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Para describir los fenómenos naturales, es necesario hacer mediciones de varios aspectos de la naturaleza. Cada medición se asocia con una cantidad física, tal como la longitud de un objeto. Cualquier unidad que se elija como estándar debe ser accesible y poseer alguna propiedad que se pueda medir confiablemente.
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Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Objetivos del curso
Proporcionar al estudiante una presentación clara y lógica de los conceptos básicos y principios de
la física. Fortalecer la comprensión de los conceptos y principios a través de un amplio intervalo de
aplicaciones interesantes en un mundo real. Motivar al estudiante mediante ejemplos prácticos
que demuestran el papel de la física en otras disciplinas, incluidas ingeniería, química y medicina.
Cronograma de actividades
Criterios de Evaluación
Tareas.
Trabajos en clases y exposiciones.
Participación activa y práctica.
Lección.
Herramientas de apoyo
Pizarra.
Libros.
Tutoriales
Computador.
Proyector.
Internet.
Aula Virtual
Laboratorio de Física
Metodología
Explicación de temas.
Participación activa.
Trabajos individuales y grupales.
Solucionar problemas propuestos.
Exposiciones.
Realizar actividades en el aula virtual: Foros, Cuestionarios y Tareas
Análisis y discusión en grupo.
Aprendizaje basado en problemas.
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Rúbricas
RUBRICA 1: ACTIVIDADES
EXCELENTE BUENO REGULAR INSUFICIENTE PESIMO
CUMPLIMIENTO Entrega la actividad dentro del plazo indicado y cumple con el objetivo establecido
Entrega la actividad dentro del plazo indicado y cumple parcialmente con el objetivo establecido
Entrega la actividad fuera del plazo indicado y cumple parcialmente con el objetivo establecido
Entrega la actividad fuera del plazo indicado y no cumple con el objetivo establecido
No entrega la actividad
CONTENIDO La actividad es completa y presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad es parcialmente completa y presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y presenta poca coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y no presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y no presenta coherencia, no indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
METODOLOGIA Utilizo los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
Utilizo una parte de los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
Utilizo poco los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
No utilizo los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
No utilizo procedimiento para realizar la actividad.
PRESENTACION Los materiales utilizados son los adecuados, presentan orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados son parcialmente los adecuados, presentan orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados, presentan poco orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados, presentan poco orden, diseño no agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados,no presentan orden, diseño no agradable y no presenta limpieza
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
RUBRICA 2: EXPOSICIONES
EXCELENTE BUENO REGULAR INSUFICIENTE PESIMO
PARTICIPACION Participa activamente en clases, aporta ideas constructivas con buenos criterios y coherencia
Participa en clases, aporta ideas constructivas con criterios aceptables y coherencia
Participa ocacionalmente en clases, aporta ideas aceptables y coherentes
Poca participación en clases y no aporta ideas
No participa en clases y no aporta ideas
ASISTENCIA Y PUNTUALIDAD
Asiste siempre a clases y es puntual, en caso de inasistencia justifica sus faltas
Asiste regularmente a clases y es puntual, en caso de inasistencia justifica sus faltas
Asiste ocacionalmente a clases, no es puntual y no justifica su inasistencia
Asiste muy poco a clases, no es puntual y no justifica su inasistencia
No asiste a clases y no justifica su inasistencia
PRESENTACION Tiene una muy buena presentación y es cuidadoso en su aseo personal.
Tiene una presentación aceptable y es cuidadoso en su aseo personal.
Tiene una presentación aceptable y es poco cuidadoso en su aseo personal.
Tiene una mala presentación y es poco cuidadoso en su aseo personal.
Tiene una mala presentación y no es cuidadoso en su aseo personal.
DISCIPLINA Es respetuoso con el docente y con sus compañeros. No interrumpe y presta atención a la clase. No realiza actividades ajenas a la clase.
Es respetuoso con el docente y con sus compañeros. No interrumpe y frecuentemente presta atención a la clase. No realiza actividades ajenas a la clase.
Es respetuoso con el docente y con sus compañeros. No interrumpe y frecuentemente presta atención a la clase. Realiza ocasionalmente actividades ajenas a la clase.
