GUIA INTERACTIVA VIRTUAL DE FÍSICA

CONCEPTOS BÁSICOS, GRÁFICAS, FUNCIONES Y VECTORES

PREPARADO POR JOHN ARTURO VÁSQUEZ ÁLVAREZ. GRADO 10°

CONCEPTOS BÁSICOS

Desde que el hombre comenzó a adquirir conciencia se preguntó a cerca del origen del universo y de las normas o leyes que lo rigen, nuestros antepasados no dejaron de lado la nada, que para ellos era una expectativa que tenía su razón de ser y no ser. Por tal motivo ellos se preguntaban por las leyes que regían la naturaleza, y es a partir de allí que comenzaron a interpretar los fenómenos físicos realizando abstracciones de los sucesos y hechos tratando en lo posible en encontrar respuestas que sirvieran de base para empezar a organizar y lograr determinar sucesos o fenómenos que ellos vislumbraban. Recordemos que en un comienzo los antiguos comenzaron a trabajar dos tipos de teorías significativas para el desarrollo de la ciencia y que ellas dieron las respuestas adecuadas al avance científico. Estas dos teorías eran la teoría Geocéntrica, que consiste en ubicar a la tierra como centro del universo y que los demás planetas que se conocían en ese entonces (Mercurio, Venus, Tierra Marte y Saturno) giraban al rededor de ella, inclusive el mismo Sol, nuestro sistema, según ésta teoría consistía en que los planetas y el Sol giraban en forma circular alrededor de la Tierra, uno de los promotores de ésta teoría fue Ptolomeo, quien a través de sus escritos determinaba de manera muy precisa la trayectoria que debía realizar cada uno de los planetas alrededor de la Tierra, cuando los cálculos le fallaban, entonces los acomodaba, para tratar de unificar su teoría. Es de anotar, que ésta teoría duró aproximadamente 16 siglos, época en la cual, el desarrollo científico se estanco y que hoy en día conocemos con el nombre del oscurantismo; la otra gran teoría que apareció fue la teoría Heliocéntrica, la cual coloca al Sol como centro del universo y los planetas girando alrededor del él, uno de los grandes propulsores y defensores de ésta teoría fue Copérnico, quién fue condenado a la hoguera por realizar testimonios en contra de la otra teoría y contradiciendo en todo lo que esta afirmaba, estas ideas fueron aniquiladas por completo y archivadas en los recuerdos de las conciencias humanas de los grandes sacerdotes. Pero con el transcurrir de los años, se pudo determinar con certeza que Copérnico tenía toda la razón.

Así hoy vemos los grandes adelantos científicos, debido a las investigaciones que han realizado seres que se han preocupado por tantos interrogantes y que los han venido aclarando poco a poco. Por éste motivo, debemos afirmar que la ciencia como tal es única, unificada, crítica, profunda, capaz de responder a cualquier pregunta que se le haga, no tiene límites y por esta razón es abierta y clara. Pero debido a la diversidad de los fenómenos que en ella se presentan se debe dividir en diversas ramas, de las cuales una de ellas es la CIENCIA FÍSICA que vamos a estudiar y que a partir de ahora va a ser nuestra razón.

Como se dijo en el párrafo anterior, la ciencia es única, pero debido a la diversidad de los fenómenos se ha venido dividiendo cada vez más. Dentro de las ramas más importantes de la ciencia, se tiene:

Física: Ciencia que se encarga del estudio de las interacciones de la materia con la materia y con la energía.

Biología: Ciencia que estudia los seres vivos

Química: Que se encarga de que está hecha la materia y cuales son sus propiedades.

Ingeniería: Ciencia que se encarga de las aplicaciones de las matemáticas, la física y la Química para perfeccionamiento y utilización de la técnica industrial.

Geología: Ciencia que se ocupa de la materia que compone al globo terrestre, su naturaleza, su situación y las causas que le han determinado.

Antes de entrar en detalle con la ciencia Física revisemos y analicemos lo que se entiende por Cultura y Cultura General.

Cultura:

Aproximadamente en el siglo XVIII se dio a conocer en el bello lenguaje de esa época el concepto de cultura como la unificación de saberes a través de la lectura en libros de matemáticas, literatura, artística, ciencias humanas, filosóficas y religiosas; pero en síntesis el término cultura se refiere mas bien a las costumbres que desarrollan los pueblos a través del tiempo. Es así, que la cultura colombiana difiere mucho de la norteamericana y porque no de la antioqueña. Nosotros los antioqueños llevamos por dentro según nuestra tradición ese impulso de sobresalir en cualquier campo y somos muy tradicionistas, más aún, la cultura de nuestro hogar es muy diferentes a la cultura del vecino, a pesar de que las tradiciones sean las mismas, las costumbres son diferentes; es así, que mediante éste ejemplo se puede dar testimonio de lo que significa la palabra cultura.

