Fundamentos de Física: Conceptos, Modelos y Sistemas de Medición

¿Qué es la Física?

La Física es la ciencia que estudia la materia, la energía, el espacio y sus interacciones.

Ramas de la Física

• Física Clásica: Incluye mecánica, acústica, óptica, termodinámica y electromagnetismo.
• Física Moderna: Abarca relatividad, cuántica, física atómica, nuclear, partículas y física de plasma.

Modelos Físicos a través de la Historia

• Modelo Aristotélico: Propuesto por Aristóteles desde la Antigüedad hasta el siglo XVI. Consistía en encontrar el orden de las cosas mediante los elementos: tierra, agua, aire, fuego y éter.
• Modelo Newtoniano: Desarrollado por Newton, Galileo Galilei y Kepler (siglos XVI al XIX). Se centra en la causa mecánica de los fenómenos observables y constituye la base de la física clásica.
• Modelo Moderno: Impulsado por Albert Einstein, Planck y Tesla en el siglo XX. Estudia la materia a nivel microscópico, las partículas y la velocidad de la luz (300,000 km/s).

Medición y Magnitudes Físicas

La medición es fundamental para la ciencia, requiriendo una magnitud física y una unidad de medida.

Magnitudes Fundamentales

Se miden de forma directa y no dependen de ninguna otra. Son las magnitudes básicas:

• Longitud (metros)
• Masa (kilogramos)
• Tiempo (segundos)
• Temperatura (grados Celsius)
• Cantidad de sustancia (mol)
• Intensidad luminosa (candela)
• Electricidad (amperios)

Magnitudes Derivadas

Se forman mediante la combinación de dos o más magnitudes fundamentales, tales como:

• Velocidad (m/s)
• Aceleración
• Área (m²)
• Volumen (m³)
• Fuerza (kg·m/s² o Newton)

Sistemas de Unidades

• Sistema Internacional (SI): Establecido en 1875 en Francia por el Buró Internacional de Pesas y Medidas para estandarizar los patrones de medición.
• Sistema Cegesimal (CGS): Fue uno de los primeros sistemas establecidos, propuesto en 1832 por el matemático y científico alemán Karl Gauss.
• Sistema Inglés: Sus orígenes se remontan al Reino Unido; es utilizado en Estados Unidos y algunos países de habla inglesa. Sus unidades fundamentales son el pie, la libra y el segundo.

Conceptos Básicos de Movimiento y Dinámica

• Movimiento: Cambio de posición de un cuerpo en el espacio a través del tiempo.
• Distancia: Espacio recorrido por el cuerpo durante el cambio de posición.
• Desplazamiento: Distancia recorrida en línea recta desde la posición inicial a la final.
• Rapidez: Relación que existe entre la distancia recorrida por un cuerpo y el tiempo.
• Velocidad: Relación entre el desplazamiento de un objeto y el tiempo que tarda en recorrerlo.
• Masa: Medida de la propiedad de todos los cuerpos de resistirse a los cambios de estado.
• Aceleración: Cambio en la velocidad o rapidez de un cuerpo durante su movimiento.
• Fuerza: Agente capaz de producir un cambio en el movimiento de los cuerpos.
• Peso: Fuerza con la que la gravedad atrae a un cuerpo.