FÍSICA

Física es un término que proviene del griego phisis y que significa “realidad” o "naturaleza". Se trata de la ciencia que estudia las propiedades de la naturaleza con la asistencia del lenguaje matemático. La física se encarga de las propiedades de la materia, la energía, el tiempo y sus interacciones.

Esta ciencia no es sólo teórica: también es una ciencia experimental. Sus conclusiones pueden ser verificadas mediante experimentos. Además sus teorías permiten realizar predicciones acerca de los experimentos futuros.

Ante el amplio campo de estudio y su extenso desarrollo histórico, la física es considerada como una ciencia fundamental o central.

UNIDADES Y VECTORES

Sistema Internacional de Unidades.

Unidades básicas y derivadas.

En 1960, se realizó la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas en París, Francia. En esta conferencia se acordó utilizar el Sistema Internacional de Unidades como el estándar de medición en el mundo. Aunque algunos países (principalmente anglosajones y colonias de ´estos) no lo utilizan masivamente, es el estándar de trabajo científico.

Hay siete unidades base correspondientes a siete cantidades físicas dimensionalmente independientes. Las magnitudes fundamentales y sus abreviaturas son las siguientes:

Las magnitudes derivadas son aquellas magnitudes que sus unidades dependen de las unidades de otras magnitudes. Ejemplos de magnitudes derivadas que usualmente se consideran derivadas son: velocidad, aceleración y volumen.

Magnitud:
Todo aquello que se puede medir recibe el nombre de magnitud, como por ejemplo el peso, el volumen, el tiempo, etc. Antes del S.I. las unidades de medida se definían en forma arbitraria, variaban de un país a otro y dificultaban el intercambio científico. Unidades utilizadas de forma arbitraria: la pulgada, el pie y una yarda por ejemplo.

Otras conversiones

UNIDADES TERCERO MEDIO

Unidad I: Mecánica
1. Movimiento circular
a. Movimiento circular uniforme. Distinción entre velocidad lineal y velocidad angular. Concepto vectorial de la velocidad. Rapidez constante y velocidad variable en el movimiento circular.
Aceleración centrípeta.
b. Manifestaciones del movimiento circular y de la fuerza centrípeta en ejemplos tales como el auto en la curva, las boleadoras, el sistema planetario.
c. Nociones de momento angular. Reconocimiento de su conservación a través de demostraciones y ejemplos simples de movimiento circular.
2. Conservación de la energía mecánica
a. Comprobación de la independencia del tiempo de la energía mecánica en la caída libre sobre la superficie de la Tierra.
b. Representación gráfica y discusión de la energía potencial gravitacional en una montaña rusa. Deducción del valor de la energía cinética en este movimiento. Puntos de equilibrio estable
e inestable. Puntos de retorno.
c. Disipación de energía y roce. Definición de los coeficientes de roce estático y dinámico. Magnitud y dirección de la fuerza de roce en cada caso. Su dependencia de la fuerza normal a la
superficie de contacto.
d. Aplicaciones cuantitativas a situaciones de la vida diaria a través de la resolución de problemas diversos en modalidad individual y grupal.
Unidad II: Fluidos
1. Hidrostática
a. Distinción entre fluidos, por ejemplo, líquidos, gases y sólidos rígidos. Descripción elemental en términos del movimiento de los átomos o moléculas que los componen.
b. Características de la presión en fluidos. Deducción de la expresión para la presión a distintas profundidades de un líquido. Aplicaciones, como los frenos y prensas hidráulicas. Medición
de la presión sanguínea.
c. El principio de Arquímedes introducido a través de la observación experimental. Determinación de las condiciones de flotabilidad de un objeto: su dependencia de la naturaleza del fluido, por ejemplo, agua, aire, etc. Elaboración de una tabla de datos experimentales; uso de gráficos y análisis de tendencias.
d. Observación y caracterización del fenómeno de la capilaridad. Su importancia en el mundo vegetal, animal y otros ejemplos.
2. Hidrodinámica
a. Expresión de Daniel Bernoulli para la conservación de la energía en un fluido. Discusión y aplicaciones a situaciones como la sustentación de los aviones, los sistemas de regadío, etc.
b. Objetos que se mueven en un fluido: roce y velocidad terminal. Ejemplos tales como el paracaídas, la lluvia, etc.
c. Nociones acerca de los aspectos físicos del sistema cardiovascular. Presión sanguínea.
d. Elaboración individual de un escrito y exposición oral acerca de un personaje científico como Arquímedes, Isaac Newton, Daniel Bernoulli, etc., que incluya una descripción y discusión
de sus principales contribuciones a la ciencia.

