Suma de vectores por el método de los componentes rectangulares

Cuando se requiere de terminar con precisión a resultante en ves de del método gráfico se utiliza el método analítico. La suma de dos o mas vectores puede ser calculado convenientemente en términos de sus componente, procediendo de la siguiente manera:

1. Se dibuja cada vector en un sistema de coordenadas cartesianas, respetando dirección y sentido.

2. Se descompone cada vector en sus componentes rectangulares y se calculan sus magnitudes.

3. Se suman algebraica las componentes de todos los vectores del sistema a lo largo del eje X

4. se suman algebraicamente de todos los vectores del sistema a lo largo del eje Y

5. Se calcula la magnitud del vector resultante del sistema  a partir de las componentes Rx y Ry, utilizando el teorema de pitágoras.

6. Se determina la dirección del vector resultante empleando la función de tangente.

Equivalencias entre las representaciones

Dependiendo del problema, tendremos información que permite establecer la representación de un vector en un sistema de coordenadas. La equivalencia es sencilla y se lleva a cabo utilizando conocimientos como: Teorema de pitágoras; plano cartesiano y las funciones trigonométricas.

Cambio de coordenadas polares a coordenadas cartesianas

La representación en coordenadas cartesianas a partir de las polares requiere que, conociendo la magnitud V y el angulo α, encontraremos las coordenadas (Vx, Vy ) en el plano cartesiano.

Cambio de coordenadas cartesianas a coordenadas polares

Convertir las coordenadas cartesianas a coordenadas polares es igualmente sencillo. Dadas las coordenadas (Vx, Vy) necesitamos encontrar la magnitud V del vector y el angulo α que hace con la horizontal. La magnitud V es precisamente la Hipotenusa de un triangulo rectángulo que tiene catetos de Vx y Vy.

                                                  

Representación gráfica de magnitudes físicas vectoriales

Podemos diferenciar básicamente dos tipos de representación para los vectores: Representación gráfica y representación analítica, ambas representaciones son importantes y, debido a que son equivalentes, están íntimamente relacionadas.

• La representación gráfica se refiere a una representación intuitiva que asocia a la magnitudes vectoriales fechas de tamaños e inclinaciones convenientes, para establecer a si la magnitud la dirección y el sentido.
• La representación analítica se refiere a representación de vectores mediante números que nos indiquen las propiedades del vector.

                                                        

Los vectores como herramienta para la modelización de fenómenos fisicos

Un vector es un segmento de recta dirigido que se caracteriza por los siguientes parámetros:

1. Un origen o punto de aplicación: A
2. Un extremo : B
3.Una dirección: La de la recta que lo contiene.
4. Un sentido: Indicado por la punta de flecha en B
5. Un modulo: indicativo de la longitud del segmento AB

Los vectores son idealizaciones que nos permiten describir la interacción entre objetos y plantear algebraica mente situaciones diversas de la vida cotidiana científica y tecnológica.

La fuerza es una magnitud física vectorial, por lo que cualquier peso, empuje, carga, tensión  podemos asociarlo un vector-fuerza. La velocidad es también una magnitud vectorial por lo que podemos asociarle un vector- velocidad.

Magnitudes vectoriales y escalares

Se conoce como magnitud a todo concepto que puede comprarse y sumarse. Atendiendo de manera a que se realiza la suma en cada grupo, las magnitudes pueden clasificarse en: Magnitudes  escalares y vectoriales, por su parte las magnitudes físicas son herramientas construidas y aceptadas por los científicos que utilizan para plantear, modelar y solucionar problemas. Las magnitudes físicas se dividen en: en magnitudes físicas escalares y magnitudes físicas vectoriales.

Magnitudes físicas escalares: Se caracterizan por quedar perfectamente determinada cuando se expresa una cantidad mediante un numero y su unidad correspondiente. La longitud, el volumen, la temperatura, la rapidez, el tiempo y la masa.

Magnitudes vectorial: Es una magnitud que para especificarse completamente requiere.

• Un escalar o magnitud
• Una dirección y un sentido

Magnitud fisica vectorial: es una magnitud física que ademas de magnitud, dirección y sentido, requiere una unidad
                                                       

Comparación de los resultados experimentales con algun valor aceptado

Si se cuenta con una estimación del "valor real", con un valor aceptado de la magnitud fisica,basta con tomarla como referente para determinar el valor de la incertidumbre en la medida.El error absoluto asociado a una medida.Se obtiene a partir de la diferencia entre el valor medido y el valor aceptado de la respectiva magnitud.
Cuando se realiza una medición es muy probable que el resultado no coincida con el "valor verdadero"de la magnitud,el resultado puede ser un poco mayor o menor que la medida real.El llamado "valor verdadero" es en realidad un concepto absolutamente inaccesible;en el proceso de medición únicamente pretendemos estimar de forma aproximada el valor de la magnitud medida,pues el resultado de cualquier medida es siempre incierto a lo mas que podemos aspirar es a estimar su grado de incertidumbre.

Precisión y exactitud en la medida

Sin importar cual sea la magnitud física o el instrumento con el que hallamos hecho una medición  debemos tener claro que cuando se efectúa una medida el resultado final no es un numero exacto, si no un intervalo dentro del cual tenemos confianza de se encuentra  el valor medido. La exactitud es la descripción de que tan cerca se encuentra una medida de algún valor aceptado, de modo que un resultado sera mas exacto mientras menor se el intervalo de incertidumbre en la medida.

A si  toda medida debe expresarse indicando:

a.-) Su valor numérico
b.-) Su incertidumbre
c.-) Sus unidades

La precisión se refiere a cuan constantes son las mediciones.si se obtienen valores parecidos,podemos decir que nuestra medición ha sido precisa.La precisión no implica exactitud,un instrumento muy preciso puede ser inexacto.

