domingo, 14 de diciembre de 2014

Física

Física

Concepto
La física es la rama de la ciencia que estudia los cuerpos materiales y los fenómenos físicos que se producen el mundo que nos rodea. Su estudio comprende las propiedades de la materia, la mecánica, el sonido, el calor, la luz, el magnetismo, la electricidad, etc.

Ramas de la Física
Para su mejor estudio, la física se divide de la siguiente manera:

ⓐ Mecánica: rama de la física que se ocupa del movimiento de los objetos y de su respuesta a las fuerzas.
Acústica: ciencia que estudia el sonido.
Óptica: rama de la física que se ocupa de la propagación y el comportamiento de la luz.
Calorimetría: ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor.
Electricidad: estudia las partículas eléctricas, es decir, se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente.
Magnetismo: estudia las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo
Física Nuclear: estudio de los núcleos atómicos, especialmente los núcleos radiactivos, y sus reacciones con los neutrones y otros núcleos.
Física Moderna: ciencia que se ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas que éstos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas.
Electromagnetismo: Parte de la física que estudia la interacción de los campos eléctricos y magnéticos.

domingo, 27 de julio de 2014

Péndulo de Newton en movimiento
Péndulo de Newton en movimiento

La evolución histórica de la física

La evolución histórica de la física se refiere a muchísimos años atrás 6000 antes de Cristo, culturas más antiguas como la egipcia desarrollaron soluciones prácticas para poder atender necesidades, tanto de orden vital como de servicios a sus concepciones religiosas.

Desde épocas remotas los hombres han tratado de explicarse los fenómenos ocurridos y mutua relación. Como referencia puede citarse el eclipse de sol. En los momentos de la antigüedad este fenómeno producía pánico, pero en la actualidad ya no ocurre lo mismo, esto que las causas que lo generan han sido reveladas y el miedo se ha convertido en admiración ante dichos fenómenos.

La Física estudia los fenómenos ocurridos en la naturaleza a todos aquellos como en las teologías y los libros sagrados de la antigüedad. Los sacerdotes y los religiosos fueron quizás los físicos más antiguos de las sociedades nacientes así como también sus regentores se esforzaron mucho en observar los hechos, ni en interpretarlos científicamente casi toda su ciencia la sacaron de la imaginación, atribuyendo a cada fenómenos entidades que se producían. Así fue como el hombre crea innumerables dioses del paganismo, espíritus de fuego, de la luz y las tinieblas, del sol, de la luna, del rayo, del viento, de los mares, etc.

En las culturas griegas, los más de los pensadores no experimentaron, sin embargo, podemos encontrar varios ejemplos de experimentación en el período siguiente a 400 a.C. tal como Estratón De Lámpsaco, quien realizó muchas observaciones, que más tarde fueron recogidas por Herón de Alejandría, sobre la presencia del aire en los recipientes decorados con un orificio de salida.

La física estuvo dominada por el pensamiento de Aristóteles

Aristóteles (384 – 322 A.C.), quien sostenía que la materia es continua y compacta y que la naturaleza no acepta ningún vacío. Esta es una de las corrientes de la época llamada Filosofía Idealista, los principales representantes son Aristóteles, Sócrates, Platón, etc.

No obstante, existía otra teoría iniciada por Demócrito (460 – 370 A.C.) que consideraba a la materia como la base del universo. Esta corriente era el materialismo, los principales representantes eran Demócrito, Epicuro, Leucipo etc. Esta teoría fue reflotada por algunos investigadores en el siglo XVII, al tratar de explicar ciertas transformaciones químicas.

Principales representantes

Arquímedes, Galileo Galilei, Isaac Newton, James Prescott Joule, Charles-Augustin de Coulomb, Benjamín Franklin, Georg Simon Ohm, James C. Maxwell.

sábado, 31 de mayo de 2014

Animación mostrando la agitación térmica de un gas
Animación mostrando la agitación térmica de un gasFuente: A.Greg

Energía Térmica

En la actualidad, se acepta la energía térmica, como una forma de la energía acumulada en las partículas que constituyen el cuerpo, en forma de energía potencial y cinética.

La energía térmica, se puede definir también, como la energía que tiene un cuerpo debido al movimiento de sus moléculas.

No todas las moléculas de un cuerpo tienen la misma cantidad de energía cinética; por esta razón es necesario considerar la energía cinética media de las moléculas, que es un valor promedio de la energía cinética de todas ellas.

Termometría

Es la parte de la Física que se ocupa de la medición de los fenómenos térmicos o caloríficos.

Temperatura

Mediante el sentido del tacto podemos percibir cuál de dos cuerpos es el más caliente y cuál el más frío, es decir, sabemos reconocer cuál tiene temperatura más elevada. En otras palabras, la temperatura de un cuerpo es una propiedad que se relaciona con el hecho de que un cuerpo esté “más caliente o más frío”.