La cultura general en cambio se refiere más bien al conocimiento de saberes, pero sobre todo a una actitud crítica profunda de los hechos que se han presentado, se presentan y se presentarán. Una forma de hacer cultura general es: investigar, plantear hipótesis, crear leyes que sean válidas de acuerdo con la experiencia, en una palabra crear ciencia. Una forma de lograrlo es utilizar adecuadamente el método científico.

El método científico.

El método científico es un procedimiento por medio del cual los científicos crean ciencia. Se deben tener presentes los siguientes pasos:

1. Observación

Lo primero que el científico realiza es acumular hechos de acuerdo con la observación. Estos hechos deben conducir a una idea en común. Los hechos deben estar bien organizados de tal manera que nos proporcionen información muy útil para formular alguna ley.

2. Inducción de leyes:

Las leyes se inducen de acuerdo con los hechos observables, por lo general, una ley va acompañada de una ecuación matemática que resumen una gran cantidad de hechos concretos. Citemos algunas leyes físicas:

La ley de la inercia:

La cual establece que todo cuerpo tiende a permanecer en estado de equilibrio o de Movimiento Rectilíneo Uniforme, si sobre él, no actúa ninguna fuerza que perturbe su estado.

La ley de la conservación de la energía.

La cual se enuncia de la siguiente manera: La energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma

La ley del rozamiento:

Se fundamenta en que existe una fuerza contraria al movimiento del cuerpo y paralela a éste

3. Se enuncian los Principios:

El científico ve que si en varias leyes se tiene una idea en común, entonces enuncia un principio que resumen en una gran ley general, por ejemplo: El principio de la termodinámica, el principio de la velocidad de la luz, los principios de la física clásica, relativista, cuántica.

4. Se realiza un modelo o prototipo:

Un modelo nos indica un patrón de referencia, es un prototipo o maqueta que nos sirve para unificar los conceptos y poder interpretar mejor. En él se incorporan todos los principios en un sistema determinado.

5. Se crea una teoría

El prototipo o maqueta nos sirve para unificar más aún nuestro estudio, pues varios de estos prototipos coherentes forman la teoría.

En suma hemos visto a grosso modo la forma de crear ciencia; veamos ahora en que consiste la ciencia física y cual es su clasificación

Física.

Del griego “ Phylis”, que significa “Naturaleza”, la física estudia las interacciones de la materia con la materia y con la energía. Es lo que constituye la filosofía natural, ella es única, infalible, reversible y debido a la inmensidad de fenómenos se subdivide en varias ramas.

CINEMATICA: Del griego Kinema = Movimiento. La cinemática estudia el movimiento de los cuerpos sin importar la causa que lo produce.

DINAMICA: Del griego Dinamis = Movimiento. La dinámica estudia las interacciones o causas que producen el movimiento de los cuerpos

ESTATICA: Del griego Statikos = Equilibrio. La estática estudia las condiciones de equilibrio entre los cuerpos

TERMODINAMICA: Estudia las condiciones del movimiento de los cuerpos sometidos a diferentes temperaturas.

OPTICA: Estudia los fenómenos ondulatorios del sonido y de la luz.

ELECTROMAGNETISMO: Estudia la carga eléctrica, magnética y sus transformaciones.

FISICA ATOMICA: Estudia los fenómenos físicos a partir de la estructura intima de la materia (El átomo).

FISICA NUCLEAR: Estudia los fenómenos físicos en el interior del átomo

La física como toda otra ciencia, es de primordial importancia en el transcurrir de la vida, puesto que por medio de ella nos podemos ubicar en el tiempo y observar los fenómenos naturales que se presentaron, se presentan y se presentarán.

Ella como tal es hermosa, no me refiero a la belleza que impresiona los sentidos, sino a aquella belleza que hace de los fenómenos una secuencia lógica en el conocimiento de hechos observables. Si la naturaleza no fuera hermosa, no valiera la pena conocerla, y si no vale la pena conocerla, la vida no merecería ser vivida.

MAGNITUDES FISICAS FUNDAMENTALES

Para el estudio de la física son necesarias tres magnitudes fundamentales ellas son: Longitud, masa y tiempo; las cuales se determinan a partir de algunos sistemas fundamentales.

Además es de vital importancia tener presente los conceptos de magnitudes directa e inversamente proporcionales, pues para los temas subsiguientes y en el desarrollo de la Física se trabajarán las relaciones correspondientes que se encuentran entres dos o más magnitudes. Por tal motivo, en éste capítulo se verá estos temas tan importantes en la ciencia Física.

SISTEMA M.K.S.

Masa: La unidad fundamental de masa es el kilogramo (Kg.), esta unidad tiene las siguientes definiciones:

Primera definición:

Un Kilogramo es el peso de un litro de agua a una temperatura de 4° C.

Segunda definición:

Un Kilogramo es el prototipo (maqueta) conservado en Sëvres París.