El universo mecánico - 1992. Lección 1., Introducción al universo mecánico.
RESUMEN La investigación comienza con la formulación de algunas cuestiones. Este prolegómeno nos introduce en un mundo aristotélico en conflicto. Presenta las ideas y las personas ue revolucionaron el pensamiento cient!fico desde "opérnico# pasando por Ne$ton# %asta nuestros d!as& y enlaza la '!sica celeste con la '!sica en la (ierra. )*+etivos pedagógicos, definir las unidades de longitud# tiempo y masa& conocer las unidades del -S. .- y algunas unidades de -Ss. /ngloamericanos-& interpretar los factores de conversión y utilizarlos para pasar de un sistema de unidades a otro& e0presar n1meros grandes y peue2os en notación cient!fica& conocer las a*reviaturas cient!ficas usuales de las unidades. Lección 2., La ley de la caída de los cuerpos.
RESUMEN "on el conocimiento convencional ue proporciona la visión aristotélica del mundo# se podr!a ver ue los cuerpos pesados caen con m3s rapidez ue los ligeros. 4alileo dedu+o ue la distancia ue un cuerpo %a recorrido en su ca!da es proporcional al cuadrado del tiempo empleado. "on la %erramienta matem3tica denominada derivada deducimos los conceptos de velocidad y de aceleración. )*+etivos pedagógicos, 5efinir velocidad media# aceleración media# velocidad y aceleración. dentificar ue la distancia ue un cuerpo recorre al caer en el vac!o es proporcional al cuadrado del tiempo empleado. Reconocer ue todos los cuerpos caen en el vac!o con la misma aceleración constante. /nalizar los aspectos significativos del entorno %istórico ue dieron lugar al descu*rimiento de la -Ley de la ca!da de los cuerpos-. Utilizar e0presiones alge*raicas para resolver pro*lemas ue descri*en el movimiento de cuerpos en caida li*re. nterpretar la derivada como un l!mite o razón instant3nea de cam*io. Lección 3., Derivadas.
RESUMEN La función de las matem3ticas en las ciencias f!sicas. "omo concepto teórico y %erramienta pr3ctica# la derivada ayuda a determinar la velocidad instant3nea y la aceleración de un cuerpo ue cae. La diferenciación se desarrolla m3s para calcular cómo una cantidad cualuiera cam*ia en relación a otra. La regla de la potencia# la regla del producto# la regla de la cadena, cadena, con unas cuantas reglas sencillas# sencillas# diferenciar diferenciar cualuier función resulta una tarea f3cil. )*+etivos pedagógicos, 5efinir el concepto de derivada. nterpretar la relación entre tangente y derivada. "alcular derivadas elementales usando las reglas de diferenciación. Lección ., Inercia.
RESUMEN /uge y ca!da de 4alileo. "opérnico demostró ue la (ierra gira so*re su e+e y descri*e una ór*ita alrededor del sol. "onsidendo sus implicaciones# era una suposición m3s *ien peligrosa# en esos tiempos# ue provocó preguntas tan aventuradas como, 6Por ué los o*+etos caen a la (ierra en vez de errar en el espacio7 8 en este esuema %erético de las cosas en el ue la (ierra no era el centro# 6dónde esta*a 5ios7 /rriesgando algo m3s ue su estatus privilegiado en Roma# 4alileo contri*uyó a responder a tales preguntas con la formulación de la -Ley de la inercia-.)*+etivos pedagógicos, nterpretar la -Ley de la inercia-. 5istinguir entre la descripción aristotélica y galileana del movimiento. Reconocer ue la descripción de un movimiento no es la misma cuando este se analiza desde distintos sistemas de referencia. ndicar ue las trayectorias para*ólicas son el resultado de la composición de una velocidad constante en dirección %orizontal y una aceleración vertical constante. /preciar la significación %istórica y la universalidad de la -Ley de la inercia- de 4alileo. Lección !, "ectores. "ectores.
RESUMEN La '!sica de*e e0plicar no solo -por ué y cu3nto-# sin tam*ién -dónde y cómo-. Los f!sicos y los matem3ticos dise2aron un modo de descri*ir las cantidades ue tienen una dirección# un sentido y un módulo. Las leyes ue tratan con fenómenos de distancias y velocidades son leyes universales. 8 al descri*ir cantidades tales como desplazamiento y velocidad# se e0presa universalmente una ley de la '!sica de una manera ue es la misma para todos los sistemas de coordenadas coordenadas.. )*+etivos )*+etivos pedagógicos, pedagógicos, Sumar y restar gr3ficamente gr3ficamente vectores vectores mane+ando mane+ando la -regla del paralelogramo-. ndicar las componentes de un vector y utilizarlas anal!ticamente para la suma y la resta. nterpretar el producto escalar de dos vectores. 5escri*ir el producto vectorial de dos vectores. Lección #, La ley de $e%ton.
