INFORME NUMERO I

ECUELA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL

EXPERIENCIA CURRICULAR: FISICA

DOCENTE: Ing. JORGE VASQUEZ SILVA

GRUPO NUMERO 5

2015 - 1

1. INTRODUCCIONAhora que vivimos en un mundo moderno se hace necesario que enfoquemos y describamos a nuestro universo segn las actuales tendencias ideolgicas, sin que ello implique lastimar las creencias de nuestros lectores, sino en realidad de lo que trata es de comprender mejor todo aquello que nos rodea y que acontece a lo que llamamos a nuestro universo. A pesar de todo el tiempo transcurrido, es recin desde hace ms de 2600 aos (Siglo VI Antes de Cristo), que se vienen haciendo estudios razonados de todo aquello que nos rodea, surgiendo as el inters por la naturaleza y las leyes que la gobiernan, originando con el transcurrir del tiempo la evolucin de las ideas del hombre, y es a eso lo que hoy llamamos FISCA. La fsica es definida como la ciencia que estudia los fenmenos que ocurren en el universo es por ello que se relaciona con muchas de nuestras actividades cotidianas, talvez sin que nos den cuenta, por lo que nos atrevemos a decir que la FISICA no solo se all en los libros, est presente en todo nuestro mundo. Como la Ingeniera Civil afecta a nuestro mundo entonces est gobernado por todas las leyes de la FISICA. No hay que ser un genio para saber que la fsica est a nuestro alrededor, solo hay que conocer lo bsico y listo sabemos que la fsica est presente, y por ende est presente en las ingenieras para darnos cuenta que sin fsica no existira la ingeniera civil en su totalidadEl presente informe describe el plan y el desarrollo de los temas a que se llevara a cabo en la asignatura o en la experiencia curricular de FISICA. El Informe est dividido en Dos Partes y ms un conjunto de anexos. En la primera parte se describe la Introduccin, A) Estndares de Longitud, masa y tiempo. B) Anlisis Dimensional. C) Conversin de Unidades. D) Cifras Significativas.La segunda Parte se describe a los Vectores, A) Sistemas Coordenados. B) Cantidades vectoriales Escalares. C) Algunas Propiedades de los Vectores. D) Componentes de un Vector y Vectores Unitarios.

2. OBJETIVOS2.1 Objetivo GeneralEsta experiencia curricular tiene como propsito brindar e interiorizar en el marco conceptual de la FISICA y su aplicacin prctica en el Campo de la ingeniera. 2.2 Objetivos Especficos .Conocer las definiciones generales y especficas de La FISICA. .Llevar a cabo un cuidadoso anlisis en el desarrollo y planteamiento de problemas. .Hacer un diagnstico sobre como operar ante los problemas planteados.

3. DESARROLLO DEL TEMA

3.1 INTRODUCCIONQue es la Fsica?La Fsica es una ciencia natural que estudia la materia y energa, asi como todos sus efectos.Clasificacin de la Fsica Mecnica: Estudia el movimiento de los cuerpos. Calor: Estudia las interacciones en el interior de la materia o fenmenos trmicos. Acstica: Estudia los fenmenos relacionados con el sonido. Electricidad: Estudia las propiedades y fenmenos relacionados con la carga elctrica. Magnetismo: Estudia los fenmenos magnticos. Electromagnetismo: Estudia los fenmenos que se presentan cuando se interrelacionan la electricidad con el magnetismo. ptica: Estudia la luz y su relacin con la materia. Mecnica cuntica: Estudia la teora de la relatividad y las partculas subatmicas.

A) Estndares de longitud, masa y tiempo.

LongitudSe identifica como longitud a la distancia entre dos puntos en el espacio. En el ao 1120 el rey de Inglaterra decreto que el estndar de longitud en su pas se llamara yarda y seria precisamente igual a la distancia desde la punta de la nariz hasta el final del brazo extendido. Este estndar Ingles prevaleci hasta el ao 1799.

