MAGNITUD Y MEDIDAS
Es algo cuantificable, es decir,
medible. Las magnitudes pueden ser directamente apreciables por nuestros
sentidos, como los tamaños y pesos de las cosas, o más indirectas (aceleraciones,
energías). Medir implica realizar un experimento de cuantificación, formalmente
con un instrumento especial (reloj, balanza, termómetro).
Magnitud: Es
toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura, velocidad,
masa, peso, etc.
Medir: Es
comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas
veces la contiene.
Unidad: Es
una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la
misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos
indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso
el metro.
Las magnitudes por su origen se dividen en dos clases:
Magnitudes
fundamentales: son aquellas magnitudes establecidas
arbitrariamente y consideradas independientes, que sirven de base para escribir
las demás magnitudes, como es el caso de la longitud, masa, tiempo, intensidad
de corriente eléctrica, temperatura termodinámica, intensidad luminosa y
cantidad de sustancia.
Magnitudes
derivadas: son las que se derivan de las magnitudes
fundamentales
Las magnitudes por su naturaleza se
dividen en dos clases:
Magnitudes
escalares: son aquellas magnitudes que para su definición
solo se necesita conocer un valor numérico y una unidad de medida reconocida.
Es el caso del volumen, área, temperatura, etc.
Magnitudes
vectoriales: son aquellas magnitudes en las que
además de tener el valor numérico y la unidad, se necesita conocer una
dirección, un sentido y un punto de aplicación.
UNIDADES
FUNDAMENTALES.
Metro
(m)
Es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo
de 1/299 792 458 de segundo.
Kilogramo
(kg) Es la masa del prototipo internacional de platino iridiado que se conserva
en la Oficina de Pesas y Medidas de París.
Segundo
(s)
Unidad de tiempo que se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de la
radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del
estado fundamental del átomo de cesio 133.
Ampere
(A)
Es la intensidad de corriente constante que, mantenida en dos conductores
rectilíneos, paralelos, de longitud infinita, de sección circular despreciable
y colocados a una distancia de un metro el uno del otro, en el vacío, produce
entre estos conductores una fuerza igual a 2 10-7 N por cada metro de longitud.
Kelvin
(K)
Unidad de temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273, 16 de
la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Candela
(cd)
Unidad de intensidad luminosa, correspondiente a la fuente que emite una
radiación monocromática de frecuencia 540 l0l2 Hz y cuya intensidad energética
en esa dirección es 1/683 W sr-1.
Mol
(mol) Cantidad de sustancia de un sistema que contiene
tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono 12.
La fuerza es una magnitud física que
mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre
dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje
de la física de partículas se habla de interacción).
Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de
modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe
confundirse con los conceptos de esfuerzo o
de energía.
CLASIFICACIÓN:
FUERZA
DE CONTACTO
Como su nombre indica, las fuerzas de
contacto son fuerzas que se ejercen sobre los objetos por contacto directo. Las
fuerzas que actúan sobre los cuerpos cuando están en contacto real se
llaman fuerzas de contacto.
FUERZA DE CONTACTO
Fuerza
aplicada. Es la fuerza que se aplica a un objeto por
otro objeto. Una persona que empuja su auto es un ejemplo de fuerza
aplicada. Cuando la persona empuja el automóvil, entonces hay una fuerza
aplicada que actúa sobre el automóvil. La fuerza aplicada es la fuerza
ejercida sobre el automóvil por la persona
.
.
Fuerza
de fricción. Es el resultado de dos
superficies que se presionan estrechamente juntas. Esto causa fuerzas de
atracción intermoleculares entre las moléculas de diferentes superficies que
producen fricción. Las fuerzas de fricción dependen de la naturaleza de
las superficies. Cuanto más áspera sea la superficie, mayor será la fuerza
de fricción.
Fuerza
de resistencia del aire. Es la fuerza que actúa sobre los
objetos mientras viajan por el aire. Esta fuerza se opone al movimiento
del objeto en el aire.