RESUME RESUMEN N saac saac Ne$ton Ne$ton esta*l esta*leció eció las leyes leyes para para todos todos los fenóme fenómenos nos de -El univer universo so mec3ni mec3nicoco-.. "omo "omo generalización de la -Ley de inercia de 4alileo-# la -Primera ley de Ne$ton- esta*lece ue todo cuerpo permanece en reposo o continua en movimiento rectil!neo uniforme a menos ue una fuerza resultante neta act1e so*re él. Su -Segunda ley-# la m3s profunda afirmación de la mec3nica cl3sica# relaciona las causas y los cam*ios en el estado de movimiento para todos los o*+etos del cosmos. La -(ercera ley de Ne$ton- e0plica el fenómeno de las interacciones, toda fuerza9acción genera una fuerza9reacción igual y opuesta. )*+etivos pedagógicos, E0plicar las definiciones de fuerza y masa y decir en ué consiste la Ley del movimiento de Ne$ton. 5istinguir entre masa y peso. "onocer las siguientes unidades y sa*er cómo se definen :ilogramo# ne$ton y dina. Reconocer ue las fuerzas siempre se presentan en pare+as# como -acción9reacción-# y act1an so*re cuerpos diferentes# y ue nunca pueden actuar como
fuerzas de euili*rio de un cuerpo. "omprender ue el grado de aplicación de la -segunda ley de Ne$ton- surge de la misma como una ecuación diferencial. /nalizar el movimiento de proyectiles como consecuencia de las leyes de Ne$ton. Lección &, Inte'ración.
RESUMEN Ne$ton y Lei*niz desarrollaron el c3lculo matem3tico. 8 produ+eron el mayor avance cient!fico en m3s de ;<<< a2os desde la Edad de )ro 4riega %asta la Europa de finales del siglo=>. Ne$ton Lei*niz llegaron# independientemente# a la conclusión de ue diferenciación e integración son procesos inversos. Su apasionante descu*rimiento intelectual# refle+ó dram3ticamente los tiempos ue corr!an# terminando en un controvertido enfrent?amiento personal. )*+etivos pedagógicos, 5efinir la integración como el proceso de o*tención de la primitiva de una derivada. "omprender la relación e0istente entre integración y medida de 3reas. E0poner el -Segundo (eorema 'undamental de "3lculo. /plicar el -Segundo (eorema 'undamental de "3lculo- a pro*lemas f!sicos. Lección (, La man)ana y la luna.
RESUMEN Los primeros pasos consolidados %acia el espacio e0terior. /l *uscar una aplicación a las leyes de @epler# Ne$ton descu*rió ue la gravedad descri*e la fuerza entre dos part!culas cualesuiera del universo. 5esde un %uerto inglés a "a*o "a2averal y a1n m3s all3# la -Ley de la gravitación universal- enunciada por Ne$ton revela porué una manzana cae al suelo pero la Luna no. )*+etivos pedagógicos, Reconocer ue entre dos o*+etos e0iste una fuerza gravitacional ue es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias ue las separa. Entender la dependencia funcional de la fuerza gravitacional con la masa y la distancia. Usar algunas fórmulas para resolver pro*lemas. Reconocer ue# para velocidades suficientemente peue2as# el tiempo ue tarda un proyectil en caer a la (ierra es independiente de su velocidad %orizontal# pero para altas velocidades %orizontales# %ay ue tener en cuenta el efecto de curvatura terrestre. 5escri*ir el movimiento or*ital en términos de la -Ley de la inercia- y de la -Ley de la gravitación universal-. Lección 9, El círculo en movimiento.
RESUMEN El primigenio ideal platónico# con las derivadas de funciones vectoriales. Seg1n Platón# los astros son cuerpos celestes ue giran alrededor de la (ierra en a*soluta perfección# descri*iendo c!rculos perfectos a velocidad uniforme. ncluso en este mundo imperfecto# el movimiento circular uniforme tiene un sentido matem3tico perfecto. )*+etivos pedagógicos, nterpretar las medidas en el movimiento circular uniforme. 5escri*ir las relaciones entre radio# velocidad y aceleración en el movimiento circular uniforme. Utilizar fórmulas en la resolución de pro*lemas. Mane+ar las Leyes de Ne$ton para definir la din3mica del movimiento circular y resolver pro*lemas de o*+etos ue se mueven en trayectorias circulares. Lección 1*, Las +uer)as +undamentales de la naturale)a.
RESUMEN (odos los fenómenos f!sicos de la Naturaleza se e0plican mediante cuatro fuerzas de interacción, dos fuerzas nucleares9fuerte y dé*il9 ue act1an a nivel del n1cleo atómico. La fuerza de gravitación fundamental est3 presente en todo el Universo. "omo tam*ién lo est3 la cuarta fuerza fundamental# la electromagnética# ue une los 3tomos de toda materia. )*+etivos pedagógicos, dentificar ué fuerzas fundamentales son responsa*les de una resultante. 5escri*ir el e0perimento de "avendis% para determinar la constante gravitacional universal 4. "omparar y contrastar las fuerzas electromagnéticas y las gravitacionales. "onocer ue todas las fuerzas de contacto proceden de fuerzas electromagnéticas ue act1an de diferentes y comple+os modos. /plicar las -Leyes de Ne$ton- para resolver pro*lemas de planos inclinados y poleas. Reconocer ue la fuerza de rozamiento est3tico# m30ima# y la fuerza de rozamiento cinético son proporcionales a las componentes normales de las fuerzas# a la superficie en cuestión. /plicar las -Leyes de Ne$ton- a pro*lemas de movimiento circular. Lección 11, ravedad ,electricidad y ma'netismo.