Valores aproximados de algunas longitudes medidas:

Distancia de la Tierra al quesar conocido ms remoto1.4x 1026

Un ao luz 9.46x 1015

Radio Orbital medio de la tierra en torno al Sol1.50x 1011

Distancia media de la tierra a la luna 3.48x 108

Distancia del Ecuador al Polo Norte1.00x 107

Distancia de la tierra a las Galaxias normales ms remotas9x 1025

Distancia de la tierra a la Galaxia grande ms cercana (Andrmeda)2x 1022

Distancia del sol a la estrella ms cercana (prxima centauri)4x 1016

Radio medio de la tierra6.37x 106

Longitud de un campo de Futbol9.1x 101

Tamao de las partculas de polvo ms pequeas ~10-4

Tamao de las clulas de la mayora de los seres vivientes~10-5

MasaLa masa tiene como unidad fundamental en el Sistema Internacional de Unidades, el kilogramo (kg), es definido como la masa de un cilindro de aleacin platino-iridio especifico que se conserva en la oficina internacional de Pesos y medidas en Srves, Francia. Esta masa estndar fue establecida en 1887 y no ha cambiado desde esa poca porque el platino-iridio es una aleacin inusualmente inestable.

Tierra5.98x 1024

Sol1.9x 1030

Luna7.36x 1022

Humano~102

Mosquito~10-5

Bacteria~1x 10-15

Electrn9.11x 10-31

tomo de hidrogeno1.67x 10-27

TiempoAntes del ao 1960 el estndar de tiempo fue definido en trminos del da solar medio hacia el ao 1900. Un da solar es el intervalo de tiempo entre apariciones sucesivas del Sol en el punto ms alto que alcanza en el cielo cada da. La unidad fundamental de un segundo (s) fue definida como (1/60) (1/60) (1/24) de un da solar medio. Ahora se sabe que la rotacin de a tierra varia ligeramente con el tiempo. Debido a eso este movimiento no proporciona un tiempo estndar que sea constante.Edad de la tierra5x 1017

Edad del Universo5x 1017

Un ao3.2x 107

Un da8.6x 104

Periodo de ondas sonoras audibles~10-3

Edad promedio de un estudiante Universitario6.3x 108

B) ANALISIS DIMENSIONALEl anlisis dimensional es una herramienta que permite simplificar el estudio de cualquier fenmeno en el que estn involucrados muchas magnitudes fsicas en forma de variables independientes. Este procedimiento tambin nos permite comprobar la consistencia dimensional de cualquier ecuacin.

1.Ecuacin dimensional.Es una igualdad que exhibe las dimensiones de las cantidades fundamentales de un sistema de unidades.

[X] = La Mb Tc ...

[X]: se lee "dimensin de X"a, b, c, ...: Nmeros enteros o fracciones de enteros

2.Propiedades.

3.Principio de homogeneidad."Todos los trminos de una ecuacin que representa una ley fsica son dimensionalmente iguales".Por ejemplo, supongamos que una ley fsica est expresada por la ecuacinv = vo + a t,

Donde vo, v: velocidades, a: aceleracin y t: tiempo. Entonces el principio de homogeneidad exige que:

[v] = [vo] = [a t]

4.Dimensiones de algunas cantidades derivadas.[rea] = [largo] [ancho] = L L = L2

[volumen] = [largo] [ancho] [altura] = L L L = L3

[velocidad] = = = L T-1

[aceleracin] = = = L T-2

[fuerza] = [masa] [aceleracin] = M L T-2

[presin] = = = M L-1 T-2

[trabajo] = [fuerza] [distancia] = M L T-2 L = M L2 T-2

[densidad] = = = M L-3

C) CONVERSION DE UNIDADESLaconversin de unidadeses la transformacin de una cantidad, expresada en una cierta unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no.Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversin y las tablas de conversin.Frecuentemente basta multiplicar por una fraccin (factor de conversin) y el resultado es otra medida equivalente, en la que han cambiado las unidades. Cuando el cambio de unidades implica la transformacin de varias unidades se pueden utilizar varios factores de conversin uno tras otro, de forma que el resultado final ser la medida equivalente en las unidades que buscamos, por ejemplo si queremos pasar 8 metros a yardas, lo nico que tenemos que hacer es multiplicar 8 x (0.914)=7.312 yardas.

