Asignatura: Fsica IDoc 1

LA NATURALEZA DE LA FSICA

La fsica es una ciencia experimental. Los fsicos observan los fenmenos naturales e intentan encontrar los patrones y principios que los describen. Tales patrones se denominan teoras fsicas o, si estn muy bien establecidos y se usan ampliamente, leyes o principios fsicos.

El desarrollo de la teora fsica exige creatividad en cada etapa. El fsico debe aprender a hacer las preguntas adecuadas, a disear experimentos para tratar de contestarlas y a deducir conclusiones apropiadas de los resultados.

Las primeras explicaciones aparecieron en la antigedad y se basaban en consideraciones puramente filosficas, sin verificarse experimentalmente. Por tal motivo algunas interpretaciones falsas, como la hecha por Ptolomeo la tierra est en el centro del universo y alrededor de ella giran los astros perduraron cientos de aos.

En el siglo XVI galileo fue el pionero en el uso de experiencias para validar las teoras de la fsica. Se interes en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando instrumentos como el plano inclinado, descubri la ley de la inercia de la dinmica, en la cual concibi la idea de la inercia como la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de movimiento. En la misma poca, las observaciones de Tycho Brahe y los clculos de Johannes Kepler permitieron establecer las leyes que gobiernan el movimiento de los planetas en el sistema solar.

En 1689 Newton publico los principios matemticos de la naturaleza, una obra en la que describen las leyes clsicas de la dinmica conocidas como: leyes de Newton; y la ley de la gravitacin universal de newton. En esta poca se puso de manifiesto uno de los principios bsicos de la fsica, las leyes de la fsica son las mismas en cualquier parte del universo. El desarrollo por Newton y Leibniz del clculo matemtico proporciona las herramientas matemticas para el desarrollo de la fsica como ciencia capaz de realizar predicciones.

En esta poca desarrollaron sus trabajos fsicos como Robert Hooke y Christian Huygens estudiando las propiedades bsicas de la materia y la luz, en las propiedades bsicas de la luz Hooke fue de los primeros defensores de la teora ondulatoria que fue extendida y mejorada por Christian Huygens que enunci el principio que lleva su nombre, segn el cual cada punto perturbado por una onda puede considerarse como el centro de una nueva onda secundaria, la envolvente de estas ondas secundarias define el frente de onda en un tiempo posterior.

A finales del siglo XVII la fsica comienza a influir en el desarrollo tecnolgico permitiendo a su vez un avance ms rpido de la propia fsica. El desarrollo instrumental (telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo de experimentos cada vez ms sofisticados permitieron obtener grandes xitos como la medida de la masa de la tierra en el experimento de la balanza de torsin.

Despus de estos grandes descubrimientos inicia una revolucin en la cual la fsica hace un gran avance tanto en descubrimientos, instrumentos y tecnologa.

CMO RESOLVER PROBLEMAS EN FSICA

IDENTIFICAR los conceptos pertinentes: Primero, decida qu ideas de la fsica son relevantes para el problema. Aunque este paso no implica hacer clculos, a veces es la parte ms difcil. Nunca lo omita; si desde el principio se elige el enfoque equivocado, el problema se dificultar innecesariamente, e incluso podra llevar a una respuesta errnea.

A estas alturas tambin se debe identificar la incgnita del problema; es decir, la cantidad cuyo valor se desea encontrar. Podra ser la rapidez con que un proyectil choca contra el suelo, la intensidad del sonido producido por una sirena, o el tamao de una imagen formada por una lente. (En ocasiones, la meta ser hallar una expresin matemtica para la incgnita, no un valor numrico. Otras veces, el problema tendr ms de una incgnita.) Esta variable es la meta del proceso de la resolucin de problemas; asegrese de no perderla de vista durante los clculos.

PLANTEAR el problema: Con base en los conceptos que haya elegido en el paso Identificar, seleccione las ecuaciones que usar para resolver el problema y decida cmo las usar. Si resulta apropiado, dibuje la situacin descrita en el problema.

EJECUTAR la solucin: En este paso, se hacen las cuentas. Antes de enfrascarse en los clculos, haga una lista de las cantidades conocidas y desconocidas, e indique cul o cules son las incgnitas o las variables. Despus, despeje las incgnitas de las ecuaciones.

