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Elaborado según la Reforma curricular con un enfoque educativo centradoen el aprendizaje.

Física 1

Rosa Elisa T. Hernández AcostaRosa Elisa T. Hernández Acosta Olivia Urdapilleta LeyvaOlivia Urdapilleta Leyva

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Rosa Elisa T. Hernández AcostaOlivia Urdapilleta Leyva

Elaborado según la Reormacurricular con un enoque educativo

centrado en el aprendizaje

El libro Física 1 es una obra colectiva,

creada y diseñada en el Departamento de Investigaciones

Educativas de Editorial Santillana, con la dirección

de Clemente Merodio López.

Física 1

7/27/2019 -fisica


El libro Física 1 fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo

ed iciónCatalina Pelayo Rojas

coordinacióned itorial Roxana Martín-Lunas Rodríguez

corrección de est i lo Rubén I. Osorio Martínez

diseñode interiores Martha Covarrubias Newton

diseñode portada Leonardo Pérez Ramírez y Francisco Ibarra Meza

coordinaciónde diseñoe i conografía Martha Covarrubias Newton

invest igacióni conográfica Astrid Stoopen Mendoza

i lustradores Nuria Montiel Pérez Grovas • Ximena Pérez Viveros

fotograf ía Archivo Sant illana • Corel Stock Photo • Banco ImaginaCarlos Hahn • Francisco Mata Rosas • Juan Miguel Bucio TrejoRocío Echávarri Rentería • Ruth Torres FernándezUnai Miquelajáuregui Gra • Diego de la Llata Mauleón

diagramación Naandeyé García Villegas • mmcn

ed itoraen je fe de bachillerato Roxana Martín-Lunas Rodríguez gerenciade invest igacióny desarrollo Armando Sánchez Mart ínez gerenciade procesos ed itoriales Laura Milena Valencia Escobar gerenciade diseño Mauricio Gómez Morin Fuentes

coordinaciónde arte y diseño Francisco Ibarra Meza

coordinaciónde s istemas ed itoriales Víctor Manuel Vallejo Paquin i

dig ital izaciónde imágenes José Perales Neria • Gerardo Hernández OrtizMaría Eugenia Guevara Sánchez fotomecánicaelectrónica Gabriel Miranda Barrón • Manuel Zea AtencoBenito Sayago Luna

La presentación y disposición en conjunto y de cada

página de Física 1 son propiedad del editor.

Queda estrictamente prohibida la reproducción

parcial o total de esta obra por cualquier sistema

o método electrónico, incluso el otocopiado,

sin autorización escrita del editor.

D.R. © 2007 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V.

Av. Universidad 767, 03100, México, D. F.

ISBN: 978-970-29-1882-0

Primera edición: abril de 2007

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 802

Impreso en México.

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Gracias a Mamá y a Tona.

A Esteban por esta r siempre ah í conmigo.rosael isat . hernándezacosta

Para el Gordo, Papá y Patito .

oliv iaurdapilletaleyva

Consideramos que la ísica es quizá la ciencia que ha “materializado” los hallaz-

gos y el cuerpo de conocimientos cientíicos en avances tecnológicos que utilizas

cotidianamente, equipos e instrumentos para la investigación cientíica, e inven-

tos y aparatos que hoy sustentan la era de la inormación en la que vives.

Probablemente, hasta hoy, habías pensado que la ísica es una tarea académi-

ca, extraña, ajena, completamente abstracta y alejada de tu realidad. La vida dia-

ria de buena parte de la población mundial sería sustancialmente distinta si no

existieran inventos como el transistor, la computadora, la red inormática mun-

dial y el rayo láser, todos creados por ísicos.

El propósito de Física 1 es abordar los temas bajo una perspectiva dierente

con lenguaje accesible, inormación actual e interesante, y oportunidades para

que relexiones y analices dierentes situaciones de tu entorno inmediato.En cada unidad, encontrarás secciones como Para comenzar, donde recono-

cerás las ideas que ya tienes en relación con los temas de la unidad. De buena

tinta es una serie de notas interesantes de ísica que son una vía opcional para

proundizar. Activa la memoria te apoya para que recuerdes nociones y concep-

tos de otras asignaturas, y de lo que ya sabes de ísica. La ciencia hace historia,

relatos histórico sociales que enriquecerán tu perspectiva de la construcción so-

cial de la ciencia. Modiica tu entorno, aplicarás los conocimientos adquiridos

para omentar un cambio social en tu comunidad. El Resumen es un espaciopara organizar las ideas y los conceptos revisados en la unidad. Evaluación es

una propuesta para monitorear tu aprendizaje.

Estamos convencidas de que al inalizar este curso podrás percibir la ísica a

tu alrededor y bajo otra visión. Para comprender la ísica es necesario abrir bien

los ojos y tener la curiosidad de siempre indagar más a ondo. Sólo nos basta

decirte: ¡que lo disrutes!

Las autoras

Presentación

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unidad

2Magnitudes ísicas

y vectores 34

Para comenzar 36

1. Magnitudes ísicas y su medición 37

Una primera aproximación:

los sentidos 37¿Qué es medir? 39

Magnitudes undamentales y derivadas 40

Sistemas de unidadescgse Inglés 42

Sistema Internacionalde Unidades, ventajas y limitaciones 44

Unidad de longitud 45

Unidad de masa 46Unidad de tiempo 46

Otras unidades

undamentales 47

Transormación de unidadesde un sistema a otro 48

Métodos directose indirectos de medida 50

Notación científca y prefjos 53

Notación científca 53

Prefjos 55

La resolución, la precisión y la exactitud de losinstrumentos en lamedición de dierentesmagnitudes 59

Tipos de errores 61

Ciras signifcativas 64

2. Vectores 66

Dierencia entre magnitudesescalares y vectoriales 66

Características de un vector 67Las dimensiones conocidas 68

Vectores en dos dimensiones 70

Representación gráfca y matemática de vectorescoplanares, no coplanares,deslizantes, libres, colineales y concurrentes 72

Tipos de vectores

y sus relaciones 72

Operaciones con vectores 74Módulo de un vector 74

Suma de vectores 75

Resta de vectores 78

Multiplicación por un escalar 78

Representación canónicade vectores 79

Composición y descomposiciónrectangular de vectorespor métodos gráfcos y analíticos 80

Descomposición de vectores 80

Composición de un vector 81

Transormación

de coordenadas 81

Resumen 84

Evaluación 85

Artículo de divulgación 89

unidad

1Introducción alconocimientode la ísica 6

Para comenzar 8

1. ¿Qué es la ísica? 9

Relación de la ísica con

el entorno y la vidacotidiana 9

La ísica 12

La realidad más impactante

que la ciencia fcción 12

¿Y la ísica? 13

2. Método cientíico 18

3. Física, tecnología y sociedad 24

Relación de la ísicacon otras ciencias 24

Tecnología y sociedad 26

Resumen 30

Evaluación 31


Física 1..........

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unidad

3Movimiento 92

Para comenzar 94

1. Movimiento enuna dimensión 95

Cinemática 95

Conceptos cinemáticos 97

–distancia y desplazamiento 100

–rapidez 102

–velocidad 107

–aceleración 110

Sistemas de reerencia absoluto y relativo 115

Movimiento rectilíneo uniorme 116

Movimiento rectilíneouniormemente acelerado 120

El método gráfco 127

Caída libre 129Tiro vertical 133

2. Movimiento endos dimensiones 138

Tiro horizontal 138

Tiro parabólico 143

Movimiento circular 150

Movimiento circular uniorme 151

Movimiento circular uniormemente

acelerado 154

Relaciones cinemáticas angulares

y lineales 155

Resumen 159

Evaluación 160


unidad

4 Leyes de Newton, trabajo,potencia y energía 164

Para comenzar 166

1. Leyes de Newton 167

¿Qué es una uerza? 167

Segunda ley de Newton 168

Unidades de uerza 170

Peso de los cuerpos 173

Fuerza normal y uerza de ricción 177

Fuerza normal 177

Fuerza de ricción: estática y cinética 180

Coefcientes de ricción 183

Primera ley de Newton 186

Midamos la inercia 188

Sistemas inerciales 189

Tercera ley de Newton 190

Interacción entre los cuerpos 190Fuerzas de acción y reacción 193

Ley de la gravitación universal 194

Constante de la gravitación universal 197

2. Trabajo, potencia y energíamecánicos 200

Trabajo mecánico 200

Trabajo vertical 201

Trabajo horizontal 201

Potencia mecánica 205

Energia mecánica 208

Energía cinetica 208

Energía potencial 210

Ley de la conservación de la energía 212

Resumen 216

Evaluación 217


Fuentes de consulta 223

...........................

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Introducción al conocimiento

de la física

Si no puedes explicar lo que has estado haciendo,tu trabajo carecerá de valor.

erwinshrödinger

u n

i d a d

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¿Qué es la ísica?Relación de la ísica con el entorno y la vida cotidiana

La ísica

2 Método cientíico

3 Física, tecnología y sociedadRelación de la ísica con otras cienciasTecnología y sociedad

En esta unidad D escubrirás los beneficios que

la física y el método científicoaportan a tu vida cotidiana;

Reconocerás la importancia dela relación de la física con otras

ciencias para el desarrollode tecnología, así como susefectos sobre la vida humana;

E xplicarás qué es la física para ti,

su importancia con tu entorno

inmediato y su papel frente

a otras ciencias en el desarrollo

tecnológico.

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Todoslosdías,despuésdeclases,pasasporunparquedecaminoatucasa.Casisiempre hay varias personas, niños, ni-ñas, jóvenes.Unosjuegan conlapatine-

ta,otrosconlospatinesoconunapelota.Perosiemprehayalguienenelparque.Comodecostumbre,vessialgunodetusamigosandaporahí.Mmm...no,nohaynadie.Asíquecontinúastucaminoyjus-tocuandovasaabrirlapuertacomienzaallovermuyuerte.

¡Quésuerte!Tepreparasalgodecomer y te sientasa ver televisión. Te acuerdasquehoyvanapasarunprogramasobrela

bombaatómica;averquétalestá.Peroalencendereltelevisorlaseñaldelcanalseinterrumpe.Deseguroesporeserayotanuertequeseescuchó.

