Buenas tardes,

mucho gusto poder compartirles el conocimiento de la física. Mi mayor objetivo aquí es poder inculcar a todos los estudiantes sobre esta maravillosa materia. 

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Dinámica de una partícula

1.1 Leyes de Newton

Cuando un automóvil de cambio manual tiene problema con la batería, una de las formas de ponerlo a andar es empujándolo, es decir, aplicándole una fuerza para que se empiece a mover. Pero ¿qué tenemos que hacer para que un cuerpo que está en movimiento se detenga o para que un cuerpo se mantenga en movimiento?
Aristóteles pensaba que un cuerpo que se está moviendo por la aplicación de una fuerza, es suficiente suspender su aplicación para llevarlo al estado de reposo. Por esta razón, llamó al reposo el estado natural de los cuerpos. Este planteamiento es incorrecto, sin embargo, es común encontrar a personas que no han dado un curso de Física, pensar de forma similar a la de Aristoteles.
Estas ideas fueron refutadas por el físico italiano Galileo Galilei en el siglo XVII, sentando desde entonces las bases de la Dinámica (Parte de la Mecánica que estudia el movimiento de los cuerpo en virtud de las fuerzas que actúan sobre él).

1.1.1 Principio de Inercia de Galileo o Primera ley de Newton
Galileo comprobó experimentalmente que para iniciar el movimiento (cambiar el estado de reposo) es necesario la aplicación de una fuerza, de tal forma que la sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo sea distinta de cero.
Para estudiar qué sucede cuando un cuerpo está en movimiento, construyó rampas muy pulidas con diferentes inclinaciones en su parte terminal y observó lo que ocurre cuando se suelta una bola desde la rampa principal (Figura 1). Galileo determinó que en todos los casos la tendencia de la bola era llegar a la misma altura a la cual había sido soltada. Entonces ideó un experimento mental que consistía en suponer una rampa perfectamente pulida y un aparato en que la distancia entre la rampa principal y la rampa final fuese infinitamente grande. ¿Qué sucede si soltamos una bola desde la rampa principal? La conclusión de Galileo fue que la bola bajará por la rampa principal, rodará por la parte plana hasta intentar alcanzar la segunda rampa y llegar a la misma altura a la cual fue soltada, pero como la distancia entre las rampas es infinita, la bola rodará hasta el infinito sin parar.

De esta forma, Galileo llegó a la conclusión que Aristóteles estaba equivocado y que el reposo no era el estado natural de los cuerpos. Es decir, que si un cuerpo está en movimiento sobre una superficie infinitamente grande sin rozamiento y si no hay una fuerza resultante que actúe sobre el cuerpo, continuará moviéndose hasta el infinito.

Después de múltiples experiencias, Galileo llegó a las siguientes conclusiones:

• Es necesario una fuerza externa para poner en movimiento a un cuerpo.
• No se requiere una fuerza externa para que el movimiento e un cuerpo se conserve.
• Todo cuerpo tiende a conservar ya sea el reposo o el movimiento, mientras no exista una fuerza que le modifique este estado.
• La tendencia que tienen los cuerpos a conservar el estado de reposo o el estado de movimiento se llama inercia.
• La inercia de un cuerpo se vence por la interacción que exista entre él y los cuerpo que lo rodean, y a esta interacción se le denomina fuerza.

La ley de la Inercia de Galileo se puede enunciar así: Todo cuerpo tiene a conservar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, siempre que no existan fuerzas externas actuando sobre él, o que la sumatoria de ellas sea igual a cero.

De la Ley de la Inercia, se obtiene la siguiente definición de fuerza: Fuerza es toda causa capaz de vencer la inercia de los cuerpos.

Esta ley implica que si la resultante de todas las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo se anulan, el cuerpo o se encuentra en reposo o está en movimiento rectilíneo uniforme. Matemáticamente, la Ley de la Inercia puede ser escrita asi:

Medio siglo después , el físico inglés Issac Newton utilizó la Ley de la Inercia de Galileo comoo punto de partida para sistematizar las leyes de la mecánica, por esta razón se le denomina también Primera Ley de Newton.

