Anuario 2º Medio C

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TEORIA DEL CAOS

Hacia el conocimiento de la realidad

Se aproxima una crisis de percepción. La complejidad del mundo ha llevado al ser humano a simplificar la realidad, a abstraer la naturaleza para hacerla cognoscible y, tristemente, a caer en la trampa de la dualidad. Bien y mal; objetivo y subjetivo; arriba y abajo. Pero la tendencia a ordenarlo todo choca con la misma realidad, irregular y discontinua. Muchos científicos ya han renunciado a la ilusión del orden para dedicarse al estudio del caos, que acepta al mundo tal y como es: una imprevisible totalidad.

A mediados de este siglo, la evolución de la ciencia se vio alterada por una reflexión comparable a esta: "conocemos el movimiento de los planetas, la composición de las moléculas, los métodos para explotar la energía nuclear..., pero ignoramos por qué las cebras tienen manchas o el motivo de que un día llueva y al siguiente haga sol". La búsqueda de una explicación a los fenómenos naturales que observamos, complejos e irresolubles mediante fórmulas, configuró lo que se conoce como Teoría del Caos, una disciplina que, si bien no niega el mérito de la ciencia clásica, propone un nuevo modo de estudiar la realidad.

Un ligero vistazo a nuestro alrededor advierte de la tendencia general al desorden: un cristal se rompe, el agua de un vaso se derrama... nunca ocurre al revés. Pero, contrariamente a lo que se piensa, este desorden no implica confusión. Los sistemas caóticos se caracterizan por su adaptación al cambio y, en consecuencia, por su estabilidad. Si tiramos una piedra a un río, su cauce no se ve afectado; no sucedería lo mismo si el río fuera un sistema ordenado en el que cada partícula tuviera una trayectoria fija; el orden se derrumbaría.

Las leyes del caos ofrecen una explicación para la mayoría de los fenómenos naturales, desde el origen del Universo a la propagación de un incendio o a la evolución de una sociedad. Entonces, ¿por qué lleva la humanidad tantos siglos sumida en el engaño del orden? El problema parte del concepto clásico de ciencia, que exige la capacidad para predecir de forma certera y precisa la evolución de un objeto dado. Descartes aseguraba que si se fabricara una máquina tan potente que conociera la posición de todas las partículas y que utilizara las leyes de Newton para saber su evolución futura se podría predecir cualquier cosa del Universo. Esta afirmación, tan reduccionista como audaz, ilustra la euforia científica tras el descubrimiento de Neptuno gracias a las leyes de gravitación de Newton. Un hito científico que impuso el orden, el determinismo y la predicción en la labor investigadora y limitó los objetivos a los fenómenos que coincidieran con el patrón previo. Lo demás (turbulencias, irregularidades, etcétera) quedó relegado a la categoría de ruido, cuando ese ruido abarcaba la mayoría de lo observable. Los físicos se dedicaron - y se dedican - a descomponer sistemas complejos corrigiendo lo que no cuadraba con la esperanza de que las pequeñas oscilaciones no afectaran al resultado. Nada más lejos de la realidad.

EL FANTASMA DE LA NO LINEALIDAD

A finales del siglo pasado, el matemático y físico Henri Poincaré cuestionó la perfección newtoniana en relación con las órbitas planetarias, lo que se conoce como el problema de los tres cuerpos. Planteaba una atracción gravitatoria múltiple, que hasta entonces se resolvía con las leyes de Newton y la suma de un pequeño valor que compensara la atracción del tercer elemento. Poincaré descubrió que, en situaciones críticas, ese tirón gravitatorio mínimo podía realimentarse hasta producir un efecto de resonancia que modificara la órbita o incluso lanzara el planeta fuera del sistema solar. Este devastador fenómeno se asemeja al acople del sonido cuando un micrófono y su altavoz se encuentran próximos: el sonido que emite el amplificador vuelve al micrófono y se oye un pitido desagradable. Los procesos de realimentación se corresponden en física con las ecuaciones iterativas, donde el resultado del proceso es utilizado nuevamente como punto de partida para el mismo proceso. De esta forma se constituyen los sistemas no lineales, que abarcan el 90% de los objetos existentes. El ideal clásico sólo contemplaba sistemas lineales, en los que efecto y causa se identifican plenamente; se sumaban las partes y se obtenía la totalidad. Poincaré introdujo el fantasma de la no linealidad, donde origen y resultado divergen y las fórmulas no sirven para resolver el sistema. Se había dado el primer paso hacia la Teoría del Caos.

