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M.C. SORAIDA
ZUÑIGA MARTINEZwww.soraidazuniga.pbworks.com
FISICA
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Mediciones y cifras significativasPRESENTACIÓN POWERPOINT DE
PAUL E. TIPPENS, PROFESOR DE FÍSICA
SOUTHERN POLYTECHNIC STATE UNIVERSITY
© 2007
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Cantidades físicas
Una cantidad física es una propiedad cuantificable o
asignable adscrita a un fenómeno, cuerpo o sustancia
particular.
TiempoCarga
eléctricaLongitud
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Una unidad es una cantidad física particular con la que
se comparan otras cantidades del mismo tipo para
expresar su valor.
Unidades de medición
Medición del
diámetro del
disco.
Un metro es una unidad
establecida para medir
longitud.Con base en la definición, se dice que el
diámetro es 0.12 m o 12 centímetros.
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Unidad SI de medición para
longitud
Un metro es la longitud de la ruta recorrida por una
onda luminosa en el vacío en un intervalo de tiempo
de 1/299,792,458 segundos.
1 m
1segundo
299,792,458t =
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Unidad SI de medición de masa
El kilogramo es la unidad de masa – es
igual a la masa del prototipo
internacional del kilogramo.
Este estándar es el único
que requiere
comparación para validar
un artefacto. En la Oficina
Internacional de Pesos y
Medidas hay una copia
del estándar.
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Unidad SI de medición de tiempo
El segundo es la duración de 9 192 631 770
periodos de la radiación correspondiente a
la transición entre los dos niveles hiperfinos
del estado base del átomo de cesio 133.
Reloj atómico de
fuente de cesio: El
tiempo primario y la
frecuencia
estándar para el
USA (NIST)
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Siete unidades fundamentales SI
Cantidad Unidad Símbolo
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Corriente eléctrica Ampere A
Temperatura Kelvin K
Intensidad luminosa Candela cd
Cantidad de sustancia
Mol mol
Website: http://physics.nist.gov/cuu/index.html
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Sistemas de unidades
Sistema SI: Sistema internacional de
unidades establecido por el Comité
Internacional de Pesos y Medidas. Dichas
unidades se basan en definiciones estrictas
y son las únicas unidades oficiales para
cantidades físicas.
Unidades usuales en EUA (INGLES):
Unidades más antiguas todavía de uso
común en Estados Unidos, pero las
definiciones se deben basar en unidades SI.
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Unidades .
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Procedimiento para convertir unidades
1. Escriba la cantidad a convertir.
2. Defina cada unidad en términos de la unidad deseada.
3. Por cada definición, forme dos factores de conversión, uno como recíproco del otro.
4. Multiplique la cantidad a convertir por aquellos factores que cancelarán todo menos las unidades deseadas.
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Ejemplo 1: Convertir 12 in. a
centímetros dado que 1 in. = 2.54 cm.
Paso 1: Escriba la
cantidad a convertir.12 in.
Paso 2. Defina cada
unidad en términos
de la unidad deseada.
1 in. = 2.54 cm
Paso 3. Para cada definición, forme dos factores de conversión, uno como el recíproco del otro.
1 in.
2.54 cm
2.54 cm
1 in
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Ejemplo 1 (cont.): Convertir 12 in. a
centímetros dado que 1 in. = 2.54 cm.
Del paso 3. o1 in.
2.54 cm
2.54 cm
1 in
2.54 cm12 in. 30.5 cm
1 in.
=
Paso 4. Multiplique por aquellos factores que
cancelarán todo menos las unidades
deseadas. Trate algebraicamente los
símbolos de unidades.
¡Respuesta
correcta!
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Ejemplo 2: Convertir 60 mi/h a unidades de
ft/s dado 1 mi. = 5280 ft y 1 h = 3600 s.
Paso 1: Escriba la
cantidad a convertir.
Paso 2. Defina cada unidad en términos de
las unidades deseadas.
mi60
h
Nota: Escriba las unidades de modo que los
numeradores y denominadores de las
fracciones sean claros.
1 mi = 5280 ft
1 h = 3600 s
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Ej. 2 (cont.): Convertir 60 mi/h a unidades de ft/s
dado que 1 mi. = 5280 ft y 1 h = 3600 s.
