Desde el hombre primitivo que aprendió a utilizar una rama como arma defensiva, domesticó el fuego, talló la piedra y posteriormente construyó las




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UNIDAD 1. EL MUNDO FÍSICO
1.1 INTRODUCCIÓN
Desde el hombre primitivo que aprendió a utilizar una rama como arma defensiva, domesticó el fuego, talló la piedra y posteriormente construyó las civilizaciones egipcia, china, azteca, maya entre otras, hasta el hombre que conquista el espacio, controla la energía nuclear y tiene el alto grado de desarrollo actual, han transcurrido quizás dos o tres millones de años. A lo largo de este período, la interacción del hombre con la naturaleza, ha permitido que poco a poco la humanidad imponga su dominio con el empleo de la técnica y la ciencia.
¿Cómo controlar el fuego? ¿Por qué se enferman y mueren los seres vivos? ¿Cómo renovar las fuentes de energía?, son ejemplos de los interrogantes que el hombre se ha formulado y cuyas respuestas ha sistematizado en las diferentes ramas de la ciencia (del latín "scire" que significa conocer) que es el estudio de las leyes que rigen los diversos aspectos de la naturaleza.
La ciencia hace parte del progreso social de la humanidad y su método se emplea en cualquier área de la investigación y del conocimiento; a la vez que sus aplicaciones en los procesos técnicos hacen posible el mejoramiento de las condiciones de la humanidad.
Una de las características más importantes de la ciencia, es que sus conclusiones deben estar de acuerdo con la experiencia, lo que plantea la necesidad de modificar la ley cuando se ha comprobado que no es totalmente válida. Esto es, la ciencia no está acabada, ni ha culminado su desarrollo, la ciencia se encuentra en continuo renacer.
1.2 LA FÍSICA Y OTRAS CIENCIAS
Puesto que la naturaleza es única, la ciencia también lo es. Sin embargo, con el objeto de facilitar suestudio, se ha dividido en varias ramas, entre las cuales tenemos:
La Física: ciencia que estudia las propiedades de la materia y las leyes que tienden a modificar su estado o su movimiento sin cambiar su naturaleza.
La Química: ciencia que estudia la naturaleza y las propiedades de los cuerpos simples, la acción molecular de los mismos, unos sobre otros y las combinaciones debidas a dichas acciones.
La Biología: ciencia que estudia las leyes de la vida.

La Astronomía: ciencia que trata de la posición, movimiento y constitución de los cuerpos celestes.
La Geología: ciencia que tiene por objeto el estudio de la materia que compone el globo terrestre, su naturaleza, su situación y las causas que la han determinado.
La Ingeniería: aplicación de las ciencias físico-matemáticas a la invención, perfeccionamiento y utilización de la técnica industrial.
Las fronteras entre estas ramas de la ciencia, es difícil de demarcar; el desarrollo de cada una de ellas está ligado al avance de las otras ramas. Sin embargo, se destaca Galileo Galilei, quien estableció el método deductivo experimental, dando de esta forma nacimiento a la ciencia moderna. Es así, como con la Física se estableció el método científico de investigación y actualmente ningún avance puede realizarse sin sus métodos y contenidos.

Taller 1

"GALILEO GALILEI"
A continuación se reproduce un fragmento de uno de los últimos diálogos de Galileo, tomado de la obra "Galileo Galilei" de Bertold Brecht.


  1. Elabora una lista de las palabras cuyo significado no conoces, e investígalas en el diccionario.

  2. Resume las ideas fundamentales expuestas en el fragmento.

  3. Según el artículo, ¿cuál debe ser la relación entre el desarrollo de la ciencia y la satisfacción de las necesidades materiales de los hombres?


