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HISTORIA DE LA FISICA DE LOS SIGLOS XVII y XVIII 

El método científico que inicio de manera brillante Galileo encontró, durante los siglos XVII y XVIII, numerosos investigadores de las leyes de los fenómenos naturales. De los mas antiguos citemos al ingles Boyle que se ocupo, en los tiempos de Güiriche, del vacío y de la maquina neumática (que construyo auxiliado por Hooke), encontrando en 1661 ka conocida relación que fija el comportamiento de un gas a temperatura constante que comúnmente de llama hoy de Boyle-Mariotte (por el clérigo francés Mariotte que 15 años después, no se sabe si independientemente enuncio la misma ley). En el siglo XVIII los estudios sobre los gases se inician con Black, importante especialmente por sus aportes al estudio del calor: se le debe la calorimetría, o estudio cuantitativo del calor, la noción de calor latente, de calor especifico; siendo auxiliado en sus experiencias por Watt, que mas tarde perfeccionara la maquina a vapor. Las etapas principales que se refieren al estudio de los gases pueden esquematizarse así: a mediados de siglo Black hace conocer el “aire fijo” (anhídrido carbónico); luego Cavendish hace conocer el “aire inflamable”(hidrogeno); Priestley hace conocer varios compuestos gaseosos y en 1774 obtiene y estudia el “aire desflogistado” (oxigeno); Volta descubre el gas inflamable en los pantanos (metano), mientras que Scheele estudia numerosos gases nuevos, entre los cuales el cloro y el oxigeno, que obtuvo independientemente de Priestley. A fines del siglo Cavendish reconoce la composición del agua partiendo de sus elementos en estado gaseoso y también realiza experiencias sobre la composición del aire. Aquí nos encontramos con Lavoisier, que además de realizar numerosos descubrimientos en química, que con gran colaboración de Laplace, se ocupo de calorimetría y de la respiración de los animales. En conexión con sus investigaciones químicas sobre el oxigeno, Lavoisier comprobó que tal fenómeno fisiológico consistía en esencia en una combustión o mejor, oxidación. Mientras que la antigua alquimia se transformaba en lo química que conocemos, se realizaban nuevos progresos en los distintos campos de la física, en especial en la acústica, en calor, en magnetismo y en electricidad. Mientras los fenómenos teóricos del sonido (movimiento vibratorio, problema de las cuerdas vibrantes, etc.) eran estudiados por los matemáticos, se realizaron durante el siglo XVIII numerosas experiencias acústicas. Entre los investigadores de este campo citaré solo a Chladni, por cuyos descubrimientos se le ha considerado como el “padre de la acústica moderna”. Respecto al calor ya he hablado de Lavoisier, Black y Watt; solo queda citar las experiencias de Rumford de las que, en 1798, extrae la consecuencia de que el calor no puede ser otra cosa que una forma de movimiento. En cuanto a la electricidad, teniendo en cuenta que desde principio del siglo XVIII hubieron numerosas experiencias, a veces rodeadas del carácter de la física recreativa, permitieron reconocer una serie de fenómenos eléctricos: inducción eléctrica; sustancias buenas y malas conductoras, existencia de dos clases de electricidad: vítrea y resinosa, etc. Al mismo tiempo nace la “botella de Leyden”, en el ambiente de los físicos de esa ciudad en la que se había desarrollado eficazmente la mecánica de presición y la fabricación de instrumentos de física y de la que puede decirse que es la cuna del primer laboratorio de física en el sentido didáctico. Con la posibilidad de disponer de grandes cantidades de electricidad “condensada”, se facilitaron extraordinariamente las experiencias eléctricas; cito solamente a Franklin a quien además de sus conocidas experiencias sobre la electricidad atmosférica y el invento del pararrayos, se debe la concepción de los fenómenos eléctricos como provocados por el desequilibrio de un fluido único distribuido normalmente en todas las sustancias. Cuando ese fluido se presentaba en proporción mayor (positiva) o menor (negativa) que la normal, representaban fenómenos eléctricos con características distintas. De ahí los nombres de la electricidad positiva y negativa para las dos

clases distintas de electricidad, nombres que se mantuvieron aun cuando la concepción del fluido único fue abandonada.

