La fisica, su concepto, historia, aportes y su relación con otras materias

La física

TEMAS SELECTOS DE FÍSICA I

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ÍNDICE PÁGINA  INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………..….……...... 1  LA FÍSICA………………………………………………………………………………...…………..... 2  HISTORIA DE LA FÍSICA…………………………………………………………………………...... 3  CLASIFICACIÓN DE LA FÍSICA…………………………………………………………………….. 6  FISICA CLASICA………………………………………………………………….......................... 6  FISICA MODERNA…………………………………………………………………………………. 6  RELACIÓN DE LA FÍSICA CON OTRAS CIENCIAS……………………………………………... 7  FISICA CON BIOLOGÍA……………………………………………………………………………. 7  FISICA CON DEPORTES…………………………………………………………………............. 7  FISICA CON QUÍMICA……………………………………………………………………………... 8  FISICA CON MATEMÁTICAS……………………………………………………………………... 8  APORTACIONES DE LA FÍSICA A LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA………………….......... 9


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INTRODUCCIÓN La física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar, en múltiples casos, una explicación clara y útil de los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria. La física ha experimentado un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables investigadores y científicos, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos, han logrado la agudización de las percepciones del hombre detectar observar y analizar fenómenos y acontecimientos presentes en el universo. Con las aportaciones de la física se ha hecho posible la construcción de puentes, carreteras, edificios, complejos industriales, aparatos utilizados en la medicina, como el que produce rayos láser y que se utiliza como un bisturí para cirugías de los ojos, el corazón o el hígado, aparatos de radiotelecomunicación, computadoras, y la exploración del universo mediante las naves espaciales. Este trabajo tiene por objetivo aprender sobre la física, su clasificación, su historia, los científicos más conocidos que dieron grandes aportaciones a este campo de estudio, y los beneficios que nos ha traído a nuestra vida. La física es parte fundamental para despertar en nosotros una clara conciencia acerca de la importancia que tiene la naturaleza en el desarrollo de nuestra vida. Por tanto, su estudio debe hacer posible que se establezca una relación activa entre el conocimiento y las habilidades que puede generar, de tal manera que reflexionemos acerca de los fenómenos que se estudian, posibilitando una aproximación a la investigación y experimentación.


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“LA FÍSICA” La palabra física proviene del vocablo griego physiké, cuyo significado es naturaleza. La física es, ante todo, una ciencia experimental, pues sus principios y leyes se fundamentan en la experiencia adquirida al reproducir de manera intencional muchos de los fenómenos naturales. Al aplicar el método científico experimental, existe la posibilidad de encontrar respuestas correctas y satisfactorias, con el fin de comprender cada día más el mundo en el que vivimos. Gran parte de los fenómenos de la naturaleza ya sean simples o complejos, tienen una explicación en el campo de la física, por tanto, esta ciencia auxilia al hombre para adquirir un conocimiento más amplio del universo y una mejor calidad de vida. La física es la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales, en los cuales no existen cambios en la composición de la materia. La física es la ciencia de la medición por excelencia, ya que su amplio desarrollo se debe fundamentalmente a su capacidad de cuantificar las principales características de los fenómenos.


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HISTORIA DE LA FÍSICA La física tiene sus orígenes en la Grecia antigua, en donde se trató de explicar el origen del universo y el movimiento de los planetas. Entre sus precursores están: Leucipo y Demócrito, 500 a.C. pensaban que todas las cosas que nos rodean, es decir, la materia, estaban constituidas por pequeñas partículas. Sin embargo, otros pensadores griegos como Empédocles, sostenían que la materia estaba constituida por cuatro elementos básicos: tierra, aire, fuego y agua. Hacia el año 300 a.C. Aristarco ya consideraba que la tierra se movía alrededor del sol. Y en 287 a.C. Arquímedes es considerado uno de los científicos más importantes de la antigüedad clásica; entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca. Alrededor del año 1500 de nuestra era, se desarrolló un gran interés por la ciencia y entonces Galileo Galilei científico italiano, llegó a comprobar que la tierra giraba alrededor del sol, como sostenía Copérnico, un astrónomo polaco. Johannes Kepler (1571-1630) es conocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Blaise Pascal (1623-1662) dio aportes a la Teoría de la probabilidad. Robert Boyle (1627-1691) es conocido principalmente por la formulación de la ley de Boyle. En 1660, Robert Hooke mientras trabajaba como ayudante de Robert Boyle, formuló lo que hoy se denomina Ley de Hooke, que describe cómo un cuerpo elástico se estira de forma proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él, lo que dio lugar a la invención del resorte helicoidal o muelle. Daniel Bernoulli (1700-1782) hizo importantes contribuciones en hidrodinámica y elasticidad. En 1687, Isaac Newton formuló los tres principios del movimiento y una cuarta Ley de la gravitación universal, que transformaron por completo el mundo físico; todos los fenómenos podían ser vistos de una manera mecánica. En el siglo XVIII se inició el estudio de la termodinámica, rama de la física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo, y