Nihablar,teresignasyvasaturecáma-ra.Hojeaslarevistadeastronomíaqueteprestaronycomienzasapreguntartesienotrosplanetastambiénhabrátormentas,sialgunavezelserhumanopodrápisarotroplaneta.¿Algúndíasepodrátransmitirunprogramadetelevisióndesdeallá?

I n t r o d u c c i ó n a l c o n o c i m i e n t o d e l a f í s i c a

Para comenzar

Responde las siguientes preguntas.1. ¿Crees que en la lectura se habla de enómenos que tienen

una explicación cientíica? ¿Por qué?

2. Haz una lista de algunos enómenos que tienen explicacióncientíica e intenta escribir una explicación para cada uno.

3. ¿Consideras que tus explicaciones son suicientes para com-prender estos enómenos? ¿Por qué?

4. Si tus explicaciones no son suicientes, ¿qué conocimientote hace alta para comprender esos enómenos?

5. ¿Qué ciencias entran en juego para el estudio de estos e-nómenos?

Si bien desconocemos todo el saber c ientíf ico que hay detrás

de cada avance tecnológico que actualmente nos facilita la vida,

utilizamos la tecnología cotidianamente.

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La experiencia permitió a

los primeros seres

humanos indagar sobre

su entorno. Este empirismo

prevaleció por mucho tiempo,

hasta que comenzaron a

preguntarse por las causas del

comportamiento de la Naturaleza.

Este cuestionamiento condujo a

lo que se conoció como “flosoía

natural”, el antecedente

de la ciencia.

¿ Algunavez tehas preguntado por qué te puedesequilibraren la

patineta,porquéruedanlospatines,porquéllueve,cómo

uncionalatelevisión,cómotransmitelaseñalunsaté-

lite,cómoviajalaluz,cómosehizolabombaató-mica,cómoseormó elsistemasolar,o qué

tanlejosestánlosplanetas?

Lossereshumanossiemprehantenido

unapasiónporindagar.TantolaNatu-

ralezacomolavidaensociedadson

uentesdeinagotablesinterrogantes.

Alresponder cómoocurrentodos es-

tossucesosnosólosesatisacenuestra

pasiónporaveriguar,sinoquetambiénesposibleresolverproblemasprácticos.

¿Cómo? Tan sólo planteando las preguntas

anterioresdeotromodo.Elplanteamientodeun

problemaacilitaodiicultasusolución:

•¿enquépartedelapatinetamecolocoparaequilibrarme?

•¿quépatinesutilizoparaalcanzarunavelocidadmayor?

•¿cómomeprotejodelalluvia?

•¿cómohagomásnítidalaimagendelatelevisión?

•¿cómoseempleabenéicamentelamismaenergíaqueseusóenlabombaatómica?

Todoslosenómenosqueocurrenennuestravidacotidianaguardan

unaestrecharelaciónentresí:laposibilidaddeseranalizadosyexpli-

cadosdesdelaperspectivadelaciencia.

EnestelibroenparticularestudiaráslosenómenosdelaNaturaleza

desdeelpuntodevistadelaísica.

Relación de la ísicacon el entorno y la vida cotidianaSitepreguntaranquéseteocurrecuandoescuchaslapalabraNatu-

raleza,probablementeteimaginaríasrodeadodeárboles,animales,

agua,tierra,cielo,marysol;quizátambiénseteocurriríapensaren

loqueobtenemosdetodoloanteriorcomoruta,carne,pielesyvi-

viendas.Sinembargo,Naturalezaestodoloquenosrodea.

Tratardeentendereso quenosrodeanoesunatareanuevanitam-

pocoácil.Desdelaaparicióndelserhumanosupasiónporindagar

estáimplícitaensunecesidaddecomprendersuentorno,paratratardedominaromodiicarlosenómenosdelaNaturaleza.

¿Qué relación guarda

la fís ica con tus pat ines?

¿Qué es la ísica? 1

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Hace alrededor de 400

años la ciencia cobró

importancia para

los estudiosos únicamente.

Sin embargo, 200 años después

la ciencia se ha convertido en parte

de la vida cotidiana debido a la

serie de cambios tan notorios

que ha provocado, de una o

de otra manera, en el entornoinmediato de cada ser humano.

Elreconocimientodelosenómenosnaturalestuvouncomienzoli-

gadoalasupervivenciay,portanto,útil;esdecir,elreconocimiento

delosperiodosdecaza,cosechaorecolecciónjugóunpapelprepon-deranteenlaobservacióndelcielo,enelaprendizajedelaperiodi-

cidaddelasestacionescálidasyrías,enlosciclosdemareasbajaso

altas,oenelpronósticodelclimaparalasiembra.

Deestemodolossereshumanosaprendieronaestablecerrelacio-

nesdecausa-eectoentreenómenosqueaprimeravistanoparecían

estarrelacionados,hastareconocerenquémomentossellevanacabo

ciertosenómenosnaturales.

CuantomásaprendióacercadelaNaturaleza,elserhumanoacre-

centóelacervodeconocimientosacercadelosenómenosquepasa-banasualrededor.Esteacervodeconocimientos,quecontinuamente

crece,esloqueconelpasodeltiempoconstituyóloquehoyllama-

mosciencia.Estrictamentelapalabraciencia( scientia enlatín)signi-

icaconocimiento.

Amedidaquelacantidaddeconocimientoscrecía,loses tudiostam-

biénseueronespecializandodemodoqueuenecesariodividirla

cienciaenvariasramasdeacuerdoconlosdierentesenómenosob-

servados.Ydeestemodoalosqueestudiabanlavidaseleslla-

móbiólogososólonaturalistas;alosqueobservabanlosenómenoscomolasuerzasqueintervienenparalograrmovercuerposseleslla-

móísicos;yalosqueobservabanelcieloselesllamóastrónomos.

Estosucedióporahídelsiglo xvii.

Enlaactualidad,songrandeslosavancesencienciayaúnmáslos

beneiciosquehemosobtenidoalcompartirycombinarconocimien-

tos.Laestrecharelaciónentrelasdiversascienciasseverelejadaenel

avancedelatecnologíaquetodosempleamosennuestravidacotidia-

na:tú,ladeportista,elobrero,lacomercianteyelservidorpúblico.

La ísicaes unaciencia protagonistade este avance tecnológico.Porejemplo,unalbañilsinconocimientosdeísicaprobablemente

10

1


La descripción de los

sucesos “cot idianos”

constituye una forma

de registro de la

necesidad del ser

humano por conocer

su entorno.

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nosabecómouncionalamez-

cladoradeconcreto,perosísabe

cómoutilizarla;eldeportistatal

veznosabecómouncionanlos

sistemascomputarizadosquelo

estudianparamejorarsurendi-

miento,perosevaledelosre-sultadosparacorrermásrápido,

lanzarbalonesmáslejos,osaltar

másalto.

Gracias al acervo de conoci-

mientosenísica,sabemosquela

Tierragirasobresupropioejey

seoriginanlosdíasylasnoches;quecuandovasalparquerecorres

unadistanciaycuandousastuspatinesylapatinetatemantienesen

movimiento.Todoestoloestudiaunapartedelaísicallamadame-cánica.Latormentaquecaesobretuciudadpuedeexplicarseaten-

diendoalosenómenostérmicosoelectromagnéticosqueocurrenen

lahidrosera;sepuedeinclusopronosticarelenómenometeorológi-

cosabiendocómocambialapresiónatmoséricaantesdequellueva.

Parahaceruncionarunaparatodetelevisiónesnecesarioaplicarco-

nocimientosde electricidad,magnetismoy óptica;en cambio,cuan-

dollegasacasaysientesladierenciadetemperaturaconelexterior

esasuntodelatermodinámica.Laísicaatómica,cuánticayrelativista

estánestrechamenteligadasconlacreacióndelabombaatómica,entantoqueelrayoquecaeestáparticularmenterelacionadoconelectri-

cidad.Losviajesespacialesylapuestaenórbitadesatélitessepueden

estudiarconmecánicaclásica,perolatransmisióndeseñaleslumino-

saseselobjetodeestudiodelamecánicarelativista.ElporquélaLuna

giraalrededordenuestroplanetaseexplicapormediodelaleydela

gravitaciónuniversalhalladaporNewton.

A todos nosinteresa conocer lo quenosrodea ya seaparaprevenir

algúndesastrenaturalohacernuestravidamáscómodapormediode

avancestecnológicosquevandesdeunsismógraohastalaposibilidaddecomunicartepormediodeInternetconunapersonaakilómetrosde

distancia.

11

¿ Q u é e s l a f í s i c a ?1

Los satéli tes que pos ibi li tan

las comunicac iones, los

transportes y los estudios

sobre la Tie rra y e l espacio

exterior siguen órbitas sobre el

ecuador a la misma velocidad

que nuestro planeta (órbitas

geosincrónicas).

En tu cuaderno, describe algunas de las actividades que realizas a diario.

Identiica los enómenos ísicos que ocurren en cada actividad.

Compara tu lista de actividades y los enómenos que identiicaste con las respuestas

del resto de tu grupo. ¿Identiicaste los mismos enómenos que tus compañeros o compañeras?

¿Utilizaste los mismos criterios para determinar si era o no un enómeno ísico? ¿Por qué?

Con la ayuda de tu proesora o proesor, analicen por qué consideraron estos enómenosparte de la ísica y enumeren los criterios para determinar cuándo son enómenos ísicos.

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La ísicaLa realidad, más impactanteque la ciencia icciónQueremoscontarteunahistoriaquenaceprecisamentedeunadelas

ramasdelaísica.EstocomienzaenelReinoUnido,pocoantesdel

iniciodelaSegundaGuerraMundialydequeelejérci-

toalemándecidierainvadirestepaís.Enlasoicinasdecorreosytelégraosbri-

tánicosteníanunproblemaquenopodían

solucionar.Cadavezquecualquiertipode

aviónpasabasobreloscablesdecomuni-

cacióncausabaintererenciaenlastransmi-

sionesdelostelégraos.Pidieronamuchas

personassuapoyopararesolverelproblema;

peroestamisiónquedóinconclusacuandoAlema-

niadecideinvandirelReinoUnido.Losmilitaresbritánicosrecibieronlasnotiicacionesdequelosale-

manesinvadiríanelpaísporvíaaéreaconsusbombarderostante-

midos por elReinoUnido. Losbritánicos pensaban que noexistía

deensaalgunacontraelbombardero,entantolosalemanessabían

quelosbritánicoscarecíandeunauerzaaéreavigorosa.