Micro Teorica

Siguendo en el marco Proyecto "Enlaces Interactivos de Fisica" (EIF), las herramientas educacionales pueden ser muy variadas.
La Profesora de Fisica Marta Montero Gonzalez, Junto un grupo de alumnos de 2° Medio B nos presentan la obra de teatro, llamada Micro Teorica.
Esperamos que les guste.

Viscosidad materia de apoyo 3º medios

Fenomenos Acusticos Material de apoyo 1º medios

Aristoteles v/s Galileo

TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA

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TRABAJO ( W )

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y como consecuencia éste se desplaza, el trabajo efectuado por dicha fuerza es el producto escalar de los vectores fuerza y desplazamiento.

W = F · d

Trabajo es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional se mide en joules [ J ]

FUERZA CONSERVATIVA

Una fuerza es conservativa, si al mover un cuerpo entre dos puntos, el trabajo efectuado por ella depende únicamente de esos puntos y no del camino seguido.

FUERZA NO CONSERVATIVA

Una fuerza no es conservativa, si al mover un cuerpo entre dos puntos, el trabajo efectuado por ella depende del camino seguido. Un ejemplo de fuerza no conservativa es el roce.

ENERGIA CINETICA ( K )

Cada cuerpo en movimiento posee energía cinética. En el Sistema Internacional, esta energía se mide en joules [ J ]. Para determinar su valor se utiliza la relación:

K=( mv² )/2

ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA ( U )

Cada cuerpo posee una energía potencial gravitatoria o de posición con respecto a un nivel de referencia. Generalmente se toma al suelo como ese nivel de referencia. En el Sistema Internacional, esta energía se mide en joules [ J ]. Para determinar su valor se utiliza la relación:

U= mgh

CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA

Si sobre un sistema actúa una fuerza neta conservativa, la energía mecánica (cinética + potencial gravitatoria) se conserva.

E=K+U

E=( mv² )/2 + mgh

POTENCIA ( P )

La potencia es el cuociente entre el trabajo realizado y el tiempo empleado en hacerlo:

P = W / t

Es una magnitud escalar y en el sistema Internacional se mide en vatios [ W ].

Ejemplo:

• Sobre un móvil se aplica una fuerza de 5 [ N ] durante un intervalo de tiempo en el cual el móvil se desplaza 6 [ m ] . Calcula el trabajo efectuado por esa fuerza.
  

W = 5 × 6 = 30 [ J ]

• Un móvil de masa 3 [ kg ] se desplaza a 4 [m / s] . Calcula su energía cinética.

K = 3 [ kg ] × 16 [ m ² / s ² ] / 2 = 24 [ J ]

• Una piedra de 2 [ kg ] se encuentra a 12 [ m ] del suelo. Calcula su energía potencial gravitatoria con respecto a él.
  

U = 2 [ kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 12 [ m ] = 235,2 [ J ]

• Un cuerpo de 2 [ kg ] se deja caer desde una altura de 78,4 [ m ] . Calcula su energía cinética y su energía potencial gravitatoria al inicio, a los 2 [ s ] y al momento que toca el suelo.

A ) t = 0 [ s ]
U = 2 [ Kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 78,4 [ m ] = 1536,64 [ J ]
K = 0 [ J ]


B ) t = 2 [ s ]h = 78,4 – g t ² / 2 = 78,4 [ m ] – 9,8 [ m / s ² ] × 4 [ s ² ] / 2 = 58,8 [ m ]
U = 2 [ kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 58,8 [ m ] = 1152,48 [ J ]

v = g t = 9,8 [ m / s ² ] × 2 [ s ] = 19,6 [ m / s ]

K = 2 [ kg ] × 19,6 ² [ m ² / s ² ] / 2 = 384,16 [ J ]

C ) U = 0 [ J ]

K = 1536,64 [ J ]

• Una fuerza realiza un trabajo de 8 [ J ] en 4 [ s ] . Calcula la potencia.
  

