INTRODUCCIN A LA FSICA

BIENVENIDOS A LA FSICAESTIMADOS ALUMNOS, Bienvenido al comienzo de lo que ser una gran aventura a travs de una de las llamadas ciencias bsicas: la fsica INTRODUCCIN A LA FSICACOMO SE CONSTRUYE LA CIENCIAQUE ES LA FSICALa Fsica, como disciplina cientfica, indaga acerca del porqu y el cmo suceden los fenmenos naturales que observamos; en este proceso usamos nuestros sentidos y los instrumentos de medicin y de observacin de los cuales disponemos.

En este contexto, los fsicos intentan descubrir las leyes bsicas que rigen el comportamiento y las interacciones de la materia y la energa en cualquiera de sus formas. As mismo, escudrian la naturaleza de las estrellas, la luz, el tiempo, el sonido y las partculas subatmicas, entre otros objetos de estudio.

En conclusin, mediante la fsica se busca descubrir generalidades sobre la estructura bsica del universo, para as explicar fenmenos observables en trminos de principios fundamentales.QU HERRAMIENTAS UTILIZA LA FSICA PARA INTERPRETAR LA REALIDAD?EL TRABAJO CIENTIFCOELTRABAJO CIENTFICO ES UN TRABAJO PLANIFICADOEl trabajo de los cientficos es un trabajo planificado, con objetivos, fases o etapas que, habitualmente, aunque no siempre, estn unas a continuacin de otras. Esta planificacin permite a los cientficos abordar problemas, explicar fenmenos, realizar descubrimientos y obtener conclusiones generales sobre el funcionamiento del Universo en el cual vivimos.

EL TRABAJO CIENTFICO INTENTA BUSCAR SOLUCIONESEl quehacer cientfico parte de la curiosidad. Es decir, lo importante de la ciencia es la capacidad humana para plantearse preguntas. Esta capacidad surge de la necesidad de saber y entender cmo y por qu pasa esto o aquello. En este sentido, los cientficos deben ser como nios, indagando y preguntado constantemente, acerca de los sucesos ms complejos e incomprensibles que puedan imaginar.

En muchas ocasiones, la motivacin de los cientficos se relaciona con las necesidades de la sociedad, por lo cual su trabajo tiene un marcado carcter social, ejemplo de esto es el desarrollo de vacunas para combatir enfermedades y epidemias que arremeten contra la poblacin.EL TRABAJO CIENTIFICO SE BASA EN CONOCIMIENTOS EXISTENTESPara realizar su trabajo, los cientficos no parten de cero, sino que en sus investigaciones aprovechan los conocimientos previos que existen sobre el objeto de estudio. Por ello, se dice que la ciencia es acumulativa, es decir, que los nuevos conocimientos se construyen sobre los anteriores y, de esta forma, dichos conocimientos pueden ser ampliados. As, por ejemplo, el fsico ingls Isaac Newton (1643-1727) declar que nunca habra podido llegar a plantear sus leyes sobre el movimiento sin apoyarse en los hombros de dos gigantes: Galileo Galilei (1564-1642) y Johannes Kepler (1571-1630).

el trabajo cientfico es cualitativo y cuantitativoEl cientfico, en su trabajo, realiza observaciones de tipo cualitativo en las que no es necesario tomar medidas. En estas observaciones, un determinado fenmeno es analizado y descrito para establecer la causa que lo produce, los factores que intervienen en l, la relacin que tiene con otros fenmenos, etc.

Pero siempre que puede, el cientfico efecta tambin medidas rigurosas y precisas en las que cuantifica ciertas caractersticas de los fenmenos que observa. Con base en estas mediciones, es posible en muchos casos formular matemticamente las observaciones y las conclusiones. Esto ocurre sobre todo en las ciencias experimentales, como son la fsica, la qumica y la biologa.el trabajo cientfico conduce a ResultadosLos resultados de la experimentacin y del trabajo cientfico, en la mayora de las situaciones, conducen a plantear generalizaciones para explicar los fenmenos.A partir de estas generalizaciones es posible predecir las condiciones en las cuales se producir determinado fenmeno.

