TEMA 1

1.LAS CIENCIAS DE LA NATURALEZA

Los fenómenos que tienen lugar en el Universo pueden ser

explicados de forma racional a partir de causas naturales

La ciencia es el conjunto de

conocimientos sobre aquello que

nos rodea. Se obtienen estos

conocimientos mediante:

OBSERVACIÓN

EXPERIMENTACIÓN

RAZONAMIENTO

La Física y la Química forman parte de las Ciencias de la

Naturaleza

La FÍSICA estudia todos

aquellos cambios en un

cuerpo o sistema que no

modifiquen su naturaleza.

Estos cambios se

denominan fenómenos

físicos

La QUÍMICA se ocupa del

estudio de la identidad de

la materia y de los cambios

que modifiquen su

naturaleza. Estos cambios

se denominan fenómenos

químicos

Se caracterizan por

•Ser ciencias experimentales

•Seguir el método científico

•Utilizar un lenguaje científico, basado en el uso de fórmulas y cálculos

matemáticos.

•Las explicaciones son provisionales, pueden ser revisadas a la luz de nuevas

observaciones

2. EL MÉTODO CIENTÍFICO

Para explicar cualquier cambio

en la naturaleza los científicos

utilizan un método riguroso y

sistemático llamado método

científico, que consta de las

siguientes partes:

1. Observación del fenómeno

2. Formulación de hipótesis:

explicación provisional de un hecho

observado

3. Experimentación en el laboratorio o

sobre el terreno

4. Extracción de conclusiones: el

análisis de los resultados permite dar

validez o no a las hipótesis

formuladas

5. Comunicación de resultados

Una ley es una hipótesis

confirmada, y una teoría, un

conjunto de leyes relacionadas

entres sí.

3.LAS MAGNITUDES FÍSICAS Y SU

MEDIDA

La comprobación experimental de las hipótesis requiere hacer medidas. Esto

hace necesario introducir el concepto de magnitud física

MAGNITUD FÍSICA es cualquier propiedad observable de los cuerpos que

podemos cuantificar de forma objetiva mediante el proceso de medir.

MEDIR una magnitud física es comparar su valor con otro de referencia o

patrón que denominamos UNIDAD

EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (París 1960): con el

quedaban unificados los diferentes sistemas de unidades utilizados en cada país.

Se organiza en:

Magnitudes fundamentales: son las

que se definen por sí mismas (masa,

longitud, tiempo, temperatura,

intensidad de corriente eléctrica,

intensidad luminosa, cantidad de

sustancia)

Magnitudes derivadas: son las que

derivan de otras, que son las

fundamentales. Las obtenemos

mediante expresiones matemáticas

que combinan las fundamentales

EXPRESIÓN DE UNA MEDIDA: la medida de una magnitud se

expresa indicando el valor numérico y el símbolo de la unidad

correspondiente.

Magnitud Unidad Símbolo Se mide con

Longitud metro m Flexómetro,..

Masa kilogramo kg Balanza,..

Tiempo Segundo s Cronómetro,..

Temperatura Kelvin K Termómetro

Intensidad de corriente

Amperio A Amperímetro

Intensidad luminosa

Candela cd Fotocélula

Cantidad de sustancia

Mol mol Balanza,..

Magnitudes y unidades fundamentales del SI

Magnitud Unidad Símbolo Relación con las fundamentales

Superficie Metro cuadrado m2 S = l·l

Volumen Metro cúbico m3 V = l·l·l

Densidad Kilogramo/ metro cúbico

kg/m3 d = m/V

Velocidad Metro/segundo m/s v = l/t

Carga eléctrica Culombio C Q = I/t

Energía cinética Julio J Ec = m·l2/t2·2

Fuerza Newton N F = m·l/t2

Algunas magnitudes derivadas

4.MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

Cuando la magnitud que queremos medir conduce a números muy grandes

o muy pequeños, se utilizan múltiplos o submúltiplos de la unidad del SI. La

unidad resultante se representa añadiendo un prefijo al símbolo de la

unidad correspondiente

Factor Prefijo Símbolo

1012 Tera T

109 Giga- G

106 Mega- M

103 Kilo- k

102 Hecto- h

101 Deca- da

10-1 Deci- d

10-2 Centi- c

10-3 Mili- m

10-6 Micro- µ

10-9 Nano- n

NOTACIÓN CIENTÍFICA: cuando la elección de una unidad nos lleva a un

resultado con muchas cifras, es más práctico utilizar la notación científica que

consiste en expresar la cantidad obtenida con un cifra entera, seguida o no de

decimales, multiplicado por la potencia de diez adecuada

Para números mayores

que la unidad el

exponente lleva signo

positivo (el valor del

exponente coincide con el

número de lugares que se

ha desplazado la coma

hacia la izquierda)

45000000000000000 m =

= 4,5·1016 m

Para números menores

que la unidad el

exponente lleva signo

negativo (el valor del

exponente coincide con el

número de lugares que se

ha desplazado la coma

hacia la derecha)

0,0000000000000186 m=

= 1,86·10-14 m

Cambios de unidades: para realizar cambios de unidades utilizaremos factores

de conversión. Un factor de conversión es una fracción que expresa la

equivalencia entre dos unidades de una misma magnitud.