Paso 4. Elija factores para cancelar las unidades no deseadas.
mi 5280 ft 1 h60 88.0 m/s
h 1 mi 3600 s
=
Tratar algebraicamente la conversión de unidades ayuda
a ver si una definición se usará como multiplicador o
como divisor.
Ft/s
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Notación científica
0 000000001 10
0 000001 10
0 001 10
1 10
1000 10
1 000 000 10
1 000 000 000 10
9
6
3
0
3
6
9
.
.
.
, ,
, , ,
=
=
=
=
=
=
=
-
-
-
La notación científica proporciona un método abreviado para
expresar números o muy pequeños o muy grandes.
Ejemplos:
93,000,000 mi = 9.30 x 107 mi
0.00457 m = 4.57 x 10-3 m
2
-3
876 m 8.76 x 10 m
0.00370 s 3.70 x 10 sv = =
53.24 x 10 m/sv =
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PREFIJOS
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VectoresPRESENTACIÓN POWERPOINT DE
PAUL E. TIPPENS, PROFESOR DE FÍSICA
SOUTHERN POLYTECHNIC STATE UNIVERSITY
© 2007
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Los topógrafos usan mediciones
precisas de magnitudes y
direcciones para crear mapas a
escala de grandes regiones.
Vectores
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La física es la ciencia de la
medición
Comience con la medición de longitud: su magnitud y su dirección.
Longitud Peso Tiempo
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VECTORES Y ESCALARES
Una cantidad escalar: Sólo contiene magnitud y consiste de un número y una unidad. Ejemplo: distancia, rapidez, volumen(20 m, 40 mi/h, 10 gal)
Una cantidad vectorial: Contiene magnitud Y dirección, un número, unidad y ángulo. Ejemplos: desplazamiento, velocidad, Fuerza (12 m, 300; 8 km/h; 10 N)
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Distancia: cantidad escalar
Una cantidad escalar:
Sólo contiene magnitudy consiste de un número y una unidad.
(20 m, 40 mi/h, 10 gal)
A
B
Distancia es la longitud de la ruta tomada por un objeto.
s = 20 m
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Desplazamiento-Cantidad
vectorial
Una cantidad vectorial:
Contiene magnitud Y dirección, un número,unidad y ángulo.
(12 m, 300; 8 km/h, N)
A
BD = 12 m, 20o
• Desplazamiento es la separación en línea recta de dos puntos en una dirección especificada.
q
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Identificación de dirección
Una forma común de identificar la dirección
es con referencia al este, norte, oeste y sur.
(Ubique los puntos abajo.)
40 m, 50o N del E
EO
S
N
40 m, 60o N del O
40 m, 60o O del S
40 m, 60o S del E
Longitud = 40 m
50o60o
60o60o
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Vectores y coordenadas polares
(R, q) = 40 m, 50o
(R, q) = 40 m, 120o
(R, q) = 40 m, 210o
(R, q) = 40 m, 300o
50o60o
60o60o
0o180o
270o
90o
120o
Se dan coordenadas polares (R, q) para cada uno de los cuatro posibles cuadrantes:
210o
3000
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Coordenadas rectangulares
Derecha, arriba = (+, +)
Izquierda, abajo = (-, -)
(x, y) = (?, ?)
x
y
(+3, +2)
(-2, +3)
(+4, -3)(-1, -3)
La referencia se
hace a los ejes x y
y, y los números
+ y – indican
posición en el
espacio.
++
--
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Repaso de trigonometría
Aplicación de trigonometría a vectores
y
x
R
q
y = R sen q
x = R cos qcosx
Rq =
tany
xq = R2 = x2 + y2
Trigonometríasen
y
Rq =
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Repaso. Encuentre la altura de un edificio si
proyecta una sombra de 90 m de largo y el
ángulo indicado es de 30o.
m 9030tan
h
ady
op==
90 m
300
La altura h es opuesta a 300 y el lado adyacente conocido es de 90 m.
h
h = (90 m) tan 30o
h = 57.7 m
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¿Cómo encontrar componentes
de vectores?
