Física

Ciencia natural que estudia:

las propiedades del espacio,

el tiempo,

la materia

y

la energía

así como sus interacciones...

Ciencia:

Concepción tradicional - hechos objetivos, regidos por leyes que se extraen directamente de ellos si se observan con una metodología adecuada.

Concepción de Hodson (1994) – la ciencia es una actividad condicionada social e históricamente, llevada a cabo por científicos individualmente objetivos, pero colectivamente críticos, selectivos, poseedores de diferentes estrategias metodológicas que abarcan procesos de creación intelectual, validación empírica y selección critica, a través de las cuales se construye un conocimiento temporal y relativo que cambia y se desarrolla permanentemente.

Tecnología:

La tecnología es el conjunto de conocimientos teóricos ordenados científicamente que nos permiten “saber hacer” y el proceso creativo y técnico que permite utilizar herramientas, recursos y sistemas para resolver problemas y para acrecentar el control sobre el medio ambiente, natural y artificial, con el propósito de mejorar la condición humana. Las tecnologías buscan satisfacer las necesidades y los deseos humanos, buscando resolver problemas prácticos usando en parte la ciencia.

Para que aprender ciencias:

Para manejar los códigos y contenidos culturales del mundo actual y operar comprensiva y equilibradamente sobre la realidad material y social. Nos permitirá abordar problemas con un pensamiento crítico y reflexivo, trascendiendo el tratamiento ingenuo y superficial de los mismos. Ver la necesidad de utilizar modelos para interpretar y predecir el comportamiento de sistemas. Permitir cimentar la construcción de conocimiento que va a ser necesario para el futuro.

la física es la cincia sobre la que se erigen las otras ciencias como la astronomía, biología, química y geología. la belleza de la física consiste en la simplicidad de sus principios y en la forma en que solo un pequeño numero de conceptos y modelos modifican nuestra vicio del mundo circundante.

La física se divide en seis áreas primordiales:

Mecánica Clásica:

estudia el movimiento de los objetos que son grandes en relación con los átomos y se mueve con una rapidez mucho mas lenta que la de la luz.

-Relatividad:

teoría que describe los objetos que se mueven con cualquier rapidez, incluso los que se aproximan a la rapidez de la luz.

-Termodinámica:

trata del calor, el trabajo, la temperatura y el comportamiento estadístico de los sistemas con gran numero de partículas.

-Electromagnetismo:

Electromagnetismo: le competen la electricidad, el magnetismo y los campos electromagnéticos.

-Óptica:

estudia el comportamiento de la luz y su interacción con la materia.

 -Mecánica Cuántica:

conjunto de teorías que conecta el comportamiento de la materia al nivel submicroscópico con las observaciones macroscópicas. 

Objetos de estudio de la Física:

Espacio:

Espacio (del latín spatium) se refiere a todo lo que nos rodea y a diferentes conceptos en distintas disciplinas. Generalmente se refiere al espacio físico, el espacio geográfico o el espacio exterior.

Tiempo:

El tiempo es la magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste aparentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida). El tiempo ha sido frecuentemente concebido como un flujo sucesivo de microsucesos.

El tiempo permite ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un futuro y un tercer conjunto de eventos ni pasados ni futuros respecto a otro.

Materia:

Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una energía medible y está sujeto acambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

Energía:

energía del término griego ἐνέργεια/energeia, actividad, operación; ἐνεργóς/energos = fuerza de acción o fuerza trabajando; tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.

En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

Interacción:

Es una acción mutua entre dos o más cuerpos, que ejercen una acción uno sobre otro.

Podemos clasificarlas en dos grandes partes generales, estas son interacciones a distancias e interacciones por contacto.

 -Las interacciones a contacto son aquellas en la que dos o más cuerpos ejercen una acción mutua uno sobre otro al estar en contacto directo uno sobre el otro o por medio de otro cuerpo o medio que los conecte, esta interacción es la resistencia que tiene un cuerpo a ser traspasado o a fragmentarse. Estas a su vez s pueden clasificar en dos grupos generales. Una de estos es en contacto directo, esta se da cuando parte de la superficie de uno o más cuerpos están juntas e interaccionan. El otro tipo se denomina interacción a través de un medio y se da cuando un cuerpo ejerce una acción mutua sobre otro cuerpo sin que sus superficies entren en contacto directo uno con el otro, el medio que une o conecta estos cuerpos puede ser tanto solido como liquido o gaseoso.

 -Las interacciones a distancia son aquellas que se producen cuando dos o más cuerpos ejercen una acción mutua sobre el otro sin que estos estén en contacto directo o que haya un medio entre ellos que los conecte. Estas interacciones son el producto de interacciones entre campos

Interacciones fundamentales:

Esta es una clasificación desde un punto de vista más macro ya que desde un sentido estricto y micro todas las interacciones naturales son interacciones a distancia.

Es por esto que las interacciones a distancias también se conocen con el nombre de interacciones fundamentales 

Todos los fenómenos que se producen en el Universo se deben a las interacciones fundamentales entre las partículas que lo componen, Así como la caída de un objeto, el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, la estructura de un objeto, la atracción que se produce entre imanes o entre cargas eléctricas son todas interacciones fundamentales.