Las Unidades Históricas en Latinoamérica

Desde que el hombre tomó conciencia de la naturaleza y de la importancia de los parámetros naturales en su entorno, sintió la necesidad de medirlos y cuantificarlos para su propia supervivencia. De aquí que en el libro de la Sabiduría de Salomón se señale: "Tú lo has regulado todo con medida, número y peso" 

Al inicio, el hombre utilizó parte de su cuerpo para medir y cuantificar la naturaleza. Así surgen medidas como el pie y la pulgada. De igual manera, los sistemas de unidades están basados en parámetros antropomórficos; por ejemplo, el sistema de unidades de base diez se basa en el número de dedos de las manos, mientras que el sistema de unidades de base doce se debe al número de falanges de una mano.

Nuestros antepasados sintieron igual necesidad, heredándonos algunas de estas primeras unidades de medidas que han llegado a nuestros días, e incluso siguen siendo utilizadas por nuesros campesinos en sus diferentes faenas. No debemos menospreciar las unidades de medidas utilizadas por nuestros hombres del campo, ya que las mismas son productos de gran ingenio. Entre estas medidas podemos mencionar las siguientes:

• La Burrada: Unidad de masa igual a la carga que puede transportar un burro.
• El Motete (Cesto, Mapire): Unidad de masa igual a la carga que una persona puede transportar en un cesto grande fabricado de cintas de bejuco entrecruzadas, que los campesino llevan en la espalda.
• El Puñado (Puño): Unidad de masa igual a la masa que puede agarrarse al cerrar el puño.
• La Lata ( Cuartillo): Unidad de volumen igual a la capacidad de una lata reciclada de aceite o manteca.
• La Totuma (Bangaña ó Tapara):Unidad de volumen igual a la capacidad del recipiente hecho de corteza del fruto de totumo o calabazo. El árbol de donde procede, el Crescentia cujete, es originario de América.
• La Braza: Unidad de longitud igual a la distancia que resulta de extender los brazos horizontalmente, agarrando y estirando lo que va a medir entre las puntas de los de cada mano.
• La Vara: Unidad de longitud igual a la distancia que resulta de tomar lo que se vaya a medir con la punta del dedo corazón y el pulgar, extendiendo el brazo hasta la clavícula.
• La Sangradera: Unidad de longitud igual a la distancia que va desde la punta del dedo corazón hasta donde se une el brazo y el antebrazo (punto donde se hacía la sangría para bajar la fiebre).
• La Cuarta (Palma): Unidad de longitud igual a la distancia que va del dedo meñique a la punta del dedo pulgar al extender la mano.
• El Jeme: Unidad de longitud igual a la distancia que va de dedo índice a la punta del dedo pulgar al extender la mano sin forzarla.
• El Coco: Unidad de longitud igual a la distancia que resulta cuando se cierra el puño y se extiende el dedo pulgar, tomando el largo desde el punto en que el dedo meñique se une a la palma de la mano, hasta la punta del pulgar.

Influencia de la Física en el Desarrollo de Latinoamérica

Siglos antes que los europeos utilizaran el cero, nuestros antepasados ya lo habían inventado. El calendario azteca (de México), tan preciso como el gregoriano, fue desarrollado con base en cuidadosas observaciones astronómicas cientos de años antes que naciera el Papa Gregorio. Los aborígenes americanos, conocieron la rueda, desarrollaron edificaciones monumentales, sistemas de irrigación y perfeccionaron la metalurgia, entre muchas otras actividades.

