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UNIDADES, cANTIDADES FÍSICAS Y VECTORES
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La exactitud en las mediciones es indispensable en las aplicaciones médicas de la física. Los rayos láser que inciden sobre esta paciente con cáncer marcan el sitio de un tumor, el cual se bombardea entonces con un haz de neutrones de alta energía proveniente de la abertura cuadrada dela derecha. Los neutrones depositan su energía en el tumor, detienen su crecimiento y, en el caso ideal, lo destruyen totalmente. Dado que el angosto haz de neutrones está dirigido con gran exactitud, los tejidos saludables que rodean al tumor prácticamente no sufren daños.
Las partículas subatómicas empleadas en la terapia contra el cáncer se pueden dirigir con una exactitud de 100 micras.¿Cuántos glóbulos sanguíneos humanos en fila cubrirían esa distancia?
¿
Por qué estudiar física? Por dos motivos. Uno es porque la física es una de las ciencias más fundamentales. Los científicos de todas las disciplinas aplican las ideas de la física, desde los químicos quienes estudian la estructura de las moléculas hasta los paleontólogos quienes tratan de reconstruir la forma de andar de losdinosaurios. Los principios de la física desempeñan un papel fundamental en el esfuerzo científico por entender cómo las actividades humanas afectan a la atmósfera y a los océanos, y en la búsqueda de otras fuentes alternas de energía. También, la física es la base de toda la ingeniería y la tecnología. Ningún ingeniero podría diseñar un dispositivo práctico, sin antes entender sus principiosbásicos. No sería posible diseñar un reproductor de DVD, un televisor de pantalla plana, una nave interplanetaria ni tan siquiera una mejor ratonera, sin antes haber entendido las leyes básicas de la física. Pero hay otra razón. El estudio de la física es una aventura que el lector encontrará estimulante, a veces frustrante y en ocasiones dolorosa, pero con frecuencia proporcionará abundantesbeneficios y satisfacciones. La física despertará en usted su sentido de lo bello, así como su inteligencia racional. Lo que conocemos del mundo físico se basa en los cimientos establecidos por gigantes como Galileo, Newton, Maxwell y Einstein, cuya influencia se ha extendido más allá de la ciencia para afectar profundamente las formas en que vivimos y pensamos. El lector podrá compartir la emoción de esosdescubrimientos cuando aprenda a usar la fí-
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c a p í t u l o 1 | Unidades, cantidades físicas y vectores
sica para resolver problemas prácticos y entender los fenómenos cotidianos. Si alguna vez se ha preguntado por qué el cielo es azul, cómo pueden viajar las ondas de radio por el espacio, o cómo un satélitepermanece en órbita, encontrará las respuestas en la física básica. Sobre todo, apreciará la física como un logro sobresaliente del intelecto humano en su lucha por entender el mundo y la humanidad. En este capítulo inicial repasaremos algunos conceptos importantes que necesitaremos en nuestro estudio. Comentaremos la naturaleza de la física teórica y el uso de modelos idealizados para representar lossistemas físicos. Presentaremos los sistemas de unidades empleados para describir cantidades físicas y veremos la forma de describir la exactitud de un número. Estudiaremos ejemplos de problemas que no tienen (o para los que no nos interesa obtener) una respuesta exacta y en los que las estimaciones aproximadas son útiles e interesantes. Por último, repasaremos varios aspectos de los vectores y elálgebra vectorial que necesitaremos para describir y analizar cantidades físicas, como velocidad y fuerza, que tienen dirección además de magnitud.
1.1 | La naturaleza de la física
La física es una ciencia experimental. Los físicos observan los fenómenos naturales y tratan de encontrar los patrones y principios que los relacionen. Dichos patrones se denominan teorías físicas o, si están…