LosjeesmilitaresdelReinoUnidocomenzaronabuscarsoluciones

pararesolverelproblemadelainvasión,puessiAlemanialograbaen-

traralpaísporvíaaérea,estaríanperdidos.

EntoncespidieronapoyoaArnoldFredericWilkins(1907-1985),unoicialmilitaracargodesituacionesespeciales,quesabíadelpro-

blemaenlaoicinadecorreosconrespectoaltelégrao.Esteoi-

cialsedioalatareadeinvestigarlasituaciónysediocuentade

queloscablesdecomunicaciónuncionabancomoantenatransmiso-

radeseñalesqueviajanenelespacio.Enelmomentoenqueexis-

telatransmisióndeseñalesporloscablesyunaviónpasaacierta

distancia,ésterebotalasseñalesnuevamenteenelcabledecomu-

nicaciónyperturbaeltelégrao.Observan-

doesteenómenoyhaciendosuposiciones yexperimentos,Wilkinsencontróunmode-

lomatemático,claroestá,ydeterminóuna

relaciónparacreartantoantenasdetransmi-

sióncomoderecepción.

Bajoesteprincipiodesarrollóunaparato

conunapantallapararecibirlasseñalesre-

botadas.Mediantelatransmisióndeseñales

porlasantenasyacreadas,Wilkinssupuso

quelaseñalrebotadaledaríaunaimagenyunaposiciónenlapantalladelaparato.

1


12

El radar posibilitó

la detección de aeronaves que

arrojaban bombas para invadir el territorio de otros países.

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Puesbien,estainvestigación,queinicióen1935enlaoicinadeco-

rreos,terminaen1940,casiunañodespuésdeliniciodelaSegunda

GuerraMundial.LosalemanesinvadenInglaterraporvíaaérea,enla

amosabatalladelReinoUnido,yelaparatodeWilkinshacesuapa-

riciónenestemomentocrucial.Imaginaalosbombarderosalemanes

volandoenlasronterasdelReinoUnidoyala uerzaaéreabritánica

consuscazasesperandoenlaslíneasdeguerra...yvoilà!¡Eseaparatitoquecrearonconlapantallaylasantenaslogradetectarlaubicaciónde

losavionesalemanes!Ésteueelnacimientodelradaryeltriunodel

ReinoUnidoalimpedirlainvasióndelaAlemanianaziyderrotaraltan

temidobombarderoalemán.

Estesuceso,queaunquelargoderelataresmuyinteresante(espera-

mosqueatitambiénteloparezca),tienesusundamentosenla física.

Laísicaesunaactividadmuycomúnparalahumanidad,perocomo

yahasvisto, muypocossedancuentadequelarealizanylautilizan

tansóloalmomentodecaminaroallevantarsutazadecaéparadar-leuntrago.

¿Y la ísica?Comorecordarás,enpáginasanterioreshablamosdeciencia.Éstaes

unaactividadhumanaqueseapoyaenelmétodocientíicoparaesta-

blecerrelacionesquegeneraneldesarrollodeconocimientosyavan-

cestecnológicos.

Estaactividadrespondealanecesidaddelserhumanodeconocer

lascausasdeloqueocurreensuentorno,enlaNaturaleza.Talvezenuninicioestaspreguntasdebieronsermuysencillas,peroenlame-

didaenqueseacrecentóelacervodeconocimientosparadarlesres-

puestatambiéntuvieronlugarlosdescubrimientosyeldesarrollode

latecnología.Estocondujoacuestionamientosmáscomplejosqueexi-

gieronhabilidadesdepensamientosuperioresydestrezasparalosdis-

tintosobjetosdeestudio.

1

¿ Q u é e s l a f í s i c a ?

13

La ciencia, más que otros

conocimientos, ha propiciado

el desarrollo de métodos,

técnicas e instrumentos para

la invest igación, que a su vez

han permit ido la invenc ión

de aplicaciones tecnológicas

que inciden directamente

en nuestra vida cotidiana

y en estudios sobre nuestro

entorno y nosotros mismos,cada vez más precisos

y profundos.“La ciencia es la orma en que personas interesadasen algún problema lo estudian cuidadosamente, con recuen-

cia durante muchos años. Quienes hacen ciencia son personas como tú que,

intrigadas por algún tema, comienzan por observar aquello que les inquieta [...],

diseñan experimentos [...], suponen lo que va a pasar [...]. Y mediante el análisis

e interpretación de resultados conirman si tenían razón. Así adquieren y generan

nuevos conocimientos [...] para que otras personas [...] puedan conirmar sus ob-

servaciones y diseñar sus propios experimentos. Entonces ellos también pueden

generar nuevos saberes. [...] A partir de este proceso se deine cada una de “las

ciencias” de acuerdo con lo que estudia.

Por tanto, ciencia es la generación de nuevos conocimientos, organizados de

manera sistemática a partir del interés de alguien por ciertas cuestiones.

”fuente: Ortiz, I. y F. García. Química 1. Santillana, México, 2006 (Bachillerato), p. 10.

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Dadalanecesidaddeespecializacióndeacuerdoconloscuestio-

namientoscadavezmáscomplicados,sehizonecesarioclasiicarlas

cienciassegúnsuobjetodeestudio.

Existenciencias formalesyciencias factuales.

Lascienciasormalestienencomoobjetodeestudiolasideas,lasre-

lacioneslógicasolosprincipiosormalesdelconocimientohumano;

lasmatemáticasylalógicaseconsideranpartedeestacategoría.Lascienciasactualesestudianloshechosoenómenosreales.Asu

vez ,lascienciasactualesseclasiicanenotrasdosramas:las ciencias

naturalesylasciencias sociales.

1


1

Elobjetodeestudiodelascienciasnaturalessonlosenómenosob-jetivamenteveriicables;esdecir,enómenosconloscualessepuede

experimentar.Ejemplosdeestascienciasnaturalessonlabiología,la

ísica,laquímica,lazoología,laastronomíaylabotánica,entreotras.

Porsuparte,lascienciassocialesestudianelorigenyeldesarrollo

delasociedad,delasinstitucionesydelasrelacioneseideasquecon-

ormanlavidasocialengeneral.Algunasdelascienciassocia-

lessonlaantropología,laarqueología,lasociología,las

cienciaspolíticas,laeconomía,lahistoria,lageogra-

ía,elderecho,lahistoriograíaylapsicología.Lafísicaesunaciencianaturalqueseocupade

estudiar la mayor parte de los enómenos que

acontecenenelUniverso,comolamateriayla

energía,ylasleyesquelosrigen.Considerasólo

lascaracterísticasdelosenómenosquesonsuje-

tosdeserponderados,esdecir,enómenosque

tienencaracterísticasquesepuedenmedir.

Enotraspalabras,laísicaesunaactividadhu-

manaqueestudialascaracterísticasmediblesdelaNaturalezaysusleyesmásundamentales.

Clasifcación de las ciencias

Ciencias ormales

Lógica Matemáticas

Ciencias actuales

Ciencias naturales Ciencias sociales

Biología Antropología

Química Sociología

Física Historia

Geología (entre otras)

(entre otras)

¿Consideras que la marea

y las olas son fenómenos

susceptib les de ser medidos?

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Continuamentesedicequelaísicaeslamásundamentaldelas

cienciasnaturales.Pero¿cuálseríaelundamentodeestaairmación

siexistenenómenosqueabordalabiología,porejemplo,yqueen

aparienciapocotienenqueverconlaísica?Bueno,puessiconside-

ramosquelaísicatratacuestioneselementalesdelUniversocomoel

tiempo,elmovimiento,elespacio,laluzolamateria,estosconcep-

tosdelaísicaseextiendenacienciasmáscomplejascomolabiolo-gíaolazoología.

Pensemosporunmomentoenelobjetodeestudiodelabiología:

la vida. Para estudiarla es necesariocomprendercómo se especia-

lizanciertosórganosdelcuerpodeunservivo.Podríamosindagar

cómociertostejidosconstituyencadaórgano;paraesonecesitaría-

mosconocerlascélulasdeestetejido.Siquisiéramosproundizaraún

más,estudiaríamoseltránsitodenutrientesporlasparedescelula-

res,despuéslasmoléculasyloscompuestos.Enesepunto,yaesta-

mostratandounapartedelcampodeestudiodelaquímica.Perosiaúnquisiéramostenerunpanoramamásamplio,nosadentraríamos

alanálisisdemateriayátomos;esonosllevaríainalmentealterreno

delaísica.

Enconclusión,laísicanospermitecontestarcuestionamientosy

preguntassobrenuestroentorno,yademásnosdalaposibilidadde

anticiparycomprenderlodesconocido.Elanálisiscuidadosodetodo

loquenosrodeanospermitegenerarnuevaspreguntas.Yaquelaí-

sicatratacuestioneselementalesparalacienciaengeneral,podemos

airmarquealcomprenderalgúnconceptodeísicaesposibleenten-dermejorlacienciaengeneral.

1

¿ Q u é e s l a f í s i c a ?

1

Física es la

ciencia que investiga los

conceptos undamentales de

materia, energía y espacio así

como las relaciones entre ellos. La

palabra física proviene del voca-

blo griego fisis que signiica Na-

turaleza y el suijo – ica que

signiica ciencia.

((ENTRA FIGURA 10. FOTO DE

ÓRGANOS DEL CUERPO HUMA-

NOPHOTOS.COM19105302,CON

ILUSTRACIÓNDEÁTOMOSYMO-

LÉCULAS,TOMARIDEADEDIAP.2

DEARCHIVOILUSTA.PPT))Pie:La

delimitacióndelcampodeestudiodeunacienciaresultacadavezmás

sutil,dadalanecesidaddeltrabajo

interdisciplinarioenlaciencia.

