistemas de unidades internacional e inglés.
10. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de Instrumentos de Medición, responda a la pregunta: ¿Cómo afecta la medida el instrumento de medición?
Respuesta
El realizar mediciones con un instrumento de carácter “universal”, facilita la comprensión, dimensión y certeza de aquello que se desea medir.
A pesar de esto, la medida siempre se verá sujeta a un error (aunque sea mínimo) debido a factores como un uso inadecuado del instrumento de medición, un mal calibrado del aparato e incluso se ve influenciado por la perspectiva de quien mide.
11. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección el “Proceso de Medir”, defina qué son medidas directas e indirectas, plantee algunos ejemplos y realice un proceso de medición, para ello escoja un objeto real de su cotidianidad y realice 10 mediciones de él, tabúlelos y determine el promedio de la medida, como se indica en el OIA.
Escriba aquí...
12. Después de ver el vídeo denominado <Física Mecánica: Unidades de Medición. Ejemplos (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo”, describa cómo se relaciona todo lo que nos rodea con la medida.
Respuesta
Todos los objetos que componen la realidad están gobernados por medidas y gracias a cuánto miden (en términos de longitud, masa y tiempo) son lo que son. Todos los objetos contienen medidas gracias a las cuales podemos caracterizarlos, manipularlos y comprenderlos. Es por la medida que pudimos evolucionar de ser seres sintientes a inteligentes.
Cada objeto tiene una medida y, además, las formas en la que interactúan entre sí también tienen una magnitud. Por ello, facilita su intervención, ya que además de describir la composición y comportamiento de un objeto, establece el contexto en el cual se encuentran, como la temperatura de una habitación o la presión de un lugar.
Todo lo que nos rodea se relaciona con la medida, ya que todas las características de un objeto o sistema se describen como medidas únicas para ellos, de esta manera un lápiz es un lápiz puesto que tiene la medida de un objeto para escribir, un peso bajo, una cantidad de carbón que permita la escritura. O, por ejemplo, un lago no es un mar porque su longitud no es lo suficientemente grande y la cantidad de sal en su composición no corresponde a la del mar. O, por último, el sol es una estrella porque sus propiedades tienen las medidas justas para serlo, porque aunque un objeto tenga por ejemplo la temperatura de un sol, este no contiene la masa ni otras medidas únicas como su composición, longitud, entre otras, para ser llamado como sol. Y dominar y cuantificar o medir una propiedad, es por mucho, una de las habilidades más importantes y especiales de los seres vivos y el hecho de cuantificarlos con alta exactitud, es lo que nos permite, entre otras cosas, ser inteligentes y más conscientes.
NOTACIÓN CIENTÍFICA
13. Después de leer detenidamente, analizar la información y los videos y realizar las actividades interactivas del libro digital “Física. Volumen I. Interactivo” desde la página 50 hasta la página 82, Defina en sus palabras la notación científica.
Respuesta
La notación científica es la forma de representar cantidades muy grandes como la masa o la superficie de la tierra y cantidades muy pequeñas como la masa de un átomo .
14. Luego de haber visto y analizado el video denominado Física Mecánica: Notación Científica (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo, plantee 10 situaciones de cantidades límite.
Grosor de un cabello humano: 0,0002 m → 2x10-4m
La masa de un protón: 0,00000000000000000000000166 gr → 1,66 x10-24 gr
Velocidad de la luz: 300000000 m/s → 3 x10⁸ m/s
Distancia entre la tierra y el sol: 149,597,870,700 m → 1.4958x1011 m
Tamaño de una célula: 0,000053 mm → 53x10-6 mm
Diámetro de la tierra: 12.742 km → 12.76x103 Km
Masa de la luna: 74.000.000.000.000.000.000 toneladas → 7,4 x 1019toneladas
Peso de un átomo de carbono: 0, 000 000 000 000 000 000 000 02 gr → 2x1022gr
Carga eléctrica elemental: 0,000000000000000016 C → 1,6x10-16C
Temperatura del núcleo del sol: 13,600.000K → 1,36×107 K
15. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de “Expresión de la Medida” (Valor representativo), explique la medida estimada y la sensibilidad del instrumento de medición.