P = 8 [ J ] / 4 [ s ] = 2 [ W ]


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Energía

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La energía que una persona posee le permite caminar, estudiar, trabajar, leer este documento... le permite hacer todas las tareas que normalmente hace, y también le permitirá hacer las que está por hacer.

La energía que posee un combustible permite que los vehículos que la usan puedan desplazarse y transportar carga, personas e incluso animales de un lugar a otro. Si nos detenemos a pensar un poco, hoy tendríamos enormes dificultades si no tuviéramos la posibilidad de desplazarnos en vehículos.

Se imaginan si no hay energía eléctrica disponible en estos momentos. Ni hablar de que sería de una sociedad, del presente, que no dispusiera de energía eléctrica. No existirían o no funcionarían: el alumbrado público, las radios emisoras, los canales de televisión, las maquinarias eléctricas de las fábricas, las oficinas, las escuelas de hoy día, todo....... todo estaría en dificultades para su funcionamiento.

La energía es lo que necesita un ser vivo, un aparato, un sistema o lo que sea, para poder operar. Sin energía suficiente, las tareas que normalmente vemos que se hacen, no podrían hacerse.

La energía es algo que permite realizar trabajo.

En física entendemos como trabajo realizado a acciones donde hay involucrada alguna fuerza aplicada, pero en general cualquier trabajo que se pretenda realizar requiere de la presencia de energía disponible para hacerlo. Pero no se piense que por el solo hecho de aplicarse una fuerza hay trabajo realizado, no!!, el asunto es más complejo. Para que hablemos de trabajo, necesariamente la fuerza que lo realiza debe desplazarse en su línea de acción.

Por ejemplo, cuando levantamos algo tenemos que hacer una fuerza hacia arriba y como el desplazamiento es también hacia arriba… esa fuerza está haciendo trabajo mecánico.

Cuando arrastramos una caja sobre el suelo, asumiendo que la fuerza con que la movemos es paralela al mismo, hay dos situaciones – como mínimo – que podemos observar: el peso de la caja se dirige hacia abajo y como el desplazamiento es perpendicular a esa fuerza, entonces el peso no realiza trabajo mecánico en esta situación; pero si nos fijamos en la fuerza que hacemos para arrastrar la caja, ya se dijo que era paralela al suelo y el desplazamiento también, entonces esta fuerza sí que realiza trabajo mecánico.

Ya se mencionó ligeramente antes, pero es necesario fortalecer la idea. Realizar un trabajo requiere el consumo de energía. Si un sistema o cuerpo, o lo que sea, no tiene energía disponible no podrá ejercer fuerza y, por lo tanto, no podrá realizar un trabajo mecánico.

De hecho, cada vez que realizamos un trabajo mecánico se puede verificar que la energía que se disponía inicialmente habrá disminuido en una cantidad cercana al trabajo realizado. Por cierto, la unidad de medida de trabajo mecánico es igual a la de la energía, el Joule.

Y se menciona que la variación de energía es un valor cercano al del trabajo realizado, aunque lamentablemente a veces no es tan cercano. Esto es porque toda vez que se realiza algún trabajo mecánico, hay una parte de la energía que no se aprovecha "útilmente" para el trabajo que se está realizando, se transforma en forma de calor. Que sea mucha o poca la energía que se disipa en forma de energía térmica (calor) depende de factores que por ahora no se analizarán. Esto es una de las leyes de la termodinámica que seguramente serán tratadas más adelante.

Uno de los aspectos más importantes para que una energía disponible sea útil es que con ella se pueda realizar un trabajo mecánico.

Por ejemplo, la energía química del carbón, cuando se realiza la combustión, se transforma en energía térmica que permite evaporar agua en una caldera y por un preciso mecanismo escapa ejerciendo una gran presión sobre un émbolo móvil que hace que un ferrocarril se pueda mover. O puede ser que mueva un sistema de paletas, conocido como molino, que permite usar la energía eólica para sacar agua de un pozo. O también puede ser la energía química de una batería que se transforma en energía eléctrica y permite moverse a un mecanismo a partir de un motor que transforma esa energía. O puede ser la energía química de una manzana que las personas transformamos en energía muscular y esa es, entre otras, la que nos permite movernos.

El que no toda la energía disponible se pueda convertir totalmente cuando se hace un trabajo es algo que no hay que perder de vista. Ya que la energía que no se aprovecha útilmente se disipa al ambiente.

