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FENÓMENOS
FÍSICOS Y FENÓMENOS QUÍMICOS |
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En la Naturaleza nos encontramos con muchos procesos de cambio. Estos procesos
los podemos dividir en dos grandes grupos: procesos físicos y procesos
químicos. ¿En qué se diferencian?
PROCESOS QUÍMICOS: son procesos de cambio en los que cambia la
naturaleza de las sustancias, unas sustancias se transforman en otras
diferentes. Un ejemplo lo tienes en la comida, cuando preparamos un plato unos
ingredientes que compramos en el súper se transforman al cocinarlos en una
comida deliciosa que se diferencia bastante de los ingredientes de partida.
PROCESOS FÍSICOS: son procesos de cambio en los que no cambia la
naturaleza de las sustancias, las sustancias siguen siendo las mismas después
del cambio. Por ejemplo cambiar un cuerpo de sitio, calentarlo, hacerlo cambiar
de estado, no supone que se convierta en una sustancia diferente.
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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MAGNITUDES FÍSICAS |
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¿A qué llamamos magnitudes en física?
MAGNITUD: es cualquier propiedad de un cuerpo que sea medible, es decir,
que se pueda cuantificar o expresar con números.
Diferenciaremos entre magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas, éstas
se definen a partir de las fundamentales, que son escogidas por convenio
entre los científicos.
¿Qué es medir
una magnitud física?
MEDIR es comparar una cantidad de una magnitud con otra cantidad
de la misma magnitud que se toma como patrón (o referencia) y que se denomina UNIDAD.
¿Te fijas como mide la distancia a una barrera el árbitro en un partido? Si la
barrera le parece que está muy cerca del jugador que saca la falta mide con
pasos la distancia a la que debe estar la barrera. Compara la distancia a la que
está la barrera con otra distancia, su paso. Cuando no tenemos una unidad de
medida mejor un paso nos saca del apuro, es una medida aproximada, pero siempre
será mejor una medida aproximada que ninguna medida. Recuerda el verbo
importante es comparar, medir es comparar, ya sabes qué.
¿Cómo elegir
una unidad?
Cuando se
elige una unidad se piensa en una serie de requisitos que es conveniente que cumpla, como :
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MEDIDAS Y ERRORES |
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¿Cómo
debemos expresar el resultado de una medida?
Debemos ser
conscientes que nunca podremos realizar una medida que nos dé un valor exacto
de lo que medimos. Estamos condicionados por los aparatos de medida que
utilizamos. Por ejemplo, si medimos con una cinta métrica que está graduada en
centímetros nunca podremos conseguir una precisión de milímetros en la
medida.
Por tanto,
cuando realizamos una medida cometemos errores. No porque queramos, sino porque
es así el proceso de medida.
Si realizamos
una única medida cometemos una imprecisión que equivale a la división más
pequeña del aparato de medida. Fíjate siempre en cuál es la división más
pequeña de los aparatos de medida que utilices.
Por ejemplo,
medimos un folio con una regla que aprecia milímetros. Obtenemos un resultado
de 29,7 cm. ¿Cómo debemos indicar esta medida? Esta longitud la deberíamos
indicar de la siguiente forma: L = 39,7 ± 0,1 cm
Error
absoluto
0,1 cm es la imprecisión que cometemos cuando
realizamos medidas con una regla graduada en milímetros. Esta cantidad es el error
absoluto que cometemos cuando hacemos esta medida.
Si hacemos una única medida el error absoluto
es equivalente a la imprecisión del aparatos de medida, o a su división más
pequeña.
Como nunca conoceremos el valor exacto de una
medida podemos acercarnos a ese valor repitiendo varias veces la medida, luego
calculamos la media aritmética, y ese será el valor que tomamos como valor
exacto o real.
Para una serie de medidas, el error absoluto es
la diferencia entre el valor obtenido en una medida y el valor exacto,
calculado con la media aritmética.
El error absoluto será como mínimo el valor de
la división más pequeña del aparato de medida.
Error relativo
Las medidas pueden ser muy diferentes, en general
medidas grandes tendrán errores absolutos grandes y medidas pequeñas tendrán
errores absolutos pequeños. Si queremos saber lo buena o mala que es una medida
debemos calcular el error relativo que relaciona el error absoluto de una medida
con el valor exacto de la medida, y se suele dar en tanto por cien. Cuanto menor
sea el error relativo mejor, de más calidad, será la medida.
El error relativo es el cociente en porcentaje
del error absoluto de una medida y el valor exacto de la medida.
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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SISTEMA INTERNACIONAL
DE UNIDADES (S.I.) |
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Hasta finales del siglo XIX, cada país utilizaba para medir una misma magnitud
una unidad diferente. Hoy en día, la mayoría de los países acepta el SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.)