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viceversa. Benjamín Thompson (1753-1814), propuso que el calentamiento causado por la fricción se debía a la conversión de energía mecánica en energía térmica. En 1820, el físicodanés Hans Christian Oersted descubrió que cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, alrededor de éste se genera un campo magnético parecido al de un imán. Éste hecho dio nacimiento al electromagnetismo que estudia las relaciones mutuas entre la electricidad y el magnetismo. En 1831 el físico y químico inglés Michael Faraday descubrió las corrientes eléctricas inducidas, que se producen cuando se mueve un conductor en sentido transversal (perpendicular) a las líneas de flujo de un campo magnético. Principios del siglo XIX John Dalton (1766-1844) consideró que todas las cosas estaban formadas por pequeñas partículas llamadas átomos, idea que fue aceptada por otros científicos, constituyéndose la teoría atómica; también se descubrió que los átomos se combinan para formar moléculas. A mediados del siglo XIX James Prescott Joule (1818-1889), después de continuar los estudios de Thompson, comprobó que al realizar una cantidad de trabajo se produce una cantidad equivalente de calor. Joule estableció el principio llamado

equivalente mecánico del calor, en el cual se

demuestra que cada Joule de trabajo equivale a 0.24 calorías, y cuando una caloría de energía térmica se convierte en trabajo, es igual a 4.2 Joules. Este principio hizo posible establecer la ley de la conservación de la energía, la cual indica que la energía existente en el universo es una cantidad constante que no se crea ni se destruye, solo se transforma. También a mediados del siglo XIX, el físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) fue el primero en proponer que la luz está conformada de ondas electromagnéticas, las cuales se pueden propagar en el vacío sin necesidad de un medio material. A finales del siglo XIX, el físico francés Henri Becquerel (1852-1908) descubrió la radioactividad, al observar que los átomos del elemento uranio desprendían partículas más pequeñas, con lo cual consideró que el átomo no era la partícula más pequeña, sino que estaba constituido además por otras partículas. Los descubrimientos de la radioactividad abrieron un nuevo campo: la física atómica, encargada de estudiar la constitución del átomo. En la actualidad, el descubrimiento de nuevas partículas de


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vida media muy breve ha dado origen a la física nuclear, cuyo objetivo es descubrir la constitución del núcleo atómico en su totalidad. En 1862, Angström Anders Jonas descubre la existencia de hidrógeno en la atmósfera del Sol. Una unidad de medida de longitud, el ángstrom, recibió este nombre en su honor. En 1905, Einstein formuló la teoría de la relatividad especial, la cual coincide con las leyes de Newton cuando los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. Dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². En 1911, Ernest Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente, a partir de experiencias de dispersión de partículas. En 1920, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Schrödinger y Heisenberg, desarrollaron la teoría cuántica, a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En 1925 Werner Heisenberg, y en 1926 Erwin Schrödinger y Paul Adrien Maurice Dirac, formularon la mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la física de la materia condensada. En 1932, el físico estadounidense Carl David Anderson descubrió el positrón o electrón positivo, una de las partículas subatómicas fundamentales.


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CLASIFICACIÓN DE LA FÍSICA La física para su estudio, se divide en dos grandes grupos: física clásica y física moderna. La primera estudia todos aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy pequeña, comparada con la propagación de la luz; la segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz, o con valores cercanos a ella, y con los fenómenos relacionados con el comportamiento y estructura del átomo y del núcleo atómico. La física clásica se divide en: -Mecánica: es la parte de la física clásica que estudia las fuerzas. -Termodinámica: estudia los fenómenos térmicos. -Electromagnetismo: estudia la interacción de los campos eléctricos y magnéticos. -Óptica: estudia los fenómenos relacionados con la luz. -Acústica: estudia el sonido y fenómeno de la audición. Y la física moderna se divide en: -Física cuántica: Rama de la física que estudia el comportamiento y los fenómenos que ocurren a escalas microscópicas entre átomos y las partículas que los componen. -Física relativista: estudia el movimiento de objetos a velocidades cercanas a la luz, y el efecto de estas velocidades sobre la masa, la longitud, el tiempo y la energía.