Y vaya que el ambiente está sufriendo gracias a la actividad humana. El calentamiento global no es una broma y es, obviamente, producto de la acción del hombre sobre el entorno, y el uso que da a las energías disponibles es uno de los factores más fuertes en esta línea.

La energía tiene varias propiedades, que vamos a detallar a continuación:

Se presenta de varias formas. Efectivamente, la energía – en la naturaleza – se presenta de diferentes maneras, algunas formas son, energía: solar, eléctrica, muscular, mecánica (cinética y potencial), térmica, química, eólica, geotérmica, nuclear, etc. No sabríamos, con certeza, decir cuántos y qué tipos de energía existen. Las hay prácticamente para cada situación que pensemos o que realicemos.

Tal vez a alguien se le ocurra jerarquizar los tipos de energía, esto requiere responder la pregunta ¿qué tipo de energía es más, o menos, importante? No es fácil hacerlo, pues la energía más importante será aquella que necesitemos en un momento determinado. Pero como todas las energías provienen, al final de cuentas, de la energía que nos entrega el Sol, diremos que la energía solar es la más indispensable. Para vivir, la energía química de los alimentos es fundamental. Para que un vehículo con motor a combustión interna funcione, la energía química de los combustibles es indispensable. Para obtener energía eléctrica, la energía potencial del agua es muy importante (en una central hidroeléctrica).

Intentando responder esa pregunta es que surgiría la respuesta a otra pregunta: ¿qué es una crisis energética?

Una sociedad, o grupo humano, vive un momento o período de crisis energética cuando no posee un determinado tipo de energía en el momento y lugar preciso. Por ejemplo, supongamos que el día domingo a media tarde a una familia se le acaba el gas disponible para cocinar y no tiene forma de adquirirlo en esos momentos. Entonces esa familia está viviendo una crisis energética. En una crisis energética no se trata de que un determinado tipo de energía no exista, puede existir pero no en el lugar en que se le necesita.

Volviendo a la pregunta inicial, es posible considerar que la energía química es un tipo de energía muy importante. Los alimentos son energía química almacenada, y la vida que conocemos sería imposible sin ese tipo de energía.

La energía se puede almacenar. Esta propiedad no es observable en todo tipo de energía, pero en algunos tipos es más o menos fácil darse cuenta que ocurre, por ejemplo una manzana almacena energía química, lo mismo ocurre con un combustible que también almacena energía química. Una batería almacena energía......... ¿eléctrica?, ¡no!, una batería almacena energía química y por medio de otra propiedad es que se transforma a energía eléctrica. El agua de un embalse almacena energía potencial gravitacional. Un resorte comprimido almacena energía potencial elástica. La energía térmica es almacenada por todos los cuerpos, nosotros la percibimos comúnmente solo en los cuerpos que sentimos calientes, pero la verdad es que ocurre incluso en cuerpos muy fríos.

Ya se mencionó el tema de la crisis energética. Volvamos al tema.

En algunas regiones del planeta hay aún carencia de energía para producir, por ejemplo, electricidad. Una muy buena solución se tendrá el día en que la energía eléctrica pueda almacenarse en grandes cantidades. Aún no existe la tecnología que lo permita a gran escala y a bajo costo.

La energía se puede transportar. Claro, pero también eso observable solo en algunos tipos de energía. La energía eléctrica se transporta de un lugar a otro por medio de cables de tendido eléctrico. La energía química de un combustible se puede transportar en un vehículo de un lugar a otro.

Cada vez que caminamos llevamos la energía muscular.

La energía se puede transferir. Cuando el jugador de fútbol patea la pelota transfiere la energía cinética de su pierna (uno de los tipos de energía mecánica) a la pelota, es decir, el movimiento de la pierna se lo traspasa a la pelota. Cuando colocamos una cuchara de té en una taza con té caliente recién servido, la cuchara se calienta, aquí ocurre que parte de la energía térmica del té se transfiere a la cuchara.

Un condensador es un dispositivo que permite almacenar energía eléctrica. Si conectamos adecuadamente un condensador con energía eléctrica almacenada con otro que no la posee, entonces el que tiene energía le transfiere una parte al que no tiene.

