el universo mecánico

5/10/2018 El Universo Mecánico - slidepdf.com

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El Universo Mecánico (Física)

Impresionante serie documental, que emitieron en TV2 el año 1985. Hay muy pocosdocumentales de física disponibles y este es sinceramente magnífico, muy educativo ymuy completo, se ven temas de todos los terrenos de la física: electricidad,

magnetismo, mecánica, etc. Está realizado por: California Institute of Tecnology & TheCorporation for Community College. Se trata de desmistificar ese mundo que nosparece tan lejano e inalcanzable como la física, se utilizarán objetos cotidianos comomontañas rusas, globos, bicicleas, orquestas y ayudados de graficos generados porordenador nos ayudaran a entender conceptos tan abstractos como el tiempo y lafuerza, por ejemplo. Veremos como las teorias evolucionan con la historía yconoceremos que aportaron personajes como Galileo, Newton, Leibniz, Maxwell,Einstein, etc.

DATOSDuracion: 26 min/capitulo (aprox)

Idioma: EspañolCapitulos: 52 capitulos

Calidad: Video pobre, pero contenido unico!Password: fisica

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Lección 1a., Introducción al universo mecánico.La investigación comienza con la formulación de algunas cuestiones. Este prolegómenonos introduce en un mundo aristotélico en conflicto. Presenta las ideas y las personasque revolucionaron el pensamiento científico desde Copérnico, pasando por Newton,hasta nuestros días; y enlaza la Física celeste con la Física en la Tierra. Objetivos

pedagógicos: definir las unidades de longitud, tiempo y masa; conocer las unidades del"S. I." y algunas unidades de "Ss. Angloamericanos"; interpretar los factores deconversión y utilizarlos para pasar de un sistema de unidades a otro; expresarnúmeros grandes y pequeños en notación científica; conocer las abreviaturascientíficas usuales de las unidades.Code:

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Lección 2a., La ley de la caída de los cuerpos.Con el conocimiento convencional que proporciona la visión aristotélica del mundo, sepodría ver que los cuerpos pesados caen con más rapidez que los ligeros. Galileodedujo que la distancia que un cuerpo ha recorrido en su caída es proporcional alcuadrado del tiempo empleado. Con la herramienta matemática denominada derivadadeducimos los conceptos de velocidad y de aceleración. Objetivos pedagógicos: Definirvelocidad media, aceleración media, velocidad y aceleración. Identificar que ladistancia que un cuerpo recorre al caer en el vacío es proporcional al cuadrado deltiempo empleado. Reconocer que todos los cuerpos caen en el vacío con la mismaaceleración constante. Analizar los aspectos significativos del entorno histórico quedieron lugar al descubrimiento de la "Ley de la caída de los cuerpos". Utilizarexpresiones algebraicas para resolver problemas que describen el movimiento decuerpos en caida libre. Interpretar la derivada como un límite o razón instantánea decambio.Code:


Lección 3a., Derivadas.La función de las matemáticas en las ciencias físicas. Como concepto teórico yherramienta práctica, la derivada ayuda a determinar la velocidad instantánea y laaceleración de un cuerpo que cae. La diferenciación se desarrolla más para calcularcómo una cantidad cualquiera cambia en relación a otra. La regla de la potencia, laregla del producto, la regla de la cadena: con unas cuantas reglas sencillas, diferenciarcualquier función resulta una tarea fácil. Objetivos pedagógicos: Definir el concepto dederivada. Interpretar la relación entre tangente y derivada. Calcular derivadaselementales usando las reglas de diferenciación.

Code:


Lección 4a., Inercia.Auge y caída de Galileo. Copérnico demostró que la Tierra gira sobre su eje y describeuna órbita alrededor del sol. Considendo sus implicaciones, era una suposición másbien peligrosa, en esos tiempos, que provocó preguntas tan aventuradas como: ¿Por



qué los objetos caen a la Tierra en vez de errar en el espacio? Y en este esquemaherético de las cosas en el que la Tierra no era el centro, ¿dónde estaba Dios?Arriesgando algo más que su estatus privilegiado en Roma, Galileo contribuyó aresponder a tales preguntas con la formulación de la "Ley de la inercia".Objetivospedagógicos: Interpretar la "Ley de la inercia". Distinguir entre la descripciónaristotélica y galileana del movimiento. Reconocer que la descripción de un movimiento

no es la misma cuando este se analiza desde distintos sistemas de referencia. Indicarque las trayectorias parabólicas son el resultado de la composición de una velocidadconstante en dirección horizontal y una aceleración vertical constante. Apreciar lasignificación histórica yla universalidad de la "Ley de la inercia" de Galileo.Code:


Lección 5a, Vectores.La Física debe explicar no solo "por qué y cuánto", sin también "dónde y cómo". Losfísicos y los matemáticos diseñaron un modo de describir las cantidades que tienenuna dirección, un sentido y un módulo. Las leyes que tratan con fenómenos dedistancias y velocidades son leyes universales. Y al describir cantidades tales comodesplazamiento y velocidad, se expresa universalmente una ley de la Física de unamanera que es la misma para todos los sistemas de coordenadas. Objetivospedagógicos: Sumar y restar gráficamente vectores manejando la "regla delparalelogramo". Indicar las componentes de un vector y utilizarlas analíticamente parala suma y la resta. Interpretar el producto escalar de dos vectores. Describir elproducto vectorial de dos vectores.Code:


Lección 6a, La ley de Newton.Isaac Newton estableció las leyes para todos los fenómenos de "El universo mecánico".Como generalización de la "Ley de inercia de Galileo", la "Primera ley de Newton"establece que todo cuerpo permanece en reposo o continua en movimiento rectilíneouniforme a menos que una fuerza resultante neta actúe sobre él. Su "Segunda ley", lamás profunda afirmación de la mecánica clásica, relaciona las causas y los cambios enel estado de movimiento para todos los objetos del cosmos. La "Tercera ley deNewton" explica el fenómeno de las interacciones: toda fuerza-acción genera unafuerza-reacción igual y opuesta. Objetivos pedagógicos: Explicar las definiciones defuerza y masa y decir en qué consiste la Ley del movimiento de Newton. Distinguirentre masa y peso. Conocer las siguientes unidades y saber cómo se definenkilogramo, newton y dina. Reconocer que las fuerzas siempre se presentan en parejas,como "acción-reacción", y actúan sobre cuerpos diferentes, y que nunca pueden actuar

como fuerzas de equilibrio de un cuerpo. Comprender que el grado de aplicación de la"segunda ley de Newton" surge de la misma como una ecuación diferencial. Analizar elmovimiento de proyectiles como consecuencia de las leyes de Newton.Code:




Lección 7a, Integración.Newton y Leibniz desarrollaron el cálculo matemático. Y produjeron el mayor avancecientífico en más de 2000 años desde la Edad de Oro Griega hasta la Europa de finalesdel sigloXVII. Newton Leibniz llegaron, independientemente, a la conclusión de quediferenciación e integración son procesos inversos. Su apasionante descubrimientointelectual, reflejó dramáticamente los tiempos que corrían, terminando en un

controvertido enfrent5amiento personal. Objetivos pedagógicos: Definir la integracióncomo el proceso de obtención de la primitiva de una derivada. Comprender la relaciónexistente entre integración y medida de áreas. Exponer el "Segundo TeoremaFundamental de Cálculo. Aplicar el "Segundo Teorema Fundamental de Cálculo" aproblemas físicos.Code:


Lección 8a, La manzana y la luna.Los primeros pasos consolidados hacia el espacio exterior. Al buscar una aplicación alas leyes de Kepler, Newton descubrió que la gravedad describe la fuerza entre dospartículas cualesquiera del universo. Desde un huerto inglés a Cabo Cañaveral y aúnmás allá, la "Ley de la gravitación universal" enunciada por Newton revela porqué unamanzana cae al suelo pero la Luna no. Objetivos pedagógicos: Reconocer que entredos objetos existe una fuerza gravitacional que es directamente proporcional alproducto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias quelas separa. Entender la dependencia funcional de la fuerza gravitacional con la masa yla distancia. Usar algunas fórmulas para resolver problemas. Reconocer que, paravelocidades suficientemente pequeñas, el tiempo que tarda un proyectil en caer a laTierra es independiente de su velocidad horizontal, pero para altas velocidadeshorizontales, hay que tener en cuenta el efecto de curvatura terrestre. Describir elmovimiento orbital en términos de la "Ley de la inercia" y de la "Ley de la gravitaciónuniversal".

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Lección 9a, El círculo en movimiento.El primigenio ideal platónico, con las derivadas de funciones vectoriales. Según Platón,los astros son cuerpos celestes que giran alrededor de la Tierra en absoluta perfección,describiendo círculos perfectos a velocidad uniforme. Incluso en este mundoimperfecto, el movimiento circular uniforme tiene un sentido matemático perfecto.Objetivos pedagógicos: Interpretar las medidas en el movimiento circular uniforme.Describir las relaciones entre radio, velocidad y aceleración en el movimiento circularuniforme. Utilizar fórmulas en la resolución de problemas. Manejar las Leyes de

Newton para definir la dinámica del movimiento circular y resolver problemas deobjetos que se mueven en trayectorias circulares.Code:


Lección 10a, Las fuerzas fundamentales de la naturaleza.Todos los fenómenos físicos de la Naturaleza se explican mediante cuatro fuerzas de



interacción: dos fuerzas nucleares-fuerte y débil- que actúan a nivel del núcleoatómico. La fuerza de gravitación fundamental está presente en todo el Universo.Como también lo está la cuarta fuerza fundamental, la electromagnética, que une losátomos de toda materia. Objetivos pedagógicos: Identificar qué fuerzas fundamentalesson responsables de una resultante. Describir el experimento de Cavendish paradeterminar la constante gravitacional universal G. Comparar y contrastar las fuerzas

electromagnéticas y las gravitacionales. Conocer que todas las fuerzas de contactoproceden de fuerzas electromagnéticas que actúan de diferentes y complejos modos.Aplicar las "Leyes de Newton" para resolver problemas de planos inclinados y poleas.Reconocer que la fuerza de rozamiento estático, máxima, y la fuerza de rozamientocinético son proporcionales a las componentes normales de las fuerzas, a la superficieen cuestión. Aplicar las "Leyes de Newton" a problemas de movimiento circular.Code:


Lección 11a, Gravedad ,electricidad y magnetismo.Son fuerzas que actuan en el escenerio de la Física. La fuerza gravitacional entre dosmasas, la fuerza eléctrica entre dos cargas, y la fuerza magnética entre dos polos;todas ellas tienen básicamente la misma formulación matemática. Los manuscritos deNewton sugerían la existencia de conexiones entre la electricidad y el magnetismo. Poruna corazonada científica, Maxwell vio la materia bajo una perspectiva totalmenteinnovadora. Objetivos pedagógicos: Indicar una conexión entre electricidad ymagnetismo. Enunciar ejemplificaciones y diferencias entre Gravitación yElectromagnetismo. Explicar cóo la velocidad de la luz queda "acotada" por las fuerzaselectromagnéticas.Code:


Lección 12a, El experimento Millikan.¿Cómo avanza la técnica? A través de penosas pruebas y errores, nos muestra unarecreación dramática del clásico experimento de la gota de aceite de Millikan.Suponiendo la fuerza eléctrica en una gotita cargada y la viscosidad, se midió la cargade un electrón aislado. Objetivos pedagógicos: Describir el experimento de Millikanpara medir la carga de un electrón. Resolver problemas de fuerzas viscosas. Reconocerque toda carga es un múltiplo de la unidad de carga elemental, la del electrón.Code:


Lección 13, Conservación de la energía.El mito de la "crisis de la energía". Según una de las principales leyes de la Física, laenergía ni se crea ni se destruye. Objetivos pedagógicos: Definir los conceptos detrabajo, energía cinética y energía potencial. Entender la relación existente entretrabajo y energía. Resolver problemas empleando el "Principio de conservación de laenergía".Code:

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Lección 14, Energía potencial.El tema de la estabilidad. La energía potencial da la clave, y un modelo consistente,para entender porqué el mundo ha funcionado de la misma manera desde el comienzo

de los tiempos. Objetivos pedagógicos: Calcular la función de energía potencialasociada con una fuerza conservativa. Identificar la fuerza F(x) a partir de la funciónde energía potencial U(x). Situar los puntos de equilibrio y discutir su estabilidad apartir de un gráfico de la función de energía potencial U(x). Utilizar los conceptos deenergía potencial gravitacional y el "Principio de conservación de la energía" pararesolver problemas de velocidad de escape.Code:


Lección 15, Conservación del momento.Si el Universo, en su mecánica, es un reloj perpetuo, ¿Qué mantendrá su marcha hastael final de los tiempos? Tomando un ejemplo de Descartes, el momento lineal-elproducto de masa por velocidad- cantidad de movimiento-siempre se conserva. La"Segunda ley de Newton" materializa el concepto de conservación del momento lineal.Esta ley proporciona un convincente principio para analizar los choques, incluso en unamesa de billar. Objetivos pedagógicos: Reconocer la conservación del momento linealcomo una consecuencia de la "Segunda ley de Newton". Identificar cuándo se conservael momento lineal de un sistema. Reconocer la conexión entre energía cinética ymomento lineal. Resolver problemas con choques elásticos y no elásticos. Interpretarla relación entre impulso y tiempo medio de acción de una fuerza.Code:


Lección 16, Movimiento armónico.La música y las matemáticas de la naturaleza. La fuerza de recuperación y la inercia decualquier sistema mecánico estable hace que los objetos realicen un movimientoarmónico simple, un fenómeno que se repite a tiempos exactos. Objetivospedagógicos: Conocer las características generales del movimiento armónico simple,incluida la importante propiedad de que la aceleración es proporcional aldesplazamiento, en su dirección; pero opuesta al mismo. Relacionar el movimientoarmónico simple y con el movimiento circular. Resolver problemas de objetos fijados amuelles verticales u horizontales. Analizar las condiciones en las que el movimiento delpéndulo simple o péndulo físico es armónico simple, y ser capaz de encontrar elperíodo del movimiento.