Ejemplo: un paracaidista que se zambulle en el cielo.
Ejemplo: un paracaidista que se zambulle en el cielo.
Fuerza
de resorte.Es la fuerza ejercida por un resorte
comprimido o estirado sobre cualquier objeto que esté unido a él. Aquí la
magnitud de la fuerza del resorte es directamente proporcional a la cantidad de
estiramiento o compresión del resorte.
Fuerza
de tensión. Es la fuerza que se transmite a través de
una cuerda, soga o cable. La fuerza de tensión se dirige a lo largo del
cable. Esta fuerza tira los objetos por igual en los extremos opuestos del
cable.
Fuerza
normal. También llamada fuerza de soporte. Si un
objeto descansa sobre una mesa, la mesa ejerce una fuerza ascendente sobre el
objeto para soportar el peso del objeto. Si una persona se apoya contra
una pared, la pared empuja horizontalmente a la persona
FUERZA
SIN CONTACTO
Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos sin tocarlas físicamente se llaman fuerzas de no contacto.
Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos sin tocarlas físicamente se llaman fuerzas de no contacto.
Las siguientes fuerzas están bajo fuerzas de no contacto:
GRAVEDAD.
Gravitación o Gravedad es un proceso por el cual los cuerpos con un peso
físico, sin embargo, pequeños, son atraídos hacia la superficie de la
tierra. Estos son atraídos por una fuerza que es proporcional a su peso.
La inspiración es responsable de mantener a todos los planetas en su respectiva
órbita alrededor del sol y es el mejor ejemplo de la fuerza de no contacto.
MAGNETISMO.
Es una propiedad en virtud de la cual ciertas sustancias especiales
llamadas ‘imanes’ ejercen una fuerza especial sobre otros
imanes o sustancias compuestas de hierro
FUERZA
ELECTROSTÁTICA. La electrostática se trata de la
atracción y repulsión de cargas y es otro tipo de fuerza de no contacto.
FUERZA NUCLEAR FUERTE.
La fuerza que actúa en el núcleo se llama fuerza nuclearcomo su nombre lo
sugiere. En un nivel más grande, es la fuerza que
une protones y nucleones, formando el núcleo. Esta es
la más fuerte de las cuatro fuerzas fundamentales o de no contacto.
FUERZA
NUCLEAR DÉBIL. Esta es una fuerza poco común y, por
lo tanto, aparece en muy pocos procesos como la desintegración betade un
núcleo. Esto es responsable del proceso
de descomposición del hidrógeno en las estrellas.
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| resumen de las fuerzas sin contacto de una manera divertida |
Isaac Newton
(Woolsthorpe, Lincolnshire, 1642 - Londres, 1727) Científico inglés. Fundador de la física clásica, que mantendría plena vigencia hasta los tiempos de Einstein, la obra de Newton representa la culminación de la revolución científica iniciada un siglo antes por Copérnico. En sus Principios matemáticos de la filosofía natural (1687) estableció las tres leyes fundamentales del movimiento y dedujo de ellas la cuarta ley o ley de gravitación universal, que explicaba con total exactitud las órbitas de los planetas, logrando así la unificación de la mecánica terrestre y celeste.
PRIMERA LEY DE NEWTON
O LEY DE LA INERCIA
En esta primera ley, Newton expone que
“Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y
rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas ejercidas
sobre él”.La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un
cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton
expone que: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme
y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas
sobre él. El cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en
reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o
una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en
cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a
fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso
respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la
detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una
fuerza, pero nunca entendiendo como está a la fricción.
La segunda ley del movimiento de Newton
dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración
es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente
proporcional a la masa que se mueve”.La segunda ley del movimiento de Newton
dice que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y
ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.Esta ley explica qué ocurre si sobre un
cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una
fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad
en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento
lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en
la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen
aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y
el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas.