En los países latinoamericanos, existen alrededor de 20 000 físicos, concentrados en su mayoría en México, Cuba, Argentina y Brasil, países éstos en donde se ha dado más apoyo y más énfasis a la investigación en Física. Entre algunos de los pioneros de la física en Latinoamérica tenemos:

• Luis Ladislao Zegers nació en Chile en 1849, estudió Ingeniería de minas en su país natal y Física en Francia. Publicó ensayos sobre energía mecánica, electricidad, óptica y las unidades métricas. Su libro sobre El tránsito de Venus por el Sol le valió la condecoración de la Academia de Francia. Zegers reproduce en su laboratorio en Chile la generación de Rayos X, a sólo tres meses del descubrimiento de Roentgen. Fue el primero en lograr una radiografía de la anatomía humana en Latinoamérica y España y el segundo del continente Americano. Su obra Tratado Elemental de Física General en tres volúmenes, fue el primer texto de física elaborado en Chile.
• Santiago Antúñez de Mayola nació en Peru en 1887. Estudió matemáticas en Perú y posteriormente obtuvo el título de Ingeniero Eléctrico en Grenoble (Francia), convirtiéndose en el primer latinoamericano en obtener un título en esta universidad. De regreso a su patria cursó el doctorado en Ciencia Matemática con la tesis "Teoría cinética del potencial newtoniano y algunas aplicaciones a las ciencias físicas". En 1924 presentó su hipótesis sobre la constitución de la materia, en donde dejó entrever la existencia de un "elemento neutro" en la composición del átomo. Posteriormente, se confirmó experimentalmente la existencia del neutrón. Antúñez de Mayola predijo, además, la presencia del electrón positivo en los rayos cósmicos. Realizó aportes significativos en: física, matemática, química, arqueología e historia, entre otros campos.
• Manuel Sandoval Vallarta nació en México en 1899. Obuvo el título de Ingeniero Eléctrico y el de Doctor en Ciencias en la especialidad de Gísica Matemática en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Posteriormente, se trasladó a Alemania en donde tuvo como profesores a Einstein, Planck, Schrödinger y Von Laue. Fue nombrado profesor titular de física del MIT, en donde le impartió clases al futuro Premio Nobel de Física Richard Feynman. A partir de 1946, se radica en su tierra natal en donde produce numerosas publicaciones. Entre sus investigaciones se encuentran: El modelo atómico de Bohr desde el punto de vista de la Relatividad General. Estudio de los rayos cósmicos, La teoría cuantitativa del movimiento de una partícula cargada en el campo magnético terrestre. Sandoval Vallarta es uno de los pioneros de la física mexicana.
• El físico argentino Ramón Enrique Gaviola nació en 1900, se graduó de agrimensor en Argentina y estudió física en Alemania junto a Maz Planck, Max Born y Albert Einstein. Gaviola contribuyó con importantes descubrimientos en la física a nivel mundial y sus trabajos pioneros en la astrofísica observacional fueron fundamentales para amplicar el conocimiento de los cosmos.
• Uno de los pioneros de la física en Costa Rica fue el profesor Henry McGhie Boyd quien nació en 1908. Desde muy joven mostró grandes habilidades para la construcción de equipo. Obtuvo el título de Ingeniero Topógrafo y el de Ingeniero Civil. Fue Director del Departamento de Física y Matemática de la Universidad de Costa Rica Fue una figura decisiva en el desarrollo y fortalecimiento de la física en Costa Rica.
• El físico boliviano Francisco Pacheco, quien nació en 1914, es un 0ode los inventores más notables de Bolivia. Inventó un procedimiento para extraer hidrógeno del agua de mar, el cual puso a prueba como combustible de un automóvil, motocicleta, barco y un soplete para cortar acero. Después de innumerables intentos durante 40 años, en 1990 obtuvo la patente de su invento en los Estados Unidos, bajo el nombre de: Pacheco Bi-Polar Autoelectrolytic Hydrogen Generator. En 1999, siete años después de su muerte, un grupo de empresas instauraron el Premio Francisco Pacheco, que es otorgado a físicos bolivianos y peruanos que hayan hecho inventos y aportes relevantes en el campo de la Física. 
• Bernardo Lombardo nació en Panamá en 1917. Obtuvo la Maestría en Física en la Universidad de California, Berkeley, convirtiéndose en el primer panameño en obtener un título de física. Fue el primero en su país en: utilizar los radioisótopos en medicina, realizar pruebas de preservación de alimentos utilizando radiaciones, instalar un circuito cerrado de televisión y en utilizar la primera computadora. Por sus méritos relevantes, la Sociedad Panameña de Física, lo designó como el Padre de la Física en Panamá
• José Leite López nació en Brasil en 1918. En su país natal, estudia la Licenciatura y la Maestría en Física y en la Universidad de Princeton (E.U.A), obtuvo el Doctorado en Física. En esta última universidad tuvo la oportunidad de trabajar y estudiar con Einstein, Pauli y Von Newmann. Leite López, en 1949, contribuyó en la creación del Centro Brasileño de Pesquisas Físicas. Fue profesor en Brasil, Estados Unidos y Francia. Fue galardonado con el Premio UNESCO de Ciencias y la Gran Cruz de la Orden Brasileña al Mérito Científico. Entre sus contribuciones a la física tenemos: La predicción de la partícula nuclear Bosón Z sub cero, el establecimiento del vector de posición dominante en el modelo nuclear de la interacción electrodébil y el modelo de las estructuras del leptón y el Quark.
• Marcelo Alonso nació en Cuba en 1921. En su país natal obtuvo el grado en Ciencias Físico-Matemáticas. Posteriormente continuó sus estudios en Estados Unidos. Fue profesor en la Universidad de la Habana y en la Universidad de Georgetown, e investigador del Instituto Tecnológico de Florida Fue Director de Ciencia y Tecnología de la OEA y Secretario Ejecutivo de la Comisión Interamericana de Energía Nuclear. Es uno de los físicos cubanos más conocidos en latinoamérica, ya que sus libros: Alonso-Acosta y Alonso-Finn, han sido utilizados por varias generaciones de estudiantes de física en numerosos países.

