Fundamentos de MecánicaCódigo: 1000019

Diego Alejandro Torres Galindodatorresg@unal.edu.co

http://www.docentes.unal.edu.co/datorresg/Oficina 348 Edificio 404

Ext: 13031

Por favor apaguen sus teléfonos celulares!

Introducción y Cinemática 1) ¿Qué es ciencia?2) ¿Qué es física?3) ¿Qué se puede medir? 4) ¿Cómo podemos medir?5) ¿Qué es un sistema de referencia?

1) ¿Qué es ciencia?Science (from Latin scientia, meaning "knowledge") is a systematic enterprise that builds and organizes knowledge in the form of testable explanations and predictions about the universe.

Fuente: http://www.wikipedia.com

Ciencia (del latín scientia, cuyo significado es conocimiento) es una empresa sistemática que construye y organiza conocimiento en la forma de

explicaciones comprobables y predicciones acerca del universo.

Inter-Aulas-Academiæ-Quære-Verum

Science (from Latin scientia, meaning "knowledge") is a systematic enterprise that builds and organizes knowledge in the form of testable explanations and predictions about the universe.

Fuente: http://www.wikipedia.com

En las aulas de la academia se busca la verdad

Física, orígenesSiglo sexto a.c.: los filósofos pre-Socráticos hacen su aparición.Thales de Mileto (todo es agua), Pitágoras de Samos (armonía perfecta), Heráclito de Efeso (todo proviene del fuego), Empédocles de Agrigentum (cuatro elementos), Lucippus y Demócrito de Abdera (teoria atomica), Protágoras (sofismo y retorica).

Aprox. 320 a.c.: Aristóteles describe el movimiento en término de tendencias naturales

La Escuela de Atenas, por Rafael (1510-1511). Stanze di Rafaelo en el Vaticano.

Física, orígenesSiglo sexto a.c.: los filósofos pre-Socraticos hacen su aparición.Thales de Mileto (todo es agua), Phytagoras de Samos (armonía perfecta), Heraclito de Efeso (todo proviene del fuego), Empedocles de Agrigentum (cuatro elementos), Lucippus y Democritus de Abdera (teoria atomica), Protagoras (sofismo y retorica).

Aprox. 250 a.c.: Arquímedes descubre el principio de flotabilidad.

Aprox. 150 a.c.: Tolomeo propone el sistema geocéntrico.

1543: Copérnico publica su sistema heliocéntrico.

1575-1596: Tycho Brahe mide posiciones precisas de los planetas.

1609 - 1619: Kepler publica las tres leyes del movimiento planetario.

Física, orígenesFebrero 15 1569 – Enero 8 1642: Galileo Galilei

Diciembre 25 1642 – Marzo 20 1727: Sir. Isaac Newton

F=d pdt

=ddt

mv =vd mdt

md vdt

Segunda ley de Newton:

Un experimento es una pregunta que se lehace a la naturaleza.

El lenguaje de la física es la matemática

What is Physics?Physics (from Ancient Greek: φύσις physis "nature") is a natural science that involves the study of matter and its motion through spacetime, along with related concepts such as energy and force. More broadly, it is the general analysis of nature, conducted in order to understand how the universe behaves.

Physics is one of the oldest academic disciplines, perhaps the oldest through its inclusion of astronomy. Over the last two millennia, physics was a part of natural philosophy along with chemistry, certain branches of mathematics, and biology, but during the Scientific Revolution in the 16th century, the natural sciences emerged as unique research programs in their own right.[7] Physics intersects with many interdisciplinary areas of research, such as biophysics and quantum chemistry, and the boundaries of physics are not rigidly defined. New ideas in physics often explain the fundamental mechanisms of other sciences, while opening new avenues of research in areas such as mathematics and philosophy.

Physics also makes significant contributions through advances in new technologies that arise from theoretical breakthroughs. For example, advances in the understanding of electromagnetism or nuclear physics led directly to the development of new products which have dramatically transformed modern-day society, such as television, computers, domestic appliances, and nuclear weapons; advances in thermodynamics led to the development of industrialization; and advances in mechanics inspired the development of calculus

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Physics

¿Qué estudia la física clásica?

Fenómenos que obedecen relatividad Galileana:* Mecánica Clásica: leyes de Newton.* Electrodinámica clásica: Leyes de Maxwell.* Relatividad especial y general.* Óptica.* Caos.

¿Qué estudia la física moderna?

Por fuera del núcleo atómico al parecer lo sabemos todo, dentro del núcleo atómico la mecánica cuántica es valida, y los principios de la mecánica cuántica no parecen fallar... Aparentemente, nuestro conocimiento acerca del mundo subatomico, pero no sabemos cuan lejos estamos de completar la tarea.

R.P. Feynamn, Lectures on Physisc, Vol.1

Algunas preguntas de la física modernaFísica de Altas Energías / Física de Partículas

*) ¿Cómo se genera la masa de las partículas?, ¿existe la partícula de Higgs? (Esta pregunta posiblemente fue contestada hace unas pocas semanas!)

*) ¿el protón decae como el neutrón en el vacío?

*) ¿es posible unificar las 4 interacciones conocidas en una sola?.

Cosmología

Física Nuclear

*) ¿qué es la materia oscura?, ¿qué es la energía oscura?