No es respetuoso con el docente y con sus compañeros. Interrumpe y en ocasionalemte presta atención a la clase. Realiza actividades ajenas a la clase.
No es respetuoso con el docente y con sus compañeros. Interrumpe y no presta atención a la clase. Realiza actividades ajenas a la clase.
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
RUBRICA 3: ACTIVIDADES
EXCELENTE BUENO REGULAR INSUFICIENTE PESIMO
CUMPLIMIENTO Entrega la actividad dentro del plazo indicado y cumple con el objetivo establecido
Entrega la actividad dentro del plazo indicado y cumple parcialmente con el objetivo establecido
Entrega la actividad fuera del plazo indicado y cumple parcialmente con el objetivo establecido
Entrega la actividad fuera del plazo indicado y no cumple con el objetivo establecido
No entrega la actividad
CONTENIDO La actividad es completa y presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad es parcialmente completa y presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y presenta poca coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y no presenta coherencia, indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
La actividad no es completa y no presenta coherencia, no indica: objetivos, introduccion, descripción y conclusiones
METODOLOGIA Utilizo los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
Utilizo una parte de los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
Utilizo poco los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
No utilizo los procedimientos impartidos en la clase para la solucion de la actividad.
No utilizo procedimiento para realizar la actividad.
PRESENTACION Los materiales utilizados son los adecuados, presentan orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados son parcialmente los adecuados, presentan orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados, presentan poco orden, diseño agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados, presentan poco orden, diseño no agradable y limpieza
Los materiales utilizados no son los adecuados,no presentan orden, diseño no agradable y no presenta limpieza
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Contenido
Unidad 1:
1 Física y Medición
Estándares de longitud, masa y tiempo
Materia y construcción de modelos
Análisis dimensional
1.1 Estándares de longitud, masa y tiempo
Para describir los fenómenos naturales, es necesario hacer mediciones de varios aspectos de la
naturaleza. Cada medición se asocia con una cantidad física, tal como la longitud de un objeto.
Cualquier unidad que se elija como estándar debe ser accesible y poseer alguna propiedad que se
pueda medir confiablemente.
Los estándares de medición que diferentes personas de lugares distintos aplican en el Universo,
deben producir el mismo resultado. Además, los estándares que se usan para mediciones no
deben cambiar con el tiempo. En 1960 un comité internacional estableció un conjunto de
estándares para las cantidades fundamentales de la ciencia. Se llama SI (Sistema Internacional) y
sus unidades fundamentales de longitud, masa y tiempo son metro, kilogramo y segundo,
respectivamente.
Otros estándares para las unidades fundamentales SI establecidas por el comité son las de
temperatura (el kelvin), corriente eléctrica (el amparé), la intensidad luminosa (la candela) y la
cantidad de sustancia (el mol).
1.1.1 Longitud
La distancia entre dos puntos en el espacio se identifica como longitud. En 1120 el rey de
Inglaterra decretó que el estándar de longitud en su país se llamaría yarda y sería
precisamente igual a la distancia desde la punta de su nariz hasta el final de su brazo
extendido. El estándar original para el pie adoptado por los franceses era la longitud del pie
real del rey Luis XIV. Ninguno de dichos estándares es constante en el tiempo.
En 1799 el estándar legal de longitud en Francia se volvió el metro (m), definido como una
diezmillonésima de la distancia del ecuador al Polo Norte a lo largo de una línea longitudinal
particular que pasa por París. Tan recientemente como 1960, la longitud del metro se definió
como la distancia entre dos líneas en una específica barra de platino-iridio que se almacena
bajo condiciones controladas en Francia.
En octubre de 1983, el metro se redefinió como la distancia recorrida por la luz en el vacío
durante un tiempo de 1 / 299 792 458 segundos, 3,33 nano segundos aprox.
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Ilustración 1 Fuente: Serway Tomo 1 Séptima Edición
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
1.1.2 Masa
La unidad fundamental del SI de masa, el kilogramo (kg), es definido como la masa de un
cilindro de aleación platino-iridio específico que se conserva en la Oficina Internacional de
Pesos y Medidas en Sevres, Francia. Esta masa estándar fue establecida en 1887 y no ha
cambiado desde esa época porque el platino-iridio es una aleación inusualmente estable.
