Conceptos Básicos de Física y Química: Magnitudes, Medidas y Movimiento

El Método Científico

El método científico es un proceso sistemático utilizado para investigar y comprender el mundo natural. Se compone de las siguientes etapas:

• Observación: Se identifica un fenómeno o problema a estudiar.
• Formulación de hipótesis: Se propone una explicación tentativa para el fenómeno observado.
• Experimentación: Se diseñan y realizan experimentos para probar la hipótesis.
• Organización de los datos experimentales: Se recopilan y analizan los datos obtenidos durante la experimentación.
• Extracción de conclusiones: Se interpretan los resultados y se determina si la hipótesis es válida o no.
• Elaboración de una teoría: Si la hipótesis es validada por la experimentación, puede formar parte de una teoría científica más amplia.

Ciencias de la Naturaleza

Las ciencias de la naturaleza se encargan de estudiar los fenómenos que ocurren en el mundo natural. Entre ellas, destacan la física y la química.

Física

La física es la ciencia que estudia los fenómenos físicos y las leyes básicas que los rigen. Los fenómenos físicos son cambios que experimentan las sustancias sin que se altere su naturaleza. Un ejemplo de fenómeno físico es cortar carne.

Química

La química es la ciencia que estudia los fenómenos químicos y las leyes básicas que los rigen. Los fenómenos químicos son cambios que experimentan las sustancias en los que sí se altera su naturaleza. Un ejemplo de fenómeno químico es quemar papel.

Las Magnitudes Físicas y su Medida

Una magnitud física es toda propiedad de un cuerpo que se puede medir, es decir, que posee una cierta cantidad que puede ser cuantificada. Para medir una magnitud física, se compara su valor con otra medida de la misma magnitud adoptada previamente como unidad de medida.

Tipos de Magnitudes

• Magnitudes extensivas: Su valor es directamente proporcional a la cantidad de masa que posee el cuerpo considerado. Ejemplos: volumen, energía.
• Magnitudes intensivas: Su valor es independiente de la cantidad de masa que posee el cuerpo considerado. Ejemplos: temperatura de fusión y ebullición. Son propiedades características.

Tipos de Medidas

• Medidas directas: Su valor se obtiene directamente del proceso de medida. Ejemplo: La longitud de un segmento se puede medir con una cinta métrica.
• Medidas indirectas: Son el resultado de una operación matemática entre medidas directas. Ejemplo: Para medir la superficie de un rectángulo, se multiplica la base por la altura.

Magnitudes Escalares y Vectoriales

• Magnitudes escalares: Quedan determinadas por un valor numérico y la unidad de medida.
• Magnitudes vectoriales: Quedan determinadas si se expresa su módulo, dirección y sentido.

Ecuación de Dimensiones

La ecuación de dimensiones nos sirve para:

1. Indicar la relación que hay entre una magnitud derivada y las magnitudes fundamentales de las cuales depende.
2. Comprobar la homogeneidad de una expresión matemática.

Para obtener la ecuación de dimensiones, tenemos que expresar las magnitudes que intervienen en función de las magnitudes fundamentales. La magnitud derivada se pone entre corchetes, y las magnitudes fundamentales se representan por su letra correspondiente: masa (M), longitud (L), tiempo (T).

Notación Científica

La notación científica consiste en escribir cada número mediante una parte entera de una sola cifra no nula, una parte decimal y una potencia de 10 de exponente entero.

Factor de Conversión

Un factor de conversión es una fracción que expresa la equivalencia entre dos unidades que se desea transformar. Es equivalente a la unidad.

Errores en la Medición

• Error de resolución: Se debe a la limitación de los aparatos de medida para medir variaciones de una magnitud.
• Error accidental: Se comete casualmente y no puede ser controlado.
• Error sistemático: Se debe a un error en el aparato de medida o a un mal uso por parte del operario. Siempre produce errores por exceso o por defecto. Se soluciona calibrando el instrumento o utilizándolo mejor.
• Error absoluto: De una medida es la diferencia, en valor absoluto, entre el valor aproximado obtenido en la medición y el valor verdadero o exacto de la medida.
• Error relativo: De una medida es el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero o exacto de la medida.

Exactitud, Resolución y Precisión

• Exactitud: Grado de aproximación entre el valor obtenido y su valor exacto.
• Resolución o sensibilidad: Mínima variación de la magnitud medida que detecta el aparato. Se representa con Ea.
• Precisión: Grado de aproximación entre una serie de medidas de la misma magnitud obtenidas de igual manera.

Valor numérico: Una medida queda determinada mediante un valor numérico con todas sus cifras significativas y el error absoluto.

Sistema de Referencia y Relatividad del Movimiento

Un sistema de referencia es un punto o un conjunto de puntos respecto al cual describimos el movimiento de un cuerpo. Un objeto se encuentra en movimiento con respecto a un determinado sistema de referencia cuando su posición respecto a este sistema varía con el tiempo; en caso contrario, decimos que está en reposo.

Relatividad del movimiento: El estado de movimiento o de reposo de un cuerpo depende del sistema de referencia adoptado.