RESUMEN Son fuerzas ue actuan en el escenerio de la '!sica. La fuerza gravitacional entre dos masas# la fuerza eléctrica entre dos cargas# y la fuerza magnética entre dos polos& todas ellas tienen *3sicamente la misma formulación matem3tica. Los manuscritos de Ne$ton suger!an la e0istencia de cone0iones entre la electricidad y el magnetismo. Por una corazonada cient!fica# Ma0$ell vio la materia *a+o una perspectiva totalmente innovadora. )*+etivos pedagógicos, ndicar una cone0ión entre electricidad y magnetismo. Enunciar e+emplificaciones y diferencias entre 4ravitación y Electromagnetismo. E0plicar cóo la velocidad de la luz ueda -acotada- por las fuerzas electromagnéticas. Lección 12a, El eperimento illi/an.
RESUMEN 6"ómo avanza la técnica7 / través de penosas prue*as y errores# nos muestra una recreación dram3tica del cl3sico e0perimento de la gota de aceite de Milli:an. Suponiendo la fuerza eléctrica en una gotita cargada y la viscosidad# se midió la carga de un electrón aislado. )*+etivos pedagógicos, 5escri*ir el e0perimento de Milli:an para
medir la carga de un electrón. Resolver pro*lemas de fuerzas viscosas. Reconocer ue toda carga es un m1ltiplo de la unidad de carga elemental# la del electrón. Lección 13, 0onservación de la ener'ía.
RESUMEN El mito de la -crisis de la energ!a-. Seg1n una de las principales leyes de la '!sica# la energ!a ni se crea ni se destruye. )*+etivos pedagógicos, 5efinir los conceptos de tra*a+o# energ!a cinética y energ!a potencial. Entender la relación e0istente entre tra*a+o y energ!a. Resolver pro*lemas empleando el -Principio de conservación de la energ!a-. Lección 1, Ener'ía potencial.
RESUMEN El tema de la esta*ilidad. La energ!a potencial da la clave# y un modelo consistente# para entender porué el mundo %a funcionado de la misma manera desde el comienzo de los tiempos. )*+etivos pedagógicos, "alcular la función de energ!a potencial asociada con una fuerza conservativa. dentificar la fuerza 'A0B a partir de la función de energ!a potencial UA0B. Situar los puntos de euili*rio y discutir su esta*ilidad a partir de un gr3fico de la función de energ!a potencial UA0B. Utilizar los conceptos de energ!a potencial gravitacional y el -Principio de conservación de la energ!a- para resolver pro*lemas de velocidad de escape. Lección 1!, 0onservación del momento.
RESUMEN Si el Universo# en su mec3nica# es un relo+ perpetuo# 6Cué mantendr3 su marc%a %asta el final de los tiempos7 (omando un e+emplo de 5escartes# el momento lineal9el producto de masa por velocidad9 cantidad de movimiento9siempre se conserva. La -Segunda ley de Ne$ton- materializa el concepto de conservación del momento lineal. Esta ley proporciona un convincente principio para analizar los c%oues# incluso en una mesa de *illar. )*+etivos pedagógicos, Reconocer la conservación del momento lineal como una consecuencia de la -Segunda ley de Ne$ton-. dentificar cu3ndo se conserva el momento lineal de un sistema. Reconocer la cone0ión entre energ!a cinética y momento lineal. Resolver pro*lemas con c%oues el3sticos y no el3sticos. nterpretar la relación entre impulso y tiempo medio de acción de una fuerza. Lección 1#, ovimiento armónico.
RESUMEN La m1sica y las matem3ticas de la naturaleza. La fuerza de recuperación y la inercia de cualuier sistema mec3nico esta*le %ace ue los o*+etos realicen un movimiento armónico simple# un fenómeno ue se repite a tiempos e0actos. )*+etivos pedagógicos, "onocer las caracter!sticas generales del movimiento armónico simple# incluida la importante propiedad de ue la aceleración es proporcional al desplazamiento# en su dirección& pero opuesta al mismo. Relacionar el movimiento armónico simple y con el movimiento circular. Resolver pro*lemas de o*+etos fi+ados a muelles verticales u %orizontales. /nalizar las condiciones en las ue el movimiento del péndulo simple o péndulo f!sico es armónico simple# y ser capaz de encontrar el per!odo del movimiento. Lección 1&, esonancia.
RESUMEN La m1sica y las matem3ticas de la naturaleza.# Parte . "omo o*servó 4alileo# las oscilaciones de un péndulo aumentan al aplicarle una fuerza peue2a repetidas veces de una forma sincrónica. "uando la frecuencia de aplicación de la fuerza coincide con la frecuencia del sistema# las oscilaciones ganan amplitud y se produce el fenómeno conocido como Resonancia. La resonancia e0plica porué un puente colgante puede caerse soplando un viento suave# y tam*ién como la voz %umana puede romper una copa de cristal. )*+etivos pedagógicos, 5efinir las oscilaciones forzadas. E0plicar la resonancia y dar algunos e+emplos. nterpretar la relación e0istente entre resonancia y movimiento oscilatorio forzado. Lección 1(, ndas.