TERCERA
LEY DE NEWTON O LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN
Enunciada algunas veces como que
"para cada acción existe una reacción igual y opuesta".Con toda
acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones
mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto. La
tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya
habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de
las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo. Expone que por cada
fuerza que actúa sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual
intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.En términos más explícitos: La tercera
ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una
fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el
cuerpo que la produjo.
ENERGÍA
Se define como la capacidad para
realizar un trabajo. En tecnología y economía,
«energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo
a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso
industrial o económico.
Al mirar a nuestro alrededor se observa
que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y
herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen
en común que precisan del concurso de la energía.
La energía es una propiedad asociada a
los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en
la naturaleza
.
ENERGÍA MECÁNICA
Este tipo de energía se asocia al
movimiento y la posición de un objeto normalmente en algún campo de
fuerza (por ejemplo, el campo gravitatorio). Se suele dividir en
transitoria y almacenada.
La energía transitoria es la energía en
movimiento, es decir, la energía que se transfiere de un lugar a otro. La
energía almacenada es la energía contenida dentro de una sustancia u objeto.
ENERGÍA
CINÉTICA
Es un tipo de energía mecánica, que se
se asocia a los cueros que están en movimiento. Si no se mueve, no posee
energía cinética. Depende de la masa y de la velocidad del cuerpo, es decir,
cuanto más pesada es una cosa, y cuanto más rápido se mueve, más energía
cinética tiene.
ENERGÍA
POTENCIAL
La energía potencial también es un
tipo de energía mecánica, concretamente la energía almacenada. Para entender la
diferencia entre la energía cinética y la potencial, puedes visualizar el vídeo
que se presenta a continuación.
ENERGÍA
GRAVITACIONAL
También es importante comprender la
diferencia entre energía potencial y la energía gravitatoria. Cada objeto puede
tener energía potencial pero la energía gravitacional se almacena
solamente en la altura del objeto. Cada vez que un objeto pesado se mantiene
alto, una fuerza o poder es probable que lo mantenga en equilibrio para que no
caiga.
ENERGÍA
SONORA O ACÚSTICA
La
música no solamente nos hace bailar, sino que el sonido también contiene
energía. De hecho, el sonido es el movimiento de la energía a través de
sustancias en ondas longitudinales. El sonido se produce cuando una fuerza
hace que un objeto o sustancia vibre y, por tanto, la energía se
transfiere a través de la sustancia en una onda.
ENERGÍA
SOLAR
Nuestro planeta recibe aproximadamente
170 peta vatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más
alta de la atmósfera y solo un aproximado 30% es reflejada de vuelta al
espacio el resto de ella suele ser absorbida por los océanos, masas
terrestres y nubes.
El espectro
electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado
principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con
una pequeña parte de radiación ultravioleta. La radiación que es absorbida
por las nubes, océanos, aire y masas de tierra increment an la temperatura
de estas.
ENERGÍA
NUCLEAR
Esta energía es la liberada
del resultado de una reacción nuclear, se puede obtener mediante dos tipos de
procesos, el primero es por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy
livianos) y el segundo es por Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos
pesados).
En las reacciones nucleares se suele
liberar una grandísima cantidad de energía debida en parte a la masa
de partículas involucradas en este proceso, se transforma
directamente en energía. Lo anterior se suele explicar basándose en la
relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran
físico Albert Einstein.
ENERGÍA QUÍMICA
Esta energía es
la retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la
transformación de sustancias químicas que contienen
los alimentos o elementos, posibilita mover objetos o generar
otro tipo de energía.
ENERGÍA HIDRÁULICA
La energía hidráulica o energía hídrica
es aquella que se extrae del aprovechamiento de
las energías (cinética y potencial) de la corriente de
los ríos, saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo de energía considerada
“limpia”
Esta energía es la que tienen las ondas
electromagnéticas tales como la luz visible, los rayos ultravioletas (UV),
los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio, etc.