TRABAJO

Los Estados Partes reconocen el derecho de las personas con discapacidad a

trabajar, en igualdad de condiciones con las demás; ello incluye el derecho a tener la

oportunidad de ganarse la vida mediante un trabajo libremente elegido o aceptado en

un mercado y un entorno laborales que sean abiertos, inclusivos y accesibles a las

personas con discapacidad. Los Estados Partes salvaguardarán y promoverán el

ejercicio del derecho al trabajo, incluso para las personas que adquieran una

discapacidad durante el empleo, adoptando medidas pertinentes, incluida la

promulgación de legislación, entre ellas:

Prohibir la discriminación por motivos de discapacidad con respecto a todas las

cuestiones relativas a cualquier forma de empleo, incluidas las condiciones de

selección, contratación y empleo, la continuidad en el empleo, la promoción

profesional y unas condiciones de trabajo seguras y saludables;

Proteger los derechos de las personas con discapacidad, en igualdad de

condiciones con las demás, a condiciones de trabajo justas y favorables, y en

particular a igualdad de oportunidades y de remuneración por trabajo de igual

valor, a condiciones de trabajo seguras y saludables, incluida la protección

contra el acoso, y a la reparación por agravios sufridos;

Asegurar que las personas con discapacidad puedan ejercer sus derechos

laborales y sindicales, en igualdad de condiciones con las demás;

Permitir que las personas con discapacidad tengan acceso efectivo a

programas generales de orientación técnica y vocacional, servicios de

colocación y formación profesional y continua;

Alentar las oportunidades de empleo y la promoción profesional de las

personas con discapacidad en el mercado laboral, y apoyarlas para la

búsqueda, obtención, mantenimiento del empleo y retorno al mismo;

Promover oportunidades empresariales, de empleo por cuenta propia, de

constitución de cooperativas y de inicio de empresas propias;

Emplear a personas con discapacidad en el sector público;

Promover el empleo de personas con discapacidad en el sector privado

mediante políticas y medidas pertinentes, que pueden incluir programas de

acción afirmativa, incentivos y otras medidas;

Velar por que se realicen ajustes razonables para las personas con

discapacidad en el lugar de trabajo;

Promover la adquisición por las personas con discapacidad de experiencia

laboral en el mercado de trabajo abierto;

Promover programas de rehabilitación vocacional y profesional, mantenimiento

del empleo y reincorporación al trabajo dirigidos a personas con discapacidad.

Los Estados Partes asegurarán que las personas con discapacidad no sean

sometidas a esclavitud ni servidumbre y que estén protegidas, en igualdad de

condiciones con las demás, contra el trabajo forzoso u obligatorio.

SISTEMAS DE MEDIDAS

El sistema de medidas de Estados Unidos no coincide con los usados en otros países, por esa razón es importante familiarizarse con el usado en este país. En el examen del GED se incluyen preguntas en las que es necesario convertir medidas de unidades menores a mayores, por lo general se va a hacer uso de la multiplicación y división.Las unidades de longitud nos ayudan a determinar cuanto mide una superficie recta o plana, entre las mas comunes se encuentran: pulgadas (in), pies(pie), yarda (yd) y millas (mi).Las unidades de volumen nos indica que capacidad tiene un objeto o que cantidad puede incorporarse por ejemplo en un baso de agua, esta representa el volumen. Este tipo de medida se representa por: onzas (oz), tazas (c), pintas (pt), cuartos(qt) o galones (gal). Las pintas es una unidad de medida usada con mas frecuencia en Inglaterra.Para medir el peso, se utilizan las libras (lb), onzas (oz) y toneladas.