La energía se puede irradiar. También no ocurre con todos los tipos de energía. Pero, por ejemplo, la energía que proviene del sol, llega a la Tierra precisamente en forma de radiación. Cuando nos sentamos alrededor de una fogata en una agradable noche de esparcimiento, la energía térmica de la fogata nos llega por radiación.

La energía se puede transformar. Se ha dicho anteriormente que la energía solar es una de las más importantes para nosotros y la existencia de la vida (y la no vida también) en nuestro planeta. Y de ahí, de la energía solar, provienen todas las demás energías que conocemos.

Pero, veamos un par de ejemplos más concretos. La energía química de las baterías se transforma en energía eléctrica cuando se acciona el funcionamiento de un circuito electrónico. La energía química de los alimentos que consumimos se transforma en energía muscular en nuestros organismos. La energía potencial gravitatoria del agua en un embalse de una central hidroeléctrica se transforma en energía eléctrica, pasando por ser energía cinética en un paso previo.

La energía eléctrica se transforma en energía sonora en un aparato de radio y/o televisión, también se transforma en energía luminosa en una ampolleta, también en energía térmica en una estufa eléctrica e incluso en la misma ampolleta.

La energía química almacenada en los combustibles se transforma en energía mecánica en los vehículos y también en energía térmica.

Pero, en realidad, para hay una propiedad mucho más importante que las anteriores, tan importante es que constituye uno de los pilares fundamentales de la Física, es el Principio de Conservación de la Energía.

Este principio establece que en el universo la energía total existente permanece constante.

En la práctica nosotros no trabajamos ni nos referimos normalmente a un fenómeno en el contexto del universo completo, usualmente lo hacemos en relación a un entorno mucho más pequeño.

Por ejemplo cuando hablamos del movimiento de un vehículo, consideramos prácticamente solo el punto de partida, el punto de llegada y al vehículo, éste último ni siquiera lo consideramos como un objeto complicado sino que simplemente como un punto.

En términos prácticos nosotros decimos que la energía se conserva en un sistema cerrado.

Vamos a entender como sistema cerrado a aquel que no interactúa con el exterior y viceversa, donde el exterior tampoco interactúa con el sistema del que hablamos. Es como plantear, por ejemplo, que si decimos que la sala de clases de un colegio es un sistema cerrado, entonces el ruido, la luz y todo lo que acontece en el exterior de la sala, no afecta al interior de la sala y lo que ocurre al interior de ella tampoco influye en el comportamiento del exterior.

En la enseñanza de la Física una de los tipos de energía que más se enseña es la energía mecánica y ahí se suele hablar de la conservación de la energía mecánica. Pero cuando se habla de conservación de la energía mecánica es necesario precisar que en el sistema en el cual ocurre el fenómeno que se estudia no existen fuerzas no conservativas. Pero ello es ideal, y en la práctica no ocurre acá en la superficie de la Tierra. La fuerza de fricción, o de roce, es una fuerza no conservativa y ella está presente en cualquier caso que examinemos, se puede disminuir o aumentar su efecto, pero anularla no se puede, repito: mientras estemos en la superficie de la Tierra o en su atmósfera. Se puede anular el efecto del roce con el aire si eliminamos el aire.

La fuerza de fricción es no conservativa pues cuando actúa hace que, aparentemente, la energía no se conserve.

En realidad sí se conserva, pero si se compara la energía mecánica del objeto que se mueve antes de que actúe la fuerza de fricción con la que tiene después que actuó, entonces encontraremos que ha disminuido.

Por ejemplo, se hace deslizar una caja sobre una superficie horizontal, la velocidad de la caja va a ir disminuyendo por efecto de la fricción, en este caso se verificará que la energía de movimiento con que empezó a moverse la caja va disminuyendo en la medida que disminuye la velocidad, y la energía mecánica no se conserva. En realidad lo que ocurre es que la "pérdida" de energía se debe a una transformación de energía que ocurre en la situación. La energía cinética "perdida" ha sido ganada como energía térmica en la caja y en la superficie donde se deslizó. Y ahí sí que se verificará la conservación de la energía.

Cualquier objeto que se fricciona se calienta, aumenta su temperatura, con ello se incrementa su energía térmica, y obviamente de alguna parte el objeto obtiene su incremento de energía.