Su propiedad fundamental es que se
propaga en el vació sin necesidad de ningún soporte
material, se trasmite por unidades llamadas fotones estas
unidades actúan a su
vez también como partículas, el físico Albert Einstein
planteo todo esto en su teoría del efecto fotoeléctrico gracias al cual ganó el
premio Nobel de física en 1921.
. ENERGÍA FOTOVOLTAICA
La energía fotovoltaica y sus
sistemas posibilitan la transformación de luz solar
en energía eléctrica, en pocas palabras es la conversión de
una partícula luminosa con energía (fotón) en una energía electromotriz
(voltaica). La caracteristica principal de un sistema de energía
fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un dispositivo construido de
silicio (extraído de la arena común).
ENERGÍA DE REACCIÓN
ENERGÍA DE REACCIÓN
Es un tipo de energia debido a la
reaccion química del contenido energético de los productos es, en
general, diferente del correspondiente a los reactivos.
En una reacción química el contenido
energético de los productos Este defecto o exceso de energía es el que se pone
en juego en la reacción. La energía absorvida o desprendida
puede ser de diferentes
formas, energía lumínica, eléctrica, mecánica, etc…, aunque
la principal suele ser en forma de energía calorífica. Este calor se
suele llamar calor de reacción y suele tener un valor único para
cada reacción, las reacciones pueden también debido a esto ser
clasificadas en exotérmicas o endotérmicas, según que haya desprendimiento
o absorción de calor.
ENERGÍA IÓNICA
La energía de ionización es la cantidad
de energía que se necesita para separar el electrón menos fuertemente unido de un átomo neutro
gaseoso en su estado fundamental.
ENERGÍA GEOTÉRMICA
Esta
corresponde a la energía que puede ser obtenida en base al
aprovechamiento del calor interior de la tierra, este calor se debe a varios
factores entre los más importantes se encuentran el gradiente geotérmicoovable
si no sigue esas premisas dichas anteriormente.
RESISTENCIA
DE LOS TEJIDOS HUMANOS
RESISTENCIA
DE LOS HUESOS
El hueso está sometido permanentemente
a fuertes presiones. Sentarse somete a las vértebras inferiores a una presión equivalente
a la que soporta un buceador que se encuentra a 170 metros de profundidad. Y un
salto de longitud provoca en el fémur de un atleta una fuerza equivalente al
peso de 9 toneladas.
Para lograr esta resistencia sin pesar demasiado, el hueso cuenta con dos tipos de tejidos, el compacto y el esponjoso. El tejido compacto tiene dos componentes principales. Una parte mineral, formada por sales de calcio, y el colágeno, una sustancia gelatinosa que en forma de fibras atraviesa todo el entramado mineral. El tejido esponjoso está en el centro del hueso y no es muy resistente, pero sí muy ligero, lo que evita el exceso de peso.
Para lograr esta resistencia sin pesar demasiado, el hueso cuenta con dos tipos de tejidos, el compacto y el esponjoso. El tejido compacto tiene dos componentes principales. Una parte mineral, formada por sales de calcio, y el colágeno, una sustancia gelatinosa que en forma de fibras atraviesa todo el entramado mineral. El tejido esponjoso está en el centro del hueso y no es muy resistente, pero sí muy ligero, lo que evita el exceso de peso.
Las partes delicadas del cuerpo, como
son el cerebro, la médula espinal, el corazón y los pulmones, deben ser
protegidas de golpes que las puedan dañar; los huesos que constituyen el
cráneo, la columna vertebral y las costillas cumplen esta función, como se
observa en la figura 2.
Los
huesos son el almacén para una gran cantidad de productos químicos necesarios
en la alimentación del cuerpo humano.
Los dientes son huesos especializados
que sirven para cortar (incisivos), rasgar (caninos) y moler (molares) los
alimentos que ingerimos para suministrar al cuerpo los elementos necesarios.
Los huesos más pequeños del cuerpo
humano son los que forman el oído medio, conocidos como martillo, yunque y
estribo, y que transmiten el sonido convirtiendo las vibraciones del aire en
vibraciones del líquido de la cóclea; estos son los únicos huesos del cuerpo
que mantienen su tamaño desde el nacimiento.