Ejemplo I  Convertir  12 yardas a piesPASO 1 Encontrar la equivalencia de yardas a pies, en este caso 1 yarda = 3 piesPASO 2 Multiplicar  las yardas por los pies 12 x 3 =36 piesEjemplo II  convertir 250 libras a onzasPASO 1 Encontrar la equivalencia de libras a onzas, tenemos que 1 libra = 16 ozPASO 2 Para convertir 250 libras a onzas hay que multiplicar por 16 = 4000Si  por el contrario, fueran 250 onzas  para convertirlas a libras hay que dividir entre               16 = 15 5/8 ozEjemplo III Convertir  5 pies a pulgadasPASO 1 Encontrar la equivalencia de pies a pulgadas, en este caso 1 pie = 12 inPASO 2 Multiplicar 5 pies por 12 pulgadas = 60 in

1. Convierte 4 ¾ de libras en onzas R=76 ONZAS2. ¿Cuántas tazas hay en 3 ½ galones? R=56 TAZAS3. Convierte 180 onzas a libras R=11 LIBRAS4. Convierte 96 onzas liquidas a tazasR= 12 TAZAS5. Convierte 12 tazas a medias pintas.R=12 MEDIDAS PINTAS

LA ENERGIA CINETICA se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta su velocidad indicado. El cuerpo mantiene esta energía cinética hasta sus cambios de velocidad. La misma cantidad de trabajo es realizado por el cuerpo en la desaceleración de la velocidad actual a un estado de reposo como en la aceleración desde el reposo a su velocidad actual. La energía cinética es intercambiable con la energía potencial, que es la energía que un objeto posee debido a su posición. Esto está de acuerdo con la ley de conservación de la energía, que establece que la energía ni se crea ni se destruye, sino que sólo se puede convertir de una forma a otra. La energía cinética también puede ser transferido de un cuerpo a otro a través de una colisión. No hay pérdida en la energía cinética total del sistema en su conjunto si este choque es ‘elástico’. Sin embargo, en la vida real, la mayoría de las colisiones son ‘inelástica’, lo que resulta en la pérdida de energía cinética mientras está siendo transferida de un objeto a la otra. Esta pérdida puede deberse a varias razones, como la energía gastada para superar la inercia del segundo objeto o debido a la fricción con la superficie o el entorno en el que el objeto se está moviendo. Estas pérdidas son perjudiciales para nuestra utilidad y por lo tanto necesitan ser minimizado con el fin de lograr la máxima eficiencia.Energía cinética y sus interrelaciones con otras formas de energía se rigen por ciertas ecuaciones. Estos incluyen las ecuaciones de Newton, las ecuaciones clásicas movimiento de rotación y las ecuaciones relativistas modernos. De estos, es bastante claro que cuanto más masa tiene un objeto y cuanto más rápido se mueve, y mayor será la energía asociada a ella. De hecho, esta energía cinética permanece con el cuerpo hasta que hay una fuerza de retardo que la niega. Este es el mismo principio que hace que una pelota lanzada al aire caen al suelo mientras que los cohetes que están más allá del efecto de la gravedad giran con su energía cinética en el espacio proporcionado.

Pepe y Juan se apoyan sobre una pared, ejerciendo sobre la misma fuerzas de 50 N y 100 N, respectivamente. Pepe es capaz de aguantar 25 minutos aplicando la fuerza sobre la pared y Juan

aguanta la mitad de tiempo. ¿Quién realiza mayor trabajo? R=ninguno realiza trabajo

Una masa de 8 kg moviéndose con una velocidad de 2 m/s, y otra de masa de 4 kg moviéndose con una velocidad de 4 m/s, deslizan sobre una superficie horizontal, hasta que ambas se paran debido al rozamiento.¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor sus respectivas distancias de frenado?

R=  La masa de 4 kg recorre más del doble de distancia que la de 8 kg.

El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento estatica, fs, en julios vale:

R=CERO

Un objeto se mueve en el espacio describiendo una trayectoria rectilínea con velocidad constante, si no actúa ninguna fuerza sobre él, su energía mecánica:R=   Es constante

Un objeto de 100 kg se desplaza horizontalmente sobre una superficie a velocidad constante de 5,0 m/s impulsado por una fuerza de tracción horizontal de valor 30 N. ¿Qué trabajo realiza la fuerza de rozamiento durante un intervalo de tiempo de 5,0 s?R=  -0,75 kJ

Energía Potencial

La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a

su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. El concepto energía potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, actúa en un sistema u objeto; la energía cinética ganada (o perdida) por el sistema es compensada por una perdida (o ganancia) de una cantidad igual de energía potencial. Esto ocurre según los elementos del sistema u objeto cambia de posición.

