Trabajo

Naturaleza de la Física

Maria Camila Solano VanGriecken

Facultad de Ingeniería
José Miguel Becerra
Septiembre del 2021

1
 Universidad de la Guajira

Contenido
Introducción..............................................................................................................3
Naturaleza de la física..............................................................................................4
Marcos teóricos de la física......................................................................................5
Clasificación de la física...........................................................................................6
Estándares y unidades de medida...........................................................................7
Estándares............................................................................................................7
Unidades...............................................................................................................7
Conversión de unidades...........................................................................................8
Incertidumbre y cifras significativas........................................................................14
Incertidumbre......................................................................................................14
Cifras Significativas............................................................................................ 14
Conclusión..............................................................................................................15
Bibliografía............................................................................................................. 16

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 Introducción.
La física es la ciencia natural que estudia que se encarga de reconocer y estudiar
a modo general el funcionamiento de los componentes principales del universo.
Entre ellos la materia, el espacio, tiempo, la energía y las interacciones
fundamentales que ocurren entre ellas.
Siendo esta una de las disciplinas científicas con mayor trayectoria en las
academias, la física también se utiliza en los proyectos de investigación con la
finalidad de estudiar el comportamiento de los cuerpos en las áreas científicas que
se le relacionan. Lo que la hace fundamental para el estudio de la biología, la
electrónica, la química, entre otras, todas esenciales para explicar las
demostraciones.

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 Naturaleza de la física

La física, del griego fisis («naturaleza»), es la ciencia natural que estudia,

mediante leyes fundamentales, la energía, la materia, el tiempo y el espacio, es
decir, el universo mismo.
La física es una de las disciplinas académicas más antiguas, cuyas raíces se
remontan a los inicios de la civilización, cuando el hombre empezó a tratar de
entender las fuerzas que regían el mundo a su alrededor.
Se trata de una disciplina tanto teórica (describe las leyes del universo) como
experimental (pone en práctica de hipótesis respecto a dichas leyes), y se adhiere
al modelo de comprobación y legitimación impulsado por el método científico. Es
una de las ciencias fundamentales o centrales que existen, y dentro de su campo
de estudio convergen a menudo la química, la biología y la electrónica, entre otras.
Inicialmente la física formaba parte, como tantas otras ciencias, de la filosofía o la
filosofía natural de la antigüedad, pero a partir de la Revolución Científica del siglo
XVII surgió como un campo independiente, interesado en las leyes fundamentales
de la realidad y empleando el lenguaje formal de las matemáticas para
expresarlas. En la actualidad, en cambio, la física es una de las disciplinas que
más contribuye con el cambio del paradigma científico, industrial y tecnológico.

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 Marcos teóricos de la física
La física como la conocemos hoy se describe mediante cuatro marcos teóricos
que dependen del tamaño de la materia en estudio y de la velocidad de su
movimiento. Estos son:
Mecánica clásica. Se ocupa de los movimientos perceptibles en cuerpos
macroscópicos, cuyas velocidades son muy pequeñas en comparación con la
velocidad de la luz.
Mecánica relativista. Sustentada en los desarrollos teóricos de Albert Einstein
durante el siglo XX, se asemeja a la clásica en su carácter determinista. Sin
embargo, la mecánica relativista describe fenómenos que se encuentran dentro
del marco de la teoría de la relatividad especial, que describe el comportamiento
de los cuerpos que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz; y de la
Teoría general de la relatividad, que es una formulación teórica para el campo
gravitatorio (gravedad).
Mecánica cuántica. Estudia sistemas de muy pequeña escala, como los átomos y
las partículas elementales. Describe sus interacciones mediante las tres fuerzas
que imperan a estas escalas: la fuerza fuerte, débil y electromagnética.
Teoría cuántica de campos. Es un formalismo matemático para describir la
mecánica cuántica tratando a las partículas como campos. Resulta muy útil, por
ejemplo, a la hora de estudiar el campo electromagnético. En la mecánica
cuántica, se se describe al campo electromagnético como un conjunto de
partículas elementales llamadas fotones. La teoría cuántica de campos, por otra
parte, lo trata como un sistema de campos continuos.