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Lección 17, Resonancia.PUBLICAC. Madrid : Arait Multimedia, D.L. 1992. DES.FÍSICA 1 videocasete : son.,col.RESUMEN La música y las matemáticas de la naturaleza., Parte II. Como observóGalileo, las oscilaciones de un péndulo aumentan al aplicarle una fuerza pequeña



repetidas veces de una forma sincrónica. Cuando la frecuencia de aplicación de lafuerza coincide con la frecuencia del sistema, las oscilaciones ganan amplitud y seproduce el fenómeno conocido como Resonancia. La resonancia explica porqué unpuente colgante puede caerse soplando un viento suave, y también como la vozhumana puede romper una copa de cristal. Objetivos pedagógicos: Definir lasoscilaciones forzadas. Explicar la resonancia y dar algunos ejemplos. Interpretar la

relación existente entre resonancia y movimiento oscilatorio forzado.Code:


Lección 18, Ondas.Las perturbaciones del medio en la naturaleza. Con un análisis del movimientoarmónico simple y un toque de genialidad, Newton extendió la mecánica a lapropagación del sonido. Objetivos pedagógicos: Diferenciar entre ondas transversalesy ondas longitudinales. Interpretar las relaciones entre velocidad, período, frecuencia,longitud de onda y frecuencia angular referidas a una onda armónica. Reconocer ladependencia entre velocidad y la longitud de una onda, en el caso de ondas que setransmiten por el agua, superficial o profundamente. Analizar porqué Newton no sesintió satisfecho con su cálculo de la velocidad del sonido.Code:


Lección 19, Momento cinético.Un antiguo momento con un nuevo giro. La "segunda ley de Kepler" del movimiento delos planetas, que aquí se funda en un principio mucho más sólido, supone una línea,desde el sol a un planeta, que barre áreas iguales en tiempos iguales. El momentoangular es una precesión de un momento lineal: el producto vectorial del vector radio

por la cantidad de movimiento. Una fuerza que gira crea un par o momento. Cuandoningún par actúa sobre un sistema, el momento angular del sistema se conserva.Objetivos pedagógicos: Definir par de torsión y momento angular. Identificar elmomento angular de un sistema y de una partícula. Interpretar la conexión entre la"segunda ley de Kepler" y el "Principio de conservación del momento angular".Reconocer el papel de la conservación del momento angular en la formación devórtices y torbellinosCode:


Lección 20, Torsión y giroscopios.

¿Por qué una tapa que gira no se cae? Cuando un par de fuerzas actúa sobre un objetogiratorio, el momento angular cambia, pero el objeto solamente realiza una precesión.El objeto puede ser un juguete infantil, una pieza de un sistema de navegación, o lapropia tierra. Objetivos pedagógicos: Explicar porqué un giroscopio girando realiza unaprecesión. Describir cómo hacer un giroscopio con un grado de precesión muypequeño. Interpretar de qué manera la Tierra actúa como un giroscopio.Code:





Lección 21, Las tres leyes de Kepler.Las "tres leyes de Kepler", el matemático errante, describieron el movimiento de loscuerpos celestes con una exactitud que nunca antes se había dado. No obstante, los

planetas seguían moviéndose en las órbitas trazadas por los antiguos matemáticosgriegos: la sección cónica denominada elipse. Objetivos pedagógicos: Conocer lasignificación histórica de las "leyes de Kepler". Enumerar con precisión las "leyes deKepler". Identificar la relación entre secciones cónicas y las "leyes de Kepler". Definirexcentricidad y la fórmula de una sección cónica en coordenadas polares.Code:


Lección 22, El problema de Kepler.La combinación de la "Ley de la Gravedad de Newton" y de "F=ma". La tarea dededucir las tres "Leyes de Kepler" a partir de la "Ley de la gravitación universal deNewton", se conoce como el "Problema de Kepler". Su solución es uno de los grandeslogros del pensamiento occidental. Objetivos pedagógicos: describir el valor de lavelocidad en coordenadas polares; enunciar la fórmula del momento angular encoordenadas polares; verbalizar el "problema de Kepler"; interpretar de qué maneralas "leyes de Newton" dan una solución al "problema de Kepler".Code:


Lección 23, Energía y excentricidad.La órbita precisa de cualquier cuerpo celeste (planeta, asteroide o cometa) es

establecida por los principios de conservación de la energía y del momento angular. Laexcentricidad, que determina la forma de una órbita, está íntimamente ligada a laenergía y al momento angular del cuerpo celeste. Objetivos pedagógicos: interpretar larelación entre energía y excentricidad; identificar las órbitas por la excentricidad;conocer el concepto de potencial efectivo y cómo se relaciona con el movimientoplanetario; explicar cómo afectan las condiciones iniciales a la órbita de un planeta,cometa o satélite.Code:


Lección 24, Navegar por el espacio.