Una fuerza es conservadora si el trabajo realizado por ésta en un objeto es independiente de la ruta que sigue el objeto en su desplazamiento entre dos puntos. Otras fuerzas conservadoras son: la fuerza electrostática y la fuerza de restauración de un resorte.

Considera una pelota cayendo. La fuerza de gravedad realiza trabajo en la pelota. Como la dirección de la fuerza de gravedad es dirección del desplazamiento de la pelota, el trabajo realizado por la gravedad es positivo. El que el trabajo sea positivo significa que la energía cinética aumentará según la pelota cae. Es decir, la velocidad de la pelota aumentará.

Según la energía cinética aumenta, la ganancia debe ser compensada por una perdida de una cantidad igual en energía potencial. Es decir, según la pelota cae, la energía cinética aumenta mientras que la energía potencial disminuye.

Se define la energía potencial como:

U = mgh

Donde m es la masa del objeto, g es la aceleración de gravedad y h es la altura del objeto. Así que según la pelota cae, su energía potencial disminuye por virtud de la reducción en la altura.

Podemos definir la energía total de la pelotaa como la suma de la energía cinética y la potencial.

ET = K + U

Como la energía permanece constante, entonces la energía total inicial es igual a la energía total final.

ETi = ETf

Por lo que entonces la suma de la energía cinética inicial y la potencial inicial debe ser igual a la suma de la energía cinética final y la energía potencial final.

Ki + Ui = Kf + Uf

o sea

½ mvi² + mghi = ½ mvf² + mghf

Considera un ciclista que intenta subir una cuesta sólo con el impulso. Según el ciclista sube la cuesta, su velocidad irá disminuyendo, por lo que la energía cinética disminuirá. La razón es que el trabajo realizado por la fuerza de gravedad en este caso es negativo debido a que el desplazamiento es hacia la parte alta del plano, mientras que el componente de la fuerza de gravedad que actúa en el ciclista es hacia la parte baja del plano. Esta pérdida en energía cinética se compensa con un aumento en la energía potencial. La altura aumentará hasta alcanzar aquella

altura que le da una energía potencial igual a la energía cinética del ciclista justo antes de comenzar a subir la cuesta. Mientras más rápido vaya el ciclista al momento de comenzar a subir la cuesta, más alto subirá.

Juan sube a lo alto de una montaña nevada con un telesilla. El telesilla le

proporciona 380 kJ de energía.

Pregunta 1: ¿Qué tipo de energía ha adquirido Juan?

Respuesta: Energía potencial gravitatoria.

PREGUNTA 2

¿Qué energía cinética tendrá un cuerpo de 20 kg de masa cuando lleva una

velocidad de 54 km/h?

Solución:

Tenemos que expresar la velocidad en unidades del SI:

Ahora, ya podemos calcular la energía cinética mediante la ecuación:

PREGUNTA 3

Calcular la energía potencial gravitatoria que tiene la bola de la figura

respecto del suelo.

Solución:

Para calcular la energía potencial gravitatoria tenemos que conocer el valor

de la aceleración de la gravedad g, además de la masa de la bola y su

altura respecto del suelo.

Aplicamos la ecuación de la energía potencial gravitatoria y sustituimos los

datos del problema:

PREGUNTA 4

¿A qué altura se encontrará del suelo la bola de la figura anterior (m = 8 kg)

cuando su energía potencial gravitatoria valga 288 J? Tomar g = 10 m/s2

Solución:

De la ecuación de la energía potencial gravitatoria:

Despejamos la altura y sustituimos: Los cambios en la naturaleza: concepto de energía

Para saber más

Energía cinética

PREGUNTA 5

El balón de la figura tiene una masa de 0,200 kg. y se encuentra a una

altura del campo de 3 m con una velocidad de 30 m/s. ¿Cuál es su energía

cinética en ese instante? ¿Y su energía potencial gravitatoria? ¿Y su

energía mecánica?