Respecto al principio de conservación de la energía suele decirse: "la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma". Lo cual es totalmente cierto.

Si llegáramos a observar que en un proceso hay una ganancia de energía, esa ganancia – con toda seguridad – significa la disminución de energía, en la misma cantidad, en otro lugar.

De ninguna forma, hasta ahora al menos, la energía puede ser creada de la nada.

¿Qué podríamos hacer sin energía? Nada.

Ojo: Se ha dicho que si buscamos la fuente de donde proviene la energía que utilizamos llegaremos irremediablemente a nuestro Sol.

Pero ello no es cierto en rigurosidad. Hay una parte, no despreciable, de energía que proviene de los inicios de los tiempos, cuando aún la estructura del universo, tal vez, no definía el Sistema Solar tal cual lo conocemos hoy. En ese entonces la materia fue dotada, quien sabe cómo, de la energía que permite la existencia de átomos y moléculas. Y como la materia con que está constituida la Tierra y todos los cuerpos celestes es "antes" del Sistema Solar, entonces hay energía en nuestro mundo que no proviene necesariamente del Sol. Sin mencionar también el aporte energético que nos hacen las estrellas que observamos y las que no observamos.

Seguro que alguien está pensando en la energía que nos aporta la Luna… pero en este caso, gran parte de la energía lunar que nos afecta, por ejemplo en las mareas, proviene también del Sol.

Responda:

1. ¿Que se necesita para que exista energía? ¿por qué?

2. ¿Cuántos tipos de energía existen?

3. ¿De qué forma ordenaría los distintos tipos de energía y por qué?

4. ¿Con que se relacionan la energía cinética y energía potencial?

5. ¿La energía se pierde o se transforma?

6. ¿Se puede almacenar energía? ¿por qué?

7. ¿El roce a que tipo de fuerza corresponde?

8. ¿Cuándo se transforma la energía mecánica en calor? De un ejemplo.

9. ¿De que se trata el “el principio de conservación de energía”?

10. ¿Dónde se puede encontrar energía?

11. ¿Qué es una “crisis” energética?

12. ¿Qué tipo de energía gastaste par realizar este trabajo?

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CLAVES PARA UN ESTUDIO EFICAZ

HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DE LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

¿Qué Explica La Ley De Gravitación?

Explica:

1) como se mueven los planetas,
2) con que tipo de movimiento,
3) cómo es la fuerza que realiza ese movimiento,
4) qué es lo que la crea.

Estas preguntas estaban sin contestar satisfactoriamente al final de la Edad Media. Kepler contesta a la pregunta de cómo se mueven los planetas y explica la forma de las órbitas. Newton contesta a la cuestión de cómo es la fuerza que mueve los planetas y que es lo que la crea.


Todo Empezó Por Un Afán De Poder Predecir

Poder predecir los acontecimientos estelares daba a los que lo poseían un poder supersticioso que ellos mismo potenciaban. Hoy los cultivadores de las falsas ciencias siguen engañando y tratando de predecir el futuro utilizando diferentes métodos, pero la única ciencia que predice lo que pasará es la que utiliza fórmulas matemáticas y leyes físicas que partiendo de unas condiciones iniciales y conociendo el tipo de fuerzas que actúan predice donde estará el planeta en un futuro.


El Método Científico

La aplicación de un nuevo método para la investigación se inicia en la Física, es el llamado método científico, y contribuye a resolver las cuestiones planteadas sobre la gravitación. Vamos a comprobar como surgen las diferentes fases del método al estudiar el fenómeno de la gravitación. No todas las fases fueron aplicadas por un mismo investigador, pero poco a poco enlazadas se convierten en el instrumento que fue capaz de elevar el conocimiento tecnológico hasta las cotas hoy alcanzadas.


Observación Y Registro De Datos

Aunque Copérnico había realizado una observación de las posiciones astrales para crear nuevas tablas solares (que predecían las posiciones de los planetas), el que verdaderamente hizo una observación sistemática y precisa y diseño nuevos aparatos fue Tycho Brahe. Lo hizo a simple vista, sin telescopio. Sus datos son de 10 a 2 más precisos que los de Ptolmeo. Su gran aporte a la Ciencia fue creer que los debates acerca del tipo de movimiento de los astros se resolverían mejor si las posiciones se conocieran con mayor precisión antes que manteniendo discusiones filosóficas. (Establece la necesidad de la observación y medida para establecer una Ley). Los griegos partían de prejuicios sobre lo inmutable y lo puro de los cielos para asignarles a las trayectorias, la "perfección" del círculo como única posible.