Así, por ejemplo, cuando introducimos la mano derecha en un depósito de agua caliente y la mano izquierda en un depósito de agua helada, si después de haberlas tenido unos instantes en esta posición introducimos simultáneamente las dos manos en un depósito de agua tibia, la mano derecha experimentará una sensación de frío, mientras la sensación de la mano izquierda será de calor.

Además, hay una infinidad de casos en que nuestro sentido no nos permite apreciar una temperatura, porque fisiológicamente no podríamos soportarla; por eso, buscar una definición de temperatura no es empresa fácil; por la noción intuitiva, se puede decir que la temperatura, es una propiedad que permite medir el grado de calentamiento de un cuerpo.

Para establecer los diversos grados de la noción de frío o caliente se recurre a la observación de un dispositivo físico denominado termómetro.

Termómetros

Son aparatos utilizados para medir la temperatura de los cuerpos; se basan en el fenómeno de la dilatación que sufren los líquidos al ser calentados.

Generalmente, todos los termómetros están formados por un bulbo o pequeño recipiente que contiene el líquido que se va a dilatar en comunicación con un capilar. Al calentar el depósito y, por lo tanto, el líquido, éste sube por el capilar indicando su nivel la temperatura alcanzada.
Se toman como puntos fijos de los termómetros: el punto de fusión del hielo (punto inferior) y el punto de ebullición del agua (punto superior).
La forma de dividir este intervalo, definido por los puntos fijos, y los valores que se dé a las divisiones, se originan las diferentes escalas.

Lentes

Los lentes son dispositivos que se emplean en un gran número de instrumentos muy conocidos, como las gafas o anteojos, las cámaras fotográficas, microscopios, lupas, etc. 

Como habrás observado una lente está constituido por un material (sustancia), transparente, limitado por superficies de las cuales por lo menos una de ellas es esférica. 

De acuerdo con la dirección que siguen los rayos refractados, cuando la luz pasa a través de la lente, estos se clasifican en dos grupos: convergentes y divergentes. 

(1) Lentes Convergentes: Tienen la parte central más gruesa (ancha) que sus extremos. Se caracterizan porque los rayos paralelos al eje principal de la lente, se refractan de modo que todos concurren en un solo punto. 
Lentes Convergentes
Lentes Convergentes

Los lentes convergentes pueden ser a su vez de 3 tipos: Biconvexa, Plano – convexo y Menisco convergente. 

(2) Lentes Divergentes: Sus bordes son más anchos que su parte central, lo que determina que los rayos que llegan paralelos al eje principal sean separados de modo que sus prolongaciones se cortan en un solo punto. 
Lentes Divergentes
Lentes Divergentes

Las lentes divergentes pueden ser: Bicóncava, plano – cóncava y menisco divergente.
Reflexión total de la luz
Reflexión total de la luz: La figura nos ilustra cómo el rayo incidente en su posición del ángulo Límite (L), pasa al de reflexión total formando el ángulo θ .

Reflexión total de la luz

Si la luz incide en la superficie de separación de dos medios pasando de un medio de mayor índice de refracción (más denso) a otro de menor índice de refracción (menos denso), con un ángulo mayor que el ángulo límite, ocurre que el rayo ya no se refracta, sino más bien se refleja en la superficie como si este fuera un espejo; entonces la luz no puede salir del medio, llamándosele a dicho fenómeno: Reflexión total. 

Un caso de reflexión total es el Espejismo, que se presenta en las regiones planas de gran extensión como desiertos, carreteras pavimentadas, etc.

Refracción de la luz

La Refracción de la luz, es aquel fenómeno luminoso en el cual la luz cambia de dirección al incidir en la superficie de separación, cuando pasa de un medio a otro de diferente densidad.
Refracción de la luz
En forma experimental se comprueba que la luz, se propaga en un primer momento en la dirección del haz incidente; y en segundo momento la propagación de la luz se altera cuando pasa del aire al vidrio (agua), como se puede apreciar. 

Elementos de la refracción 

Elementos de la refracción
Elementos de la refracción

Los principales elementos que intervienen en la Refracción de la luz, considerando el gráfico, son los siguientes: 

(1) Rayo incidente: Es el rayo que se propaga en el medio I e incide en la superficie de separación (S).
(2) Rayo refractado: Es el rayo que cambia de dirección al pasar del medio I al medio II.

Reflexión de la luz

Cuando un rayo de luz llega a una superficie lisa de una placa de vidrio, ocurre que en virtud de que el vidrio es transparente, parte de esta luz penetra en la lámina, es decir, se refracta y otra parte vuelve a propagarse en el aire en otra dirección, experimentando de este modo una reflexión. 

Reflexión de la luz
La reflexión de la luz: Es un fenómeno físico, que consiste en el cambio de dirección (rebote) que experimenta un rayo de luz cuando incide sobre una superficie. Antes y después de incidir el rayo de luz debe estar en el mismo medio.

Clases de reflexión 

De acuerdo a la superficie en que incide un haz luminoso, la reflexión puede ser regular o irregular. 