Algunas equivalencias:

1 m = 100 cm 1 m = 1000 mm 1 cm = 10 mm 1 km = 1000 m 1 m = 3.28 pies 1 m = 0.914 yardas 1 pie = 30.48 cm 1 pie = 12 pulgadas 1 pulgada = 2.54 cm 1 milla = 1.609 km 1 libra = 454 gramos 1 kg = 2.2 libras 1 litro = 1000Cm3 1 hora = 60 minutos 1 hora = 3600 segundos

Factor de conversinUn factor de conversin es una operacin matemtica, para hacer cambios de unidades de la misma magnitud, o para calcular la equivalencia entre los mltiplos y submltiplos de una determinada unidad de medida.Dicho con palabras ms sencillas, un factor de conversin es "una cuenta" que permite expresar una medida de diferentes formas. Ejemplos frecuentes de utilizacin de los factores de conversin son:

Cambios monetarios: euros, dlares, pesetas, libras, pesos, escudos... Medidas de distancias: kilmetros, metros, millas, leguas, yardas... Medidas de tiempo: horas, minutos, segundos, siglos, aos, das... Cambios en velocidades: kilmetro/hora, nudos, aos-luz, metros/segundo.

D) CIFRAS SIGNIFICATIVAS

Eningeniera,ciencia,industriayestadstica, se denominaprecisina la capacidad de uninstrumentode dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. No debe confundirse conexactitud Se denominaexactituda la capacidad de uninstrumentode medir un valor cercano al valor de la magnitud real.

Reglas para identificar las cifras significativas1. Cualquier dgito diferente de cero es significativo, ya sea 643 (tiene tres cifras significativas) o 9,873 kg (que tiene cuatro).2. Los ceros situados en medio de nmeros diferentes son significativos, ya sea 901 cm (que tiene tres cifras significativas) o 10.609 kg (teniendo cinco cifras significativas). Eso significa que la hiptesis es correcta.3. Los ceros a la izquierda del primer nmero distinto a cero no son significativos, ya sea 0,03 (que tiene una sola cifra significativa) 0,0000000000000395 (este tiene slo tres), y as sucesivamente.4. Para los nmeros mayores que uno, los ceros escritos a la derecha de la coma decimal tambin cuentan como cifras significativas, ya sea 2,0 dm (tiene dos cifras significativas) o 10,093 cm (que tiene cinco cifras).5. En los nmeros enteros, los ceros situados despus de un dgito distinto de cero, pueden ser o no cifras significativas, ya sea como 600 kg, puede tener una cifra significativa (el nmero 6), tal vez dos (60), o puede tener los tres (600). Para saber en este caso cual es el nmero correcto de cifras significativas necesitamos ms datos acerca del procedimiento con que se obtuvo la medida (el aparato, etc.) o bien podemos utilizar la notacin cientfica, indicando el nmero 600 como 6102 (seis multiplicado por diez elevado a dos) teniendo solo una cifra significativa (el nmero 6) 6,0102, tenemos dos cifras significativas (6,0) 6,00102, especificando tener tres cifras significativas .

E) VECTORESEs una expresin matemtica que nos indica una magnitud o valor y que adems esta tiene direccin y sentido. Esta se simboliza por una letra o un par de letras con una flecha en la parte superior.1. Sistemas coordenadosUn sistema de coordenadas es un conjunto de valores y puntos que permiten definir unvocamente la posicin de cualquier punto de un espacio euclideo. El primero que expreso la posicin de un punto en el plano o en el espacio fue Descartes, por lo que se suele referir a ellas como coordenadas cartesianas.Para representar un punto en un plano, utilizo dos rectas perpendiculares entre s, de forma que la posicin del punto se determina midiendo sobre los ejes las distancias al punto.