                                                  

Tratamiento de errores experimentales

Cuando medimos una magnitud física  como los resultados que se obtienen son números que por diversas causas presentan errores, por lo tanto no son exactos; son números aproximados. Debido a que los errores no pueden eliminarse totalmente, lo importante en el proceso de medición es encontrar tanto el numero aproximado como la estimación del error que se comete al realizar mediciones.  Los errores en las mediciones surgen de diferentes fuentes, pueden deberse a los malos hábitos  descuidos o fallas cometidas por el observador. También pueden tener influencia el medio, la falta de calibración y los defectos de los aparatos en instrumentos de medición.

• Los errores sistemáticos se deben a causa que pueden ser controladas o eliminadas. Siempre afecta la medida de la misma forma y de la misma magnitud.
• Los errores aleatorios también son llamados estocásticos  fortuitos o azarosos; son productos de la sal o de causas que no podemos controlar.

                                                                

Interpretacion y representación de magnitudes físicas en forma de grafica

La física interpreta los resultados de las mediciones de los fenómenos estudiados a partir de la búsqueda de  correlaciones experimentales. Si los resultados experimentales correlación con las predicciones teóricas  podemos considerar que la teoría es valida, que contamos con una descripción apropiada de ciertos fenómeno físico (al menos que otro resultado demuestre lo contrario).

El experimento es un recurso que nos permite:

a. Comprobar una teoría con el fin de validarla o desecharla.
b. Encontrar las relaciones (si es que existen) entre las variables involucradas en un fenómeno  determinado, con el fin de predecir sus comportamiento teóricamente.

En un experimento suele variarse una magnitud (variable independiente) con la finalidad de observar el efecto que se produce sobre otra (variable independiente); Para decir si existe una relación entre ambas puede recurrirse a la graficación.

Magnitudes físicas y su medicion

Se denomina magnitud física (cantidad o variable física  a cualquier concepto físico que pueda ser cuantificable y, por lo tanto es susceptible  de aumentar o disminuir. Las magnitudes físicas pueden clasificarse en magnitudes fundamentales y derivadas. Son sietes las magnitudes físicas fundamentales que, se usan para expresar los resultados de las mediciones de los distintos fenómenos naturales estudiados por la física:

• Longitud
• Masa
• Tiempo
• Intensidad de corriente eléctrica
• Temperatura
• Cantidad de sustancia
• Intensidad luminosa

Llamamos medición al poseso de asignar un numero a una magnitud física como resultado de comparar las veces que cabe esta propiedad en otras similar tomada como patrón y adaptada como unidad.

                                                       

LAS HERRAMIENTAS DE LA FISICA

Para desarrollar su trabajo, los físicos usan diferentes herramientas, la fundamental y principal es el pensamiento, que les permite observar, razonar y relacionar. También utilizan sus sentidos y los instrumentos, para la observación y medición de los fenómenos que estudian.

Otras de las herramientas que se usan es el lenguaje, tanto hablado como escrito. Física  las gráficas y sus ecuaciones matemáticas asociadas son herramientas importantes para modelar fenómenos y para hacer predicciones, en lugar de adivinar.

                    

Los métodos de investigación y su relevancia en el desarrollo de la ciencia

La actividad científica requiere de ciertos procesos del pensamiento que, en mayor o menor medida, siempre están y han estado presentes en la búsqueda de los saberes: observación razonamiento, inducción, deducción  análisis, síntesis  extrapolación, creatividad, intuición y memoria. Los métodos de investigación mas utilizados en la ciencia contemporánea son el inductivo, deductivo, analítico y sintético  correspondiéndose cada una con la forma de razonamiento que se sigue durante el desarrollo de la investigación.

• Método Deductivo

Busca conocimientos sin pensar en dar alguna prueba de la validez de los puntos de vista.

• Método Dialéctico

Mediante preguntas y respuestas se genera una discusión o controversia racional,cuyo resultado es a menudo la refutación de las ideas que se examinan.

• Método Inductivo

Da explicaciones a los fenómenos que infieren partir del estudio de los resultados de experimentos u observaciones sistemática; el razonamiento va de lo particular a lo general.

Las ramas d la física y su relación con otras ciencias y técnicas

La física se ha especializado en diversos campos,agrupados en tres grandes categorías:

• Física clásica                                                                                                                        

Tuvo su inicio durante el periodo renacentista; su nacimiento se asocia con los trabajos de Galileo y Newton.Las ramas que incluye son: la mecánica, la óptica, la acústica,la termodinámica y el electromagnetismo. 

• Física moderna                                                                                                                                           

Surgió a principios del siglo xx,con el desarrollo de la Teoría cuántica de Max Planck y la Teoría de la relatividad de Albert Einstein.Las ramas de la física Moderna tenemos: Mecánica cuántica, mecánica relativista, termodinámica cuántica y electrodinámica cuántica.   

• Física aplicada   

  Puede ser aplicada al estudio especifico de fenómenos en diferentes escalas y manifestaciones energéticas.

La física y su impacto en la ciencia y la tecnologia

La física es la ciencia que estudia las interacciones entre la materia y la energía con el fin de encontrar leyes generales.El objeto fundamental de estudio de la física es la naturaleza.En ultima instancia la naturaleza ,es decir,todo lo que nos rodea, esta formado de materia y energía en constante cambio.

Los avances científicos y los progresos tecnológicos han surgido a partir de la necesidad que tiene el hombre de resolver preguntas motivadas fundamentalmente por la curiosidad, la curiosidad es el motor de la ciencia.La ciencia y la tecnología son campos que crecen continuamente impulsados por nuevas inquietudes,curiosidades y problemas por resolver.