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RELACIÓN DE LA FÍSICA CON OTRAS CIENCIAS FÍSICA CON BIOLOGÍA A través de los descubrimientos de la amplificación de las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la Óptica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la antigüedad, poder observar el mundo de lo diminuto. Por medio de los microscopios oculares de lentes, fueron posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos. Se aislaron y descubrieron organismos que no podían ser vistos de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas enfermedades que se consideraban pestes incurables. Microscopio: Con los avances de la técnica fue posible poco a poco conseguir mayores aumentos y descubrir nuevos organismos tales como bacterias. Los Rayos X descubiertos por la emisión de electrones en un tubo de vacío, ayudan hoy en día a la obtención de radiografías de nuestro esqueleto y para los médicos es importante poder observar a través de esas imágenes, las fracturas de los huesos y malformaciones. La radioterapia ayuda mediante ondas electromagnéticas de frecuencias bajas al alivio de las personas que sufren de artritis, o sea la inflamación de los tejidos que rodean las articulaciones. FÍSICA CON DEPORTES Los deportes y la gimnasia están relacionados con las leyes físicas comenzando desde que nuestros movimientos están regidos por la gravedad. La estructura ósea de nuestro organismo, desde nuestros primeros pasos en la infancia, debe luchar por conseguir una posición de equilibrio cuando estamos parados o nos desplazamos. El peso que nos da la balanza es el fiel reflejo de la masa que constituye nuestro organismo y la aceleración de la gravedad 9.81 m/s2.


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La principal manifestación de la fuerza de la gravedad es cuando pretendemos saltar hacia arriba. Nuestro impulso nos eleva hasta cierto punto y luego la tierra nos atrae hacia ella. Los gimnastas olímpicos utilizan técnicas que le permiten mediante la utilización del principio del equilibrio. FÍSICA CON QUÍMICA La Química es una de las ciencias que tiene más correlación con la Física, ya que los fenómenos físicos ocurren generalmente en conjunción con los químicos. Muchos físicos también contribuyeron a descubrir fenómenos químicos dado que en sus experimentos utilizaban reacciones químicas que originaban reacciones físicas. Por ejemplo, en una reacción en cadena, cuando un átomo radiactivo inestable es bombardeado por un neutrón se produce un estallido del núcleo del mismo y sus componentes a su vez rompen otros núcleos generando más colisiones. Esto es una reacción química y su manifestación física es la generación de una inmensa cantidad de energía en forma de calor, y a esto lo llamamos reacción de fusión nuclear. FÍSICA CON MATEMÁTICAS La física es una ciencia que necesita de las matemáticas para existir, si queremos analizar un fenómeno físico, necesitamos traducirlo de algún modo a una expresión matemática, como una ecuación. De esta forma, Isaac Newton se dio cuenta que sin matemáticas el no podría estudiar física ni llevarla a cabo con sus experimentos, entonces tubo que desarrollar lo que ahora conocemos Cálculo.


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APORTACIONES DE LA FÍSICA A LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA  Usar anteojos, ya que la óptica retoma parte de la tecnología que utiliza la física para estudiar el universo, para mejorar los problemas visuales.  Tener acceso a los rayos x, o curar enfermedades como el cáncer con la radioterapia o quimioterapia, por medio de ondas de radio, éstas son aportaciones de la física.  El uso de las computadoras, ya que se emplea la física en cuanto a la emisión de distintos tipos de ondas y frecuencias.  La realización de ultrasonidos, resonancias magnéticas para el análisis del cuerpo.  El poder realizar deporte, al mantener el equilibrio en el ciclismo, gracias a que la física ha averiguado como fabricar cascos, trajes y bicicletas que minimicen la acción del viento.  Diseños de ropa y aparatos que minimicen la acción de resistencia del aire, y puedan avanzar de manera más rápida, como los autos o motocicletas.  Poder utilizar los aparatos electrodomésticos, como el refrigerador, horno de microondas, la televisión, radio e internet, que utilizan la transmisión de ondas de sonido, electromagnéticas, la termodinámica y la energía.  La obtención, transporte y empleo de energía eléctrica, ya sea generada por medio del movimiento del agua, o con la fusión nuclear.  Poder realizar actividades deportivas por medio del empleo de máquinas como caminadoras eléctricas, bicicletas, entre otros aparatos, que ya miden nuestra velocidad y distancia recorrida sin salir de casa.  Obtener los diferentes tipos de telas y materiales sintéticos, mediante reacciones y procesos artificiales.  Facilitar actividades diarias, con el uso de la palanca, el plano inclinado, por ejemplo en la construcción.  La fabricación de materiales elásticos, para ropa u otros usos.  Crear objetos para iluminar, que consuman menos electricidad y proyecten más luz.


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BIBLIOGRAFÍA 

Física. México, 2da. ed., Héctor Pérez Montiel, 2013

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La fisica, su concepto, historia, aportes y su relación con otras materias

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