Las unidades
fundamentales del Sistema Internacional:
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Magnitudes básicas del Sistema Internacional de Unidades |
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MAGNITUD |
UNIDAD |
SÍMBOLO |
| Longitud |
metro |
m |
| Masa |
kilogramo |
kg |
| Tiempo |
segundo |
s |
| Intensidad de corriente eléctrica |
amperio |
A |
| Temperatura termodinámica |
grado Kelvin |
K |
| Cantidad de sustancia |
mol |
mol |
| Intensidad luminosa |
candela |
cd |
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DEFINICIONES |
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DEFINICIÓN
PREVIA |
DEFINICIÓN
DESDE 2019 |
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metro |
El metro es la distancia recorrida por la luz
en el vacío en
1/299.792.458 segundos. |
El metro, símbolo m, es la unidad SI de
longitud. Se define al fijar el valor numérico de la velocidad de la luz en
el vacío, c, en 299 792 458, cuando se expresa en la unidad m·s−1,
donde el segundo se define en función de la frecuencia del Cesio ΔνCs.
c = 299 792 458 m·s−1 |
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kilogramo |
Masa del kilogramo patrón internacional, que se
conserva en Sèvre, cerca de Paris. |
El kilogramo, símbolo kg, es la unidad SI
de masa. Se define al fijar el valor numérico de la constante de Planck, h,
en 6,626 070 15·10−34, cuando se expresa en la unidad J·s,
igual a kg·m2·s−1, donde el metro y el segundo
se definen en función de c y ΔνCs h = 6,626 070
15·10−34 J·s |
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segundo |
El segundo es la duración de 9.192.631.770
periodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles
hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. |
El segundo, símbolo s, es la unidad SI de
tiempo. Se define al fijar el valor numérico de la frecuencia de la
transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de
cesio-133, ΔνCs, en 9 192 631 770, cuando se expresa en
la unidad Hz, igual a s−1. ΔνCs =
9 192 631 770 s−1 |
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amperio |
El amperio es aquella corriente constante
que, mantenida en dos conductores paralelos rectos de longitud infinita, de
sección circular despreciable, y colocados a 1 m de distancia en el vacío,
produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2·10−7
newton por metro de longitud. |
El amperio, símbolo A, es la unidad SI de
corriente eléctrica. Se define al fijar el valor numérico de la carga
elemental, e, en 1,602 176 634 ·10−19, cuando se expresa en
la unidad C, igual a A·s, donde el segundo se define en función de ΔνCs.
e = 1,602 176 634 ·10−19 C |
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kelvin |
Fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica
del punto triple del agua. |
El kelvin, símbolo K, es la unidad SI de
temperatura termodinámica. Se define al fijar el valor numérico de la
constante de Boltzmann, k, en 1,380 649 ·10−23, cuando se expresa
en la unidad J·K−1, igual a kg·m2·s−2·K−1,
donde el kilogramo, el metro y el segundo se definen en función de h, c y ΔνCs.
k = 1,380 649 ·10−23 J·K−1 |
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mol |
Cantidad de sustancia de un sistema que
contiene
tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono−12. Se
debe especificar el tipo de las entidades elementales, ya sean átomos,
moléculas, iones, electrones, u otras. |
El mol, símbolo mol, es la unidad SI de
cantidad de sustancia. Un mol contiene exactamente 6,022 140 76 ·1023
entidades elementales. Esta cifra es el valor numérico fijo de la constante
de Avogadro, NA, cuando se expresa en la unidad mol−1,
y se denomina número de Avogadro.
La cantidad de sustancia, símbolo n, de un sistema, es una medida del número
de entidades elementales especificadas. Una entidad elemental puede ser un
átomo, una molécula, un ion, un electrón, cualquier otra partícula o grupo
especificado de partículas.
NA = 6,022 140 76 ·1023 entidades elementales. |
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candela |
Intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540·1012 hercios y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián. |
La candela, símbolo cd, es la unidad SI de
intensidad luminosa en una dirección dada. Se define al fijar el valor
numérico de la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia
540·1012 Hz, Kcd, en 683, cuando se expresa en la
unidad lm·W−1, igual a cd·sr·W−1, o a cd·sr·kg−1·m−2·s3,
donde el kilogramo, el metro y el segundo se definen en función de h, c y ΔνCs.
Kcd = 683 lm·W−1 |
Magnitudes
derivadas.
Son magnitudes que se definen a partir de las magnitudes fundamentales. Por
ejemplo:
Múltiplos
y submúltiplos:
| Prefijo |
Símbolo |
Factor multiplicador |
| Tera- |
T |
1012 u |
| Giga- |
G |
109 u |
| Mega- |
M |
106 u |
| kilo- |
k |
103 u |
| hecto- |
h |
102 u |
| deca- |
da |
10 u |
| unidad |
u |
1 u |
| deci- |
d |
10-1 u |
| centi- |
c |
10-2 u |
| mili- |
m |
10-3 u |
| micro- |
μ |
10-6 u |
| nano- |
n |
10-9 u |
| pico- |
p |
10-12 u |
El factor multiplicador es el número por el que tienes que multiplicar la
medida para transformarla en la unidad.
Por ejemplo, 2 Mm = 2·106 m o
5 nm = 5·10-9 m
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TRANSFORMACIÓN DE
UNIDADES |
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Las unidades se transforman con facilidad a través de los factores de
conversión. Consiste en multiplicar una medida por el cociente que nos da la
equivalencia entre la unidad que queremos sustituir y la nueva unidad. Este
cociente tiene valor unidad, ya que el numerador es equivalente al denominador.