RESUMEN Las pertur*aciones del medio en la naturaleza. "on un an3lisis del movimiento armónico simple y un toue de genialidad# Ne$ton e0tendió la mec3nica a la propagación del sonido. )*+etivos pedagógicos, 5iferenciar entre ondas transversales y ondas longitudinales. nterpretar las relaciones entre velocidad# per!odo# frecuencia# longitud de onda y frecuencia angular referidas a una onda armónica. Reconocer la dependencia entre velocidad y la longitud de una onda# en el caso de ondas ue se transmiten por el agua# superficial o profundamente. /nalizar porué Ne$ton no se sintió satisfec%o con su c3lculo de la velocidad del sonido Lección 19, omento cintico.
RESUMEN Un antiguo momento con un nuevo giro. La -segunda ley de @epler- del movimiento de los planetas# ue au! se funda en un principio muc%o m3s sólido# supone una l!nea# desde el sol a un planeta# ue *arre 3reas iguales en tiempos iguales. El momento angular es una precesión de un momento lineal, el producto vectorial del vector radio por la cantidad de movimiento. Una fuerza ue gira crea un par o momento. "uando ning1n par act1a so*re un sistema# el momento angular del sistema se conserva. )*+etivos pedagógicos, 5efinir par de torsión y momento angular.
dentificar el momento angular de un sistema y de una part!cula. nterpretar la cone0ión entre la -segunda ley de @eplery el -Principio de conservación del momento angular-. Reconocer el papel de la conservación del momento angular en la formación de vórtices y tor*ellinos. Lección 2*, 4orsión y 'iroscopios.
RESUMEN 6Por ué una tapa ue gira no se cae7 "uando un par de fuerzas act1a so*re un o*+eto giratorio# el momento angular cam*ia# pero el o*+eto solamente realiza una precesión. El o*+eto puede ser un +uguete infantil# una pieza de un sistema de navegación# o la propia tierra. )*+etivos pedagógicos, E0plicar porué un giroscopio girando realiza una precesión. 5escri*ir cómo %acer un giroscopio con un grado de precesión muy peue2o. nterpretar de ué manera la (ierra act1a como un giroscopio. Lección 21, Las tres le yes de 5epler.
RESUMEN Las -tres leyes de @epler-# el matem3tico errante# descri*ieron el movimiento de los cuerpos celestes con una e0actitud ue nunca antes se %a*!a dado. No o*stante# los planetas segu!an moviéndose en las ór*itas trazadas por los antiguos matem3ticos griegos, la sección cónica denominada elipse. )*+etivos pedagógicos, "onocer la significación %istórica de las -leyes de @epler-. Enumerar con precisión las -leyes de @epler-. dentificar la relación entre secciones cónicas y las -leyes de @epler-. 5efinir e0centricidad y la fórmula de una sección cónica en coordenadas polares. Lección 22, El pro6lema de 5epler.
RESUMEN La com*inación de la -Ley de la 4ravedad de Ne$ton- y de -'Dma-. La tarea de deducir las tres -Leyes de @epler- a partir de la -Ley de la gravitación universal de Ne$ton-# se conoce como el -Pro*lema de @epler-. Su solución es uno de los grandes logros del pensamiento occidental. )*+etivos pedagógicos, descri*ir el valor de la velocidad en coordenadas polares& enunciar la fórmula del momento angular en coordenadas polares& ver*alizar el -pro*lema de @epler-& interpretar de ué manera las -leyes de Ne$ton- dan una solución al -pro*lema de @epler-. Lección 23, Ener'ía y ecentricidad.
RESUMEN La ór*ita precisa de cualuier cuerpo celeste Aplaneta# asteroide o cometaB es esta*lecida por los principios de conservación de la energ!a y del momento angular. La e0centricidad# ue determina la forma de una ór*ita# est3 !ntimamente ligada a la energ!a y al momento angular del cuerpo celeste. )*+etivos pedagógicos, interpretar la relación entre energ!a y e0centricidad& identificar las ór*itas por la e0centricidad& conocer el concepto de potencial efectivo y cómo se relaciona con el movimiento planetario& e0plicar cómo afectan las condiciones iniciales a la ór*ita de un planeta# cometa o satélite. Lección 2, $ave'ar por el espacio.
RESUMEN "omo llegar %asta all!. Los via+es a otros planetas e0igen enormes cantidades de energ!a. No o*stante# la cantidad de energ!a gastada puede reducirse al m!nimo mediante el empleo de los mismos principios ue gu!an a los planetas alrededor del Sistema Solar. )*+etivos pedagógicos, e0plicar cómo se utiliza la fuerza de gravedad en los via+es interplanetarios& comentar la relación de las oportunidades de lanzamiento a planetas interiores y e0teriores& calcular los per!odos y velocidades de ór*itas de transferencia entre planetas& +ustificar el uso de ór*itas de transferiancia& descri*ir la influencia de la atracción gravitatoria en un satélite y so*re el planeta. Lección 2!, Desde 5epler a Einstein.
RESUMEN Los planetas en ór*ita# el flu+o y reflu+o de las mareas# el cuerpo ue cae con un movimiento acelerado# todos estos fenómenos son consecuencia de la -Ley de la 4ravedad-. Ello nos lleva a la -(eor!a 4eneral de la Relatividad de Einstein- y al descu*rimiento de los agu+eros negros. )*+etivos pedagógicos, interpretar las implicaciones de la -tercera ley de @epler- en c3lculos planetarios& conocer el significado del centro de masa del sistema Sol9(ierra& e0plicar las causas de las mareas& diferenciar entre masa inerte y masa gravitacional& identificar cualitativamente el concepto de agu+ero negro. Lección 2#, La armonia del universo.