Otros pioneros latinoamericanos son Guillermo Castillo Torres, Manuel Luis Carlos Bemporad, Bruce Hoeneisen, Marcos Moshinsky y otros.

Para promover y coordinar esfuerzos para desarrollar la Física en América Latina, se creó en 1962 el Centro Latinoamericano de Física (CLAF), promovido por la UNESCO y por el gobierno de Brasil, con la participación de 20 países latinoamericanos. En 1964, se realizó en Honduras, la primera reunión de Profesores de Física de América Central, y nace la idea de crear una Sociedad Centroamericana de Física, para impulsar el interés en la investigación, propiciar el intercambio de ideas entre los miembros y mejorar la formación de los docentes de física. La Sociedad Centroamericana y del Caribe de Física (SOCECAF) la intefran Guatemala, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica, Panamá, República Dominicana y Cuba.

En la actualidad, no se puede concebir el desarrollo de ningún país sin el sustento de los conocimientos científicos Actividades como la de generación de energía, comunicaciones, informática, procesamiento de materiales, petroquímica, procesados de alimentos, ambiente, están fuertemente ligadas al avance de la Física.

Tema 1 Física:

Método Científico

Todo lo que aceptamos ya sea por autoridad, porque nos parece "lógico", evidente, convincente o simplemente por gusto. Se le llama creencia u opinión.

El conocimiento científico ofende la intuición, contradice los clásicos y principalmente se caracteriza por ser verificable. 

En este sentido, un hecho será considerado verdadero siempre y cuando pueda ser confirmado con los determinados procedimiento del método científico.

Cuando un enunciado verificable posee cierto de grado de generalidad se le llama hipótesis científica. Y cuando las hipótesis son comprobadas experimentalmente se convierten en leyes o en teorías científicas. 

El método científico no produce automáticamente el saber, pero nos evita perdernos en la búsqueda de la verdad, impidiéndonos tomar caminos equivocados. 

Para simplificar el estudio de ciertos fenómenos, a veces es necesario hacer abstracción de propiedades no fundamentales, haciendo notar solamente las que nos interesan. A esta representación idealizada del hecho real, se le llama modelo.

El método científico es útil para trabajar la ideas; sin embargo, no funciona para generarlas. La forma de estimular un pensamiento creativo es por medio de la adquisición de conocimiento, metodología, enfoque, ideas y lo más importante para mi personalmente, las experiencias de las distintas ramas del quehacer humano.

Hay que tener en claro, que este método no se aplica solamente a las ciencias abstractas y materiales, sino a toda actividad humana en que la razón esté vinculada con la experiencia.