2. Cantidades vectorialesEs aquella que requiere de tres elementos para ser especificada completamente: magnitud, direccin y sentido. Ejemplos: fuerza, aceleracin, desplazamiento, etc.

(*) Representacin geomtrica y elementos de un vector

El segmento orientado (flecha) es la representacin geomtrica de un vector, y sus tres elementos son los que se indican en la figura.

3. Cantidad escalar

Es aquella Magnitud Fsica que para ser definida solo requiere de una unidad numrica y una unidad fsica para ser especificada. Ejemplos: temperatura, presin, densidad, etc.Las magnitudes escalares pueden sumarse o restarse en forma aritmtica. Por ejemplo si queremos sumar y restar las masas de varios cuerpos:5 kg + 7 kg 3 kg = 9 kg

4. Adicin de vectores por el mtodo geomtrico.

4.1.Mtodo del tringulo.

Consiste en dibujar dos vectores, uno a continuacin del otro. El vector que se dibuja desde la cola del primer vector y termina en la cabeza del segundo vector equivale a la suma de los vectores y se llama resultante (ver figura).

(*) OBSERVACIN

Se puede obtener tambin un tringulo vectorial dibujando un tercer vector opuesto al vector resultante ; en este caso la resultante es el vector nulo y se llama tringulo vectorial cerrado (ver figura).

4.2.Mtodo del polgono.Consiste en dibujar dos o ms vectores, uno a continuacin del otro. El vector que se dibuja desde la cola del primer vector y termina en la cabeza del ltimo vector equivale a la suma de todos los vectores (ver figura).

(*) OBSERVACIN

Se puede obtener tambin un polgono vectorial dibujando un ltimo vector, opuesto al vector resultante tal que la suma sea el vector nulo (ver figura).

Polgono vectorial cerrado

4.3.Mtodo del paralelogramo.

Si dos vectores y tienen origen comn y forman un ngulo tal que 0 < < (ver figura); al trazar lneas paralelas a estos vectores se forma un paralelogramo. El vector que ocupa la diagonal mayor del paralelogramo equivale a la suma de los vectores y . la magnitud de la resultante = + se determina por:

Magnitud de:

(*) OBSERVACIN

Si y son perpendiculares ( = 90), entonces se obtiene un rectngulo (ver figura). La magnitud de la resultante est dada por:

5. Conceptos adicionales. 5.1.Diferencia de vectores

Consiste en sumar un vector y el opuesto de otro vector (vase las figuras).

5.2.Traslacin de vectores:

Los vectores graficados se pueden trasladar a cualquier parte conservando su mdulo, direccin y sentido.

5.3. Vectores iguales

Dos vectores son iguales si tienen todos sus elementos iguales (ver figura).

5.4.Vectores opuestosDos vectores son opuestos, si al sumarse da el vector nulo:

+ = = -

5.5.Vectores paralelos

Dos o ms vectores son paralelos (ver figura), si estn relacionados por:

6. Algunas propiedades de los vectores

Propiedad Conmutativa: A+b = b+a Propiedad Asociativa: (a+b)+c = a-(b+c) Elemento Neutro: A+0 = a Propiedad Identidad: a+ (-a) = a-a = 0

7. Componentes de un vectorEn un sistema coordenado de dos dimensiones, cualquier vector puede separarse en el componente X y el componente YPor ejemplo, en la figura siguiente mostrada, el vectorse separa en dos componentes,vxyvy. Digamos que el ngulo entre el vector y su componentexes.

El vector y sus componentes forman un tringulo rectngulo como se muestra a continuacin.

En la figura anterior, los componentes pueden leerse rpidamente. El vector en la forma componente es.Lasrelaciones trigonomtricasdan la relacin entre lamagnituddel vector y los componentes del vector.

Vx=vcosVy=vsinUsando elTeorema de Pitgorasen el tringulo rectngulo con longitudesvxyvy:

Aqu, los nmeros mostrados son las magnitudes de los vectores.Caso 1:Dados los componentes de un vector, encuentre la magnitud y la direccin del vector.Use las frmulas siguientes en este caso.La magnitud del vector es.