EVALUAR la respuesta: La meta de la resolucin de problemas en fsica no es slo obtener un nmero o una frmula; es entender mejor.Ello implica examinar la respuesta para ver qu nos dice. En particular, pregntese: Es lgica esta respuesta? Si la incgnita era el radio de la Tierra y la respuesta es 6.38 cm (o un nmero negativo!), hubo algn error en el proceso de resolucin del problema. Revise su procedimiento y modifique la solucin segn sea necesario.

ESTNDARES Y UNIDADES

Los experimentos requieren mediciones, cuyos resultados suelen describirse con nmeros. Un nmero empleado para describir cuantitativamente un fenmeno fsico es una cantidad fsica. Dos cantidades fsicas, por ejemplo, que describen a alguien como t son su peso y estatura. Algunas cantidades fsicas son tan bsicas que slo podemos definirlas describiendo la forma de medirlas; es decir, con una definicin operativa.

Ejemplos de ello son medir una distancia con una regla, o un lapso de tiempo con un cronmetro. En otros casos, definimos una cantidad fsica describiendo la forma de calcularla a partir de otras cantidades medibles. As, podramos definir la rapidez promedio de un objeto en movimiento, como la distancia recorrida (medida con una regla) entre el tiempo de recorrido (medido con un cronmetro).

Al medir una cantidad, siempre la comparamos con un estndar de referencia.

El metro es una unidad de distancia; y el segundo, de tiempo.

Las mediciones exactas y confiables requieren unidades inmutables que los observadores puedan volver a utilizar en distintos lugares. El sistema de unidades empleado por los cientficos e ingenieros en todo el mundo se denomina comnmente sistema mtrico aunque, desde 1960, su nombre oficial es Sistema Internacional, o SI.

Con el paso de los aos, las definiciones de las unidades bsicas del sistema mtrico han evolucionado. Cuando la Academia Francesa de Ciencias estableci el sistema en 1791, el metro se defini como una diezmillonsima parte de la distancia entre el Polo Norte y el ecuador. El segundo se defini como el tiempo que tarda un pndulo de 1 m de largo en oscilar de un lado a otro. Estas definiciones eran poco prcticas y difciles de duplicar con precisin, por lo que se han refinado por acuerdo internacional.

TIEMPODe 1889 a 1967, la unidad de tiempo se defini como cierta fraccin del da solar medio (el tiempo promedio entre llegadas sucesivas del Sol al cenit o punto ms alto del observador). El estndar actual, adoptado en 1967, es mucho ms preciso; se basa en un reloj atmico que usa la diferencia de energa entre los dos estados energticos ms bajos del tomo de cesio. Al bombardearse con microondas de cierta frecuencia exacta, el tomo de cesio sufre una transicin entre dichos estados. Un segundo (que se abrevia como s) se define como el tiempo que tardan 9,192,631,770 ciclos de esta radiacin de microondas.

LONGITUDEn 1960 se estableci tambin un estndar atmico para el metro, utilizando la longitud de onda de la luz anaranjada-roja emitida por tomos de kriptn (86Kr) en un tubo de descarga de luz. Usando este estndar de longitud, se comprob que la rapidez de la luz en el vaco era de 299,792,458 m/s. En noviembre de 1983, el estndar de longitud se modific otra vez, de manera que la rapidez de la luz en el vaco fuera, por definicin, exactamente de 299,792,458 m/s. El metro se define de modo que sea congruente con este nmero y con la definicin anterior del segundo. As, la nueva definicin de metro (que se abrevia m) es la distancia que recorre la luz en el vaco en 1/299,792,458 segundos. ste es un estndar de longitud mucho ms preciso que el basado en una longitud de onda de la luz.

MASAEl estndar de masa, el kilogramo (que se abrevia kg), se define como la masa de un cilindro de aleacin platino-iridio especfico que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Svres, cerca de Pars. Un estndar atmico de masa sera ms fundamental; sin embargo, en la actualidad no podemos medir masas a escala atmica con tanta exactitud como a escala macroscpica. El gramo (que no es una unidad fundamental) es de 0.001 kilogramos.

Pgina 6 de 6Formamos ciudadanos profesionales para el mundoEAM - Armenia Q.