Solución:

Como conocemos la masa (0,200 kg) y la velocidad (30 m/s) del balón, para

calcular su energía cinética basta con aplicar la ecuación:

Igualmente aplicando la ecuación correspondiente podemos calcular la

energía potencial gravitatoria:

Una vez conocidas las energías cinética y potencial, podemos calcular la energía mecánica sumandolas

LA HISTORIA DE LA FISICA DE LOS SIGLOS XVIII Y XIX

En 1819, el físico y químico danés Hans Christian Oersted descubrió que un cable conductor por el que fluía una corriente eléctrica desviaba una aguja magnética situada en sus proximidades.

A la semana, el científico francés André Marie Ampére demostró que dos cables por los que circula una corriente ejercen una influencia mutua igual ala de los polos de un imán. En 1831, el físico y químico británico Michael Faraday descubrió que podía inducirse el flujo de una corriente eléctrica en un conductor en forma de espiral no conectado a una batería, moviendo un imán en sus proximidades o situando cerca otro conductor por el que circulara una corriente variable.

El físico británico James Clerk Maxwell desarrolló las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Estas ecuaciones relacionan los cambios espaciales y temporales de los campos eléctricos y magnéticos en un punto con las densidades de carga y de corriente en dicho punto. En 1887, el físico alemán Heinrich Hertz consiguió generar físicamente ondas electromagnéticas por medios eléctricos, con lo que sentó las bases para la radio, la televisión, el radar y otras formas de telecomunicaciones.

La aparente propagación de la luz se conoce desde la antigüedad, y los griegos creían que la luz estaba formada por un flujo de corpúsculos. No obstante, había gran confusión sobre si estos corpúsculos procedían del ojo o del objeto observado. En el siglo XVII, Newton ofreció respuestas parciales a estas preguntas, basadas en una teoría corpuscular; el científico británico Robert Hooke y el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens propusieron teorías de tipo ondulatorio. No fue posible la comprobación de una u otra teoría, sino hasta el siglo XIX, cuando el físico y médico británico Thomas Young demostró el fenómeno de la interferencia en la luz. Por último, el físico francés Augustín Jean Fresnel apoyó decisivamente la teoría ondulatoria.

El astrónomo danés Olaus Roemer fue el primero en medir la velocidad de la luz en 1676. La velocidad de esta en el vacío se considera que el 299,792,46 km/s. En la materia, la velocidad en menor y varía con la frecuencia. A esto se le llama dispersión.

Los trabajos de Clerk Maxwell demostraron que el origen de la luz es electromagnético. También predijeron la existencia de la luz no visible, y consiguió relacionar la velocidad de la luz en el vacío y en los diferentes medios con otras propiedades del espacio y la materia, de las que dependen los efectos eléctricos y magnéticos. Sin embargo, ninguno de sus experimentos aportó conocimiento sobre el misterioso medios por el que se pensaba que se propagaban la luz y las ondas electromagnéticas.

La búsqueda de este misterioso camino o éter luminoso ocupó la atención de una gran parte de los físicos a lo largo de los últimos años del XIX.

En 1887, un experimento realizado por Michelson y por el químico estadounidense Edward Williams Morley con ayuda de un interferómetro, pretendían medir la velocidad de la Tierra con respecto al éter, indicada por sus defectos sobre las ondas luminosas.

Los resultados de este experimento fueron negativos: esto planteó un dilema para la Física que no se resolvió hasta que Albert Einstein formuló su increíblemente sorprendente Teoría de la Relatividad en el año 1905.

La termodinámica, la cual es una rama de la Física, alcanzó un gran desarrollo durante el siglo XIX. Esta se encargó de aclarar los conceptos de calor y temperatura, proporcionando definiciones coherentes y demostrando como podían relacionarse éstas con los conceptos de trabajo y energía, que hasta entonces tenían un carácter puramente mecánico.