RESUMEN La m1sica de las esferas. )*+etivos pedagógicos, indicar un *reve informe %istórico del -pro*lema de @epler-& diferenciar las concepciones del mundo de la '!sica de, /ristóteles# 4alileo# @epler y Ne$ton& e0plicar por ué ellos denominan a las matem3ticas el lengua+e de la '!sica& conocer el significado de los principios de conservación& e0plicar porué algunos dir!an ue la mec3nica es la *ase de todo el conocimiento occidental. Lección 2&, ás allá del universo mecánico.
RESUMEN La investigación de -M3s all3 del Universo Mec3nico- comienza con sugestivas cuestiones. Este avance a modo de presentación nos introduce en el mundo de la Electricidad y el Magnetismo# llega a los descu*rimientos de la
Relatividad y la Mec3nica "u3ntica en el siglo ==. Las *rillantes ideas de 'araday# /mpre# Ma0$ell# Einstein# Feisen*erg y S%rGdinger se suman al -Universo Mec3nico de Ne$ton-. Lección 2(, Electricidad estática.
RESUMEN Para entender la naturaleza de la materia# %ay ue entender primero la electricidad# y para entender la naturaleza de la electricidad primero %ay ue entender la materia. Los electricistas del siglo => no entend!an ni lo uno ni lo otro# pero sa*!an lo ue desperta*a el interés del p1*lico y cómo montar un espect3culo electrizante. La -ley de "oulom*- y los principios de la electricidad est3tica. )*+etivos pedagógicos, identificar y comentar los fenómenos eléctricos& e0plicar la electrización por frotamiento# por inducción y por contacto& interpretar la -ley de "oulom*- y usarla para encontrar la fuerza e+ercida por una carga puntual so*re otra& diferencia entre aislante y conductor& e0plicar la /"R# la atracción# el contacto y la repulsión& descri*ir los principios de un generador electrost3tico. Lección 29, El campo elctrico.
RESUMEN )*+etivos pedagógicos, trazar l!neas de fuerzas de sencillos sistemas de cargas y o*tener información so*re la dirección y la fuerza de un campo eléctrico# partiendo de tal diagrama& calcular el campo eléctrico generado por cargas puntuales y distri*uciones continuas de cargas# para casos sencillos& definir el concepto de flu+o y la ley -HIr;-& interpretar la -Ley de 4auss- y utilizarla para encontrar el campo eléctrico producido por varias distri*uciones simétricas de cargas& reconocer ue una distri*ución de carga en armaduras esféricas simétricas produce un campo eléctrico nulo dentro de la armadura ue es igual al producido por una carga puntual en el centro geométrico de la armadura& e0plicar porué el campo eléctrico dentro de un conductor es nulo. Lección 3*, 0apacidad y potencial.
RESUMEN Jen+am!n 'ran:lin# el gran cient!fico estadounidense del siglo =># ue luego se dedicó a la pol!tica# fue el primero en proponer la -*otella de Leyden-. Jautizó con nom*res de negativa y positiva a la carga eléctrica# e inventó el condensador de placas paralelas. Potencial eléctrico# potencial de conductores cargados# superficies euipotenciales y capacidad. )*+etivos pedagógicos, trazar un esuema de las superficies euipotenciales dado el campo eléctrico de una región& distinguir entre potencial eléctrico y energ!a potencial eléctrica& definir capacidad y calcular la capacidad de un condensador de l3minas paralelas& interpretar la densidad de enrg!a de un campo eléctrico y comentar el concepto de energ!a del campo electrost3tico. Lección 31, "olta7e, ener'ía y +uer)a.
RESUMEN En un mundo de cargas y corrientes eléctricas# campos# fuerzas y volta+es eléctricos# 6ué pasa en realidad76"uando resulta la electricidad peligrosa# inofensiva# espectacular o 1til7 El potencial eléctrico y su grandiente& los potenciales eléctricos en los 3tomos y en los metales& la energ!a eléctrica y porué salta una c%ispa. )*+etivos pedagógicos, definir el concepto de grandiente& interpretar la relación gr3fica entre l!neas de fuerza y superficies euipotenciales en el campo eléctrico& conocer las magnitudes promedio de volta+es y fuerzas en la materia& e0plicar el funcionamiento de un pararrayos& definir la unidad de energ!a eléctrica# el voltio# y su conversión a +ulios& e0plicar porué se producen las c%ispas. Lección 32, La 8atería elctrica.
RESUMEN La electricidad pasó de ser una mera curiosidad a constituir una preocupación fundamental de la ciencia y de la tecnolog!a en el siglo ==# cuando /le+andro >olta inventó la pila eléctrica. Las pilas utilizan como fuente las propiedades internas de diferentes metales para producir energ!a eléctrica. )*+etivos pedagógicos, interpretar los potenciales internos y e0ternos de los metales& e0plicar el tra*a+o del proceso en el interior de una pila eléctrica. Lección 33, 0ircuitos elctricos.