No obstante, nunca se puede estar seguro de que, en el futuro, no pueda darse una experiencia que sirva como contraejemplo de una generalizacin.Por ejemplo, las tres leyes del movimiento planteadas por Isaac Newton en el siglo XVII son vlidas para describir y predecir el movimiento de los cuerpos siempre que estos no se muevan con velocidades cercanas a la velocidad de la luz (300.000 km/s) y que su masa no sea demasiado pequea (como la de las partculas subatmicas), caso en el cual se aplica la mecnica cuntica, desarrollada a partir de los trabajos realizados en el siglo XX por Planck, Einstein y De Broglie, entre otros.el trabajo cientfico se realiza en equipoAunque en un principio los cientficos conceban sus ideas y experimentaban sobre ellas de manera independiente, en la actualidad esa forma de trabajo est totalmente superada. Hoy da, los hombres y mujeres de ciencia se asocian en equipos y entre todos, con una permanente comunicacin nacional e internacional, intentan dar explicaciones a los hechos y fenmenos que estudian.

Cada vez se acepta ms la importancia y la necesidad de conformar grupos de trabajo interdisciplinarios, dentro de los cuales sea posible abordar problemas concretos de una manera ms completa, y por tanto, ms cercana a la realidad.Un ejemplo: de investigacin cientficaLas ciencias experimentales se desarrollan siguiendo un procedimiento ordenado, cuyas principales fases vamos a analizar con el fenmeno de la aparicin del arcoris.

En el proceso que se describe a continuacin se consideran los siguientes aspectos: observacin del fenmeno, bsqueda de la informacin, formulacin de la hiptesis, comprobacin experimental, trabajo en el laboratorio, conclusiones y comunicacin de resultados, y elaboracin de teoras.La observacin del fenmenoEl primer paso es observar la aparicin, las circunstancias y las caractersticas en que se produce el fenmeno que se va a estudiar. Esta observacin debe ser reiterada, minuciosa, rigurosa y sistemtica. La primera pregunta que nos formulemos ser: En qu circunstancias aparece el arcoris?

La observacin nos indicar que el arcoris aparece cuando llueve y hace Sol simultneamente. Adems que para poder apreciarlo, debemos ubicarnos en posiciones especficas con respecto al Sol.

La segunda pregunta puede ser: Cmo podemos describir el arcoris? (fig. 1.3)

La observacin nos permitir afirmar que la forma del arcoris es de un arco de circunferencia compuesto por siete colores: violeta, ail (ndigo), azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo.La bsqueda de la informacinLuego de la observacin es necesario consultar en diferentes fuentes, como libros, enciclopedias, revistas cientficas o Internet, todo acerca del fenmeno que se est estudiando, ya que en ellos se encuentra el conocimiento cientfico acumulado. Esto es imprescindible en todo trabajo cientfico, pues asegura que el esfuerzo aportar nuevos conocimientos a la ciencia.

En el caso de nuestro ejemplo, la consulta realizada confirmar que: el arcoris solo aparece cuando llueve y hace Sol simultneamente y, adems, siempre tiene los mismos colores dispuestos en el mismo orden. Tambin podemos encontrar que pueden aparecer dos arcoris, uno de ellos ms tenue que el otro y, por tanto, ms difcil de observar. Finalmente, sabremos quines han estudiado antes el mismo fenmeno.

La formulacin de hiptesisLuego de la observacin y la documentacin, el cientfico plantea una posible explicacin del fenmeno, tratando de dar razn a preguntas como por qu se produce? Esta explicacin debe ser coherente con las leyes y teoras cientficas aceptadas hasta el momento y se denomina hiptesis cientfica.

A partir de la hiptesis planteada es posible especular acerca de qu pasara si cambiamos algo o si las condiciones fueran diferentes. En otras palabras, se hace suposiciones y predicciones que luego debern ponerse a prueba, a travs de una serie de experimentos.Sabemos que el arcoris es un fenmeno relacionado con el comportamiento de la luz, puesto que slo se produce en presencia del Sol y que el agua est relacionada con su ocurrencia, ya que solo aparece cuando llueve.