En la actualidad, todas las interacciones de la naturaleza se pueden agrupar en cuatro tipos básicos los cuales son, la interacción gravitatoria. La interacción gravitatoria, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

   -Interacción gravitatoria: Se da entre todas las partículas y se describe mediante la teoría de la relatividad general de A. Einstein o más fácilmente mediante la ley de gravitación universal de Isaac Newton. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos como la caída de los cuerpos o el movimiento de los planetas, satélites, estrellas, cometas, etc. Su alcance es infinito y actúa a grandes distancias. Es la interacción más débil de todas, pero es la responsable de la estructura general del Universo.  Su estudio comenzó con Newton quien fue la primer persona en darse cuenta que la fuerza que hace que las cosas caigan hacia la Tierra y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas era la misma, a él le debemos la primer teoría general de la gravitación con su célebre ley de atracción universal. Hoy en día esta interacción se explicada a partir de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Desde el punto de vista clásico (teoría de Newton), la interacción gravitatoria, es la fuerza atractiva que sufren dos objetos con masa. Esta fuerza es proporcional al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separa. Esta fuerza está presente en nuestra experiencia cotidiana ya que es la que nos mantiene unidos a la Tierra, es también es la responsable de los movimientos a gran escala en todo el universo.

La interacción gravitatoria se debe a la acción del campo gravitatorio el cual es el producto de la deformación del espacio por la existencia de la materia. Esta explicación se debe a la teoría de Albert Einstein quien demostró que dicha fuerza descrita por Newton es una ilusión, un efecto de la geometría del espacio-tiempo. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio en el que nos empuja hacia el suelo

   -Interacción electromagnética: La interacción electromagnética afecta a las partículas con carga eléctrica o con momento magnético, así como a los fotones. Su descripción se hace a partir de las leyes de Maxwell y su alcance es infinito. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos tan diversos como los eléctricos, los magnéticos, la interacción entre la luz y la materia, las ondas electromagnéticas (¿cómo funciona un teléfono móvil?), la estructura interna de la materia a escala atómica y molecular, así como la química. Es una interacción inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas y es conservativa.

   -Interacción nuclear fuerte: La interacción nuclear fuerte afecta a los quarks, y por tanto, a los hadrones. Es la más intensa de las cuatro y se denomina también interacción fuerte. Su alcance es muy corto, reduciéndose prácticamente a cero para distancias superiores a 10^-15 m, por lo que no tiene influencia en la Química. Gracias a esta interacción se puede explicar la estabilidad nuclear y muchos procesos nucleares. Esta interacción es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protones y neutrones) que coexisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones. 

  -Interacción nuclear débil: La interacción débil, frecuentemente llamada fuerza débil o fuerza nuclear débil, es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. En el modelo estándar de la física de partículas, ésta se debe al intercambio de los bosones W y Z, que son muy masivos. El efecto más familiar es el decaimiento beta (de los neutrones en el núcleo atómico) y la radiactividad. Se le llama nuclear débil porque su interacción es mucho menor que la nuclear fuerte aunque a cortas distancias su intensidad es mucho mayor que la fuerza gravitatoria, pero es menor que la fuerza electromagnética. También se denomina interacción débil.

Magnitud física:

Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición, estas a su vez se pueden clasificar por:
-Magnitudes Escalares: son aquellas que quedan completamente definidas por un número y las unidades utilizadas para su medida. Ejemplos de estas magnitudes son la masa, la temperatura, el tiempo, la densidad, etc.
-Magnitudes Vectoriales: son aquellas que quedan completamente definidas si especificamos una cantidad (intensidad o módulo), una dirección, un sentido y un punto de aplicación. Ejemplos de estas magnitudes son: la velocidad, la aceleración, la fuerza, el campo eléctrico, intensidad luminosa, etc.

Vector:

Definición: "segmento de recta orientado"

En física, un vector (también llamado vector euclidiano o vector geométrico) es una herramienta geométrica utilizada para representar una magnitud física vectorial definida por su módulo (longitud del vector), su dirección (orientación del vector) y su sentido (extremo del vector representado por una flecha).

este consta de 4 partes:

• Origen:

O también denominado Punto de aplicación. Es el punto exacto sobre el que actúa el vector.

• Módulo:

Es la longitud o tamaño del vector. Para hallarla es preciso conocer el origen y el extremo del vector, pues para saber cuál es el módulo del vector, debemos medir desde su origen hasta su extremo.

• Dirección:

Viene dada por la orientación en el espacio de la recta que lo contiene.

• Sentido:

Se indica mediante una punta de flecha situada en el extremo del vector, indicando hacia qué lado de la línea de acción se dirige el vector.

Escala:

es la relación matemática que existe entre las dimensiones reales y las del dibujo que representa la realidad sobre un plano o un mapa.

MATERIAL DE APOYO:

- Simuladores: http://www.walter-fendt.de/ph14s/

- Vídeos:
_ superhéroes de la física: http://www.multiverseros.com/sf/pag4.html