Como llegar hasta allí. Los viajes a otros planetas exigen enormes cantidades deenergía. No obstante, la cantidad de energía gastada puede reducirse al mínimomediante el empleo de los mismos principios que guían a los planetas alrededor delSistema Solar. Objetivos pedagógicos: explicar cómo se utiliza la fuerza de gravedaden los viajes interplanetarios; comentar la relación de las oportunidades delanzamiento a planetas interiores y exteriores; calcular los períodos y velocidades deórbitas de transferencia entre planetas; justificar el uso de órbitas de transferiancia;describir la influencia de la atracción gravitatoria en un satélite y sobre el planeta.Code:




Lección 25, Desde Kepler a Einstein.Los planetas en órbita, el flujo y reflujo de las mareas, el cuerpo que cae con un

movimiento acelerado, todos estos fenómenos son consecuencia de la "Ley de laGravedad". Ello nos lleva a la "Teoría General de la Relatividad de Einstein" y aldescubrimiento de los agujeros negros. Objetivos pedagógicos: interpretar lasimplicaciones de la "tercera ley de Kepler" en cálculos planetarios; conocer elsignificado del centro de masa del sistema Sol-Tierra; explicar las causas de lasmareas; diferenciar entre masa inerte y masa gravitacional; identificarcualitativamente el concepto de agujero negro.Code:


Lección 26, La armonia del universo.

La música de las esferas. Objetivos pedagógicos: indicar un breve informe histórico del"problema de Kepler"; diferenciar las concepciones del mundo de la Física de:Aristóteles, Galileo, Kepler y Newton; explicar por qué ellos denominan a lasmatemáticas el lenguaje de la Física; conocer el significado de los principios deconservación; explicar porqué algunos dirían que la mecánica es la base de todo elconocimiento occidental.Code:


Lección 27, Más allá del universo mecánico.

La investigación de "Más allá del Universo Mecánico" comienza con sugestivascuestiones. Este avance a modo de presentación nos introduce en el mundo de laElectricidad y el Magnetismo, llega a los descubrimientos de la Relatividad y laMecánica Cuántica en el siglo XX. Las brillantes ideas de Faraday, Ampère, Maxwell,Einstein, Heisenberg y Shrödinger se suman al "Universo Mecánico de Newton".Code:


Lección 28, Electricidad estática.Para entender la naturaleza de la materia, hay que entender primero la electricidad, ypara entender la naturaleza de la electricidad primero hay que entender la materia. Los

electricistas del siglo XVIII no entendían ni lo uno ni lo otro, pero sabían lo quedespertaba el interés del público y cómo montar un espectáculo electrizante. La "ley deCoulomb" y los principios de la electricidad estática. Objetivos pedagógicos: identificary comentar los fenómenos eléctricos; explicar la electrización por frotamiento, porinducción y por contacto; interpretar la "ley de Coulomb" y usarla para encontrar lafuerza ejercida por una carga puntual sobre otra; diferencia entre aislante y conductor;explicar la ACR, la atracción, el contacto y la repulsión; describir los principios de ungenerador electrostático.Code:




Lección 29, El campo eléctrico.Objetivos pedagógicos: trazar líneas de fuerzas de sencillos sistemas de cargas y

obtener información sobre la dirección y la fuerza de un campo eléctrico, partiendo detal diagrama; calcular el campo eléctrico generado por cargas puntuales ydistribuciones continuas de cargas, para casos sencillos; definir el concepto de flujo yla ley "1/r2"; interpretar la "Ley de Gauss" y utilizarla para encontrar el campoeléctrico producido por varias distribuciones simétricas de cargas; reconocer que unadistribución de carga en armaduras esféricas simétricas produce un campo eléctriconulo dentro de la armadura que es igual al producido por una carga puntual en elcentro geométrico de la armadura; explicar porqué el campo eléctrico dentro de unconductor es nulo.Code:


Lección 30, Capacidad y potencial.Benjamín Franklin, el gran científico estadounidense del siglo XVIII, que luego sededicó a la política, fue el primero en proponer la "botella de Leyden". Bautizó connombres de negativa y positiva a la carga eléctrica, e inventó el condensador de placasparalelas. Potencial eléctrico, potencial de conductores cargados, superficiesequipotenciales y capacidad. Objetivos pedagógicos: trazar un esquema de lassuperficies equipotenciales dado el campo eléctrico de una región; distinguir entrepotencial eléctrico y energía potencial eléctrica; definir capacidad y calcular lacapacidad de un condensador de láminas paralelas; interpretar la densidad de enrgíade un campo eléctrico y comentar el concepto de energía del campo electrostático.Code:


Lección 31, Voltaje, energía y fuerza.En un mundo de cargas y corrientes eléctricas, campos, fuerzas y voltajes eléctricos,¿qué pasa en realidad?¿Cuando resulta la electricidad peligrosa, inofensiva,espectacular o útil? El potencial eléctrico y su grandiente; los potenciales eléctricos enlos átomos y en los metales; la energía eléctrica y porqué salta una chispa. Objetivospedagógicos: definir el concepto de grandiente; interpretar la relación gráfica entrelíneas de fuerza y superficies equipotenciales en el campo eléctrico; conocer lasmagnitudes promedio de voltajes y fuerzas en la materia; explicar el funcionamientode un pararrayos; definir la unidad de energía eléctrica, el voltio, y su conversión a

julios; explicar porqué se producen las chispas.Code:


Lección 32, La Batería eléctrica.La electricidad pasó de ser una mera curiosidad a constituir una preocupaciónfundamental de la ciencia y de la tecnología en el siglo XIX, cuando Alejandro Volta



inventó la pila eléctrica. Las pilas utilizan como fuente las propiedades internas dediferentes metales para producir energía eléctrica. Objetivos pedagógicos: interpretarlos potenciales internos y externos de los metales; explicar el trabajo del proceso en elinterior de una pila eléctrica.Code:


Lección 33, Circuitos eléctricos.El diseño y análisis del flujo de corrientes en circuitos y serie y en paralelo, conresistencias y condensadores no depende sólo dee las célebres "Leyes de Ohm yKirchhoff", sino también de la menos conocida obra de Charles Wheatstone. Objetivospedagógicos: definir los conceptos de corriente eléctrica e intensidad de corriente;interpretar la "Ley de Ohm" y distinguir entre ella y la definición de resistencia; larelación general entre diferencia de potencial, intensidad de corriente y potencia;identificar elementos de circuitos en serie y paralelo; aplicar las reglas de Kirchhoff yutilizarlas para analizar elementales circuitos de corriente continua; conocer laconstante temporal de un circuito de CR y describir la carga en el condensador y laintensidad de corriente como función de tiempo de carga y descarga de uncondensador.Code:


Lección 34, Magnetismo.William Gilbert, médico personal por designación de la reina Isabel I de Inglaterra,descubrió que la Tierra se comporta como un imán gigante. El magnetismo comofenómeno natural, el comportamiento de los materiales magnéticos, y el movimientode las partículas cargadas en un campo magnético. Objetivos pedagógicos: calcular la

fuerza magnética sobre un conductor eléctrico y sobre una carga en movimiento en elseno de un campo magnético; explicar el concepto de "dominios" en materialesferromagnéticos; definir el concepto de flujo magnético y comentar el significado deque el flujo magnético neto fuera de una superficie cerrada sea nulo; calcular elmomento magnético de una espira con una intensidad de corriente y el par ejercidosobre la espira por un campo magnético; reconocer el magnetismo de la Tierra.Code:


Lección 35, Campo magnético.Se puede pensar que todo campo magnético es producido por una corriente eléctrica.

Larelación entre una intensidad de corriente y el campo magnético que produce es,desde el punto de vista geométrico, muy particular y tiene cierta dificultad suasimilación. La "Ley de Biot y Sarvart", la fuerza entre corrientes eléctricas y la "Ley deAmpère". Objetivos pedagógicos: interpretar la "Ley de Biot y Sarvant" y utilizarla paracalcular el campo magnético creado por una corriente en un conductor rectilíneo y poruna corriente de una espira circular; definir la "Ley de Ampère" y comentar sus usos ylimitaciones; calcular las fuerzas entre corrientes; enumerar las diferentes unidades deintensidad de campo; reconocer que el campo magnético no puede producir trabajo.Code:




Lección 36, Campos vectoriales e hidrodinámica.A primera vista, sustituir la vieja idea de acción a distancia por la nueva concepción de

campo de fuerza parece ser un ejercicio de semántica, pero no lo es, porque loscampos tienen propiedades de definición propias, idóneas para el estudio científico. Loscampos eléctricos, por ejemplo, son diferentes en su forma de los campos magnéticos,y ambos se pueden entender mejor por su analogía con los campos de flujo de fluidos.Objetivos pedagógicos: definir los conceptos de flujo y circulación; relacionar flujo ycirculación eléctrico y magnético con los campos de velocidades de fluidos; explicar ladiferencia entre energías y fuerzas para campos vectoriales.Code:


Lección 37, Inducción electromagnética.

El descubrimiento de la inducción electromagnética, de Miguel Faraday y Joseph Henry,en 1831, fue uno de los más importantes hallazgos del siglo XIX, no sólo desde elpunto de vista científico, sino también desde el tecnológico, porque es el medio por elcual se genera actualmente casi toda la energía eléctrica. Objetivos pedagógicos:interpretar la "Ley de Faraday" y utilizarla para encontrar la fuerza electromagnéticainducida por un flujo magnético cambiante; enunciar la "Ley de Lenz" y usarla paraencontrar la dirección de la corriente inducida en distintas aplicaciones de la "Ley deFaraday"; definir la autoinducción y la inducción mutua; identificar la energíaalmacenada en un campo magnético y la densidad de energía magnética; aplicar las"Leyes de Kirchhoff" para obtener la ecuación diferencial de un circuito de corrienteinducida y discutir el comportamiento de la solución.Code:


Lección 38, Corrientes alternas.La inducción electromagnética hace que generar corriente alterna sea algo fácil ynatural. El uso de transformadores hace posible distribuir la corriente alterna a largasdistancias. Los circuitos de corriente alterna obedecen a una ecuación diferencialidéntica a la resonancia de un oscilador armónico. Objetivos pedagógicos: definir lacorriente S.M.R. y relacionarla con la corriente máxima de un circuito de corrientealterna; señalar la relación de fases entre voltaje e intensidad en los elementos de uncircuito de R.L.C.; comentar la relación entre un circuito R.L.C. y un osciladorarmónico; describir en qué consiste un transformador eléctrico de baja y de alta

tensión; analizar la relación existente entre voltaje y transmisión de potencia;determinar las condiciones de resonancia de un circuito R.L.C. y hacer un esquema dela potencia frente a la frecuencia angular.Code:




Lección 39, Las ecuaciones de Maxwell.James Clerk Maxwell descubre la "corriente de desplazamiento", que era justo lo quese necesitaba para producir ondas electromagnéticas llamadas (entre otras cosas) luz.Objetivos pedagógicos: interpretar las "ecuaciones de Maxwell" y discutir la baseexperimental de cada una de ellas; definir, según Maxwell, "corriente dedesplazamiento" y comentar su significado; sacar la conclusión de que las "ecuaciones

de Maxwell" revelan que la luz es una onda electromagnética; enunciar la expresión dela velocidad de una onda electromagnética en términos de corriente magnética yeléctrica.Code:


Lección 40, Optica.La "Teoría de Maxwell" dice que las ondas electromagnéticas de cualquier longitud deonda, desde las ondas de radio a los rayos gamma, incluida la luz visible, constituyenbásicamente el mismo fenómeno. Muchas de las propiedades de la luz son realmentepropiedades de una onda, como la reflexión, la refracción y la difracción. La luz normalpuede emplearse para ver cosas a escala humana, los rayos X para "ver" cosas aescala atómica. Objetivos pedagógicos: comentar la naturaleza y propiedades de lasdiferentes partes del espectro electromagnético; interpretar las Leyes de la "Reflexión"y de la "Refracción de Snell", y relacionarlas con las propiedades de las ondas; explicaren qué consiste la interferencia y la difracción de las ondas; analizar cómo podemos"ver" los átomos.Code:


Lección 41, El experimento Michelson-Morley.

En 1887, en Cleveland, Ohio, la medición, exquisitamente diseñada, del movimiento dela Tierra a través del éter tuvo como resultado el más brillante fiasco de la historia dela Ciencia. Objetivos pedagógicos: aplicar el "Principio de Galileo" para la composiciónde movimientos a vectores de posición y velocidades; describir el interferómetro deMichelson y explicar sus principios; analizar porqué el experimento de Michelson-Morley habría detectado el movimiento relativo del éter, según la física newtoniana.Code:


Lección 42, La transformación de Lorentz.Si la velocidad de la luz tiene que ser la misma para todos los observadores inerciales

(tal y como lo indica el experimento de Michelson-Morley) las ecuaciones de tiempo yespacio se pueden encontrar fácilmente. Pero, ¿qué significan? Significan que lalongitud, o la velocidad de un reloj depende de quién lo mida. Objetivos pedagógicos:utilizar las "transformaciones de Lorentz" para resolver problemas relacionados conespacios o intervalos de tiempo en diferentes sistemas de referencia; comentaralgunas de las explicaciones hipotéticas enunciadas para justificar el "experimento deMichelson-Morley"; reconocer el concepto de contracción de longitudes; utilizardiagramas espacio-tiempo; definir y comentar el concepto de simultaneidad; analizarla sincronización del reloj.



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Lección 43, Velocidad y tiempo.

A diferencia de Lorentz, Albert Einstein se sintió motivado a perfeccionar las ideascentrales de la Física en vez de buscar una explicación al experimento de Michelson-Morley. El resultado fue una forma totalmente nueva de entender el significado de losconceptos de espacio y tiempo, incluyendo aspectos como la transformación develocidades, la dilación temporal y la paradoja gemela. Objetivos pedagógicos:enunciar los postulados de Einstein referentes a la "Teoría Especial de la Relatividad";identificar la fórmula de la transformación relativista de la velocidad y en qué sediferencia de la obtenida con la "relatividad Galileana"; definir los conceptos de tiempoexacto y longitud exacta y expresar las ecuaciones de dilación de tiempo y contracciónde longitud; saber cómo emplear diagramas espacio-tiempo en problemas sencillos;reconocer en qué consiste la paradoja gemela y comentar su solución.Code:


Lección 44, Energía,cantidad de momento y masa.El nuevo significado de espacio y tiempo hace necesario reformular una nuevamecánica. Partiendo de la conservación del momento, entre otras cosas resulta que"E=mc2". Objetivos pedagógicos: definir el momento relativo y las ecuacionesreferentes a la energía cinética y a la energía total de una partícula para su velocidad;comentar la relación entre masa y energía en la "Teoría Especial de la Relatividad" yanalizar la energía oculta de varios sistemas a partir de las masas reales de susconstituyentes; conocer el concepto de masa relativa.Code:


Lección 45, Temperatura y la ley de los gases.Las oscilaciones de la investigación científica se reflejan en los experimentos de Boyle,así como en las investigaciones de Charles. Nuevos y extraordinarios descubrimientossobre el comportamiento de los gases que sirven de conexión entre temperatura ycalor, y posibilitan una escala absuluta de temperaturas. Objetivos: pedagógicos:definir las escalas de temperaturas Celsius y Farenheit y convertir valores detemperaturas de una escala a la otra y en grados Kelvin; interpretar la "ecuación deestado" de un gas ideal, y el valor de la constante universal de gases en Julios/Kelvin;conocer que la energía media de una molécula de gas a temperatura T es del orden kT,

donde k es la constante de Boltzmann; identificar la temperatura absoluta T como unamedida de la energía cinética de un gas.Code:


Lección 46, La máquina de la naturaleza.Había un joven llamado Carnot cuya lógica era capaz de demostrar, para un experto



en fuentes de trabajo, que no hay nada tan eficaz como un motor que, sencillamente,no funciona (David L. Goodstein, estudiante de Física, 1958) Objetivos pedagógicos:conocer la primera ley de la Termodinámica y utilizarla en la resolución de problemas;calcular el trabajo realizado por un gas durante varios procesos casi estáticos yesbozar el proceso en un diagrama presión-volumen; definir la eficacia de unamáquina térmica; describir la "máquina de Carnot"; aplicar la expresión de la eficacia a

una máquina de Carnot.Code:


Lección 47, Entropía.Este programa ilustra el genio de Carnot, parte II, y la "Segunda ley de laTermodinámica". La eficacia de la "máquina ideal de Carnot" depende de la relaciónentre las temperaturas superior e inferior del ciclo de funcionamiento. La "TeoríaCarnot" comienza con sencillas máquinas de vapor y termina con profundasimplicaciones en el comportamiento de la materia y el flujo de tiempo a través delUniverso. Objetivos pedagógicos: describir cualitativamente el concepto de entropía;calcular el cambio de la antropía de algunos procesos irreversibles; interpretar laconexión entre la "Segunda ley de la Termodinámica" y el "Principio de entropía";entender el papel de la entropía en la formación del hielo.Code:


Lección 48, Bajas temperaturas.Sólido, líquido y gas son las formas de la materia del mundo físico. Con la búsqueda delas bajas temperaturas llegó el descubrimiento de que, en las adecuadas condicionesde temperatura y presión, todos los elementos pueden existir en cada uno de los tres

estados básicos de la materia. Objetivos pedagógicos: explicar qué hacer para enfriaralgo; enumerar los tres estados básicos de la materia y ejemplos de los mismos;explicar qué es un diagrama de fases; reproducir el diagrama de fases para agua yexplicar porqué es tan particular; conocer porqué los gases se transforman en líquido;interpretar el efecto de Joule-Thomson.Code:


Lección 49, El átomo.Este programa explora la historia del átomo, desde la antigua Grecia al siglo XX,cuando los descubrimientos de J.J. Thomson y Ernest Rutherford provocaron una

nueva crisis en el mundo de la Física. Objetivos pedagógicos: resumir la "TeoríaCinética" y comentar el tamaño de los átomos; analizar los modelos atómicos deThomson y de Rutherford; explicar porqué el modelo atómico de Rutherford entró enconflicto con la "Teoría electromagnética de Maxwell"; comentar el significado del"movimiento de Brown" como prueba de la existencia de los átomos.Code:




Lección 50, Partículas y ondas.Incluso antes de la crisis de los modelos atómicos, ya existía la evidencia de que la luz,que ciertamente es una onda, a veces podía actuar como una partícula. En la nuevaFísica, denominada Mecánica Cuántica, no sólo la luz viene en paquetes denominadoscuantos, sino que los electrones y otras partículas también se comportan como ondas.Objetivos pedagógicos: describir la evidencia de que las ondas luminosas a veces se

comportan como partículas; expresar las relaciones de "De Broglie" en una función deonda con la frecuencia y la longitud ondulatorias; interpretar el Dualismo Corpúsculo-Onda; analizar el "principio de incertidumbre de Heisenberg"; reconocer la evidenciaexperimental de la existencia de ondas electromagnéticas; definir la función deprobabilidades y discutir su significado.Code:


Lección 51, Del átomo al cuark.Las funciones de ondas limitadas por el campo eléctrico de los núcleos, ayudan aresolver el dilema del átomo y explican la tabla periódica de los elementos.Losmpropios nucleones obedecen a un tipo de tabla periódica, y siguen las reglas internasque conducen a la idea de los quarks. Objetivos pedagógicos: definir la función deonda y de estado; describir el átomo de Böhr en términos de función de onda;interpretar la tabla periódica en términos de estructura electrónica; comentar en quéconsisten los quarks y su papel en la estructura de la materia.Code:


Lección 52, El universo mecánico cuántico.Code:


el universo mecánico

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