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 Clasificación de la física.
Física Clásica. Incluye el estudio de los fenómenos que acontecen a una
velocidad inferior a la magnitud de la velocidad que corre la luz.
Mecánica. Referido al estudio peculiar de la fuerza y como la intervención de la
misma infiere en la ocurrencia de los hechos naturales.
En esta se incluyen tres variantes cuales son la física estática, que permite el
aborde de las materias en estado de reposo, la dinámica que tiene por fin el
estudio de la interacción del movimiento entre las distintas materias. Y la
cinemática, que solo aborda el estudio del comportamiento de las materias sin
importar la causa.
Termodinámica. Tiene por objeto de estudio la intervención de la temperatura en
la materia, y como los cambios de la misma participan.
Física Moderna. Área de la física general que tiene por objeto de estudio la
ocurrencia de los fenómenos con la intervención de la luz, en efecto, tiene por
objeto de observación los fenómenos que suceden a consecuencia de la velocidad
del espectro de luz.
Electromagnética. Parte de la ciencia exacta que tiene por objeto de estudio los
cambios que se producen en los cuerpos, por intervención de la electricidad y el
campo de atracción que pueda producirse entre los mismos.
Óptica. Solamente aborda el estudio integral de los fenómenos en comparación
con la luz y su velocidad.
Acústica. Aborda el estudio de los cuerpos y su relación o comportamiento en
cuanto a los sonidos.
Física Cuántica. También conocida como mecánica cuántica refiere al estudio de
las partículas y lo movimientos que se generan en la mismas de forma rápida y en
ocasiones imperceptibles tanto así que disgrega la materia en una cantidad
incalculable de pequeñas piezas que solo pueden volver a interrelacionarse por
medio de la fuerza y velocidad.
Esta es una teoría que surgió poco después del inicio del siglo XX.
Física relativa. Es una de las áreas más complejas de la física ya que la misma
refiere a que los cuerpos pueden moverse con total abstracción de la influencia de
la fuerza de gravedad, siendo ello posible por medio de la intervención de la
electricidad o bien de la mecánica, resultando esta tan compleja que las
condiciones circunstanciales resultan indeterminadas de modo tal que el tiempo y
espacio son cambiantes.
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 Estándares y unidades de medida
Estándares
Patrones actuales de estándar:
Longitud. La unida de longitud es el metro, se define como longitud del trayecto
que recorre la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de
segundo.
Masa. La unidad de masa en kilogramos se define con respecto a la constante
Planck (h), importante en Física Cuántica. Previamente, se tomaba en Kg de
referencia a la masa de un cilindro especifico hecho de platino e iridio guardado en
algún lugar de Francia.
Tiempo. La unidad de tiempo es el segundo, su definición actual es algo extraña
son la cantidad de vibraciones de la radiación del átomo de Cesio de133. Se
definió de varias maneras en la historia: tiempo de oscilación de un péndulo,
fracción del tiempo orbital de la tierra, etc. Hoy esta definida así para ganar
precisión y constancia en el tiempo.
Unidades
Las unidades son medidas estándares aceptadas mundialmente, entonces todas
las medidas que realicemos podemos escribirlas o determinarlas comparando con
estos estándares. Esto es así para que puedan entenderse. Cada medida necesita
de un numero y una unidad, y ese número surge de comparar cuantas veces entra
la magnitud elegida.

También cabe destacar que para cada uno de estos estándares y unidades e
entiendan mejor existe el organismo internacional del sistema de unidades.

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 Conversión de unidades
La conversión de unidades es la transformación del valor numérico de
una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor
numérico equivalente y expresado en otra unidad de medida de la misma
naturaleza.
Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas
de conversión de unidades.

Conversión de Unidades de Longitud

metro (m) pulgada (") pie milla (mi)
1 metro (m) 1 39.37 3.281 6.214·10-4
1 pulgada (") 2.54 · 10-2 1 8.333·10-2 1.578·10-5
1 pie 0.3048 12 1 1.894·10-4
1 fermi 10-15 3.937·10-16 3.281·10-15 6.214·10-19
1 radio de Bohr 5.292·10-11 2.083·10-9 1.736·10-10 3.288·10-29
1 año luz 9.460·1015 3.724·1017 3.104·1016 5.878·1012
1 parsec 3.084·1016 1.214·1018 1.012·1017 1.916·1013
1 angstrom 10-10 3.937·10-11 3.281·10-10 6.214·10-14
1 yarda 0.9144 36 3 5.682·10-4
1 braza 19.686 775.038 6 0.012
1 milla náutica 1852 72913.24 6076.412 1.151

