Conceptos Fundamentales de la Física: Definiciones, Ramas y Magnitudes

1. Introducción a la Física

La Física estudia la materia, la energía, el movimiento y las fuerzas, así como los fenómenos naturales.

¿Con qué otras ciencias está estrechamente vinculada la Física para la formulación y cuantificación de sus principios?

Principalmente con las Matemáticas, porque las usa para hacer cálculos y expresar leyes. También se relaciona con la Química, Biología, Astronomía y Geología.

¿De dónde proviene la palabra "Física" y qué significa?

Proviene del griego "physis", que significa naturaleza.

Ramas principales de la física

• Mecánica: movimiento.
• Termodinámica: calor.
• Electromagnetismo: electricidad y magnetismo.
• Óptica: luz.
• Acústica: sonido.
• Física moderna: átomos y partículas.

Tipos de físicos

Los físicos se clasifican en dos tipos principales:

• Físicos teóricos: Desarrollan teorías y modelos.
• Físicos experimentales: Realizan experimentos para comprobar las teorías.

Alcance de la Física

Actualmente, los conocimientos de la física abarcan desde las partículas fundamentales más pequeñas hasta el nacimiento de las estrellas en el universo.

2. Medición: Definición y Tipos de Medida

Medición: Es el proceso de comparar una magnitud con una unidad para saber cuánto mide.

Tipos de medida

• Directa: Se obtiene usando un instrumento (regla, balanza, termómetro).
• Indirecta: Se calcula con una fórmula (por ejemplo, velocidad = distancia ÷ tiempo).

3. Ramas de la Física (Ampliación)

• Mecánica: Estudia el movimiento y las fuerzas.
• Termodinámica: Estudia el calor y la temperatura.
• Electromagnetismo: Electricidad y magnetismo.
• Óptica: La luz.
• Acústica: El sonido.
• Física moderna: Átomos, energía nuclear y relatividad.

4. Unidades y Magnitudes

Magnitudes fundamentales

Son aquellas que no dependen de otras:

• Longitud: metro (m)
• Masa: kilogramo (kg)
• Tiempo: segundo (s)
• Temperatura: kelvin (K)
• Corriente eléctrica: ampere (A)
• Cantidad de sustancia: mol (mol)
• Intensidad luminosa: candela (cd)

Magnitudes derivadas

Se obtienen combinando las fundamentales:

• Velocidad: m/s
• Fuerza: newton (N)
• Energía: joule (J)
• Presión: pascal (Pa)

Unidades suplementarias

• Ángulo plano: radián (rad)
• Ángulo sólido: estereorradián (sr)

5. El Método Científico: ¿Qué es una Hipótesis?

Es una explicación o respuesta posible a un problema, que puede comprobarse mediante experimentos.

Ejemplo:
"Si una planta recibe más luz, crecerá más rápido."

6. Sistemas Físicos y Constantes Físicas

Sistema físico

Es la parte del universo que se estudia. Ejemplos:

• Un automóvil.
• Una pelota.
• Un vaso con agua.
• El sistema solar.

Constantes físicas

Son valores que no cambian. Ejemplos:

• Velocidad de la luz: $3 \times 10^8 \text{ m/s}$
• Gravedad de la Tierra: $9.8 \text{ m/s}^2$

7. Variables en la Experimentación

• Variable independiente: Es la que se manipula o cambia.
• Variable dependiente: Es la que cambia como resultado de la independiente.

Ejemplo:
Si aumentas la cantidad de agua a una planta:

• Independiente: cantidad de agua.
• Dependiente: crecimiento de la planta.

Lo más importante para memorizar

• Medición: comparar una magnitud con una unidad.
• Medida directa: con instrumentos.
• Medida indirecta: con cálculos.
• 7 magnitudes fundamentales: metro, kilogramo, segundo, kelvin, ampere, mol y candela.
• Magnitudes derivadas: velocidad, fuerza, energía y presión.
• Hipótesis: explicación que se puede comprobar.
• Sistema físico: objeto o parte del universo que se estudia.
• Constantes físicas: velocidad de la luz y gravedad.
• Variable independiente: la cambias tú.
• Variable dependiente: es el resultado.