Un componente es el efecto de un vector a lo largo de otras direcciones. A continuación se ilustran los componentes x y y del vector (R, q).
x
yR
q
x = R cos q
y = R sen q
Cómo encontrar componentes:
Conversiones de polar a rectangular
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Ejemplo 1: Una persona camina 400 m al 30o N
del E. ¿Cuán lejos está el desplazamiento al
este y cuánto al norte del origen?
x
yR
q
x = ?
y = ?400 m
30o
E
N
El componente y (N) es OP:
El componente x (E) es ADY: x = R cos q
y = R sen q
E
N
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Signos para coordenadas
rectangulares
Primer cuadrante:
R es positivo (+)
0o > q < 90o
x = +; y = +
x = R cos q
y = R sen q
+
+
0o
90o
R
q
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Signos para coordenadas
rectangulares
Segundo cuadrante:
R es positivo (+)
90o > q < 180o
x = - ; y = +
x = R cos q
y = R sen q
+R
q
180o
90o
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Tercer cuadrante:
R es positivo (+)
180o > q < 270o
x = - y = -
x = R cos q
y = R sen q
-R
q
180o
270o
Signos para coordenadas
rectangulares
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Cuarto cuadrante:
R es positivo (+)
270o > q < 360o
x = + y = -
x = R cos q
y = R sen q
360o+
R
q
270o
Signos para coordenadas rectangulares
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RESULTANTE DE VECTORES PERPENDICULARES
Encontrar la resultante de dos vectores perpendiculares es como cambiar de coordenadas rectangulares a polares.
R siempre es positivo; q es desde el eje +x
2 2R x y=
tany
xq =x
yR
q
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Ejemplo 2: Una persona camina 400 m en una dirección
30o N del E. ¿Cuán lejos está el desplazamiento al este y
cuánto al norte del origen?
x
yR
q
x = ?
y = ?400 m
30o
E
N
El componente y (N) es OP:
El componente x (E) es ADY: x = R cos q
y = R sen q
E
N
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Ejemplo 2 (cont.): Una caminata de 400 m en
una dirección a 30o N del E. ¿Cuán lejos está el
desplazamiento del este y cuánto del norte?
x = R cos q
x = (400 m) cos 30o
= +346 m, E
x = ?
y = ?400 m
30o
E
N Nota: x es el lado
adyacente al ángulo de
300
ADY = HIP x cos 300
El componente x es:
Rx = +346 m
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Ejemplo 2 (cont.): Una caminata de 400 m en
una dirección a 30o N del E. ¿Cuán lejos está el
desplazamiento del este y cuánto del norte?
y = R sen q
y = (400 m) sen 30o
= + 200 m, N
x = ?
y = ?400 m
30o
E
N
OP = HIP x sen 300
El componente y es:
Ry = +200 m
Nota: y es el lado
opuesto al ángulo de
300
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Ejemplo 3: Una fuerza de 30 lb hacia el sur y una de 40 lb
hacia el este actúan sobre un burro al mismo tiempo.
¿Cuál es la fuerza NETA o resultante sobre el burro?
30 lb
40 lb
Dibuje un esquema
burdo.Elija una escala
burda:Ej: 1 cm = 10 lb
4 cm = 40 lb
3 cm = 30 lb
40 lb
30 lb
Nota: La fuerza tiene dirección tal como la longitud. Los vectores fuerza sepueden tratar como si se tuvieran vectores longitud para encontrar la fuerzaresultante. ¡El procedimiento es el mismo!
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Cómo encontrar la resultante (cont.)
40 lb
30 lb
40 lb
30 lb
Encontrar (R, q) a partir de (x, y) dados = (+40, -30)
R
f
q
Ry
Rx
R = x2 + y2 R = (40)2 + (30)2 = 50 lb
tan f = -30
40 f = -36.9o q = 323.1o
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Ejemplo 4: Encontrar R, q para los tres
desplazamientos vectoriales siguientes:
A = 5 m B = 2.1 m
200B
C = 0.5
mR
q
A = 5 m, 00
B = 2.1 m, 200
C = 0.5 m, 900
1. Primero dibuje los vectores A, B y C a escala aproximada y los ángulos indicados. (Dibujo burdo)
2. Dibuje la resultante desde el origen hasta la punta del último vector; note el cuadrante de la resultante. (R, q)
3. Escriba cada vector en notación i, j.
(continúa...)