En las horas libres de que dispongo, y que son muchas, he recapacitado sobre mi caso. He meditado sobre cómo me juzgará el mundo de la ciencia, del que no me considero más como miembro. Hasta un comerciante en lanas, además de comprar barato y vender caro, debe tener la preocupación de que el comercio con lanas no sufra tropiezos. El cultivo de la ciencia me parece que requiere especial valentía en este caso. La ciencia comercia con el saber, con un saber ganado por la duda. Proporcionar saber sobre todo y para todos, y hacer de cada uno un desconfiado, eso es lo que pretende. Ahora bien, la mayoría de la población es mantenida en un vaho nacarado de supersticiones y viejas palabras por sus príncipes, sus hacendados, sus clérigos, que sólo desean esconder sus propias maquinaciones. La miseria de la mayoría es vieja como la montaña y desde el pulpito y la cátedra se manifiesta que esa miseria es indestructible como la montaña. Nuestro nuevo arte de la duda encantó a la gran masa. Nos arrancó el telescopio de las manos y lo enfocó contra sus torturadores. Estos hombres egoístas y brutales, que aprovecharon ávidamente para sí los frutos de la ciencia, notaron al mismo tiempo que la fría mirada de la ciencia se dirigía hacia esa miseria milenaria pero artificial que podía ser terminantemente anulada, si se los anulaba a ellos. Nos cubrieron de amenazas y sobornos, irresistibles para las almas débiles. ¿Pero acaso podíamos negarnos a la masa y seguir siendo científicos al mismo tiempo? Los movimientos de losastros son ahora fáciles de comprender, pero lo que no pueden circular los pueblos son los movimientos de sus señores. La lucha por la mensurabilidad del cielo se ha ganado por medio de la duda; mientras que las madres romanas, por la fe, pierden todos los días la disputa por la leche. A la ciencia le interesan las dos luchas. Una humanidad tambaleante en ese milenario vaho nacarado, demasiado ignorante para desplegar sus propias fuerzas, no será capaz de desplegar las fuerzas de la naturaleza que ustedes describen. ¿Para qué trabajan? Mi opinión es que el único fin de la ciencia debe ser aliviar las fatigas de la existencia humana. Si los hombres de ciencia, atemorizados por los déspotas, se conforman solamente con acumular el saber por el saber mismo, se corre el peligro de que la ciencia sea mutilada y de que sus máquinas sólo signifiquen nuevas calamidades. Así vayan descubriendo con el tiempo todo lo que hay que descubrir, su progreso sólo será un alejamiento progresivo para la humanidad. El abismo entre ustedes y ella puede llegar a ser tan grande que las exclamaciones de júbilo por un invento cualquiera recibirán como eco un aterrador griterío universal. Yo, como hombre de ciencia, tuve una oportunidad excepcional: en mi época la astronomía llegó a los mercados. Bajo esas circunstancias únicas, la firmeza de un hombre hubiera provocado grandes conmociones. Si yo hubiese resistido, los estudiosos de las ciencias naturales habrían podido desarrollar algo así como el juramento de Hipócrates de los médicos, la solemne promesa de utilizar su ciencia sólo en beneficio de la humanidad. En cambio ahora, como están las cosas, lo máximo que se puede esperar es una generación de enanos inventores que puedan ser alquilados para todos los usos. Además estoy convencido, Sarti, de que yo nunca estuve en grave peligro. Durante algunos años fui tan fuerte como la autoridad. Y entregué mi saber a los poderosos para que lo utilizaran, para que no lo utilizaran, para que abusaran de él, es decir, para que le dieran el uso que más sirviera a sus fines. Yo traicioné a mi profesión. Un hombre que hace lo que hice yo no puede ser tolerado en las filas de las ciencias.

"Galileo Galilei"de Bertold Brecht.
1.3 LA MEDIDA EN FÍSICA
1.3.1 Introducción histórica. Origen. Antes de que el hombre sintiera la necesidad de llevar una vida sedentaria, surgió en la sociedad primitiva, la obligación de medir. Todo parece indicar que las primeras magnitudes empleadas fueron la longitud y la masa. Para la primera se estableció como unidad de comparación el tamaño de los dedos y la longitud del pie entre otros; para la masa, se compararon las cantidades mediante piedras, granos, conchas, etc. Este tipo de medición era cómodo porque cada persona llevaba consigo su propio patrón de medida. Sin embargo, tenía el inconveniente que las medidas variaban de un individuo a otro. Este se solucionó al tomar como unidad patrón la palma o el dedo del jefe de la tribu.