RESUMEN El dise2o y an3lisis del flu+o de corrientes en circuitos y serie y en paralelo# con resistencias y condensadores no depende sólo dee las céle*res -Leyes de )%m y @irc%%off-# sino tam*ién de la menos conocida o*ra de "%arles K%eatstone. )*+etivos pedagógicos, definir los conceptos de corriente eléctrica e intensidad de corriente& interpretar la -Ley de )%m- y distinguir entre ella y la definición de resistencia& la relación general entre diferencia de potencial# intensidad de corriente y potencia& identificar elementos de circuitos en serie y paralelo& aplicar las reglas de @irc%%off y utilizarlas para analizar elementales circuitos de corriente continua& conocer la constante temporal de un circuito de "R y descri*ir la carga en el condensador y la intensidad de corriente como función de tiempo de carga y descarga de un condensador. Lección 3, a'netismo.
RESUMEN Killiam 4il*ert# médico personal por designación de la reina sa*el de nglaterra# descu*rió ue la (ierra se comporta como un im3n gigante. El magnetismo como fenómeno natural# el comportamiento de los materiales magnéticos# y el movimiento de las part!culas cargadas en un campo magnético. )*+etivos pedagógicos, calcular la fuerza magnética so*re un conductor eléctrico y so*re una carga en movimiento en el seno de un campo magnético&
e0plicar el concepto de -dominios- en materiales ferromagnéticos& definir el concepto de flu+o magnético y comentar el significado de ue el flu+o magnético neto fuera de una superficie cerrada sea nulo& calcular el momento magnético de una espira con una intensidad de corriente y el par e+ercido so*re la espira por un campo magnético& reconocer el magnetismo de la (ierra. Lección 3!, 0ampo ma'ntico.
RESUMEN Se puede pensar ue todo campo magnético es producido por una corriente eléctrica. Larelación entre una intensidad de corriente y el campo magnético ue produce es# desde el punto de vista geométrico# muy particular y tiene cierta dificultad su asimilación. La -Ley de Jiot y Sarvart-# la fuerza entre corrientes eléctricas y la -Ley de /mpre-. )*+etivos pedagógicos, interpretar la -Ley de Jiot y Sarvant- y utilizarla para calcular el campo magnético creado por una corriente en un conductor rectil!neo y por una corriente de una espira circular& definir la -Ley de /mpre- y comentar sus usos y limitaciones& calcular las fuerzas entre corrientes& enumerar las diferentes unidades de intensidad de campo& reconocer ue el campo magnético no puede producir tra*a+o. Lección 3#, 0ampos vectoriales e idrodinámica.
RESUMEN / primera vista# sustituir la vie+a idea de acción a distancia por la nueva concepción de campo de fuerza parece ser un e+ercicio de sem3ntica# pero no lo es# porue los campos tienen propiedades de definición propias# idóneas para el estudio cient!fico. Los campos eléctricos# por e+emplo# son diferentes en su forma de los campos magnéticos# y am*os se pueden entender me+or por su analog!a con los campos de flu+o de fluidos. )*+etivos pedagógicos, definir los conceptos de flu+o y circulación& relacionar flu+o y circulación eléctrico y magnético con los campos de velocidades de fluidos& e0plicar la diferencia entre energ!as y fuerzas para campos vectoriales. Lección 3&, Inducción electroma'ntica.
RESUMEN El descu*rimiento de la inducción electromagnética# de Miguel 'araday y osep% Fenry# en HH# fue uno de los m3s importantes %allazgos del siglo ==# no sólo desde el punto de vista cient!fico# sino tam*ién desde el tecnológico# porue es el medio por el cual se genera actualmente casi toda la energ!a eléctrica. )*+etivos pedagógicos, interpretar la -Ley de 'araday- y utilizarla para encontrar la fuerza electromagnética inducida por un flu+o magnético cam*iante& enunciar la -Ley de Lenz- y usarla para encontrar la dirección de la corriente inducida en distintas aplicaciones de la -Ley de 'araday-& definir la autoinducción y la inducción mutua& identificar la energ!a almacenada en un campo magnético y la densidad de energ!a magnética& aplicar las -Leyes de @irc%%off- para o*tener la ecuación diferencial de un circuito de corriente inducida y discutir el comportamiento de la solución. Lección 3(, 0orrientes alternas.
RESUMEN La inducción electromagnética %ace ue generar corriente alterna sea algo f3cil y natural. El uso de transformadores %ace posi*le distri*uir la corriente alterna a largas distancias. Los circuitos de corriente alterna o*edecen a una ecuación diferencial idéntica a la resonancia de un oscilador armónico. )*+etivos pedagógicos, definir la corriente S.M.R. y relacionarla con la corriente m30ima de un circuito de corriente alterna& se2alar la relación de fases entre volta+e e intensidad en los elementos de un circuito de R.L.".& comentar la relación entre un circuito R.L.". y un oscilador armónico& descri*ir en ué consiste un transformador eléctrico de *a+a y de alta tensión& analizar la relación e0istente entre volta+e y transmisión de potencia& determinar las condiciones de resonancia de un circuito R.L.". y %acer un esuema de la potencia frente a la frecuencia angular. Lección 39, Las ecuaciones de a%ell.
