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TEMA 1: El ámbito de la Física Objetivos Establecer y comparar cantidades al orden de magnitud más cercano. Establecer los rangos de magnitud de distancias, masas y tiempos que ocurren en el universo, desde los más pequeños a los más grandes Establecer relaciones de cantidades como diferentes órdenes de magnitud Estimar valores aproximados de cantidades cotidianas para una o dos figuras significativas y/o el orden de magnitud más cercano. Magnitud física Una magnitud física es toda propiedad o cualidad de los cuerpos que puede medirse por métodos directos o indirectos y por tanto, se puede expresar mediante números. Ej: el tiempo, la masa, la longitud, la temperatura, el volumen, la velocidad, la densidad, etc. Magnitudes fundamentales y derivadas Las magnitudes fundamentales son magnitudes independientes, es decir, no pueden definirse en función de ninguna otra magnitud. Son: longitud (m), masa (kg), tiempo (s), intensidad de corriente eléctrica (A), temperatura (K), cantidad de sustancia (mol) e intensidad luminosa (cd). Las magnitudes derivadas son las que se definen a partir de las magnitudes fundamentales. Magnitudes escalares y vectoriales Las magnitudes escalares quedan definidas por un valor numérico y la unidad Las magnitudes vectoriales quedan definidas por un valor numérico (módulo), la dirección, el sentido y la unidad. Análisis dimensional La ecuación de dimensiones es una expresión matemática que relaciona una magnitud derivada con las fundamentales. La magnitud derivada a definir se representa entre corchetes, y para hallarla se sustituye cada magnitud por sus dimensiones correspondientes. En Mecánica, las dimensiones que corresponden a las magnitudes fundamentales son: Longitud = L Masa = M Tiempo = T Ej: velocidad = desplazamiento/tiempo [v] = L/T = L.T-1 1 Ej.: Comprobar que las ecuaciones correspondientes a Ec y Ep tienen la misma ecuación dimensional Ec = ½ mv2 Ep = mgh (los números no tienen dimensiones) [Ec] = ML2T-2 [Ep]= MLT-2L = ML2T-2 Ordenes de magnitud multiplos prefijo factor símbolo 1027 Ejemplos Límite del Universo observable en m yotta 1024 Y zetta 1021 Z exa 1018 E Cúmulo globular de Omega Centauri en m peta 1015 P Nebulosa de Stingray en m tera 1012 T Disco duro en TB (Terabytes) giga 109 G Memoria RAM en Gb mega 106 M Energía en MeV kilo 103 k Masa en kg hecto 102 h Volumen en hl deca 101 da Orden de masa de la Tierra en kg submútiplos prefijo factor símbolo Ejemplos deci 10-1 d Cubo de 1 dm3 de volumen centi 10-2 c Regla graduada en cm mili 10-3 m Intensidad de la corriente en mA micro 10-6 µ Campo magnético en µT nano 10-9 n Carga eléctrica en nC pico 10-12 p Capacidad de un condensador en pF femto 10-15 f Radio núcleo atómico ~10-15 m atto 10-18 a Quark ~10-18 m zepto 10-21 z 2 Sabías que …. El límite del Universo observable (horizonte cosmológico) es la distancia desde la tierra que nos es posible observar gracias a la detección de las ondas electromagnéticas. El Universo global es el espacio total, es decir, la totalidad del universo. Por tanto, el universo observable es solo una parte del Universo global. Los datos de la sonda WMAP indican que la medida del universo local es de 1027 m. El Universo se expande y además lo hace de forma acelerada con una velocidad mayor que la de la luz. Por ello, si la velocidad de expansión es mayor que la velocidad con la que la onda electromagnética viaja, esa misma onda jamás llegará hasta el otro lado del Universo. La longitud de Plank es una unidad de longitud igual a 10-35 m y equivale a la distancia por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica. El tiempo de Plank (cronón) es el intervalo de tiempo más pequeño que puede ser medido, siendo igual a 5,4.10-44 s. La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) es una sonda que fue lanzada en 2001, y cuya misión es estudiar el cielo y comprobar las teorías sobre el origen y evolución del universo. 3