La ciencia hace historia

Ensusinicios,laísicasecon-

sideróunacienciaqueestudia-

batodolorelacionadoconlaNaturaleza, por lo cual se le

conocíacomo filosofía natural .

A partir del sig lo xix elobjeto

deestudiodelaísicaselimitó

alosenómenosísicos.Esde-

cir,losenómenosqueaectan

sólolaestructuraexternadela

materia(volumen,orma,esta-

dodeagregación),sincambiar

lassustancias.

La del imi tac ión del campo

de estudio de una ciencia

resulta cada vez más sut il,

dada la necesidad del

trabajo interdisciplinario

en la ciencia.

7/27/2019 -fisica


La ciencia ísica se encuentra en

constantecambio.Podemoscompa-

raralaísicaconungranediicioen

construcción.Noesuna“ediicación”

acabadaylistapararecibirvisitantes

conrecorridosguiados.Escomouna

obraconhabitacionesenprocesode

construcción(teoríasquesetrabajan

actualmente),habitacionesconalgunosladrillosodelasquesólohay

planos(teoríasmuynuevas)yhabitacionesenlasqueenapariencia

sóloaltanlosacabados(teoríascomprobadas).

Continuandoconestaanalogía,hayocasionesenquelashabitacio-

nesqueparecíanbienacabadasseolvidanosederrumbanporcom-

pletoparaconstruirotramáscompletaomásgrandequedécabida

anuevasteoríasodescubrimientos.Sinembargo,eneste“ediicio”

llamado físicaexistealgomuysólidoyuertequehacambiadomuy

poco,nosreerimosasuscimientos.

Elpropósitodeestecursodeísicaesbrindarteunpanoramage-

neral;queconozcaslosplanosdel“ediicio”ysientascuriosidadpor

entraraalgunashabitaciones.Incluso,porquéno,quecomiences

acuestionartesobretuentornoenparticular,demodoquerecorras

cadarecovecodelaísicayconsuerteencuentresla“habitación”que

respondaatucuriosidad.

1


1

Forma equipos de trabajo. En la columna izquierda del siguiente

recuadro anoten los elementos que hasta ahora se mencionaron

para deinir la ísica. Después, en la columna derecha del recuadro,

mediante una lluvia de ideas, elaboren una deinición de lo que es ísica para us-

tedes, mencionando sus características y su objeto de estudio.

Con la ayuda de su proesor o proesora, intercambien las deiniciones de los

dierentes equipos, lleguen a una deinición grupal y regístrenla en su cuaderno.

Tu deinición de ísica

elementos parasu definición definición propiade física (conclusión )

Al igual que la

ciencia en general,

la construcción cuerpo

del teórico de la física es

el resultado del trabajode muchos estudiosos.

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¿ Q u é e s l a f í s i c a ?1

1


De ilósoo a cientíico

EnlaantiguaGrecia,comosabes,ha-

bíapensadoresqueseinteresabanen

laexplicacióndesuentornoapar-

tirdeormasnomaterialesoideas;entantootrospensadoresbuscaban

unaexplicacióndelmundoentérmi-

nosísicos.Estosúltimosintentaron

explicardeormasistemáticaelpor-

quédelaNaturaleza,y selesllamó

filósofos.

Enelsiglo xvidenuestraera,los

estudiosostambiénsepreguntabanlo

mismoquelosantiguosgriegos;inclu-

soaellos,portenerunproundointe-

résporencontrarrespuestasydedicar

suvidaaello,selesconsiderabailó-

soos.Perodadoqueestudiabanin-

distintamente enómenos de ísica,

matemáticas,medicina,biologíayal-

quimia,esdecir,enómenosdelaNa-

turaleza,selesdenominópormucho

tiempofilósofos naturales.

LadierenciaentrelosilósoosdelaantiguaGreciaylosilósoosnatu-

ralesdelsiglo xviuelaormaderes-

ponderlaspreguntasquesehacían.

Losilósoosnaturalessevalieronde

las matemáticas y de experimentoscontrolados.

Elacervodeconocimientoscrecía,

ylosestudiosse ueronespecial izan-

doconbaseenlaclasedeenómeno

quetrataban.Entoncesseuerondis-

tinguiendodisciplinasdelasquese

desprendíaungrancúmulodecono-

cimientos.

Aestosnuevos invest igadoresde la

Naturalezaselesllamósimplemente

científicos.

Enlaactualidad,lacostumbrede

llamar filósofos naturales alos cien-

tíficos se ha perdido. Sin embargo,

algo interesante es que en algunas

partes del mundo el título equiva-

lentealdoctoradosedenomina Ph.

Doctor (eninglés),esdecir“ilósoo

doctor”.

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Enlapágina13,temencionamosalmétodocientíicocomopartede

ladeinicióndeciencia.Peroantesdeentrarenmateria,recuerdael

relatosobrelaconstruccióndelprimeraparato

deradardurantelaSegundaGuerraMundial.Laoicinadecorreosbritánicateníaun problema

conlaseñaldeltelégraoycuandolosbombarde-

rosalemanesinvadieronalReinoUnido,eloicial

Wilkins llevó a cabo una investigación conrespecto

alproblema.Entoncesdeterminó un modelo mate-

máticoparahacerantenas.Despuésplanteóla su-

posicióndequemedianteelaparatoquehabíacreadoconayudade

losotrosbritánicosobtendríaunaseñalenlapantallaparapoder re-

solverelnuevoproblemadelainvasiónalemana.ElprocedimientoquesiguióWilkinssonpasosdelmétodocientífico

que,comoseguramenteyasabes,seutilizaparaestudiarcualquiere-

nómenooproblema,oparademostrarcualquiersuposición.

Enrealidadtodostenemosunamaneraparticularderesolverpro-

blemasodemostrarnuestrassuposiciones.Cadavezqueenrentas

unproblema,decualquiertipo,tiendesarecurriratusexperiencias

pasadasconproblemassimilares.Siyatehabíasenrentadoalmis-

moproblema,bastaconquerecuerdesloquehicisteyorganicestus

ideas.Perosinuncatehasenrentadoalproblemaentoncestienesquehacersuposicionesdelasopcionesdesoluciónconlasquecuen-

tas.Encualquieradelosdoscasos,tuormaométodopara

resolverelproblemaporloregularnoesconscientenisis-

temática.

Lautilizacióndeunmétodopararesolverproblemas

eslabasedeldesarrollodeconocimientocientíico

ysuaplicación.

Recordemosquelacienciaengeneralestádeter-

minadaporsumétododetrabajo,másqueporsuobjetodeestudio.Losprocesosde

trabajocientíicosonesencialmentelosmis-

mosparatodaslascienciasdelaNaturaleza.

Históricamente,elprimerestudiosoquesiguió

pasosdeterminadosparaorganizarsusideasycon-

trastarsushipótesiscontralosresultadosdesusex-

perimentos cuidadosamente medidos ue el ísico

italianoGalileoGalilei(1564-1642).Galileodesarro-

llóunaseriedepasoslógicosquesirvieronparava-rioscientíicosmás.

1

El método de

trabajo en el

desarrollo de la ciencia ha sido

determinante para conformar

el acervo de conocimientos que

ahora sustentan las comodidades

de nuestra vida cotidiana.

Los ins trumentos de

medición han ten ido

un papel protagónico en

el método del trabajo científico.

Método cientíico2

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Una hipótesis es un enunciado o conjetura bien undamentada,

cuya verdad o validez no se cuestiona en un primer momento, pero que es sus-

ceptible de ser veriicada adecuadamente mediante experimentos.

Lospasosdelmétodocientíicoseguramenteyatesona-

miliaresportutrabajoenotroscursosdeciencias.Sóloqui-

siéramosenatizarqueenelestudiodeenómenosísicosla

observaciónylaexperimentacióntambiénsonmuyimpor-

tantes.Recordemoslospasosdelmétodocientíico.

ObservaciónProbablementeeslaetapamásimportantedelproceso.En

estemomentoelcientíicoanalizaelenómeno,poneaten-

ciónaloquepercibe,yaseaconsussentidosoconlaayu-

dadeinstrumentosdemedición,yregistralosresultadosde

suobservación.Losenómenosquedanregistradostalcomo

sepresentanenlaNaturalezayapartirdelregistrosehace

unanálisisparaplantearelproblema.

Esposiblequeenestepunto,surjanideaspreconcebidas

oprejuiciossobreelenómeno,loscualesdebendesechar-separaevitarinterpretacionesequivocadas.

Elaboración de una hipótesis

Setratadeormularunaconjeturaparaexplicarcómoseproduceydesarrollaunenómeno.Esunasuposiciónpro-

visionalqueintentaextraerunaconsecuencia.Enestae ta-

pa,esimportantesuponerlasconsecuenciasdeestahipótesisain

dedistinguirsiresultaráciertaono.Porello,estaairmaciónestásu-

jetaacontrastarseconlosresultadosdelosexperimentos.

Esnecesarioplantearunapreguntaguiada,quenosayudaaorga-

nizarnuestrasideasapartirdelregistroordenadodelosresultados

delaobservación,yormularunapreguntaalternativa,quenosayu-

daaproponermáspreguntasapartirdelasrespuestasobtenidas.Apartirdeestasalternativassurgelaconjeturasobrelaexplicacióndel

enómeno.

Experimentación Al llevara cabo losexperimentosquecomprueben lasconsecuencias

delahipótesisseganaciertocontrolsobreelobjetodeestudio.Esto

signicaquepodemosreproducirelenómeno,aislarloy,enloposi-

ble,variarlascircunstanciasqueinfuyenenél.Elcontrolhaceposible

unamayorindagaciónsobrelascausasqueproducennuestroobjetodeestudio.

2

M é t o d o c i e n t í c o

1


Encualquieradelospasosdelmé-

todocientíicoesposibleencontrar-

seconotroenómenoquéobservar

y demostrar . Como el caso de Torri-

celli,conelbarómetroyelcasode

Röntgen,conlosrayosX. Averigua qué enómenos invest igaba

cadaunoalmomentodeencontrarse

conotroobjetodeestudio.Anotatus

hallazgosentucuaderno;compára-

losyenriquécelosconlosdelresto

detugrupo.