UNIDADES SEGUNDO MEDIO

Unidad I: El movimiento
1. Descripción del movimiento
a. Caracterización y análisis de movimientos rectilíneos. Conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración, en su aspecto intuitivo y su formulación gráfica y analítica. Su medición notando la existencia de errores. Discusión de este hecho y su universalidad en física.
b. Sistemas de referencia. Su importancia para describir el movimiento relativo. El rol de Galileo Galilei en la formulación de estos conceptos. Contexto histórico.
2. Fuerza y movimiento
a. El concepto de fuerza que actúa sobre un objeto. Fuerza de acción y fuerza de reacción. Formulación y discusión del principio de inercia.
b. Relación entre fuerza que actúa sobre un móvil y su aceleración. Concepto de masa inercial. Ejemplos en la naturaleza: en el cosmos, la vida diaria, el mundo de lo más pequeño, con
c. Definición de momentum lineal. Su conservación; demostración experimental.
d. Fuerza de gravedad cerca de la superficie de la Tierra. Cálculo del itinerario de un objeto en movimiento vertical. Ilustración del carácter predictivo de las leyes de la dinámica.
e. Caracterización cualitativa del fenómeno del roce. Distinción entre roce estático y roce dinámico. Efecto del pulimiento o lubricación de las superficies de contacto. Apreciación de estos conceptos en situaciones de la vida cotidiana y discusión de predicciones acerca del Comportamiento de objetos que se mueven en presencia de roce en situaciones diversas.
f. Introducción fenomenológica del torque. Deducción y aplicación de la relación entre torque y rotación.
g. Diseño y realización de un procedimiento experimental que ponga a prueba las nociones sobre fuerza y movimiento desarrolladas anteriormente. Comunicación de los resultados a
través de un informe.
3. Energía mecánica
a Concepto de trabajo mecánico a partir de la fuerza aplicada. Potencia mecánica.
b Trabajo y energía potencial debida a la fuerza de gravedad cerca de la superficie de la Tierra. Energía cinética. Conservación de la energía mecánica en ausencia del roce.
Unidad II: El calor
1. La temperatura
a. Equilibrio térmico. Termómetros y escalas de temperatura. Escalas de Kelvin y de Celsius.
b. Dilatación de la materia con el aumento de la temperatura: su manifestación en materiales diversos. El termómetro médico y su uso. El caso contrario del agua: importancia de aceptar lo
inusual y su rol en la generación de nuevos conocimientos.
2. Materiales y calor
a. Introducción fenomenológica del calor como una forma de energía. Definición del calor específico y distinción de esta propiedad en diversos materiales como el agua, el cobre, etc.
b. Transmisión de calor a través de un objeto y su relación con diferencia de temperatura. Distinción fenomenológica entre medios con conductividad térmica diferente, como el vidrio, el
metal, el aire, etc.
c. Distinción de las diferentes fases en que se encuentra la materia: temperaturas de fusión y vaporización. El agua y otros ejemplos. Influencia del calor en los cambios de fase. Descripción
del calor como movimiento de átomos en las diferentes fases.
d. Roce y calor. Sensibilidad térmica de la piel y discusión acerca de su utilidad para apreciar la temperatura de un cuerpo: discusión del error en que se incurre con esta forma de medir.
3. Conservación de la energía
a. Introducción fenomenológica de la transformación de energía mecánica en calor. Unidades y sus equivalencias: la caloría y el Joule.
b. Conservación de la energía y sus transformaciones. Ejemplos integradores de las diversas formas de energías, como el automóvil, el refrigerador, los organismos vivos, etc.
c. Discusión acerca de las consecuencias negativas del malgasto de energía, en términos de la finitud de recursos como el petróleo, y de la responsabilidad individual frente al problema.
Unidad III: La Tierra y su entorno
1. La Tierra
a Descripción del tamaño, masa y composición de la Tierra. Nociones elementales acerca de su origen: enfriamiento, conformación de los océanos y continentes, las grandes cadenas montañosas.
b. El dinamismo del planeta: los sismos, las erupciones volcánicas, cambios en el relieve. Escalas de Richter y Mercalli. Los grandes sismos en Chile.
c. Discusión de las características únicas de la Tierra para la existencia de la vida: presencia de la atmósfera, el agua, las temperaturas adecuadas, etc. Análisis de la responsabilidad individual y colectiva frente a la contaminación de este ambiente privilegiado.
2. El sistema solar
a. Descripción del sistema solar. Relación entre la atracción gravitatoria y las órbitas de planetas y cometas. Comparación entre sus diámetros, masas y órbitas. Descripción del universo geocéntrico de la antigüedad y de la transformación de esta visión en el Renacimiento.
b. Los movimientos de la Tierra: día y noche, el año, las estaciones. Explicación elemental de las mareas sobre la Tierra.
c. La luna. Su tamaño, sus movimientos y fases. La atracción gravitatoria en su superficie. Los eclipses.
d. Presentación cualitativa de la teoría de gravitación de Isaac Newton. Su contexto histórico. Su excepcional capacidad de unificar diversos fenómenos. Su formulación como ejemplo del método científico.
3. El Universo
a. Nociones acerca de las estrellas y su evolución. Dimensiones, composición y otras propiedades descriptivas del Sol.
b. La vía láctea y la situación del sistema solar en ella. Tipos de galaxias y estructura en gran escala del Universo.
c. Conocimiento de algunas concepciones antiguas y modernas acerca de la evolución del Universo. Las incógnitas del presente. Influencia de los descubrimientos de la física en la cultura.
d. La exploración espacial: observaciones astronómicas y vuelos espaciales. Los observatorios en Chile.