La unidad que ponemos en el denominador es la que queremos eliminar, y en el numerador
va la nueva unidad. Cuando escribas la equivalencia entre las unidades dale valor
unidad a la mayor de ellas. Por ejemplo: es más fácil entender 1 km = 1000 m que
1 m = 0,001 km aunque sean las dos igualdades válidas.
La equivalencia entre (km) y (m) es: 1 km = 103 m
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
La equivalencia entre
(km) y (m) es: 1 km = 103 m. Y la
equivalencia entre (h) y (s) es: 1 h
= 3600 s.
La equivalencia entre
(km) y (m) es: 1 km = 103 m. Y la
equivalencia entre (h) y (s) es: 1 h
= 3600 s.
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
Es importante
también saber pasar de complejo de h:min:s a horas, y viceversa, ya que en la vida diaria nos manejamos en horas, minutos y segundos. Como por ejemplo, cuando abriste esta página eran las:
. ¿Que hacer en estos casos?
Pasar de complejo a incomplejo: ¿Cuántas horas son 2h:25min:30s?
a) Pasa los minutos a horas, y los segundos a horas y suma: 2h:25min:30s = 2h + 25min · 1h/60min + 30s · 1h/3600s = 2,425h
b) O también, aprovechar la tecla (º ' '') de grados, minutos y segundos de la calculadora, que también sigue el sistema
sexagesimal:
2h:25min:30s = 2 (º ' '') 25 (º ' '') 30 (º ' '') = 2,425h
Pasar de incomplejo a complejo: ¿Cuántas h:min:s son 1,755h?
a) Pasa los decimales de horas a minutos, y los decimales de minutos a segundos:
1,755h = 1h + 0,755h · 60min/1h = 1h + 45,3 min = 1h + 45min + 0,3 min · 60s/1min =1h 45min 18s
b) O también, aprovechar la tecla (º ' '') de grados, minutos y segundos de la calculadora, que también sigue el sistema
sexagesimal:
1,755h = 1,755 (º ' '') (=) (º ' '') = 1º 45º 18 = 1h 45min 18s
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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EL MÉTODO CIENTÍFICO |
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Es el método que siguen los científicos para realizar su trabajo, que es
descubrir esas leyes que se esconden en el mundo que nos rodea y nos permiten
entenderlo mejor. Con ellas podremos predecir situaciones nuevas y buscar
aplicaciones tecnológicas que nos hagan la vida más agradable.
Este método se basa en una serie de etapas que habrá que seguir de forma
consecutiva.
1º)
Presentación de un problema a investigar.
Los niños pequeños una de las cosas que primero aprenden a decir es ¿por qué?.
Los científicos también. Sólo que estos lo dicen durante toda la vida. Y no son
fáciles de convencer, parten de la experiencia de la realidad que les proporciona
la
observación.
OBSERVACIÓN: Tratar de extraer
la máxima información, a poder ser
cuantitativa, del fenómeno observado.
-
Tendremos que
MEDIR, para transformar nuestras observaciones en datos
cuantitativos.
-
Emplearemos
APARATOS DE MEDIDA que deberán estar adecuadamente calibrados y manipulados.
-
RECOGIDA DE
DATOS:Recogeremos toda la información complementaria que
podamos, y aprovecharemos otras investigaciones previas o similares.
2º)
Dar una explicación del problema.
Los interrogantes que surgen en el apartado anterior hay que explicarlos mediante
diferentes hipótesis. Es importante no desechar a priori ninguna de las hipótesis.
FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS: Una
hipótesis es una suposición que
explica determinado fenómeno y que puede ser comprobada por vía
experimental. Las hipótesis pueden ser válidas o no válidas, serán válidas
cuando se puedan comprobar por medio de experimentos cuantitativos. Las hipótesis
válidas pueden ser verdaderas o falsas, serán verdaderas cuando el resultado
del experimento confirma la hipótesis, si el resultado del experimento contradice
la hipótesis será falsa.
3º)
Comprobar experimentalmente la veracidad de las hipótesis.
EXPERIMENTACIÓN: Primero
aislaremos las variables que influyen en el problema. Luego observaremos que ocurre
al mantener constantes todas las variables
menos dos. ¿Cómo se comporta una cuando varía la otra? Elaboraremos gráficas
para indagar la relación matemática entre las variables. Con esta información
se verá si se verifica la hipótesis o no.
4º) Emisión de
conclusiones.
Redactar el informe de la investigación, con las hipótesis que se aceptan como
verdaderas. Debe recoger el proceso desde la presentación del problema hasta la emisión de
conclusiones.
Nada mejor para entender el Método Científico que practicarlo. La siguiente
práctica se puede hacer en casa con materiales sencillos. Puedes llegar a descubrir
la ley del péndulo y fabricar un reloj muy simple. Atrévete.
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CAMBIADOR
DE UNIDADES |
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Utiliza como separador de decimales el punto:
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