Por ser el hueso un tejido vivo, cambia
en el tiempo. Al proceso continuo de destruir el tejido viejo y crear el nuevo
se le llama remodelación. La remodelación ósea es llevada a cabo por
los osteoclastos, que son las células encargadas de la destrucción del tejido
viejo y los osteoblastos, que construyen el nuevo. La remodelación ósea es un
trabajo muy lento, de forma tal que tenemos el equivalente de un nuevo
esqueleto cada siete años aproximadamente.
Mientras el cuerpo es joven y crece, la
principal actividad la tienen los osteoblastos, mientras que después de los
cuarenta años los osteoclastos son los más activos; esto explica por qué las
personas se achican a medida que envejecen. Estos procesos son graduales y
lentos, excepto en los primeros años de vida en los que el crecimiento es muy
rápido y después de los ochenta años en los que las personas decrecen
rápidamente.
En el cuerpo humano, los huesos tienen
seis funciones que cumplir y para las cuales están diseñados óptimamente; éstas
son: soporte, locomoción, protección de órganos, almacén de componentes
químicos, alimentación y trasmisión del sonido.
La función de soporte es muy obvia en
las piernas: los músculos se ligan a los huesos por tendones y ligamentos y el
sistema de huesos y músculos soporta el cuerpo entero. La estructura de soporte
puede verse afectada con la edad y la presencia de ciertas enfermedades.
ESTRUCTURA DE LOS HUESOS
El hueso es tejido duro que
constituye la mayor parte del esqueleto y consta de elementos orgánicos
(células y matriz) e inorgánicos (minerales). Sus componentes son:
CARTÍLAGO. Tejido
firme, pero flexible, que cubre los extremos de los huesos en una articulación
DISCO
EPIFISIARIO. Se sitúa en los huesos largos e
indica el sitio de unión entre epífisis (extremo del hueso) y diáfisis (porción
cilíndrica), y está presente sólo en los huesos en crecimiento.
PERIOSTIO. Membrana
externa que contiene nervios y vasos sanguíneos que nutren al hueso.
HUESO
COMPACTO. Parte superficial lisa y muy dura del
esqueleto.
HUESO
ESPONJOSO. Se encuentra dentro del hueso compacto y
aunque no es tan duro como éste, tiene cierta resistencia.
ENDOSTIO. Tejido
que cubre la pared interna de la cavidad medular del hueso.
CAVIDAD
MEDULAR. Espacio que contiene la médula ósea en la
diáfisis de un hueso largo.
MÉDULA
ÓSEA. Sustancia espesa cuya función consiste en
producir células sanguíneas.
ABERTURA. Permite
la entrada de vasos nutrientes.
VASOS
NUTRIENTES. Conducen sustancias al interior
del hueso para proporcionar nutrientes y permite la salida de las células que
se forman en él.
ELASTICIDAD
Y RESISTENCIA DE LOS TEJIDOS HUMANOS
La elasticidad es una propiedad que
también se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos,
teniendo esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de
acuerdo a diferentes situaciones.
Alrededor de 85% de la masa muscular
esquelética del ser humano está compuesta por fibras musculares propiamente
dichas.
El 15% restante está formado en gran
parte por tejido conectivo compuesto en cantidades variables por fibras
colágenas, reticulares y elásticas
FIBRAS COLÁGENAS.
FIBRAS COLÁGENAS.
Son las más abundantes. Están formadas
por la proteína colágeno. Brindan rigidez y resistencia al tejido. El
colágeno es la proteína más abundante del organismo humano, representando el
30% del total. Se encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre
todo en el hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y
resistentes.
FIBRAS ELÁSTICAS
FIBRAS ELÁSTICAS
. Son más pequeñas que las de
colágeno, se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están
constituidas por la proteína (colágeno) y elastina.
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