RESUMEN ames "ler: Ma0$ell descu*re la -corriente de desplazamiento-# ue era +usto lo ue se necesita*a para producir ondas electromagnéticas llamadas Aentre otras cosasB luz. )*+etivos pedagógicos, interpretar las -ecuaciones de Ma0$ell- y discutir la *ase e0perimental de cada una de ellas& definir# seg1n Ma0$ell# -corriente de desplazamientoy comentar su significado& sacar la conclusión de ue las -ecuaciones de Ma0$ell- revelan ue la luz es una onda electromagnética& enunciar la e0presión de la velocidad de una onda electromagnética en términos de corriente magnética y eléctrica. Lección *, ptica.
RESUMEN La -(eor!a de Ma0$ell- dice ue las ondas electromagnéticas de cualuier longitud de onda# desde las ondas de radio a los rayos gamma# incluida la luz visi*le# constituyen *3sicamente el mismo fenómeno. Muc%as de las propiedades de la luz son realmente propiedades de una onda# como la refle0ión# la refracción y la difracción. La luz normal puede emplearse para ver cosas a escala %umana# los rayos = para -ver- cosas a escala atómica. )*+etivos pedagógicos, comentar la naturaleza y propiedades de las diferentes partes del espectro electromagnético& interpretar las Leyes de la -Refle0ión- y de la -Refracción de Snell-# y relacionarlas con las propiedades de las ondas& e0plicar en ué consiste la interferencia y la difracción de las ondas& analizar cómo podemos -ver- los 3tomos.
Lección 1, El eperimento icelson-orley.
RESUMEN En HO# en "leveland# )%io# la medición# e0uisitamente dise2ada# del movimiento de la (ierra a través del éter tuvo como resultado el m3s *rillante fiasco de la %istoria de la "iencia. )*+etivos pedagógicos, aplicar el -Principio de 4alileo- para la composición de movimientos a vectores de posición y velocidades& descri*ir el interferómetro de Mic%elson y e0plicar sus principios& analizar porué el e0perimento de Mic%elson9Morley %a*r!a detectado el movimiento relativo del éter# seg1n la f!sica ne$toniana. Lección 2, La trans+ormación de Lorent).
RESUMEN Si la velocidad de la luz tiene ue ser la misma para todos los o*servadores inerciales Atal y como lo indica el e0perimento de Mic%elson9MorleyB las ecuaciones de tiempo y espacio se pueden encontrar f3cilmente. Pero# 6ué significan7 Significan ue la longitud# o la velocidad de un relo+ depende de uién lo mida. )*+etivos pedagógicos, utilizar las -transformaciones de Lorentz- para resolver pro*lemas relacionados con espacios o intervalos de tiempo en diferentes sistemas de referencia& comentar algunas de las e0plicaciones %ipotéticas enunciadas para +ustificar el -e0perimento de Mic%elson9Morley-& reconocer el concepto de contracción de longitudes& utilizar diagramas espacio9tiempo& definir y comentar el concepto de simultaneidad& analizar la sincronización del relo+. Lección 3, "elocidad y tiempo.
RESUMEN / diferencia de Lorentz# /l*ert Einstein se sintió motivado a perfeccionar las ideas centrales de la '!sica en vez de *uscar una e0plicación al e0perimento de Mic%elson9Morley. El resultado fue una forma totalmente nueva de entender el significado de los conceptos de espacio y tiempo# incluyendo aspectos como la transformación de velocidades# la dilación temporal y la parado+a gemela. )*+etivos pedagógicos, enunciar los postulados de Einstein referentes a la -(eor!a Especial de la Relatividad-& identificar la fórmula de la transformación relativista de la velocidad y en ué se diferencia de la o*tenida con la -relatividad 4alileana-& definir los conceptos de tiempo e0acto y longitud e0acta y e0presar las ecuaciones de dilación de tiempo y contracción de longitud& sa*er cómo emplear diagramas espacio9tiempo en pro*lemas sencillos& reconocer en ué consiste la parado+a gemela y comentar su solución. Lección , Ener'ía,cantidad de momento y masa.
RESUMEN El nuevo significado de espacio y tiempo %ace necesario reformular una nueva mec3nica. Partiendo de la conservación del momento# entre otras cosas resulta ue -EDmc;-. )*+etivos pedagógicos, definir el momento relativo y las ecuaciones referentes a la energ!a cinética y a la energ!a total de una part!cula para su velocidad& comentar la relación entre masa y energ!a en la -(eor!a Especial de la Relatividad- y analizar la energ!a oculta de varios sistemas a partir de las masas reales de sus constituyentes& conocer el concepto de masa relativa. Lección !, 4emperatura y la ley de los 'ases.
RESUMEN Las oscilaciones de la investigación cient!fica se refle+an en los e0perimentos de Joyle# as! como en las investigaciones de "%arles. Nuevos y e0traordinarios descu*rimientos so*re el comportamiento de los gases ue sirven de cone0ión entre temperatura y calor# y posi*ilitan una escala a*suluta de temperaturas. )*+etivos, pedagógicos, definir las escalas de temperaturas "elsius y 'aren%eit y convertir valores de temperaturas de una escala a la otra y en grados @elvin& interpretar la -ecuación de estado- de un gas ideal# y el valor de la constante universal de gases en uliosI@elvin& conocer ue la energ!a media de una molécula de gas a temperatura ( es del orden :(# donde : es la constante de Joltzmann& identificar la temperatura a*soluta ( como una medida de la energ!a cinética de un gas. Lección #, La má:uina de la naturale)a.