(1) Reflexión Regular: Es la que ocurre cuando un haz o conjunto de rayos paralelos incide sobre una superficie plana pulimentada, de modo que el haz de rayos reflejados son también rayos paralelos, tal como se aprecia en la figura: 
Reflexión Regular
Reflexión regular

(2) Reflexión irregular: Llamada también difusa, es la que ocurre cuando un haz de rayos paralelos incide sobre una superficie que presenta rugosidades, determinando así una reflexión en diferentes direcciones. Observa la figura: 
Reflexión Irregular
Reflexión irregular

En la práctica, ocurre que la mayoría de los cuerpos refleja difusamente la luz que incide sobre ellos; así por ejemplo una hoja de papel, una pared, un mueble, una persona, etc., son objetos que difunden la luz que reciben en todas direcciones, de esta forma la luz que penetra en nuestros ojos hace que veamos la imagen del objeto observado. 

Elementos de la reflexión 

Los elementos principales que intervienen en la Reflexión de la luz son los siguientes, considerando la figura:

Elementos de la reflexión 

(1) Rayo reflejado: Es el rayo que rebota (sale) de la superficie P.
(2) Normal: Es la línea (imaginaria) perpendicular a la superficie P.
(3) Ángulo de incidencia (i): Es el ángulo formado entre el rayo incidente y la normal.
(4) Ángulo de reflexión (r): Es el ángulo formado entre el rayo reflejado y la normal.

Espejos planos 

Un espejo es toda superficie pulimentada que refleja perfectamente la luz. La distancia de la imagen al espejo es igual a la distancia que hay entre el objeto y espejo; por esta razón la imagen tiene el mismo tamaño del objeto y es simétrica de él en relación con el espejo.

miércoles, 8 de enero de 2014

La aceleración y la gravedad

La aceleración y la gravedad

Una característica importante en la caída de los cuerpos es que todos experimentan la misma aceleración de su movimiento al caer, de tal forma que dos objetos que caen de la misma altura alcanzarán la misma velocidad. Esa aceleración, provocada por la fuerza de gravedad se representa por la letra "g" y se llama aceleración de la gravedad, cuyo valor aproximado  es 9,81 m/s2 . Esto significa que un cuerpo  que  cae  va  aumentado su velocidad  9,81 m/s por segundo en cada segundo.

Este valor de la gravedad no es el mismo sobre  todos los lugares de la Tierra, ya que depende de la latitud y la altura sobre el nivel del mar. Tiene su  mayor valor en los polos, donde es  igual a 9,83 m/s2, mientras en que la zona ecuatorial es igual a 9,78 m/s2. Se ha reconocido como valor promedio 9,81 m/s2. Estas variaciones del valor causan a su vez, pequeñas variaciones de peso en un cuerpo al pasar éste de un lugar a otro de la Tierra.
Experiencia de Galileo

Experiencia de Galileo

Los primeros en tratar de entender la caída de los cuerpos fueron los griegos, quienes a  través del razonamiento lógico, llegaron a la conclusión de que la Tierra atrae a los cuerpos con una fuerza llamada gravedad  y que la intensidad de esta fuerza dependía de la masa del cuerpo, de tal forma que, a mayor masa, mayor atracción. Así, según creían, un objeto con el doble de masa que otro caería dos veces mas rápido. Esta idea fue aceptada durante mucho tiempo, hasta que en el siglo XVII, Galileo Galilei, dejando caer desde una misma altura dos cuerpos que tenían pesos diferentes (uno de ellos pesaba una libra y el otro 10 libras); demostró que los dos caían  a la misma velocidad. Años más tarde , su experiencia fue corroborada al inventarse la bomba de vacío, en la que se pudo observar que, en su interior, una pluma y una piedra caen con la misma velocidad.
Fuentes de energía

Fuentes de energía

Cuando los objetos permiten transmitir la energía de un cuerpo a otro se dice que son fuentes de energía, como sucede, por ejemplo, con la gasolina o las pilas alcalinas. En tanto, a los objetos que reciben energía se les llama receptores de energía, como sucede con la piedra que es lanzada hacia un río.
Existen diferentes formas de clasificar las fuentes de energía. Pueden ser, considerando su naturaleza, fuentes naturales y artificiales; convencionales y no convencionales  o renovables y no renovables, cuando se refieren a su duración.

Fuentes de energía convencionales

Existen fuentes de energía como el agua y los diversos combustibles que han sido utilizadas  desde épocas muy remotas por los seres humanos. Estas fuentes se conocen como convencionales y la mayoría de ellas son agotables o no renovables, aunque unas afectan más fácilmente que otras dependiendo de su utilización.
Así por ejemplo, en los tiempos prehistóricos, el ser humano utilizó el fuego para protegerse y alimentarse. Primero produjo fuego frotando piedras, pero luego utilizó madera dando inicio a si a la tala de árboles.

Fuentes de energía no convencionales o alternativas

Al comprender que las fuentes convencionales son agotables, el ser humano buscó otras fuentes que pudieran ser inagotables o renovables. El Sol, las mareas, el viento y la energía que emana desde el interior de la Tierra son algunas fuentes no convencionales, que tienen además, la ventaja de no contaminar el ambiente.

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