7/27/2019 -fisica


Lascircunstanciasqueinluyenenunenómenoabarcanlascaracte-

rísticasísicasdelobjetodeestudioylosactorescomotemperatura,

tiempo,presiónyhumedad,entreotros.

La manera de presentar

los datos obtenidos en una

invest igación determina la

facil idad para su interpretación

y e laboración de expl icaciones .

OrganizaciónLosresultadosobtenidosdelosexperimentosdebenestarorganiza-

dos,demodoquesepuedananalizarycompararentresíconacili-

dadparaencontrarrelacionesentreellosque conirmeno rechacen

lashipótesisdetrabajoemitidasinicialmente.Losresultadospueden

describirsemediantetablas,gráicasyecuaciones.

Elmétodo científicoexperimentalesunaseriedepasoslógicosque

garantizanuncaminoeectivoparaadquirir,organizaryaplicarnue- vosconocimientos.

Unpuntoimportantedelmétodocientíicoeslaposibilidaddere-

petiroreproducirlospasosparaobtenerunresultadodeterminado.

Cuandouncientíicodicehaberencontradounsucesonuevoouna

relaciónnuevaentreenómenos,inormasobreelresultadoylospa-

sosquesiguió,conelindequeotroscientíicospuedanreproducir

susexperimentos.

Un hecho o enómeno adquiere el carácter de científco si es repetible.

¿Alguna vez has vivido una situación problemática en la que hayas

tenido que sentarte a pensar cómo resolverla? En tu cuaderno anota

cómo lo analizaste, las suposiciones que hiciste, la manera en que expe-

rimentaste con la o las posibles soluciones, y los resultados que obtuviste. Des-

pués describe los pasos que seguiste (tu método) para resolver ese problema a

modo de que otras personas sepan cómo enrentar esa situación.

Con la ayuda de tu proesor o proesora, intercambia tu método con el resto de l

grupo. Sigue los pasos del método que te dieron y comprueba si es posible repe-

tirlo obteniendo los mismos resultados.Finalmente, concluyan por qué cada método puede denominarse cientíico o no.

1


20

7/27/2019 -fisica


21

2


¿El método cientí ficoen la vida cotidiana?

Kepler, matemáticas, observaciones y modelos

Comotemencionamosaliniciodeestetema,enmuchasocasiones

aplicamoselmétodocientíicosindarnoscuenta.Porejemplo,cuando

poralgunarazónseinterrumpeelsuministrodeenergíaeléctrica(ob-

servacióndelenómeno),puedeserporqueseundióeloco(ormu-

lacióndelaprimerahipótesis).Revisassihayenergíaenlahabitación

enlaqueestás,paradescartarqueseaporunocoundi-

do.Enciendesyapagaseloco,yveriicasquenosehayaalojado.Tambiénpuedeserqueseteocurraconectaral-

gúnotroaparatoelectrónico(experimentaciónparacon-

trastarlaprimerahipótesis).

Enlahabitaciónnohayenergíaeléctrica(primerahipó-

tesisdescartada),entoncesrevisaselrestodetucasa.Tal

vezseundióunusible(elaboracióndelasegundahipó-

tesis).Revisaselusibleysiesnecesariolocambias(ex-

perimentaciónparacontrastarlasegundahipótesis).

A pesar dehaber cambiadoel usible nohay energía todavía (se-gundahipótesisdescartada).Entoncessalesaversilosvecinostienen

energíaeléctrica(observacióndeunproblemamásgeneral).Todos

tusvecinosestánenlamismasituación,entoncesesprobablequeun

transormadorquemadosealacausadelenómeno(tercerahipótesis).

Seguramentevariosdetusvecinosreportaronlaaltadeelectricidada

lacompañíadeluz(experimentación).

¿Aúnsiguespensandoqueelmétodocientíicoteesdesconocido?


ParacompletarlaideadeKeplersenecesitabanlos

resultadosdelosdatosdeobservaciónexistentes,pues

conelloseraposibleestablecerrelacionesentreellos.

Keplerobtuvolosresultadosdelaobservaciónala

muertedeTychoBrae(1546–1601),unastrónomoda-

nésqueaportódatosmuyprecisossobrelatrayecto-

riadeMarte,deotroscuerposdelSistemaSolarydeaproximadamente700estrellas.

Keplersevaliódelmétodocientíicoparaproponer

unmodelodelmundo.Lasmatemáticasylosdatosde

laobservaciónueronsuherramientaparadeducirtres

amosasleyes.

¿Recuerdascuálessonlasleyes

deKepler?Coméntalocontu

grupopararerescarlame-

moria. Anota las leyes de

Keplerentucuaderno.

Losastrónomosdelossiglos xvi y xvi icreíanquelas

órbitasqueseguíanlosplanetaseranuncírculoperec-

toalrededordelSol.Éstaerasuprimerahipótesisde

trabajo.Porestarazón,Martepresentabaalgunospro-

blemasparaajustarsuórbitaaesecírculoperecto.

DesdelaTierra,parecíaquecuandoMartesurcabael

cieloretrocedíaensutrayectoriaenalgunospuntos;aesteenómenoqueobservabanlellamaronretrogra-

dación,ynohabíaormadeexplicarloconlosmode-

losdelUniversoqueseteníanentonces.

Aprincipiosdel s iglo xvi i,unastrónomoalemánde

nombreJohannesKepler(1571-1630)retomóestepro-

blemaypensóqueseríasencilloresolverloconsus

conocimientosmatemáticos.Sinembargo,pasaroncasi

ochoañosparallegaralaconclusióndequelasórbi-

tasquesiguenlosplanetasnosoncírculosperectos,

sinoelipses.

7/27/2019 -fisica


Elmétodocientíiconosproporcionaunamaneraordenadadere-

solverproblemas,estudiarenómenosyorganizarelconocimiento.En

algunodelosmomentosdeltrabajocientíicoexistelaposibilidadde

encontrarunenómenonocontempladodesdelahipótesisinicial,es

decir,laserendipia .

Escomúncreerquecuandohayunhallazgodeestetiponoseobtiene mediante elmétodo cientíico.Sin embargo, se tratade la

apariciónyreconocimientodeunsucesodierente(algoquenose

buscaba)alahipótesisconlaqueseinicióeltrabajo,porlogeneral

medianteunasituaciónaccidentalenellaboratorio.

TalueelcasodeWilhelmKonradRöntgen(1845-1923),quientra-

bajabaconlosrayoscatódicoscuandola serendipiapropiciólaobten-

cióndelaprimeraradiograía.Élyotroscientíicosueronainandoel

“accidente”hastaderivarenlasradiograíasqueahoraconoces.

La palabra serendipia esun término acuñado

originalmente por

Horace Walpole en 1754

a partir del cuento popular

Los t res príncipes de Serendipia

(antiguo nombre de Sri Lanka).

Este término signiica la condición

de obtener hallazgos benéicos

gracias una situación aortunada

o ortuita.

El experimento Michelson-Morley

inició con una hipótesis que

resultó falsa, pero que condujo

a la serendipia de que la velocidad

de la luz en el vacío es indepen-

diente del observador

El origen de las radiografías

que en la actualidad nos

ayudan a tener diagnósticos

más precisos fue la serendipia .

1


22

7/27/2019 -fisica


Otroejemplohistóricode serendipiauelabúsquedadeléter.Losí-

sicosdelsiglo xix creíanqueexistíaunmedioenelquesepropagaban

lasondaselectromagnéticas(laluz).En1887,elísicoestadouniden-

se,peroalemándenacimiento,AlbertAbrahamMichelson(1852-1931)

sedioalatareadedetectareléterconunintererómetrojuntoconel

químicoestadounidenseEdgardWilliamsMorley(1838-1923).Suexpe-

rimentoterminópordescartarlahipótesisdelaexistenciadelétercomomediodepropagacióndelaluz,perocondujoalaortunadohallazgode

quelavelocidaddelaluzenelvacíoesindependientedelavelocidad

delobservador.

Retoma tus hallazgos sobre los experimentos de Röntgen con los ra-

yos catódi cos ( La ciencia hace histor ia, pág. 19). Consulta la “Cró-

nica de casos inesperados” del libro Ortiz, I. y F. García. Química 1,

Santillana, México, 2006 (Bachillerato). Investiga en qué consistió el amoso ex-

perimento Michelson-Morley y registra tus hallazgos en tu cuaderno.¿Qué condiciones consideras que deben darse para que ocurra la serendipia o

hallazgo aortunado? ¿Por qué?

Compara tu respuesta con la del resto de tu grupo y enumeren las característi-

cas de la serendipia.

Lamenteanalíticaycuriosadeloscientíicos,consentidodebús-quedayperspicaciaalobservaryrelexionarsobreelentorno,haper-

mitidoidentiicarlosnuevosenómenosquesurgieronaltrabajarcon

otrashipótesis.Alestudiaresosnuevosenómenoshanresultado,ge-

neralmente,enalgúnbeneiciooavanceparalaciencia.Apesarde

quelosdescubrimientosseobtuvieronsinqueueranpartedelpro-

blemanilahipótesisoriginales,losresultadosdela serendipiatam-

biénestánsujetosasercomprobadosutilizandoelmétodocientíico.

Podemosconcluirqueelmétodocientíicoseutilizaparaobtener

nuevosconocimientoscientíicosyveriicarqueunhechotengaelca-rácterdecientíico.

2


23

7/27/2019 -fisica


Relación de la ísica con otras cienciasProbablemente recordarás de tucursode química que lasciencias

mantienenunaestrecharelaciónentresíytambiénquelascien-

ciasseclasiicansegúnsuobjetodeestudioencienciasnaturalesycienciassociales.

Laísica,unadelascienciasnaturales,guarda

unaestrecharelaciónconlaquímica,labiolo-

gíaylageología,entreotrascienciasnaturales

más.Yesposibleairmarquealgunasdeestas

cienciastienensusbasesenlaísicadebido

aqueestudialomásbásicodelaNaturaleza

comoeltiempo,lamateria,laenergíaylaluz.