RESUMEN Fa*!a un +oven llamado "arnot cuya lógica era capaz de demostrar# para un e0perto en fuentes de tra*a+o# ue no %ay nada tan eficaz como un motor ue# sencillamente# no funciona A5avid L. 4oodstein# estudiante de '!sica# H?B )*+etivos pedagógicos, conocer la primera ley de la (ermodin3mica y utilizarla en la resolución de pro*lemas& calcular el tra*a+o realizado por un gas durante varios procesos casi est3ticos y es*ozar el proceso en un diagrama presión9volumen& definir la eficacia de una m3uina térmica& descri*ir la -m3uina de "arnot-& aplicar la e0presión de la eficacia a una m3uina de "arnot. Lección &, Entropía.
RESUMEN Este programa ilustra el genio de "arnot# parte # y la -Segunda ley de la (ermodin3mica-. La eficacia de la -m3uina ideal de "arnot- depende de la relación entre las temperaturas superior e inferior del ciclo de funcionamiento. La -(eor!a "arnot- comienza con sencillas m3uinas de vapor y termina con profundas implicaciones en el comportamiento de la materia y el flu+o de tiempo a través del Universo. )*+etivos pedagógicos, descri*ir cualitativamente el concepto de entrop!a& calcular el cam*io de la antrop!a de algunos procesos irreversi*les& interpretar la cone0ión entre la -Segunda ley de la (ermodin3mica- y el -Principio de entrop!a-& entender el papel de la entrop!a en la formación del %ielo.
Lección (, 8a7as temperaturas.
RESUMEN Sólido# l!uido y gas son las formas de la materia del mundo f!sico. "on la *1sueda de las *a+as temperaturas llegó el descu*rimiento de ue# en las adecuadas condiciones de temperatura y presión# todos los elementos pueden e0istir en cada uno de los tres estados *3sicos de la materia. )*+etivos pedagógicos, e0plicar ué %acer para enfriar algo& enumerar los tres estados *3sicos de la materia y e+emplos de los mismos& e0plicar ué es un diagrama de fases& reproducir el diagrama de fases para agua y e0plicar porué es tan particular& conocer porué los gases se transforman en l!uido& interpretar el efecto de oule9(%omson. Lección 9, El átomo.
RESUMEN Este programa e0plora la %istoria del 3tomo# desde la antigua 4recia al siglo ==# cuando los descu*rimientos de .. (%omson y Ernest Rut%erford provocaron una nueva crisis en el mundo de la '!sica. )*+etivos pedagógicos, resumir la -(eor!a "inética- y comentar el tama2o de los 3tomos& analizar los modelos atómicos de (%omson y de Rut%erford& e0plicar porué el modelo atómico de Rut%erford entró en conflicto con la -(eor!a electromagnética de Ma0$ell-& comentar el significado del -movimiento de Jro$n- como prue*a de la e0istencia de los 3tomos. Lección !*, ;artículas y ondas.
RESUMEN ncluso antes de la crisis de los modelos atómicos# ya e0ist!a la evidencia de ue la luz# ue ciertamente es una onda# a veces pod!a actuar como una part!cula. En la nueva '!sica# denominada Mec3nica "u3ntica# no sólo la luz viene en pauetes denominados cuantos# sino ue los electrones y otras part!culas tam*ién se comportan como ondas. )*+etivos pedagógicos, descri*ir la evidencia de ue las ondas luminosas a veces se comportan como part!culas& e0presar las relaciones de -5e Jroglie- en una función de onda con la frecuencia y la longitud ondulatorias& interpretar el 5ualismo "orp1sculo9)nda& analizar el -principio de incertidum*re de Feisen*erg-& reconocer la evidencia e0perimental de la e0istencia de ondas electromagnéticas& definir la función de pro*a*ilidades y discutir su significado. /U()R SE". Serrallé Marzoa# osé 'rancisco# trad. Lección !1, Del átomo al cuar/.
RESUMEN Las funciones de ondas limitadas por el campo eléctrico de los n1cleos# ayudan a resolver el dilema del 3tomo y e0plican la ta*la periódica de los elementos.Los mpropios nucleones o*edecen a un tipo de ta*la periódica# y siguen las reglas internas ue conducen a la idea de los uar:s. )*+etivos pedagógicos, definir la función de onda y de estado& descri*ir el 3tomo de JG%r en términos de función de onda& interpretar la ta*la periódica en términos de estructura electrónica& comentar en ué consisten los uar:s y su papel en la estructura de la materia. Lección !2, El universo mecánico cuántico.
PUJL"/". Madrid , /rait Multimedia# 5.L. H;. 5ES.'QS"/ H videocasete , son.#col. /U()R SE". Serrallé Marzoa# osé 'rancisco# trad. )(R/ EN(5/5 "alifornia nstitute of (ec%nology. (%e "orporation for "ommunity "ollege (elevision. )(R) (Q(UL) El universo mec3nico cu3ntico >!deo S4N/(UR/, >?HI?TA<.BUN