01.

Introducción

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1. Construcción de modelos en física
2. Unidades
3. Lectura activa

Construcción de modelos en física

Los físicos no estudian el mundo real. Los físicos construyen modelos del mundo físico, y luego estudian estos modelos con la esperanza de obtener una idea de cómo opera el mundo. Esto es lo mismo que hacen los ingenieros: hacen suposiciones para ayudar a simplificar un problema complejo.

Lo que harás a lo largo de este curso es construir modelos, de complejidad creciente, del mundo real y al examinar de cerca estos modelos puedes obtener una idea de cómo opera el mundo. Algunos de los primeros modelos que examinarás serán obviamente limitados, pero ten en cuenta que incluso los físicos más avanzados son meramente constructores de modelos, y los modelos que estudian son tan obviamente superficiales para ellos como los modelos que estudiaremos son para nosotros.

La construcción de modelos es necesaria debido a la abrumadora complejidad del mundo real. Intentar estudiar un fenómeno real, con todos sus múltiples detalles intactos, es extremadamente difícil. Además, los modelos a menudo permiten enfocarse en los aspectos importantes de un fenómeno, sin los detalles que distraen.

Por ejemplo, un modelo de realidad con el que todos están familiarizados es la hoja de ruta. Imagínese tratar de conducir a una dirección extraña al otro lado de la ciudad usando una hoja de ruta que incluía cada entrada y callejón! Si bien estos detalles sí existen, un modelo que intentara abarcar todos estos detalles sería menos útil que uno en el que se omitiera la entrada de todos. Así, es posible omitir los detalles, ser un reflejo más pobre de la realidad, pero ser un modelo mejor, más efectivo y más útil. Un modelo útil para conducir por la ciudad ignoraría los caminos de entrada pero probablemente incluiría la mayoría, si no todas, las calles. No obstante, si tu tarea era conducir por todo el estado, no sólo se deberían omitir las calzadas, sino también la gran mayoría de las calles laterales; probablemente las carreteras estatales y federales deberían ser las únicas carreteras en el mapa. Así, un buen modelo está estrechamente ligado a la tarea que nos ocupa. Lo que puede ser un modelo muy útil para una tarea puede ser inútil para otra.

Así, cuando construimos modelos donde se descuidan los efectos de la fricción, o se ignora la forma de un objeto, no es así que se trata de un modelo deficiente de la situación. Bien puede darse el caso de que si se incluyeran estos detalles, algunas características importantes del escenario quedarían enmascaradas por la complejidad. Las simplificaciones hechas en la construcción de modelos de realidad no siempre son limitaciones a la utilidad del modelo, muchas veces son la clave para construir un modelo útil y productivo.

Unidades

En este curso utilizaremos exclusivamente el Sistema Internacional de Unidades (Unidades SI). Estos también se conocen más comúnmente como el sistema métrico. En este sistema, todos los tiempos se miden en segundos (s), todas las posiciones en metros (m) y todas las masas en kilogramos (kg). En aras de la claridad, no voy a incluir unidades durante cada paso de un cálculo, pero se puede suponer con seguridad que estas unidades estándar están en uso a lo largo de todos los cálculos.

Como muchos de ustedes son estudiantes de ingeniería, especificaremos todas las respuestas en notación de ingeniería. La notación de ingeniería es una versión de la notación científica en la que la potencia de diez es siempre un múltiplo de tres (por ejemplo, 10,000 N se escribe como 10 x 10 ³ N o 10 kN). Siempre que sea posible es preferible utilizar a los prefexes de SI en lugar de escribir las facultades de 10. Prefexes comunes de SI se muestran a continuación:

10 ^12	tera	T	Trillón	1,000,000,000,000
10 ^9	giga	G	Mil millones	1,000,000,000
10 ^6	mega	M	Millones	1,000,000
10 ^3	kilo	k	Mil	1,000
10 ^0	—	—	Uno	1
10 ^-3	milli	m	Milésima	0.001
10 ^-6	micro	µ	Millonésimo	0.000001
10 ^-9	nano	n	Billionésima	0.000000001
10 ^-12	pico	p	Trillionth	0.000000000001

Lectura activa

Si actualmente no tienes bolígrafo o lápiz en la mano, toma uno.

Al leer este texto, deberías estar escribiéndote notas explicativas, preguntas para hacer en clase y cualquier destello de perspicacia que puedas tener. No tengas miedo de escribir en el texto. Prometo que la lucha activa con las ideas en la página en lugar de leer pasivamente las palabras en la página hará una gran diferencia en tu comprensión. Si te encuentras leyendo página tras página del texto sin pensar espontáneamente en preguntas, o no estás realmente digiriendo el material o deberías estar en una clase más avanzada.

Además, los conceptos y principios de la física son complejos, incluso los que parecen simples. (Si los principios realmente fueran simples, ¡a la humanidad no le habría llevado miles de años entender el movimiento de un simple objeto que cae!) Te quedarán claros sólo después de un estudio cuidadoso. Con esto en mente, el texto no está destinado a ser leído (y escrito en) una sola vez. Debe ser releído (¡y reescrito en!) mientras trabajas a través de las diversas actividades incluidas. Ojalá, a medida que completes las actividades, los conceptos se enfocarán mejor.

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