Las unidades en el feudalismo. A medida que el intercambio entre los pueblos aumentó se tuvo el problema de la diferencia de lospatrones anatómicos usados y surge la necesidad de poner orden a esta situación.
Los intentos de imponer un sistema único de unidades durante el imperio romano, fracasan con su caída porque cada estado bárbaro impone sus propios patrones. Los esfuerzos realizados posteriormente por Carlomagno en el año 789 se encontraron con la oposición de los señores feudales que fijaban por derecho, sus propias unidades.
Unificación. El primer patrón de medida de longitud lo estableció Enrique I de Inglaterra, quien llamó "yarda" a la distancia entre su nariz y el dedo pulgar. Sin embargo, la verdadera revolución en la metrología se dio en el siglo XVII cuando se crea en Francia la “toesa” que consistía en una barra de hierro con una longitud aproximada de dos metros. Posteriormente, con la revolución francesa se crea el sistema métrico decimal, lo cual permitió unificar las diferentes unidades, con el empleo de numeración decimal. Así, los cálculos numéricos fueron mucho más sencillos y fáciles de aprender.

1.3.2 Sistema Internacional de Unidades. En el año de 1960, durante la Décimo primera Conferencia General de Pesas y Medidas, se creó el Sistema Internacional de Unidades (SI), organizado en seis unidades básicas correspondientes a longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica e intensidad luminosa. Estas se combinan según los conceptos y leyes físicas, para formar todas las unidades derivadas que conoceremos en el transcurso de nuestro estudio de la Física.
En este texto utilizamos fundamentalmente las unidades básicas del Sistema Internacional relativas a longitud, masa y tiempo: el metro, el kilogramo y el segundo.


MAGNITUD

UNIDAD

SÍMBOLO

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

Tiempo

segundo

s


El metro: la definición de esta unidad patrón ha pasado en el transcurso de la historia por diferentes etapas, dependientes de las condiciones técnicas del momento y del grado de exactitud que la ciencia requería.

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Inicialmente, el metro se definió como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. Luego, al pretender materializar esta idea, se construyó un metro prototipo, que serviría de guía para su reproducción y fue definido como la longitud que tiene la barra patrón de platino e iridio que se conserva en el pabellón de Bretevil. En la actualidad, debido al adelanto en la investigación científica y a .a necesidad de un excelente grado de exactitud en la medición, se define el metro como la longitud equivalente a 1650763.73 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación correspondiente a una transición del átomo de kriptón 86.
El kilogramo: la unidad de masa en el sistema internacional (SI) es el kilogramo, que también ha pasado históricamente por dos definiciones diferentes. Primero se definió como la masa que tiene un litro de agua a 4°C; luego, esta cantidad de masa se materializó dando origen a la segunda definición del kilogramo.
Kilogramo es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.
Segundo: a partir de la duración promedio del período de rotación de la Tierra sobre su eje, se definió inicialmente segundo, como la ochenta y seis mil cuatrocientosava parte del día solar medio. Pero debido a la poca exactitud de este patrón que no correspondía a la precisión de los trabajos científicos que la actualidad requería, se define el segundo de la siguiente forma: segundo, duración de 9192631770 periodos de la variación entre dos niveles del estado fundamental del átomo de cesio 133.
Múltiplos y submúltiplos. Como los diferentes objetos y fenómenos susceptibles de ser medidos difieren en su magnitud, desde el diámetro de un átomo hasta la extensión de una galaxia, el Sistema Internacional de Unidades, cuenta con catorce prefijos que indican los múltiplos y submúltiplos de la unidad patrón.

Los prefijos de factores mayores que la unidad provienen del griego, mientras los de los factores menores que la unidad vienen del latín.
Múltiplos

PREFIJO

SÍMBOLO

FACTOR DE MULTIPLICACIÓN

Deca

D

101 = 10

Hecto

H

102 = 100

Kilo

K

103 = 1000

Mega

M

106 = 1 000 000

Giga

G

109 = 1 000 000 000

Tera

T

1012 = 1 000 000 000 000

Peta

P

1015 = 1 000 000 000 000 000

Exa

E

1018 = 1 000 000 000 000 000 000



Submúltiplos

PREFIJO

SÍMBOLO

FACTOR DE MULTIPLICACIÓN

Deci

d

10-1 = 0.1

centi

c

10-2 = 0.01

mili

m

10-3 = 0.001

micro

M

10-6= 0.000001

nano

µ

10-9= 0. 000000001

pico

P

10-12 = 0.000000000001

fento

f

10-15 = 0. 000000000000001

Atto

a

10-18 = 0. 000000000000000001

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