Elconocimientoísicopuedeextenderseacien-ciasquetienenobjetosdeestudiomáscomplejos

comolameteorología,queseencargadeexplicar

las causasdeltiempoo lageología,que investigaen

ormadetalladaanuestroplanetaTierra.

Tomemoscomoejemploeltemadelhablahumana.Desdeelpunto

devistadelabiología,setrataríalaevoluciónparaindagarsobreel

desarrollodenuestraespeciehastalacomunicaciónmedianteelha-

bla.Desdelaperspectivadelaísica,setrataríaelpropiosonido,qui-

zámásundamentalquelaselecciónnaturalencuantoalaemisióndelsonido,laormadelaparatoonoarticuladorysu uncionamien-

to(acústica).Porlogeneral,lacomprensióndealgúnhechonatural

desdeelenoquedelaísicaconducealamejorcomprensióndela

cienciaengeneral.

Sinembargo,losenómenosnaturalesdebenanalizarsedesdevarios

enoquesparaobtenermásdatossobreellos:lasuerzasqueinciden

enél,sucomposiciónquímica,surelaciónconnosotros,superiodi-

cidadysuintensidad,entreotroselementos.Tambiénparacontrastar

unahipótesisoormularunexperimen-to, es necesaria la perspectiva de

diversasciencias.Elestudiodela

Naturalezaimplicalaconvergen-

ciadelascienciasnaturales,por

loquelacomprensióndelose-

nómenosqueocurrennosería

completasinoserealizadesde

variosenoques.Lascienciasno

estánaisladas,guardanunagranrelaciónentresí.

El estudio de los

fenómenos naturales

implica la intervención

de varias ciencias, donde

el límite entre una y otra

es cada vez más sutil para

conformar una explicación

completa del fenómeno.

Las apl icaciones del

cuerpo de conocimientos

de la física han generado buena

parte de los avances tecnológicos.

2

Física, tecnología y sociedad3

7/27/2019 -fisica


Sibienlaísicanospermitecontestarpreguntas,resolverproblemas,

estudiarenómenosísicos,comprendiendolodesconocido,elanálisis

cuidadosodetodoloquenosrodeanosbrindalaposibilidaddeha-

cernosnuevaspreguntasdesdeotrasperspectivas.

Integra un equipo de tres participantes. Realicen una investigación

de campo en la que identiiquen tres instituciones u organismos desu comunidad donde trabajen ísicos.

Elaboren un inorme detallado del trabajo que realizan los ísicos en dichas ins-

tituciones.

Intercambien con el resto del grupo las actividades que realizan los ísicos y

enumeren todas las que se encontraron. ¿Te resultó interesante alguna de estas

actividades?

Alrededordels iglo xvii,eldescubrimientodelasmatemáticascomo

mediodeanálisisydescripcióndelaNaturalezaueunodelossuce-sosquepropicióquelacienciahicierasusmayoresprogresos.

Lasmatemáticastrabajanconoperacionesyrelacioneslógicas,canti-

dades,números,medidas,ángulos,estadística,probabilidadymuchos

otrosconceptos.Enlascienciasnaturales,comolaísica,seutilizan

estasnocionesmatemáticasparaproponermodelosdelmundo.Cuan-

doseorganizanlosresultadosdeunainvestigaciónparavericarlosy

encontrarlasrelacionesqueexistenentreellos,laexperimentacióny

lacomprobacióndehipótesisseacilita.Engeneral,losmodelosló-

gicosquesurgendelanálisismatemáticosirvenparapronosticarloscomportamientosonormasquerigenalosenómenosnaturales.Por

tanto,laestrecharelaciónentrelaísicaylasmatemáticasresultatan

exitosacomonecesaria.Lasideasdelacienciaexpresadasenellen-

guajematemáticodejanueratodotipodeambigüedad,queconel

lenguajecotidianosueledarse.

Estacaracterísticadeprecisióndellenguajematemáticotambiénse

utilizaenelanálisisestadísticodelascienciassociales:lasgráicasso-

bredistribuciónderiqueza,esperanzadevida,índicesdeescolaridad

ydenutrición,entreotras.Laeconomíasevaletambiéndel análisisestadísticoydelaprobabilidadparapronosticaraltasobajasenlas

bolsasdevalores,ycalcularpérdidasyganancias,porejemplo.

Laestrecharelaciónentrelaísicaylasdemáscienciasque

estudian la Naturaleza ha traído consigo la creación de

nuevasdisciplinas,enlasquemezclandierenteseno-

quesparaobservarunenómenonatural.Aestacom-

binacióndedierentescienciasparagenerarotrassele

llamainterdisciplina.Ejemplosdeellosonlaastroísica,

labioísicaolageoísica,enlasquesehancombinadoexitosamentedosramasdierentesdeconocimiento.

3

F í s i c a , t e c n o

l o g í a y s o c i e d a d

2

La relación entre las ciencias

naturales ha propic iado

el surgimiento

de otras

disciplinas.

¿Cuál es el objeto de la

astroísica, la bioísica,

la geoísica y las ciencias

biomédicas?

7/27/2019 -fisica



El mundo como un reloj

Entre las aportaciones de Isaac

Newton están los cimientos

del cálculo matemático,

el teorema del binomio,

la ópt ica y la ley de la

gravitación universal .

2

1


Elprimergranimpactodelaísicaen

otrascienciasueelsurgimientodela

ísica o mecánica newtoniana. Isaac

Newton(1642-1727)ueungrancien-

tíicoingléscuyomayorlogrouela

explicación del movimiento a partir

delastresleyesdelamecánica,ycon

baseenellasladeduccióndelaley

delagravitaciónuniversal.

Laleyendacuentaque,apartirdela

caídadeunamanzana,imaginóquela

mismauerzaquehizocaeralaman-

zanahacíaquelaLunapermaneciera

encontinuomovimientoorbitalalre-dedor de nuestro planeta. Esta teo-

ríaexplicabaotrosenómenos;entre

ellos,calculabaconexactitudlaórbi-

taquedescribenloscometasyelmo-

mentoenqueocurriríauneclipse.

Newton utilizó la teoría del movi-

miento(mecánica)queseaplicabaa

nuestraTierraparaexplicarelmundo

delespacioexterior.Aparentementeel

Universoobedecíasustresleyesdela

Algunos avances tecnológicos han

modif icado de tal modo nuestros

hábitos de vida que son losque marcan el fin o

el inicio de un periodo

o época histórica.

Tecnología y sociedadElserhumanohageneradotodouncuerpodesaberescientíicosapartir

desunecesidaddeentenderelcomportamientodesuentorno.Sibien

enlasprimerasetapasdedesarrollodelaciencialoscuestionamientos

sobrelaNaturalezaquedabanresueltosatravésdelaexperienciaqueel

hombreprimitivoibaadquiriendo,conelrazonamientocientíicosurgió

unaexplicaciónmásprecisadelosenómenosnaturales.Lossentidossonlosprincipalesmediosdeobservación.Sinem-

bargo, ha sido necesario desarrollar métodos, técnicas e

instrumentosdeinvestigaciónparatrascenderlaslimi-

tacionesdelossentidosyaproximarseconmayor

precisiónalosobjetosdeestudio.

Laísica,alresponderpreguntas,establecer

relaciones y teorías, principios o leyes, con

baseenelmétodocientíico,eslaciencia

naturalquemáshaincididoeneldesarrollodeinstrumentosyequipodeinvestigación.

mecánica,demodoquehizopensara

muchosqueel“ediicio”queconstitu-

ye la ís ica había quedadoterminado.

Su éxito ue incuestionable e ins-

piróamuchoscientíicosatratarde

aplicarestateoríaaotraseserasdel

conocimiento.

Setratódemecanizartodo.Labio-

logíaylamedicinaporejemplo,adop-

taronestaormadepensamientoyse

comenzóaveralosseresvivoscomo

máquinas.Seclasiicóalosseresvi-

vos,sedio importanciaalaormadel

órganoyasuunción.Estoimplicóungranavanceenlaormadeestu-

diara los seresvivos. Porotro lado,

se contempló a las enermedades

comocausadeunmaluncionamien-

toenelmecanismointerior,debidoa

desajustesenlamaquinaria;asíque

paraaliviarlassólohabíaqueajustar

poraquíyporallá.

Engeneral,secreíaqueelmundoen-

trañabaungranmecanismodereloj.

7/27/2019 -fisica


Elconceptodemundohacambiadoconel

pasodeltiempo.Unodelosactoresmás

determinantesdeestaevolucióneslatec-

nología:desdeelprimerarteactoqueel

ser humano desarrolló valiéndose de los

materiales de su entorno (vidrio, papiro,

madera,metales,uego),pasandoporelenor-

meimpactodelamáquinadevaporylaimpren-

ta,hastaelaceleradoavancedelsiglo xx conobjetos

tecnológicoscomoelplástico,labombillaeléctrica,el

automóvil,lasaeronaves,eltransistor,lacomputadora

ylasredes inormáticas .

[... ] con la reforma protestante del siglo xvi la Iglesia

Católica entra en crisis y, a partir de ese momento,

se produce el derrumbe de la cosmovisión medieval,

derrumbe que se extiende a lo largo de varios siglos

y en etapas sucesivas. Se trata de un momento sin-

gular de la historia. En pocas décadas se concentran

los cambios epistemológicos, junto con los grandes

avances tecnológicos, los comienzos del capitalis-

mo y la expansión del poderío de Europa sobre gran

parte del resto de la Tierra,... [Tomás Buch, 2004]

Antes que la tecnología misma, el desarrollo de los

avancescientíicoshaaectadolamaneraenqueel

serhumano concibe almundo. Los descubrimientos

geográicostrajeronconsigoungrancambioenlano-

A su vez, esas herramientas han impulsado más descubrimientos y

avancescientíicosparaconormarnuevosconocimientosenlaísica

ydemásdisciplinas.

Cuandoseconormaunconocimientoísicosobreunenómenona-

turalenparticular(cienciabásica),comienzanasurgirespecialistas

sobreeseconocimiento.Entonces,latecnologíasevalededichoco-

nocimientopararesolverproblemasprácticosodeinteréssocial.Porello,latecnologíatambiénseconocecomocienciaaplicada.