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Ejemplo 4: Encuentre R, q para los tres
desplazamientos vectoriales siguientes. (Puede
ser útil una tabla.)
Vector f componente x (i) componente y (j)
A = 5 m 00 + 5 m 0
B = 2.1 m 200 +(2.1 m) cos 200 +(2.1 m) sen 200
C = 0.5 m 900 0 + 0.5 m
Rx = Ax + Bx + Cx Ry = Ay + By + Cy
A = 5 m B = 2.1 m
200B
C = 0.5
mR
q
Para notación i, j, encuentre los componentes x, yde cada vector A, B, C.
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Ejemplo 4(cont.): Encuentre i, j para tres
vectores: A = 5 m, 00; B = 2.1 m, 200; C =
0.5 m, 900.
componente x (i) componente y (j)
Ax = + 5.00 m Ay = 0
Bx = +1.97 m By = +0.718 m
Cx = 0 Cy = + 0.50 m
A = 5.00 i + 0 j
B = 1.97 i + 0.718 j
C = 0 i + 0.50 j
4. Sume los vectores para obtener la resultante R en notación i, j.
R = 6.97 i + 1.22 j
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Ejemplo 4 (cont.): Encuentre i, j para tres
vectores: A = 5 m, 00; B = 2.1 m, 200; C = 0.5 m,
900.
2 2(6.97 m) (1.22 m)R =
R = 7.08 m
1.22 mtan
6.97 mf = q = 9.930 N del E
R = 6.97 i + 1.22 j
5. Determine R, q a
partir de x, y:
Rx= 6.97 m
R
q
Ry = 1.22 m
Diagrama para
encontrar R, q :
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Ejemplo 5: Un ciclista viaja 20 m, E luego 40 m a
60o N del W, y finalmente 30 m a 210o. ¿Cuál es el
desplazamiento resultante gráficamente?
60o
30o
R
fq
Gráficamente, se usa regla y transportador para dibujar los componentes, luego se mide la resultante R, q
A = 20 m, E
B = 40 m
C = 30 m
R = (32.6 m, 143.0o)Sea 1 cm = 10 m
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A continuación se proporciona una
comprensión gráfica de los
componentes y la resultante:
60o
30o
R
fq
Nota: Rx = Ax + Bx + Cx
Ax
B
Bx
Rx
A
C
Cx
Ry = Ay + By + Cy
0
Ry
ByCy
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Ejemplo 5 (cont.) Use el método de
componentes para encontrar la resultante.
60
30o
R
fq
A
x
B
Bx
Rx
A
C
Cx
Ry
ByCy
Escriba cada vector en notación i, j.
Ax = 20 m, Ay = 0
Bx = -40 cos 60o = -20 m
By = 40 sen 60o = +34.6 m
Cx = -30 cos 30o = -26 m
Cy = -30 sen 60o = -15 m
B = -20 i + 34.6 j
C = -26 i - 15 j
A = 20 i
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Ejemplo 5 (cont.) Método de
componentes
60
30o
R
fq
A
x
B
Bx
Rx
A
C
Cx
Ry
ByCy
Sume algebraicamente:
A = 20 i
B = -20 i + 34.6 j
C = -26 i - 15 j
R = -26 i + 19.6 j
R
-26
+19.6f
R = (-26)2 + (19.6)2 = 32.6 m
tan f = 19.6
-26q = 143o
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Diferencia vectorial
Para vectores, los signos indican la dirección.
Por tanto, cuando se resta un vector, antes de
sumar se debe cambiar el signo (dirección).
Considere primero A + B gráficamente:
B
A
BR = A + B
R
AB
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Diferencia vectorialPara vectores, los signos indican la dirección. Por tanto, cuando
se resta un vector, antes de sumar se debe cambiar el signo
(dirección).
Ahora A – B: primero cambie el signo (dirección) de B, luego sume el vector negativo.
B
A
B -B
A
-BR’
A
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