Ilustración 2 Un kilogramo es igual al peso de una barra (una aleación de platino e iridio) que se encuentra en Francia.
Ilustración 3 La Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia.
1.1.3 Tiempo
Antes de 1960 el estándar de tiempo fue definido en términos del día solar medio hacia el año
1900, (Un día solar es el intervalo de tiempo entre apariciones sucesivas del Sol en el punto
más alto que alcanza en el cielo cada día.) La unidad fundamental de un segundo (s) lite
definida como (1/60) (1/60) (1/60) de un día solar medio.
Ahora se sabe que la rotación de la Tierra varía ligeramente con el tiempo. Debido a eso, este
movimiento no proporciona un tiempo estándar que sea constante. En 1967 el segundo fue
redefinido para sacar ventaja de la enorme precisión que se logra con un dispositivo conocido
como reloj atómico, que mide vibraciones de átomos de cesio.
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Ahora un segundo se define como 9 192 631 770 veces el periodo de vibración de la radiación
del átomo de cesio 133.
Ilustración 4Reloj atómico de cesio.
Ilustración 5 Serway Tomo 1 Séptima Edició
Estados Unidos se utiliza el sistema usual estadounidense a pesar de la aceptación del SI en
el resto del mundo. En este sistema las unidades de longitud, masa y tiempo son pie (ft), slug y
segundo, respectivamente.
Además de las unidades del SI Fundamentales de metro, kilogramo y segundo, también se
usan otras unidades, como milímetros y nanosegundos, donde los prefijos mili y nano denotan
multiplicadores de las unidades básicas establecidas en varias potencias de diez.
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
1.1.4 Densidad
Las variables longitud, tiempo y masa son ejemplos de cantidades fundamentales. La mayoría
de las otras variables son cantidades deducidas, aquellas expresadas como una combinación
matemática de cantidades fundamentales. Una cantidad deducida es la densidad.
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1.2 Simuladores de longitud, masa y tiempo
1.2.1 La masa
Hemos definido como materia todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. En el
sistema métrico, las unidades utilizadas para medir la masa son, normalmente, los gramos,
kilogramos o miligramos. Aunque la unidad fundamental de masa es el kilogramo, el sistema de
múltiplos y submúltiplos se estableció a partir del gramo:
1 Kilogramo (Kg) = 1000 gramos (103 g) y 1 miligramo (mg) = una milésima de gramo (10-3 g)
Ilustración 6 Fuente: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/masa.htm
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
1.2.2 La densidad
La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen:
Densidad = Masa/Volumen d = m/V
La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes
a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En
cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas
sustancias. Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g, ... todas
tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3.
La densidad se puede calcular de forma directa midiendo, independientemente, la masa y el
volumen de una muestra:
Ilustración 7 Fuente http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/densidad.htm
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1.3 Simulador de materia y construcción de modelos
1.3.1 Construcción de un átomo
Construye un átomo con protones, neutrones y electrones, y ve cómo cambian el elemento, la
carga y la masa. ¡Luego, juega para probar tus ideas!
Ilustración 8 Fuente: http://phet.colorado.edu/es/simulation
Ilustración 9 Simulador modelo atómico. Fuente: http://www.keithcom.com/atoms/index.php
1.3.2 Isótopos y Masa atómica
¿Son todos los átomos de un elemento los mismos? Cómo puede usted decir que es un isótopo ?
Utilice el simulador para aprender acerca de los isótopos y cómo la abundancia se relaciona con la
masa atómica promedio de un elemento.
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Ilustración 10 Fuente: http://phet.colorado.edu/es/simulation
1.4 Simuladores para la conversión de unidades
Ilustración 11 Simulador conversión de unidades de longitud. Fuente: http://jumk.de/calc/longitud.shtml
Ilustración 12 Simulador conversiones de unidades. Fuente: http://www.metric-conversions.org/es/peso/kilogramos-a-libras.htm
Módulo de Física 1 Unidad 1: Física y Medición
Ilustración 13 Simulador conversión de masas. Fuente: http://www.metas.com.mx/utilerias/convertidormasa.php