Conversión de Unidades de Tiempo

segundo minutos horas (h) días (d) años(a)
(s) (min)
1 segundo 1 1.667·10-2 2.778·10-4 1.157·10-5 3.169·10-8
1 minuto 60 1 1.667·10-2 6.994·10-4 1.901·10-6
1 hora 3600 60 1 4.167·10-2 1.141·10-4
1 día 8.640·104 1440 24 1 2.738·10-3
1 año 3.156·107 5.260·105 8.766·103 365.2 1

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Conversión de Unidades de Masa

kilogramos unidad slug onza (oz)

(kg) atómica de
masa (u)
1 kilogramo 1 6.022·1026 6.852·10-2 35.27
1 unidad 1.661·10-27 1 1.138·10-28 5.857·10-27
atómica de
masa
1 slug 14.59 8.788·1027 1 514.8
1 onza 2.835·10-2 1.707·1025
1.943·10-5 1 6.250·10-2 3-125·10-5
1 libra 0.4536 2.732·1026 3.108·10-2 16
1 ton 9.072·102 5.463·1029 62.16 3.200·104

Conversión de Unidades de Área

m2 pulg2 pie2
1 metro 1 1550 10.76
cuadrado
1 pulgada 6.452·10-4 1 6.944·10-3
cuadrada
1 pie cuadrado 9.290·10-2 144 1
1 barn 10-28
1 hectárea 104
1 acre 4.356·104
1 milla cuadrada 2.788·107

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Conversión de Unidades de Volumen

m3 cm3 l pulg3 pie3

1 metro 1 106 103 6.102·104
cúbico
1 centímetro 10-6 1 10-3 6.102·10-2
cúbico
1 litro 10-3 103 1 61.02
1 pulgada 1.639·10-5 16.39 1.639·10-2 1
cúbica
1 pie cúbico 2.832·10-2 2.831·104 28.32 1728

Conversión de Unidades de Velocidad

m/s km/h pie/s mi/h

1 metro por 1 3.600 3.281 2.237
segundo
1 kilómetro 0.2778 1 0.9113 0.6214
por hora
1 pie por 0.3048 1.097 1 0.6818
segundo
1 milla por 0.4470 1.609 1.467 1
hora

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Conversión de Unidades de Fuerza

N dina lb
1 Newton 1 105 0.2248
1 dina 10-5 1 2.248·10-6
1 libra 4.448 4.448·105 1
Conversión de Unidades de Potencia
vatio cal/s hp pie·lb/s Btu/s
(W)
1 vatio 1 0.2390 1.341·10-3 0.7376 3.414
1 caloría por 4.184 1 5.611·10-3 3.086 14.29
segundo
1 caballo de vapor 745.7 178.2 178.2 550 2546
1 pie libra por 1.356 0.324 1.818·10-3 1 4.629
segundo
1 unidad térmica 0.2929 7.000·10-2 3.928·10-4 0.2160 1
británica por
segundo

Conversión de Unidades de Densidad

kg/m3 g/cm3 lb/pie3
1 kilogramo por 1 10-3 6.243·10-2
metro cúbico
1 gramo por 103 1 62.43
metro cúbico
1 libra por pie 16.02 1.602·10-2 1
cúbico

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Conversión de Unidades de Energía
J erg eV cal kW·h pie·lb hp·h Btu
1 107 6.242· 0.239 2.778· 0.737 3.725· 9.484·
1018 0 10-7 6 10-7 10-4
1 julio
1 ergio 107 1 6.242· 2.390· 2.778· 7.376· 3.725· 9.484·
1011 10-8 10-14 10-8 10-14 10-11
1 1.602· 1.602· 1 3.829· 4.450· 1.182· 5.968· 1.520·
electrón 10-19 10-12 10-20 10-26 10-19 10-26 10-22
voltio
1 caloría 4.184 4.184· 2.611· 1 1.162· 3.086 1.559· 3.968·
107 1019 10-6 10-6 10-3
1 3.6·10 3.6·10 2.247· 8.604· 1 2.655· 1.341 3414
kilovatio 6 13 1025 105 106
-hora
1 pie 1.356 1.356· 8.462· 0.324 3.766· 1 5.051· 1.286·
libra 107 1018 0 10-7 10-7 10-3
1 caballo 2.685· 2.685· 1.676· 6.416· 0.745 1.980· 1 2546
vapor- 106 1013 1025 105 7 106
hora
1 unidad 1054 1.054· 6.581· 252 2.929· 7.777· 3.928· 1
térmica 1010 1021 10-4 102 10-4
británica