*) ¿cuál es la naturaleza de la interacción que mantiene unidos protónes y neutrónes dentro del núcleo atómico?*) ¿cuál es el núcleo más pesado que puede existir?

*) ¿cuál es el origen de los elementos en el cosmos?.

Materia Condensada*) ¿por qué ciertos materiales exhiben superconductividad a temperaturas mayores de 50 kelvin?

¿Cómo se genera la masa de las partículas?*) El modelo estándar de partículas describe 3 de las 4 fuerzas conocidas:

ElectromagnéticaFuerza Nuclear FuerteFuerza Nuclear Débil

¿Cómo se genera la masa de las partículas?*) El modelo estándar de partículas elementales describe 3 de las 4 fuerzas conocidas:

ElectromagnéticaFuerza Nuclear FuerteFuerza Nuclear Débil

*) Adicionalmente, el Modelo Estándar permite describir el mecanismo por el cual las partículas adquieren masa.

Este mecanismo es denomina mecanismo de Higgs.

Peter Higgs, 29 de Mayo 1929.

¿Cómo se genera la masa de las partículas?*) El modelo estándar de partículas describe 3 de las 4 fuerzas conocidas.

Un Resumen Preliminar

1) La ciencia es un cuerpo de conocimientos que busca general explicaciones comprobables a fenómenos de la naturaleza.

2) La ciencia es un cuerpo de conocimientos consistente pero no completo.

3) La física es una rama de la ciencia que involucra el estudio de la materia y su movimiento a través del espacio-tiempo, empleando para ello conceptos como energía y fuerza.

4) El lenguaje de la ciencia es la matemática

5) El lenguaje matemático es complejo, pero es elegantemente bello.

6) Vivimos tiempos muy interesantes para la ciencia.

Un Ejemplo

5) El lenguaje matemático es complejo, pero es elegantemente bello.

Ejemplo: las ecuaciones de Maxwell1) Ley de Gauss:

2) Ley de Gauss para el magnetismo:

3) Ley de inducción de Faraday:

4) Ley del circuito de Ampere:

3) ¿Qué se puede medir?Cantidades Fundamentales

La función de la física es medir lo que se pueda medir, y lo que no se pueda medir se deberá hacer medible.

Galileo Galilei

En el Sistema Internacional existen 7 unidades fundamentales:● Metro → distancia.● Segundo → Tiempo.● Kelvin → Temperatura ● Kilogramo → Masa.● Candela → Intensidad Lumínica.● Amperio → Corriente eléctrica● Mole → Cantidad de una substancia química

¿Qué es el espacio?

Es la región de tres dimensiones en la cual objetos se ubican y los eventos transcurren; objetos y eventos en el espacio poseen posiciones relativas y direcciones.

¿Qué es el espacio?

Es la región de tres dimensiones en la cual objetos se ubican y los eventos transcurren; objetos y eventos en el espacio poseen posiciones relativas y direcciones.

Para la mecánica clásica el espacio es una cantidad fundamental, es decir que no puede ser definida por medio de

otras cantidades.

El espacio puede ser explorado por medio de mediciones y experimentos.

¿Qué es el espacio?

Es la región de tres dimensiones en la cual objetos se ubican y los eventos transcurren; objetos y eventos en el espacio poseen posiciones relativas y direcciones.

Para la mecánica clásica el espacio es una cantidad fundamental, es decir que no puede ser definida por medio de

otras cantidades.

El espacio puede ser explorado por medio de mediciones y experimentos.

En el sistema internacional de medidas, la unidad base de medición del espacio es el metro, el cual esta definido como la distancia que viaja la luz

en 1/299 792 458 segundos.

¿Cómo medimos el espacio?Sistema Internacional

The quantity 10 -10 m is called angstrom or ångström, and its symbol is Å

¿Cómo medimos el espacio?Estados Unidos

¿Cómo medimos el espacio?En el Espacio Exterior

Un parsec (pc) es igual a la longitud del cateto adyacente de un triángulo imaginario cuyo cateto opuesto posee una longitud de una unidad astronómica (la distancia entre el sol y la tierra), y un ángulo de un segundo de arco (2π/360x60x60).

¿Qué es el tiempo?

El tiempo es parte de un sistema de medidas que se utiliza para secuenciar eventos, para comparar la duración de eventos y los intervalos entre ellos, y para cuantificar la razones de cambio tales como el movimiento de los objetos.

La persistencia de la memoria, Salvador Dali

¿Cómo medimos el tiempo?El segundo en el SI

Un segundo es la duración de 9.123.631.770 periodos de la radiación electromagnética emitida entre dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133.

Tarea Para la Próxima Clase martes 14 de Agosto

En grupos de a 4 personas, en máximo 5 páginas escritas a computador, sin incluir referencias y figuras, describa:

1) Cómo se definen y se miden las cantidades: Kelvin, Kilogramo, Candela, Amperio, Mole.

2) ¿Qué es un sistema inercial de referencia?, de ejemplos.

Nota: Trabajos a mano no se reciben. Trabajos entregados después de la clase no se reciben.

Actividades Complementarias

Leer:1) Feynman, Física volumen 1, mecánica, capítulos 2 y 3.2) Paul G. Hewitt, Física conceptual, capitulo 1

Revisar conceptos de trigonometría, calculo y álgebra lineal.