Podemos plantear una explicacin a manera de hiptesis en los siguientes trminos: El arcoris se debe a que la luz solar cambia de medio y en consecuencia, se descompone en diferentes colores debido a la presencia de las gotas de lluvia.

De acuerdo a esta hiptesis, podemos predecir, por ejemplo, que el fenmeno del arcoris no se presentar si no hay una cierta cantidad de gotas de agua en el aire atmosfrico.La comprobacin experimentalLa hiptesis se confirma con experimentos que reproduzcan las condiciones bajo las cuales ocurre el fenmeno estudiado, y de esta forma, poder observarlo mejor. Si en tales condiciones el fenmeno tiene lugar y se cumplen las suposiciones y predicciones que se realiz con base en la hiptesis, esta tendr validez.

Al simular lluvia con una manguera de riego apretando un tanto su extremo de salida y colocndonos de espaldas al Sol (fig. 1.4), podemos comprobar que en el horizonte de la lluvia aparece un pequeo arcoris. A partir del experimento, afirmamos que nuestra hiptesis es vlida, porque bajo las mismas condiciones que se dan en la naturaleza, se ha producido un arcoris.

El trabajo en el laboratorioEl laboratorio es el lugar en el cual se disponen las condiciones necesarias para reproducir artificialmente un fenmeno estudiado, aqu es posible cuantificar las variables, al tomar datos, y repetir las medidas tomadas, por parte de diferentes personas.

Para el fenmeno del arcoris, en el laboratorio, se lo puede reproducir de la siguiente manera (fig. 1.5):

Sustituimos los rayos del Sol por los producidos por un foco luminoso.Una gota de lluvia, por un matraz lleno de agua.El fondo del cielo, por una pantalla de cartulina de color blanco. Una vez realizado el experimento se observa un efecto similar al arcoris.

El paso siguiente sera explicar lo observado. Cuando la luz llega al matraz, cambia de direccin pues entra en un nuevo medio, el agua. Al salir del mismo vuelve a cambiar su direccin, descomponindose en los seis colores que vemos en la pantalla de cartulina. En la naturaleza, ocurre lo mismo en las miles de gotas que hay en la atmsfera y se forma el arcoris.conclusiones y comunicacin de ResultadosEl anlisis de informacin y la comprobacin de una hiptesis por parte de los cientficos conducen a emitir conclusiones. Estas conclusiones pueden ser de dos tipos: Empricas. Las conclusiones se basan en la experimentacin.Deductivas. Parten de premisas que han sido comprobadas anteriormente, para deducir otras de manera lgica.

Toda conclusin debe ser divulgada a la comunidad cientfica para que pueda ser utilizada en beneficio de la humanidad.la elaboRacin de teorasEl filsofo alemn Goethe, dijo: toda contemplacin se convierte en observacin, toda observacin conduce a una conjetura, toda conjetura conlleva el establecimiento de un enlace importante y se puede decir que cada vez que nosotros examinamos con atencin el mundo, creamos una teora.

Estas palabras sitan la observacin como una contemplacin interesada en el conocimiento del fenmeno. A partir de la misma surgen hiptesis y suposiciones que representan una primera aproximacin al conocimiento.

Las leyes son hiptesis comprobadas que permiten explicar algunos fenmenos y hacer predicciones acerca de los mismos. Deben ser generales y en lo posible, estar expresadas mediante funciones matemticas. Las teoras son sistemas de leyes que relacionadas entre s en forma coherente, permiten explicar fenmenos. Las teoras cientficas tienen validez hasta que muestran limitaciones para explicar determinados fenmenos o hasta que un nuevo descubrimiento las contradice.

El fenmeno del arcoris qued explicado al comprobar la hiptesis que establece que este se forma debido a lo que se conoce como refraccin de la luz al atravesar gotas de agua. Posteriormente, se acept que los diferentes colores que componen la luz blanca se comportan de manera diferente cuando cambian de medio, en este caso de aire a agua.