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FMF 100 Complementos de Física Clase 1 Prof.: Alfonso Toro
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FMF 100 Complementos de Física Clase 1 Prof.: Alfonso Toro
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Equipo Docente Profesor Correo Teléfono Dirección Ayudante Correo
: Alfonso Toro :
[email protected] : 22661-8439 : República 220, tercer piso. : Emilio Castro :
[email protected]
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Información del curso Evaluaciones. 2 pruebas solemnes. 4 talleres de 20-30 minutos en grupos 3 alumnos. El promedio
de estos controles dará lugar a una nota NT. Examen.
Nota presentación NP = 0,3*PS1 + 0,3*PS2 + 0,4*NT. Eximición del examen si NP >= 5,0.
Nota final NF = 0,7*NP + 0,3*EX. La inasistencia a cualquiera de las evaluaciones dará lugar a
una nota 1.0, excepto en casos debidamente justificados con anticipación.
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Información del curso Ayudantías (sábados,12:10 hrs) opcionales. Inasistencia a evaluaciones debe ser justificada
oportunamente (certificado médico, carta empleador, etc.). Bibliografía. Física para ciencias e ingeniería, Serway&Jewet. Física universitaria, Sears &Zemansky.
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Calendario Evaluaciones Prueba N°1: 21 de Noviembre, 19:30 horas Prueba N°2: 08 de Enero, 19:30 horas Examen
: 15 de Enero, 19:00 horas
Talleres Taller N°1: 06/11/14
Taller N°3:04/12/14
Taller N°2: 13/11/14
Taller N°4:11/12/14
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Unidades y medidas Las Leyes de la Física son relaciones entre cantidades medibles, tales como: longitud, tiempo, masa, temperatura, energía, etc. Medir es comparar con algún patrón de medición lo que permite cuantificar estas cantidades. La medición es el proceso de asignar un número a una cantidad. Este número debe estar acompañado de una unidad de medida. Utilizaremos el Sistema Internacional de Unidades (SI), el cual está basado en 7 Unidades Fundamentales, con las cuales se pueden obtener todas las unidades derivadas.
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Unidades y medidas Cada una de las Unidades Fundamentales debe estar perfectamente definida. Tiempo: 1 segundo es el tiempo que requiere un átomo de Cesio 133 para realizar 9.192.632.770 vibraciones correspondientes a la transición entre dos niveles hiperfinos de su estado fundamental.
Combinando las Unidades Fundamentales, se pueden obtener Unidades Derivadas para medir otras cantidades.
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Unidades y medidas La estructura decimal es una importante característica del SI. Esto permite expresar cantidades más grandes o más pequeñas como potencias de 10 de las unidades asociadas. 1 kilómetro = 1 km = 103 m 1 milímetro = 1 mm = 10-3 m El prefijo hace referencia a la potencia de 10.
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Unidades y medidas Existen unidades con nombre propio
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Conversión de unidades Lamentablemente no todas las naciones utilizan el sistema internacional, por ejemplo Estados Unidos y el Reino unido utilizan el “Sistema Inglés” • longitud: pulgada, pie, yarda, milla • temperatura: Fahrenheit • volumen: pinta, galón • energía: BTU •
masa: onza, libra
Esto nos presenta la dificultad de tener que convertir cantidades de una unidad de medida a otra.
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Conversión de unidades Para convertir unidades necesitamos la equivalencia entre las unidades que deseamos convertir. Luego multiplicamos por “1” usando la equivalencia, de modo que las unidades a cambiar se cancelen. Ejemplo: Convertir d = 35 cm a pulgadas, si se sabe que 1 cm = 0,3937 in
0,3937in 13,78in d 35cm 1cm
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Conversión de unidades Ejemplo: El récord oficial de rapidez terrestre es de 1228 km/h, establecido por Andy Green el 15 de octubre de 1997 en el auto a reacción Thrust SSC. Exprese esta rapidez en m/s.
V 1228
km 1000 m m 1 h 341,11 h s 1 km 3600 s
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Conversión de unidades Ejemplo: El diamante tallado más grande del mundo es conocido como Cullinan I o la Estrella de África (montado en el cetro real británico y guardado en la Torre de Londres). Su volumen es de 1,84 pulgadas cúbicas. Se sabe que 1 in = 2,54 cm. Exprese su volumen en centímetros cúbicos. 3
2,54 cm 3 3 3 V 1,84in 1,84 2,54 cm 30,2cm 1 in 3
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Cinemática en una dimensión En la cinemática nos encargaremos de la descripción del movimiento de una partícula. Para el caso del movimiento en una dimensión supondremos que la trayectoria es recta. Partícula = Objeto puntual, sin dimensiones pero con masa. El Objetivo de la cinemática es conocer la posición de una partícula en todo instante de tiempo. Para indicar donde un objeto se encuentra, es necesario establecer previamente un Sistema de Referencia. La elección del origen y la dirección positiva es arbitraria.
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Cinemática en una dimensión Para cumplir nuestro propósito no son útiles tablas o gráficos discretos. Necesitamos una FUNCIÓN posición versus tiempo.
Si sólo conocemos puntos discretos no sabemos que ocurre en el intervalo de tiempo entre los datos. El gráfico debe ser continuo.
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Velocidad Media Cuando una partícula se mueve desde una posición x1 a una posición x2, es importante conocer el tiempo empleado en dicho movimiento, para poder mejorar la descripción de este. Se define la velocidad media entre los instantes t1 y t2 como:
x2 x1 v t 2 t1
m s
•
La velocidad media nos indica cual es la velocidad promedio entre los instantes considerados.
•
Corresponde a la pendiente de la secante (línea verde)
•
Depende de 2 instantes.
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Velocidad Instantánea Se define la velocidad instantánea en el instante t como:
x(t t ) x(t ) dx v lim (t ) t 0 t dt •
La velocidad instantánea es igual a la pendiente de la recta tangente.
•
Es la velocidad en el instante.
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Movimiento con Velocidad Constante En un movimiento con velocidad constante, la pendiente de la recta tangente es fija, por lo tanto el gráfico posición en función del tiempo es una línea recta. Supongamos que una partícula se mueve en línea recta con velocidad constante de valor V0 Por lo tanto, la velocidad media entre cualquier par de instantes toma el mismo valor.
x x0 v v0 t t0
donde t0 es un instante cualquiera y x0 la posición de la partícula en ese instante.
x x0 v0 (t t0 ) x x0 v0 t
donde t0 = 0 y x0 es la posición de la partícula en t=0.
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Movimiento con Velocidad Constante En un movimiento con velocidad constante se tienen las siguientes ecuaciones generales.
v v0 x x0 v0 t
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Problema: Un automóvil se mueve con una velocidad constante de 120 km/h. En cierto instante se encuentra 5 km atrás de un camión que avanza a 80 km/h en la misma dirección y sentido que el camión. ¿Cuánto tiempo transcurre hasta que el automóvil alcanza al camión? ¿Dónde se encuentran cuando esto ocurre?
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Ecuación de Movimiento Auto
Camión
v A 120
vC 80
x A 120 t
xC 5 80 t
Condición
x A xC 120 t 5 80 t t
5 0,125 h 120 80
¿Dónde ocurre?
x A 120 0,125 15 km