Media estimada: En la media estimada siempre intentaremos sacar el valor verdadero de la operación por medio de múltiples fórmulas o objetos que nos ayuden a estar lo más cerca posible del resultado buscado.
Sensibilidad del instrumento de medición: El instrumento de medición es una herramienta buena pero no exacta que puede hacernos cometer errores ya que no consideramos la sensibilidad del objeto y efectuamos varias medidas en este lo que ocasiona en muchos caso errores de cálculo.
16. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de “Expresión de la Medida” (Cuantas Medidas Realizar), explique la dispersión.
Respuesta
En física, la dispersión se define como la propagación o separación de luz blanca al atravesar un material. Esto se debe a que en realidad la luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores, por lo cual cuando un rayo de luz compuesta se refracta en algún medio esta se separa en sus colores constituyentes.
Un ejemplo de ello es el arcoiris, ya que cuando la luz se dispersa al atravesar las gotas de agua, estas se comportan como un prisma óptico.
17. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA. <La Medida>, en la sección de Expresión de la Medida (Er y Ea), explique el error relativo y el error absoluto.
Respuesta
Error relativo (Er): El error relativo se utiliza para determinar la precisión de la medición. Este dice la proporción del error con respecto al valor exacto de la medición. Una medida es buena cuando no supera el 5%.
Esto se calcula dividiendo el error absoluto entre el valor exacto:
Error absoluto (Ea): El error absoluto es igual a la imprecisión que acompaña a la medida. Nos da idea de la sensibilidad del aparato o de lo cuidadosas que han sido las medidas y nos indica el grado de aproximación y da un indicio de la calidad de la medida.
Es la diferencia entre el valor real y el valor aproximado:
18. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de Expresión de la Medida (Cifras Significativas), explique las cifras significativas.
Respuesta
Las cifras significativas hacen referencia a los valores numéricos o al número de dígitos en un valor que aportan información relevante y confiable a la medición, estos valores dan cierta certeza a la medición.
Cuentan como cifras significativas:
Todas las cifras distintas de cero.
Los ceros situados entre cifras distintas de cero.
Los ceros situados a la derecha del número, si lleva coma decimal.
Por ejemplo, si se utiliza un metro para medir la longitud de un objeto se puede decir que la medida es 0.9345 metros. Los primeros tres dígitos a la derecha del punto decimal fueron leídos de la escala. Por otro lado, el cinco es el número estimado.
19. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<La Medida>, en la sección de Expresión de la Medida (Notación Científica), presente 10 ejemplos de medidas reales donde se utilice la notación científica y represente las siguientes cantidades con notación científica utilizando 3 cifras significativas:
0,000000000003311
0,0000276951
23’4555.000
1.783’459.632
Respuesta
3,31 x 10-12
2,76 x 10 -5
2,34 x 10 5
1,78 x 10 0
CONVERSIÓN DE UNIDADES
20. Después de leer detenidamente, analizar la información y los videos y realizar las actividades interactivas del libro digital “Física. Volumen I. Interactivo” desde la página 43 hasta la página 49, Defina en sus palabras qué es la conversión de unidades..
Respuesta
La conversión de unidades es la transformación del valor numérico de una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor numérico que está expresado en otra unidad de medida de la misma naturaleza.
21. Luego de haber visto el vídeo <Física Mecánica: Conversiones de Unidades. Ejercicios (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, Busque en internet una tabla de conversiones de unidades e insértese en este documento.
22. Luego de haber leído detenidamente el texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<Factores de Conversión>, en la sección de Múltiplos y Submúltiplos, transcriba la tabla de múltiplos y submúltiplos.
23. Luego de haber leído y analizado el documento <Física I. Conceptos y aplicaciones> páginas 33, 34 y 35, escriba las estrategias para resolver problemas que allí se presentan.