Establecimiento De Relaciones Matemáticas (Fórmulas)

Entre Las Variables Medidas

Los datos de Tycho son heredados por J. Kepler, mal observador pero buen matemático, que los retuerce hasta lograr unas relaciones, sintetizadas en expresiones matemáticas (un lenguaje más preciso), que le permitieron formular sus tres leyes. Estas leyes se refieren a la forma de las órbitas y a los tipos de movimiento descrito así como a las relaciones entre los tiempos de giro del planeta y su distancia al sol. A partir de ellas Newton establece una teoría que explica de donde surge la fuerza que mueve a los planetas, su dirección y valor extensible a todo el cosmos.

La Teoría: Una Teoría Comprobable Es La Única Forma De Poder Predecir El Futuro
Con el estudio del movimiento de los proyectiles y la caída de los cuerpos (extrañamente todos los cuerpos, independientemente de su masa, caen con la misma aceleración) Galileo ya tenía sus propias ideas acerca de las teorías de los movimientos y la posición de la Tierra en el sistema solar ( " y sin embargo se mueve"- musitó en el juicio). Galileo estudiando la piedra que cae desde lo alto de un mástil de un barco que se mueve con movimiento uniforme (cae siempre al pie del mástil independientemente de que el barco esté quieto o se mueva), concluyó que dentro de un sistema que se mueve con movimiento de este tipo, (la Tierra), no podemos saber si estamos quietos o nos movemos. También descubre que si una masa se mueve y no actúan fuerzas sobre ella se seguirá moviendo en línea recta indefinidamente. Todavía no sabemos el por qué, pero es así .
Y entonces apareció Newton. Kepler explica la forma de las órbitas y Newton explica porque son así. De la segunda Ley de Kepler (la de las áreas) Newton deduce que las fuerzas necesarias para describir la elipse y cumplir la Ley deben ser centrales. Antes de Newton se llegó a postular que los astros se movían porque un suave aleteo de ángeles los empujaba. Esta fuerza de aleteo era tangencial a la órbita. Nadie, antes de Newton, se atrevía a decir que para mover los astros se requería una fuerza central que los empujara hacia el sol. Hoy, como dice Feyman, el aleteo de los ángeles lo hemos sustituido por intercambio de gravitones lo que deja el problema de "entender" en otro estado.

Origen del Sistema Métrico de Unidades

Importancia de las medidas.

Para descu­brir las leyes que gobiernan los fenómenos naturales, los científicos deben llevar a cabo mediciones de las magnitudes relacionadas con dichos fenómenos. La física, en particular, suele ser denominada "ciencia de la medición". Lord Kelvin, destacado físico inglés del siglo pasado, destacó la importancia de las mediciones en el estudio de las ciencias, por medio de las siguien­tes palabras:

"Siempre digo que si es posible medir aquello de lo que se habla y se consigue expresarlo en números, entonces puede saberse algo al res­pecto; pero cuando no puede expresarse así, el conocimiento es deficiente e insatisfactorio... "

Como sabemos, para efectuar una medición es necesario escoger una unidad para cada magnitud. El establecimiento de unidades, reco­nocidas internacionalmente, también es impres­cindible en el comercio y en el intercambio entre los países.

Unidades anteriores al Sistema Métrico.

Antes de que el Sistema Métrico Decimal fuese instituido (a fines del siglo XVII) las unidades de medida se definían muy arbitrariamente y varia­ban de un país a otro, dificultando las transac­ciones comerciales y el intercambio científico entre las naciones. Por ejemplo, las unidades de longitud, casi siempre se derivaban de las di­mensiones de ciertas partes del cuerpo del monarca de un país; por ejemplo, la yarda, el pie, la pulgada, etc. (Fig. 1). Aun en la actuali­dad, en los países de habla inglesa se utilizan todavía unidades como éstas, pero se definen modernamente con base en patrones menos arbitrarios.