UNIDADES PRIMERO MEDIO

Unidad 1: El sonido

1. Vibraciones y sonido

a. Objetos en vibración introducidos fenomenológicamente: cuerdas, láminas, cavidades, superficie del agua.

Relación entre frecuencia de la vibración y altura del sonido, entre amplitud de la vibración e intensidad del sonido.

b. Comparación entre las propiedades de reflexión, transmisión y absorción en diferentes medios como la madera, la piedra, la tela, etc.

c. Descripción de la fisiología del oído en relación con la audición. Rangos de audición: el decibel.

2. Ondas y sonido

a. La cuerda vibrante. Relación entre longitud y tensión con su frecuencia. Resonancia.

b. Distinción entre ondas longitudinales y transversales, ondas estacionarias y ondas viajeras. Longitud de onda y su relación con la frecuencia y velocidad de propagación.Reconocimiento del efecto Doppler en situaciones de la vida diaria. Su explicación cualitativa en términos de la propagación de ondas.

c. El espectro sonoro: infrasonido, sonido y ultrasonido. Aplicaciones del ultrasonido en medicina y otros ámbitos.

3. Composición del sonido

a. Relación entre superposición de ondas y timbre de un sonido.

Pulsaciones entre dos tonos de frecuencia similar.

b. Construcción de instrumentos musicales simples: de percusión, cuerdas o viento.

c. Elaboración de un informe sobre un tema integrador, como podría ser las causas y consecuencias de la contaminación acústica, la acústica de una sala, etc., que contemple la revisión de distintas fuentes, incluyendo recursos informáticos.

Unidad 2: La luz

1. Propagación de la luz

a. Observación fenomenológica del hecho que la luz se refleja, transmite y absorbe, al igual que el sonido.

Distinción entre la propagación de una onda en un medio (sonido) y en el vacío (luz).

Historia del debate entre la hipótesis corpuscular y la hipótesis ondulatoria, para explicar estos fenómenos.

b. Derivación geométrica de la ley de reflexión, a partir del principio de Fermat. Distinción cualitativa del comportamiento de la luz reflejada por espejos convergentes y divergentes. Espejos parabólicos.

c. Distinción cualitativa entre lentes convergentes y divergentes. La óptica del ojo humano. Defectos de la visión y su corrección mediante diversos tipos de lentes.

d. El telescopio y su impacto en nuestra concepción del Universo a través de la historia.

2. Naturaleza ondulatoria de la luz

a. Demostración fenomenológica de la descomposición de la luz blanca en un prisma. El arco iris: debate acerca de diversas hipótesis explicativas de su origen.

b. La luz como una onda. Observación y discusión de esta característica a través de la difracción en bordes y fenómenos de interferencia.

c. Distinción entre luz visible, radiación infrarroja y ultravioleta, rayos X, microondas, ondas de radio. El radar. El rayo láser como fuente de luz coherente y monocromática.

d. La luz como una forma de energía.Descripción del espectro de radiación del Sol y su carácter de principal fuente de energía para la vida en la Tierra.