Deestamanera,sincienciabásicaesimposibleeldesarrollodetec-

nología,ysintecnologíadiícilmenteexistiríalacienciabásica.Así

comolaísicacontribuyedemaneradecisivaaldesarrollotecnológi-

co,latecnologíaincideenlaísica.

Ejemplosdeellosonlaspoderosasherramientasdeinvestigación

cientíicacomoeltelescopio,elespectroscopio,elmicroscopioylos

instrumentosdemediciónengeneral.


3



2

El estudio de la c iencia

bás ica permite la c reación

de tecnología.

¿Cons ideras que el

desarrollo de tecnología

propia en México depende

de que los mexicanos

estudiemos ciencias básicas?

cióndeespacio.LaastronomíadeCopérnico,Kepler

yGali leo,con sumodelo heliocéntrico del Universo, y

Newtonconsuleydegravitaciónuniversal,describie-

ronunmundoconleyes propias.La evoluciónde la

geología mostró unaideadistinta detiempo enrela-

ción conlaedaddenuestro mundo.Labiologíares-

tóciertaimportanciaalserhumanoconlateoríade

laevolucióndelasespeciesyelhallazgodequeenúltimainstanciatodoservivoesmateriayserigepor

leyes químicas. La ísicapropuso la teoría relativista

sobreelcomportamientodelamateria,elespacioyel

tiempoque sumergió ala humanidaden lavastedad

deunUniversoquedabalasensacióndeestarperdida

enlaNada.Conlallegadadelatecnologíaelintento

delserhumanoparadominarlaNaturalezacomienza

acristalizarse.Entonces,elentornoadquiereuncarác-

terutilitarioqueterminaporponerenriesgoalplaneta

Tierrayrevertirsecontralamismanaturalezahumana.

La tecnología se deine como

el cuerpo de teorías

y técnicas que permiten

el aprovechamiento práctico del

saber cientíico mediante el

desarrollo de equipos, instrumentos,

aparatos, inventos y objetosen general, llamados

objetos tecnológicos.

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Losísicosnoestánaisladosdelasociedadnipueden“haceroídos

sordos”alasexigenciasdesutiempo.Eltrabajodeunísicorelejala

ormaciónmismaqueharecibido,suinteracciónconotroscientíicos,

losproblemasointeresessociales,losrecursosdisponiblesparasuin-

ves tigación,einclusolascorrientes i losóicasenboga.

Latecnologíarespondealasdemandasdelasociedadydealgúnmodoesasdemandassocialesrepercutenasuvezeneldesarrollode

laciencia.

Ainalesdelsiglo xix ,laRevoluciónIndustrialmarcócambiosmuy

importantesenlatransormacióndelasociedadyelimpactosobreel

medioambiente.Quizálomássigniicativouequelaindustriadejó

deserartesanalysemecanizó.Comoconsecuenciasurgieronnuevas

proesionesylosmediosdetransportescomenzaronasermásei-

cientes.Estoscambiosacilitaronlaconcentracióndelapoblaciónen

ciudades.Duranteelsiglo xx ,losavancestecnológicosocurrieroncontalra-

pidezquenohasidoposibleanalizarelimpactosocial,económicoy

ambientaldecadainvento.

Eneldesarrolloolaaparicióndeunobjetotecnológicoinluyenlos

conocimientoscientíicos,lainraestructura,lauentedeenergíaylas

condicionessocialesyeconómicas.

Porotrolado,elimpactoambientaldeldesarro-

llotecnológicoseverelejadoenproblemasdi-

versos,comolal luviaácida,lacontaminacióndelagua,eleectoinvernaderoylaextincióndeva-

riasespeciesanimalesyvegetales,entreotros.

Esnecesarioconocerlosriesgosybeneiciosde

losobjetostecnológicosconbaseentodoloan-

terior.Delocontrariotendríamosqueelegiren-

treconservarlacalidaddevidaquelatecnología

brindayconservarnuestromedioambiente.¿Po-

dríasprescindirdealgúnobjetotecnológicoque

yaespartedetuvidadiaria?

2

1


En México, por ejemplo, el dine-

ro destinado a la investigación cientíica

básica se obtiene de los impuestos ciuda-

danos. Las líneas de investigación deben

brindar beneicios a todos los mexicanos

en los dierentes aspectos de su vida coti-

diana, como la salud, las comunicaciones,

los servicios, los transportes y la educa-

ción, entre otros.

Además de la oportunidad de conocer

mejor el mundo que nos rodea, el desarro-

llo y el estudio de la ciencia básica abre la

posibilidad de crear nuestra propia tecnolo-gía y tener mayor participación en la toma

de decisiones que aectan nuestro entorno.

Sin embargo, también implica asumir mu-

chas más responsabilidades. Por ejemplo,

al utilizar energía nuclear se requiere desa-

rrollar métodos para el manejo de desechos

o basura radiactiva, anticipar y controlar las

consecuencias de su uso, y contar con per-

sonas capacitadas para operar una planta

de energía nuclear.

El impacto de los avances

tecnológicos debe

analizarse tanto desde

la perspectiva del especialista

que aplica los conocimientos

cientíicos y desarrolla objetos

tecnológicos, como desde

el punto de vista del usuario,

quien por lo general no

comprende su uncionamiento

pero los utiliza diariamente.

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2

En la primera columna del siguiente cuadro, haz una lista de cinco objetos tecnológicos que hacen más

cómoda tu vida diaria.

En la siguiente columna, marca con una X los objetos tecnológicos cuyo uncionamiento conoces.

Anota los beneicios y los riesgos que cada objeto trae consigo.

objeto tecnológico funcionamiento benef ic ios r ie sgos

Si uese necesario prescindir de alguno de ellos, ¿cuál elegirías? ¿Por qué?

En un párrao explica la relación entre los objetos tecnológicos que son parte de tu vida diaria y la ísica.

Integra un equipo de trabajo con

tres compañeros o compañeras de tu grupo.Identiiquen un problema ambiental o social

generado por el uso de algún objeto tecnológicoen la colonia, municipio, delegación o entidad

donde se encuentra ubicada su escuela.Averigüen el uncionamiento del objeto

tecnológico en cuestión medianteuna investigación documental.

Identiiquen y analicen los beneicios

de dicho objeto a la comunidad. Después,enumeren y analicen los riesgos.

Con base en los hallazgos sobre el

uncionamiento del objeto, veriiquen sihay algo en la operación o uso del objetotecnológico que pueda modiicarse yelaboren una propuesta de soluciónal problema, de modo que se conservenlos beneicios del objeto tecnológico.

Escriban un inorme de su trabajo parapresentarlo al resto del grupo. Con la ayudade su proesora o proesor valoren los riesgos

y beneicios de cada caso para enriquecerlas propuestas de solución.

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1

I n t r o d u c c i ó n a l c o n o c i m i e n t o d e l a f í s i c a Resumen En esta unidad

• descubriste los beneicios que la ísica y el método cientíico aportan a tuvida cotidiana; y

•reconociste la importancia de la relación de la ísica con otras ciencias para eldesarrollo de tecnología, así como sus eectos sobre la vida humana.

1. Deine los siguientes conceptos.Física

Ciencia

Método cientíico

Hipótesis

Tecnología

2. Describe cada paso del método cientíico.

Observación

Hipótesis

Experimentación

Organización

3. Describe el papel del método cientíico en tu vida

cotidiana.

4. Explica la relación entre las ciencias naturales y el

origen de nuevas disciplinas.

5. Explica la dierencia entre la ciencia y la tecnolo-

gía.

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¿Qué es la ísica?

Describe la relación que guarda la ísica con tu vida

diaria.

De acuerdo con las etapas del método cientíico ex-

perimental, subraya las palabras que corresponden ala HIPÓTESIS de trabajo en el siguiente relato.

Recientemente los proesores de una escuela en

Ontario, Canadá, inormaron haber encontrado a

varios niños jugando con Hg metálico. Además,

una noticia en el periódico local señalaba que 240

estudiantes de entre 7 y 14 años de edad, habían

estado expuestos a este peligroso elemento duran-

te las últimas semanas. Las autoridades educativas

y de protección ambiental han iniciado una inves-tigación para determinar la procedencia del Hg y

suponen que éste pudo haber sido extraído de un

depósito de reactivos químicos en las cercanías

de un centro escolar que ha permanecido cerrado

desde hace tres años.

Enumera diez ciencias que se relacionan con la ísica.

Explica de qué manera se relacionan.

Evaluación Responde las siguientes preguntas.

Menciona dos razones para detener el avance de latecnología.

Menciona una razón para que el avance de la tecno-

logía continúe.

¿Por qué es posible que la ciencia se corrija a sí

misma?

Las teorías cientíicas están sujetas a cambios. ¿Esto

es un punto uerte o débil de la ciencia? Justiica tu

respuesta.

Haz una lista de lo que aprendiste en esta unidad. En

un párrao explica cómo aplicarías en tu vida diaria

lo que anotaste en la lista anterior.

1


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32

Podría comenzarcon unagran rese-ñadeloquefuelatransformacióndelmétodocientíficoexperimentalatravés

delahistoria.Iniciaríahablandodela

mezclaentrelasculturasgriega,judíay

mesoamericanaquegeneróunapasión

porla búsqueda de explicaciones de

losfenómenosquesucedíanantequie-

neslospresenciabancongraninterés.

Podríaadmirartetambiénconlos“re-

volucionarios de la ciencia” , caudil los

delavancecientíficocomoVesalio,un

granmédicoqueestuvoencontradelasideasdeGaleno.Después,Galileo,

aquienseconsidera“elpadredela

ciencia”porsometerlosfenómenosal

lenguajematemáticoysuinmensacu-

riosidadparadarleexplicaciónamu-

chosotros.LuegoestaríaHarvey,otro

médicoqueapoyólasideasdeVesalio

ehizounagranaportaciónalutilizarla

experimentaciónparaexplorarlaNatu-

raleza.SeguiríaNewton,quientuvoun

intelectoimpresionante,realizómuchosdesusconocidosestudioscuandoper-

maneció aislado de las universidades

porlapestebubónica,yfueunodelos

principalesautoresdelmétodocientífi-

co.CasienlamismaépocadeNewton

encontraríamosaHooke,quiensevio

opacadoporNewtonaltenerideascasi

idénticas;ladiferenciafuequeNewton

las plasmó mejor en su pensamien-

to,porloque“venció”aHookeenlas

discusiones teóricas. Hooke y Newton

eran aristotélicos;es decir,no estaban

deacuerdoconlasideasdeDescartes,

art ículo de divulgac ión

Un método

a pruebade allasP O R J U L I O E D U A R D O

M A N J A R R E Z L U N A

quienpretendióderivarlasleyesbásicas

a partirde principiosmetafísicos. Am-

boscoincidíanenquelaspropuestasde

Descartesdebíansometerseaunaprue-

barigurosadelarealidad.