También podemos destacar otra inconve­niencia de las unidades antiguas: sus múltiplos y submúltiplos no eran decimales, lo cual difi­cultaba enormemente la realización de las ope­raciones matemáticas con dichas medidas. Hasta hace poco, los extranjeros en Inglaterra tenían muchos problemas para efectuar operaciones con las monedas inglesas, pues el sistema mo­netario británico no era decimal (1libra esterlina valía 12 chelines y 1 chelín, 20 peniques).

FIGURA 1 Las unidades antiguas anteriores al Sis­tema Métrico Decimal, generalmente se originaban a partir del tamaño de partes del cuerpo humano.

Sistema Métrico Decimal

Las inconve­niencias que acabamos de señalar llevaron a algunos científicos de los siglos XVII y XVIII a pro­poner unidades de medida definidas con mayor rigor y que se adoptarían en forma universal. Las diversas propuestas, aunque no tuvieron aceptación inmediata, acabaron por dar lugar al establecimiento del llamado Sistema Métrico Decimal, en Francia. La firma del decreto del 7 de abril de 1795, que instauró este sistema, constituyó una de las contribuciones más signi­ficativas de la Revolución Francesa.

Las principales características del sistema de unidades que se propuso, son:

Como su nombre lo indica, el sistema es decimal,

Los prefijos de los múltiplos y submúltiplos se eligieron de modo racional, empleándose palabras griegas y latinas (kilo = 103, mili = 10-'\, deca = 10, deci = 10-¹ etc.) para designados,

La Tierra se tomó como base para escoger la unidad de longitud: el metro se definió como la diezmillonésima parte (10-⁷) de la distancia del ecuador al polo (Fig. 1-10). Esta cantidad se marcó sobre una barra de platino iridiado -el metro patrón- que todavía se conserva en un archivo oficial de pesos y medi­das, en París (Fig. 2).

FIGURA 2. El metro se definió originalmente como la fracción 1 0- 7 de la distancia entre el polo y el ecuador terrestres, medida sobre uno de los meridianos

La implantación del sistema métrico, en la misma Francia, se enfrentó a grandes dificulta­des, ya que, como era de esperarse, la población rechazó el cambio de hábitos ya arraigados en sus actividades cotidianas. En virtud de la reac­ción popular, Napoleón Bonaparte, entonces emperador de los franceses, emitió un decreto permitiendo que se continuaran empleando las antiguas unidades, pero, al mismo tiempo, vol­viendo obligatoria la enseñanza del sistema métrico en las escuelas. Por último, en 1840, una nueva ley declaró ilegal el uso de cualquier unidad que no perteneciera al sistema métrico, quedando así implantado definitivamente en Francia el nuevo sistema.

Por esa misma época, el sistema métrico decimal ya se empezaba a conocer en otros países, y en 1875 se efectuó en París la célebre Convención del Metro, en la que 18 de las naciones más importantes del mundo se com­prometieron a adoptarlo. Inglaterra no asistió a dicha reunión, negándose a emplear las unida­des de este sistema.

Sistema Internacional de Unidades

Desde entonces, el uso del sistema métrico se fue extendiendo poco a poco en todo el mundo. Nuevas unidades para medir otras magnitudes, conservando las mismas características que se emplearon en la definición del metro, fueron incorporándose al sistema. Por otra parte, la precisión de los patrones establecidos en el siglo pasado no bastaba en el gran avance científico del siglo xx. Así que los científicos advirtieron la necesidad de una reestructuración del siste­ma métrico, y en 1960, durante la 11a Conferen­cia General de Pesas y Medidas, también llevada a cabo en París, se elaboró un nuevo sistema de­nominado Sistema Internacional de Unidades (SI).

Debemos observar que el SI se basa en el original sistema métrico decimal, pero sus uni­dades están definidas de manera más rigurosa y actualizada. En la actualidad, el Sistema Internacional de Unidades es aceptado universalmente, inclu­so en los países de habla inglesa (donde hasta ahora se utilizan aun las unidades denominadas libra, pie, pulgada, etc.), pero se realiza en tales países un gran esfuerzo para su adopción, no sólo en los trabajos científicos, sino también por la población en general.

BIBLIOGRAFÍA:

“Física General con experimentos sencillos” 4^a edición; Beatriz Alvarenga y Antonio Máximo

Transformación de Unidades

Atención 4º medios
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