8. Vectores Unitarios

Los vectores unitarios son aquellos cuyo modulo es igual a la unidad (1), y en general se representa por u con una saeta arriba de la letra. Este vector tiene muchas aplicaciones, por ejemplo para obtener el vector unitario de otro.Un vector y su vector unitario siempre sern paralelos, inclusive colineales.

4. CONCLUSIONESLas estrategias de estudio nos llevan a profundizar el conocimiento por lo tanto en este trabajo se obtuvo un gran porcentaje de aprendizaje, llegando as a tallar con nuestros objetivos:Se logr conocer las definiciones generales y especficas sobre la fsica y su aplicacin prctica en el campo de la ingeniera, comprendiendo el desarrollo de Anlisis dimensional, Anlisis vectorial, aplicando sus principios fundamentales.5. ANEXOS

5.1. Anlisis dimensional (ejemplos)

Problema 1. En la siguiente formula fisca, verificar si las dimensiones de a corresponden a alguna magnitud conocida: Donde: , : Velocidades y e: longitud

Solucin:[a] = Por homogeneidad: = = = = LT-2

Problema 2. Hallar las dimensiones de h en la siguiente formula:

h sen () = Si: m: masa ; v: velocidad ; R: radio

Solution:[h sen()] = [] = [h] [sen ()] = = [h](1) = = [h] = MLT-2

Problema 3. En la siguiente formula fsica, hallar las dimensiones de t. Cos() = Dnde: g: gravedad ; l: longitud

Solucin:[cos] = = = 1 = T-2 t2 entonces: t = T

5.2. Conversin de Unidades (ejemplos)

Ejemplo 1. Convierta 2 km/h a m/s ; Cunto es esto en pies?Solucin: Como 1km = 1000 m y 1 h = 3600 s; los factores de conversin se ordena de la siguiente manera, para que pueda aplicarse una cancelacin de unidades:

2 km/h =) () = = 0,556 m/s

Ejemplo 2. Convierta las cantidades 300 lb . s y 52 slug/pie3 a las unidades del SI adecuadas.

Solucin:300 lb. s = 300 lb. s () = 1334.5 N .s = 1.33 kN. s = 1.33 kN. s

Como 1 slug = 14.5938 kg y 1 pie = 0.3048 m. entonces

52 slug/pie3 = () (

= 26.8 (103) kg/ = 26.8 Mg/

Ejemplo 3. Evaluar y expresar la respuesta en unidades del SI

(50Mn) (6GN) = [50(103) N] [6(109) N]

= [300(106) N2

= 300(106) N2 () (

=300 Kn2

5.3. Cifras significativas (ejemplos)

Ejemplo 1. 0, 09468 kg = 0,095 kg

Ejemplo 2. 0.1870 kg = 0,19 kg

Ejemplo 3. 5, 36 lb = 5,4 lb

5.4. Propiedades de los vectores (ejemplos)

Ejemplo 1. Si u = (2,3) y v = (1,2), encuentra:

u + v = (2+1,3+2) = (3,5)

Ejemplo 2. u v = u + -v = (2-1, 3,2) = (1,1)

Ejemplo 3. Si u = (8,3), v = (1,2) y w = (2,4) Encuentra:

U + v + w= (8+1+2,3+ -2+4)= (11,5)

5.5. Componentes de un vector (ejemplos)

Ejemplo 1. Determinar las componentes del vector V que tiene como punto inicial (4,7) y punto terminal (-1,5)v1 = q2 p1 = -1 4 = 5v2 = q2 p2 = 5- (-7) = 12

Componentes: v = < -5,12 >

Ejemplo 2. Determinar las componentes del vector V que tiene como punto inicial (6,9) y punto terminal (12,-4)

v1 = 12 6 = 6v1 = -4 9 = -13

Componentes: v = < 6,-13 >

Ejemplo 3. Punto inicial: (-23,-15) Punto final: (18, -3)

V1 = 18 (-23) = 41V2 = -3 (-23) = 20

Componentes: v = < 41,20 >