Ningunodeestosdoscientíficosllevódelamanosusinvestigacionesconel

métodoqueambosimplantaroncomo

verazparacomprobarfenómenos ,pero

ambosestablecieronelmétodoprácti-

camentealmismotiempo.

Unúltimocaudillodeestarevolución

fueLeibniz,quiencarecíadehumildad

pero tenía una capacidad intelectual

impresionanteparaanalizarsucesosy

fenómenos.Suaportaciónfue El prin-

cipio de contradicción y el principio de razón suficiente .

Yasí podríacontinuarc itandoafiló-

sofosdelacienciaytodoloextraño

que ocurrió con quienes trataban de

dar explicación a lo queles rodeaba

y atendierona las ideas de la filo sof ía

científica;estahistoriaesincreíblemen-

tevasta.

Mejortratarélasconsecuenciasdela

aplicacióncorrectadelmétodocientífi-

co,incluyendoanécdotas.Paraexplicarteagrandesrasgoslos

pasosdelmétodonosremontaremosa

principiosdelsiglo xix .Lagentedela

época,queyacontabaconmáquinas

devaporycañones,buscabamejorarla

eficienciadeestosartefactos.

Primerosedieroncuentadequeha-

bía unarelaciónentreel trabajo me-

cánico y la transferencia de calor o

“calórico”, como en aquel tiempo le

llamaban. En las máquinas de vapor

observabanqueseelevabalatempera-

turadelosmecanismos,comolasbie-

las,losengranesyalgunasotraspartes

decontactoentremetales.Enlosca-ñoneseramenosevidente,yaqueuna

explosióneraloquecalentabaelmate-

rial.Sinembargo,sedieroncuentade

queelrocedelabalaconlasparedes

delcañónterminabanpordañarloen

cortotiempo.

Alrededor de 1840, James Prescott

Joule (1818-1889), un fís ico bri tánico

nacidoenSalford,realizóunainvestiga-

ciónenlaquesuponelaexistenciade

unarelaciónentreeltrabajomecánico ylat ransferenciadecalo r.Despuésde

laexperimentaciónnecesariaylasme-

didasadecuadasensusinvestigaciones,

Jouleobtuvounarelacióncorrecta .

Relacionólascalorías[cal],unidades

de energía relacionadas más directa-

menteconelcalor,conlosjoules[J],

tambiénunidadesdeenergíaperoco-

múnmentemásrelacionadasconeltra-

bajomecánico.

Quieroaclararestoúltimoporqueesloquehacegrandeaestefísico.Aunque

eljoule[J]ylacaloría[cal]sonlasuni-

dadesconlasqueahoraconocemosla

relaciónentretrabajomecánicoycalor,

enaqueltiempoJamesPrescottdesarro-

llósupropiosistemadeunidadespara

asegurarlaexactituddesusresultados.

Lo impresionante de este físico es

que realiza un experimento con los

elementosdesuépocayllegaauna

conclusióncorrecta.Cabe mencionar que en ese enton-

ces,Joulenotomabamuyencuentael

nombredelospasosdelmétodocientí-

fico,perosabíacómollevarlosacabo.

Nuevamentemeapoyaréenunacitade

Albert Eins teinpararedondear esteúl-

timocomentario:

“...Nuncapongasdemasiadaatención

enloquediceunfísico,ponmásaten-

ciónenloquehace...”

Ahora veamos cómo uti lizó Jou le el

métodocientíficoparallegarasusre-

sultados.

1


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El problemaExiste un deterioro en las máquinasdebidoalcalorproducidoporuntra-

bajodetipomecánicoquesepretende

reducir.

La hipótesisHay una relación directa entre traba-

jomecánicoylatransferenciadecalor

quepodríaayudarareducirlosproble-

masporeldesgastedebidoalcalor.

La experimentación Joule creaundispositi vo de dos pesas

sujetas por cuerdas enrolladas a una

varilla ;enl apartesuperiordeestava-

rillahayunamanivelayenlapartede

abajoestánunasaspasquequedansu-

mergidas en un recipiente con agua.

Cuandolascuerdasquesostienenlas

pesasestáncompletamenteenrolladas

enlavarilla,sesueltan,yestemovi-

mientohacequelasaspasgirendentro

delrecipiente.Estemovimientoprovo-cauncalentamientoenelagua.

La elevación de la temperatura se

cuantificapormediodeuntermóme-

tro.Yconociendolamasadelaspesas

sepuederelacionarlatransferenciade

calorconeltrabajomecánico.

Los resultadosEnunidadesactuales

1 [cal] = 4.18 [J]

donde sabemos que la caloría es lacantidaddecalornecesariaparaelevar

latemperaturadeungramodeaguaun

gradocentígrado.

ConclusiónLahipótesisdelproblemasecompro-

bócomoverdaderaalobtenerunare-

lación de “equivalencia mecánica del

calor”queconeltiemposugiereopcio-

nespararemediarelproblemadedes-

gasteplanteado.

Agrandes rasgos éstaes la forma en

queJoulesiguiólospasosdelmétodo

científicoparaconstatarestarelación.

Y además, mos tró que los medios no

sonlomásimportanteparaaplicarel

métodocientífico,siemprequeseten-

gaelcuidadosuficienteparaasegurarlacredibilidaddelosresultados.

Joulecontinuóconsusestudiossobre

transferenciadecalorytambiénobtu-

vounare laciónencuantoalapotencia

caloríficaquedisipaunconductorcon

energíaeléctrica.Estarelaciónsecono-

cecomoleydeJouleyeslasiguiente

P = i 2 R

dondei eslacorrienteeléctricay R es

laresistenciadelconductor.

Joule continuó experimentando conmuy poco equipo y estableció varias

leyesfísicas.

Enestepuntopodemosasegurarque

el método científico sí funciona ¿no

crees?

Para finalizar quiero aclararte que

estemétodosirveparacomprobarfe-

nómenosa nuestroalrededorque en

primerainstancianopodemosexplicar-

nos,ytambiénsirvepararesolverpro-

blemasmedianteunacomprobación.

Esmuycomúndarporciertosalgu-

nos hechos de la vida cotidiana sin

siquierarazonarlosymenosaúncom-

probarlos.Todosdeberíamostenerun

criterio para cuestionarmuchassitua-

ciones,sinllegaralaobstinaciónyal

espíritu de cuestionar por cuestionar.

Estodecuestionarporcuestionaryla

comprobacióndelossucesossesolu-

cionasometiendolosfenómenosalos

procesosdelmétodocientífico.

Ennuestroplanetaexistenmuchassi-

tuacionesquenohansidosometidasa

lacomprobaciónpormediodelméto-docientífico.Noobstante,muchasper-

sonas creen en ellas, teniendo como

resultado una conducta y un pensa-

mientomalencaminados.

En uno de sus l ibros, Carl Sagan

menciona una cantidad considera-

bledesituacionesocurridasalrededor

delmundo,quemuchoshandadopor

ciertasapesardenohabersecompro-

bado.Entreellasestánlasabducciones

dehumanos porparte deextraterres-tres;setratadeunahipótesissincom-

probar, pero muchas personas están

segurasdequesucede.Estonosllevaa

lafrase: Repite una menti ra y la creerás

verdadera.

Otra situación quemenciona Sagan

ensulibrosonlosfantasmas.Haymu-

chaspersonasqueengañanaquienes

no tienen la curiosidad de compro-

barsucesosextrañosysorprendentes.

Loscharlatanessevalendeestafaltade curiosidad, y abusan de lasuges-

tión y poca estima de sus víctimas.

Saganplanteaquesisometiéramoses-

tos asuntos alaspruebas delmétodo

científico,muchos,refiriéndoseaesos

charlatanes,sequedaríanenlacalle.Y

exhortaaqueseutiliceelmétodocien-

tíficoparacomprobarlosfenómenos.

Sagan, al igual que James Prescott

Joule, muestra que la apli cación del

métodocientíficoexperimentalnosólo

funcionaparademostrarideasteóricas.

Ademásdebeutili zarsehasta ago tarlas

posibilidades dispuestas para la com-

probaciónolarefutacióndelashipó-

tesisplanteadas.Y porende,para la

obtencióndeunamejorcalidaddevida

dequieneshabitamosesteplaneta.

fuentes

•SaganCarl. El mundo y sus demonios .Planeta,México,1997.

•PérezTamayoRuy. ¿Existe el mé todo

científico? fce.México,2006(Lacienciaparatodos/161).

1


Dispos it ivo de Joule.

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7/27/2019 -fisica


S

El descubrimiento de la ciencia requiere un proceso continuo de acercamiento a las ideas,experiencias, nociones y conocimientos desarrollados hasta nuestros días. Se trata de

una aproximación a la génesis del acervo científico como un hecho social e histórico.Física 1 presenta oportunidades para que el estudiante de bachillerato adquiera

la perspectiva de esta aproximación y construya su conocimiento razonado sobre losfenómenos del entorno. El lenguaje accesible, la información actualizada e interesantesobre las aplicaciones de la física, y los espacios de reflexión y análisis sobre diferentessituaciones del entorno inmediato son los elementos distintivos de esta obra.

Su propósito es mostrar los planos del “edificio” de la física de modo que el estudiantesienta curiosidad por entrar a sus “habitaciones”, se haga cuestionamientos sobre suentorno, recorra cada recoveco de esta construcción e incluso, por qué no, llegue a la“habitación” que dé respuesta a su curiosidad.

-fisica

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