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Conversión de Unidades de Presión
Pa dina/cm2 atm mmHg lb/pulg.2 pulg. de
agua
1 pascal 1 10 9.869·10 7.501·10 1.450·10 4.015·10
-6 -3 -4 -3
1 dina por 0.1 1 9.869·10 7.501·10 1.450·10 4.015·10
centímetr -7 -4 -5 -4
o
cuadrado
1 1.013·10 1.013·10 1 760 14.70 406.8
atmósfera 5 6
1 133.3 1.333·10 1.316·10 1 1.934·10 0.5352
milímetro 3 -3 -2
de
mercurio
1 libra por 6895 6.895·10 0.6805 51.71 1 27.68
pulgada 4
cuadrada
1 pulgada 249.1 2491 2.458·10 1.868 3.613·10 1
de agua -3 -2

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 Incertidumbre y cifras significativas.
Incertidumbre
El término incertidumbre aparece asociado siempre a la medida de magnitudes. La
incertidumbre es una medida cuantitativa de la calidad del resultado de medición,
que permite que los resultados de medida sean comparados con otros resultados,
referencias, especificaciones o normas.
La incertidumbre del resultado de un ensayo debe tenerse en cuenta al interpretar
los resultados del mismo, es necesario dar intervalos de confianza para ciertas
magnitudes, siendo los métodos de evaluación de incertidumbre capaces de
calcular esos intervalos de confianza.
Cifras Significativas
Las cifras significativas de una medida son las que aportan alguna información.1
Representan el uso de una o más escalas de incertidumbre en determinadas
aproximaciones. Por ejemplo, se dice que 4,7 tiene dos cifras significativas,
mientras que 4,07 tiene tres.
Para distinguir los llamados significativos de los que no son, estos últimos suelen
indicarse como potencias por ejemplo 5000 será 5x103 con una cifra significativa.
También, cuando una medida debe expresarse con determinado número de cifras
significativas y se tienen más cifras, deben seguirse las siguientes reglas:
Primera: si se necesita expresar una medida con tres cifras significativas, a la
tercera cifra se le incrementa un número si el que le sigue es mayor que 5 o si es
5 seguido de otras cifras diferentes de cero.
Ejemplo: 53,6501 consta de 6 cifras y para escribirlo con 3 queda 53,7; aunque al
5 le sigue un cero, luego sigue un 1 por lo que no se puede considerar que al 5 le
siga cero (01 no es igual a 0).
Segunda: siguiendo el mismo ejemplo de tres cifras significativas: si la cuarta cifra
es menor de 5, el tercer dígito se deja igual.
Ejemplo: 53,649 consta de cinco cifras, como se necesitan 3 el 6 queda igual ya
que la cifra que le sigue es menor de 5; por lo que queda 53,6.
Tercera: cuando a la cifra a redondear le sigue un 5 , siempre se redondea hacia
arriba.
Ejemplo: si el número es 3,7500 se redondearía a 3,8.2

El uso de estas considera que el último dígito de aproximación es incierto, por

ejemplo, al determinar el volumen de un líquido con una probeta cuya resolución
es de 1ml, implica una escala de incertidumbre de 0,5 ml. Así se puede decir que
el volumen de 6 ml será realmente de 5,5ml a 6,5ml.

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 Conclusión

En conclusión se puede decir que por el presente trabajo se busca explicar el

origen de la física y todo lo que ella trae consigo como los son las clasificaciones
de esta y distintas conversiones también nos muestra sus diferentes ramas entre
otros al final el trabajo deja el conocimiento entero sobre que es la física y lo que
la conforma.

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 Bibliografía
https://concepto.de/fisica/
https://www.clasificacionde.org/clasificacion-de-fisica/
https://www.calculisto.com/topics/unidades-fisicas/summary/252
https://www.utch.edu.mx/wp-content/uploads/2019/08/MANUAL-FÍSICA.pdf
https://www.fisicalab.com/apartado/conversion-de-unidades
https://www.candeltec.es/la-importancia-de-conocer-la-incertidumbre-de-una-
medida
https://es.wikipedia.org/wiki/Cifras_significativas

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