Pasar 12,3 m a mm:

mm

m

mmm 12300

1

10003,12

Pasar 20 m/s a km/h

h

km

h

s

m

km

s

m72

1

3600

1000

120

5. EL PROCESO DE MEDIR

Los instrumentos

utilizados para medir

una magnitud deben

tener las siguientes

cualidades

1. Sensibilidad: es la mínima variación

de magnitud que detecta el aparato

2. Fidelidad: un aparato es fiel si al

repetirse la medida varias veces da

valores próximos entre sí

3. Rapidez

4. Precisión: un instrumento de

medida es preciso si es muy sensible

y fiel

El intervalo de medida es el conjunto de valores dentro de los cuales un

instrumento de medida es capaz de trabajar de forma fiable

Todas las medidas están sujetas a errores

Tipos de errores

Errores sistemáticos: debidos

al equipo de medida o a la

persona que realiza la medida.

Pueden minimizarse o corregirse

Errores accidentales o aleatorios: se

deben a circunstancias que no pueden

evitarse, como variaciones de presión,

temperatura, electrización, etc. Se

puede minimizar su efecto repitiendo la

medida muchas veces y calcular la

media. Este valor medio lo podemos

considerar como el valor más exacto

conocido n

mmmM

.......321

6. TRATAMIENTO DE LOS DATOS

NUMÉRICOS

Todas las medidas están afectadas de un error. Al expresar un resultado hay

que indicar la incertidumbre que acompaña a la medida. La incertidumbre se

puede expresar a partir del error absoluto o del error relativo

Se llama error absoluto a la

diferencia entre el valor medido y

el real o verdadero. Tiene las

unidades de la magnitud que

estamos midiendo

MVE medidoa

Se llama error relativo al cociente entre

el error absoluto de una medida, sin su

signo, y el valor verdadero de la medida.

El error relativo no tiene unidades. Nos

indica la calidad de la medida.

100

M

EE a

r

La exactitud de una medida

indica la cercanía entre el valor

experimental y el valor real

La precisión indica la cercanía

entre sí de todas las medidas

realizadas de una determinada

magnitud física

La precisión de una medida viene dada por el número de cifras significativas

que se utiliza para expresar el resultado

Son cifras significativas todas las

cifras distintas de cero y las que

son ceros pero intercaladas con

otras o colocadas a la derecha

después de la coma de un número

decimal. Nos da una idea de la

precisión de la medida.

Son cifras no significativas los

ceros situados a la izquierda de un

número decimal o a la derecha de

un número entero

7. OPERACIONES MATEMÁTICAS Y

REDONDEO

Cuando en una operación matemática obtenemos un valor con más cifras

significativas que las indicadas por el error, tenemos que eliminar las cifras

adicionales mediante un redondeo, siguiendo las siguientes reglas:

Si la cifra que se descarta es menor que 5, la cifra

retenida no se altera

2,574=2,57

Si la descartada es mayor que 5, o 5 la cifra retenida

aumenta en una unidad

2,576=2,58

2,575=2,58

Al realizar operaciones matemáticas el resultado debe tener el número de cifras

significativas adecuadas

El resultado no puede

tener más cifras

significativas que las

que aprecie el

instrumento de medida

Al sumar o restar (multiplicar o

dividir) números con decimales no

puede obtenerse una cantidad

mayor de c.s. que el dato que tenga

menos

Un número entero no afecta al

número de cifras significativas

El redondeo no se realiza

hasta el final

8. TABLAS, GRÁFICAS Y FÓRMULAS

Una vez realizados los experimentos para estudiar un fenómeno, es preciso

analizar los resultados obtenidos y ver la relación entre ellos. Para ello se

suelen utilizar tablas y gráficas

En el experimento se

construye la tabla

modificando el valor de una

magnitud (variable

independiente) y se anota el

valor que toma la otra

(variable dependiente)

A continuación se trazan los ejes

de coordenadas y se escribe en

ellos el símbolo de las magnitudes

que vamos a representar, así como

las unidades. La variable

independiente en el eje X y la

dependiente en el Y. Se traza la

escala adecuada para cada eje y

se representan los puntos de la

tabla obteniéndose la gráfica

Representaciones gráficas más comunes

Línea recta: las dos magnitudes

son directamente proporcionales

xky

Hipérbola: curva que relaciona

dos variables inversamente

proporcionales (como la ley de

Boyle)

Parábola: curva que

representa algunos

movimientos muy comunes en

Física, como la caída libre de

los cuerpos

Una fórmula física es la representación matemática de una ley científica. En ella

aparecen las magnitudes físicas que describen el fenómeno estudiado ligadas por

distintas operaciones matemáticas

Ley de Boyle:

Caída libre de los

cuerpos

cteVp

2

2

1tge