Respuesta
El concepto geométrico de área siempre se calcula como el producto de dos longitudes. Por lo tanto, el área es una cantidad derivada que se puede expresar en términos de unidades base SI, utilizando metros cuadrados (m × m = m2). Del mismo modo, el volumen es una cantidad derivada que se puede expresar en metros cúbicos (m3). La velocidad es la longitud por unidad de tiempo; entonces, en términos de unidades base SI, podríamos medirlo en metros por segundo (m/s). La densidad de masa del volumen (o solo la densidad) es la masa por volumen, que se expresa en términos de unidades de base SI, como kilogramos por metro cúbico (kg / m3). Los ángulos también pueden considerarse cantidades derivadas porque se pueden definir como la relación de la longitud del arco subtendida por dos radios de un círculo al radio del círculo. Así es como se define el radián. Dependiendo de tus antecedentes e intereses, es posible que puedas obtener otras cantidades derivadas, como la tasa de flujo másico (kg/s) o la tasa de flujo volumétrico (m3/s) de un fluido, carga eléctrica (A·s), densidad de flujo de masa [kg / (m2· s)], y así sucesivamente.
VECTORES
24. Después de leer detenidamente, analizar la información y los videos y realizado las actividades interactivas del libro digital “Física. Volumen I. Interactivo” desde la página 83 hasta la página 165, Defina en sus palabras los vectores y escriba sus modelos matemáticos.
Vector
Los vectores son algo fundamental en la física y la ingeniería ya que los vectores son incluidos en los desplazamientos, velocidades, la fuerza y los campos magnéticos y eléctricos. además que los vectores definen otras cantidades como la energía, también se puede representar mediante un segmento de recta orientado dentro del espacio euclidiano. Un vector con un origen fijado queda determinado a partir de dos elementos. Por ende hay varias partes donde se usan los vectores como:
Escalares y vectores
Las cantidades escalares que tienen las mismas unidades físicas se pueden sumar o restar de acuerdo con las reglas habituales del álgebra para los números. Por ejemplo, una clase que termina 10 minutos antes que 50 min dura 50min-10min = 40min. De manera similar, una porción de maíz de 60 calorías seguida de una porción de donas de 200 calorías da 60cal + 200cal = 260cal de energía. Cuando multiplicamos una cantidad escalar por un número, obtenemos la misma cantidad escalar pero con un valor más grande (o más pequeño). Sin embargo, muchas cantidades físicas no se pueden describir completamente con solo un número de unidades físicas.
Algebra de vectores en una dimensión
Los vectores pueden multiplicarse por escalares, sumarse a otros vectores o restarse de otros vectores
Algebra de vectores en dos dimensiones
Cuando los vectores se encuentran en un plano, es decir, cuando están en dos dimensiones, pueden multiplicarse por escalares, sumarse a otros vectores o restarse de otros vectores de acuerdo con las leyes generales expresadas por la Ecuación 2.1, Ecuación 2.2, Ecuación 2.7 y ecuación 2.8. Sin embargo, la regla de adición para dos vectores en un plano se vuelve más complicada que la regla para la adición de vectores en una dimensión. Tenemos que usar las leyes de la geometría para construir los vectores resultantes, seguidos de la trigonometría para encontrar las magnitudes y direcciones del vector. Este enfoque geométrico se usa comúnmente en navegación.
Sistema de coordenadas y componentes de un vector
Los vectores se describen, generalmente, en términos de sus componentes en un sistema de coordenadas. Incluso en la vida cotidiana, invocamos el concepto de proyecciones ortogonales en un sistema de coordenadas rectangulares. Por ejemplo, si le preguntas a alguien por direcciones de una ubicación particular, lo más probable es que te diga que vayas 40 km al este y 30 km al norte, y no 50km en la dirección 37° nordeste.
Vectores en 3 dimensiones
Para especificar la posición de un punto en el espacio, necesitamos tres coordenadas (x, y, z), donde las coordenadas x e y especifican ubicaciones en un plano, y la coordenada z da una posición vertical por encima o debajo del plano. El espacio tridimensional tiene tres direcciones ortogonales, por lo que no necesitamos dos sino tres vectores unitarios para definir un sistema de coordenadas tridimensional.
Producto de vectores
Un vector se puede multiplicar por otro vector pero no se puede dividir por otro vector. Hay dos tipos de productos de vectores usados ampliamente en física e ingeniería. Un tipo de multiplicación es una multiplicación escalar de dos vectores. Tomar un producto escalar de dos vectores da como resultado un número (un escalar), como su nombre lo indica. Los productos escalares se utilizan para definir las relaciones de trabajo y energía. Por ejemplo, el trabajo que una fuerza (un vector) realiza en un objeto mientras causa su desplazamiento (un vector) se define como un producto escalar del vector fuerza con el vector desplazamiento.
25. Luego de haber visto el vídeo <Física Mecánica: Cantidades Físicas. Teoría (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>,escriba 10 cantidades escalares y 5 vectoriales de tu cotidianidad.
Escalares:
La masa corporal de una persona puede ser 55Kg
El volumen de un vaso puede ser 500ml
La altura de alguien puede ser 1.98m
Un salón de clases puede medir aproximadamente 30m^2
Un comercial de televisión puede durar 30s
Una canción puede alcanzar 100 decibeles
La temperatura del interior de un avión puede ser 25°C
Una bolsa de papas fritas puede tener un volumen de 100cm^3
La presión en el último piso de un edificio puede ser 1.013hPa
La velocidad de un atleta puede ser 30Km/h
Vectoriales:
La velocidad de un carro puede ser 100Km/h en dirección suroeste.
La fuerza de un brazo mecánico puede ser 300N en dirección sur.
El desplazamiento de un avión puede ser 10.000Km en dirección oriente de un país a otro
La aceleración de una bicicleta puede ser 5m/s^2
La velocidad angular de la llanta de una motocicleta puede ser 30rad/s en sentido horario.
26. Después de haber visto el otro vídeo <Física Mecánica: Vectores. Explicación (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, en el minuto 14:48 se presenta un ejemplo donde te dan 3 fuerzas para determinar la fuerza resultante; Elimine o no tenga en cuenta la fuerza denominada C y determine el vector de la fuerza resultante.
FRx = 20Sen(50) + 15Cos(35) = 30.61 N
FRy = 20Cos(50)- 15Sen(35) = 4.26 N
R = Rx2+ Ry2=30.612+4.262=30.90 N
= Tan-1(RyRx)=Tan-1(4.2630.61)=7.92°
FR=30.90 N, 7.92°
27. Después de haber visto el otro vídeo <Física Mecánica: Vectores. Ejercicio 1 (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, en el minuto 1:06 se presenta un ejemplo donde te dan 5 fuerzas para determinar la fuerza resultante; Cambie de dirección el vector E de manera tal que esté en la dirección horizontal hacia el oeste y determine el vector fuerza resultante.
28. Después de haber visto el otro vídeo <Productos entre vectores>, escriba los modelos matemáticos para determinar el producto escalar, el producto vectorial y el triple producto escalar.
29. Después de haber visto el otro vídeo <Física Mecánica: Leyes de Seno y Coseno (vídeo explicativo) I.U.Pascual Bravo>, escriba los modelos matemáticos de la ley de senos y la ley de cosenos y establezca en qué condiciones o cuando se pueden utilizar.
Ley de senos: Los lados de un triángulo son proporcionales a los senos de los ángulos opuestos.
Ley de cosenos: En un triángulo el cuadrado de cada lado es igual a la sima de los cuadrados de otros dos menos el sobre producto de ambos por el coseno del ángulo que forman.
Condiciones de uso: el coseno será utilizado cuando la figura presente 3 lados y no tengamos definido la medida de uno de los lados mientras que seno será utilizado cuando tengamos las medidas de cada uno de los lados de la figura
30. Luego de haber leído y analizado el documento Física I. Conceptos y aplicaciones> en las páginas 38 y 39 se explica el método del polígono para hallar la suma de los vectores. Aplique el método analítico utilizado en los numerales 2 y 3, determine el vector resultante y compare las respuestas.
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