Breve Historia de La Física (parte 1/4)

*El siguiente texto pretende ser una ilustración sencilla y resumida de los principales acontecimientos en la historia de la física, con la finalidad de poder asimilar fácilmente lo leído. Si lo que se desea es profundizar en la historia de la física, yo recomendaría ampliamente buscar información en libros de texto especializados. Dicho esto, podemos proceder.*
La física, proviene del termino griego ''physis'' que significa naturaleza, entonces podemos entenderla como la ciencia dedicada al estudio de la naturaleza misma. Aunque tambien hay quienes definen a la física como la ciencia dedicada al estudio del espacio, el tiempo, la materia, la energia, y las interacciones entre estos. Como sea, uno de los principales problemas que se planteaban los antiguos  (antes de nuestra era) con relacion a la naturaleza, era el movimiento de los astros, pues les era sumamente util  para su agricultura, conocer con precision cuando iban a suceder los eclipses, las estaciones del año, los equinoccios y los solsticios, entre otros acontecimientos relacionados con los cielos y el tiempo. Es asi como muchas civilizaciones antiguas se como los mayas, los chinos, y los egipcios, por mencionar algunas, se dedicaron al profundo estudio del cosmos, teniendo varios avances, y logrando comprender con una increible exactitud el movimiento de los astros, pero apesar de que pudieron describir dichos movimientos, no lograron encontrar sistemas matematicos que los respaldaran, ni lograron determinar a que se debia este movimiento.

Despues hubo un periodo larguisimo (mas de mil años) en los que la física no tuvo avance, y en general, todas las ciencias estuvieron estancadas, principalmente por acciones religiosas como la quema de la biblioteca de alejandria, e incluso la pena de muerte en hoguera a quienes se atrevieran a profesar la ciencia. Esto tiene dos motivos, y el primero de ellos es que existian ya pensamientos milenarios que habian sido respetados ciegamente, y se transmitian mas que nada por costumbre, sin que nadie pudiera hacer nada para refutarlo; un ejemplo de esto son los pensamientos del gran Aristoteles, como su postulado sobre que los cuerpos con mayor peso, caerian mas rapido (muchos hemos llegado a pensar esto en algun momento de nuestras vidas), cuando en realidad esto es falso, y la aceleracion de los cuerpos en caida libre es invariable para cualquier objeto. El otro motivo por el que la iglesia (principalmente la cristiana) impedia el avance de la ciencia, es porque casi a manera de regla general, los avances cientificos contradecian por completo a muchas de las creencias religiosas, y muchos de los acontecimientos sucedidos en las sagradas escrituras. A pesar de esto, Santo Tomas de Aquino, fue un filosofo que trato de demostrar que las leyes de la naturaleza tenian concordancia con las creencias religiosas, y que no se contradecian las unas a las otras, aunque no tuvo mucho exito.

Durante la epoca del renacimiento, entre lo siglos XVI y XVII, la ciencia resurgio de las cenizas, y comenzaron a salir grandes mentes brillantes a defender sus ideas en contra de cualquier tirania (acabando con el oscurantismo), como el caso de los astronomos Nicolas Copernico, Tycho Brahe y Johannes Kepler, que a pesar de haber sido atacados rotundamente por el clero, lograron hacer grandes investigaciones que supusieron un avance tremendo para la ciencia, como el modelo Heliocentrico, que contra las antiguas creencias, demostraba que el sol estaba en medio del sistema solar, y todos los planetas -incluida la Tierra- giraban alrededor de el. Tambien llegaron las famosas Leyes de Kepler, que describian perfectamente el movimiento de los cuerpos, instaurando para estos un sistema matematico confiable e impecable, y con una perfeccion inusual para la epoca. La física como tal nace con el gran Galileo Galilei, considerado por muchos como el padre de la física, pues este hombre dio origen al famoso Metodo Cientifico, con el cual se postulaba que cualquier afirmacion tendria que estar basada en observaciones, experimentaciones, y modelos matematicos, para poder ser considerada como una afirmacion cientifica.

A partir de Galileo, la física es como se conoce hoy en dia, y gracias a el es que esta ciencia se estudia con el debido rigor. Mas tarde, llegaria al mundo otro grande, grande entre los grandes, Isaac Newton, quien pondria fin al dilema del ''¿porque se mueven los planetas?'', entre muchas otras contribuciones que dieron un gran avance a la Física y tambien a las Matemáticas.

Problema Semanal de Física #3

Bueno para no perder mucho tiempo, les dejo aquí la respuesta del problema anterior para seguir con la costumbre, y después pasamos al problema de esta semana. La respuesta del Problema Semanal de Física #2 es 36 km/h. Si les salio algún otro y que no esta en km/h, les recomiendo hacer la conversión, quizá si tienen la respuesta correcta pero les falta convertir unidades. Les recuerdo que próximamente comenzare a subir vídeos con las resoluciones de los problemas, pero mientas tanto, tendremos que seguir con este formato, espero que les sea útil. Bueno, sin mas, aquí el problema de la semana:

Un automóvil se desplaza con una velocidad constante de 72 km/h. Si sus ruedas tienen un diámetro de 60 cm y no deslizan, calcule el numero de rotaciones que efectúan por minuto.

El problema de esta semana sigue siendo de Cinemática , pero ahora en dos dimensiones (en un plano) y no rectilíneo como los anteriores, así que habrá que meterse en conceptos de Movimiento Circular, pero aun así sé que podrán con el. Los invito a que participen con sus respuestas sin miedo a equivocarse, que nadie se burla de nadie en mi blog, o simplemente déjenme sus comentarios con dudas, sugerencias, saludos o cualquier cosa que se les ocurra, que yo los leo todos. Bueno, les recuerdo que la respuesta de este problema la publicare el próximo sábado junto con un problema nuevo, ¡les deseo suerte y adiós!.

Problema Semanal de Matemáticas #3

Bueno como de costumbre, aquí les voy a dejar la respuesta del problema anterior. La respuesta al Problema Semanal de Matemáticas #2 es 5 personas. Gracias a las personas que participaron en los anteriores problemas, recuerden que equivocarse no es tan malo, es mucho mas importante practicar y practicar, tanto como se pueda, solo así es como se van limando esos problemillas que tenemos con las matemáticas y nos vamos haciendo habilidosos en esto de los números. En el caso del problema 2, bastaba con utilizar una herramienta muy útil, conocida como diagramas de Venn (espero explicarlas mas a fondo próximamente). Bueno, sin mas que decir, aquí el problema de esta semana:

En una región existen varias haciendas, cada una de las cuales esta unida a las restantes por un camino. Sí sabemos que hay 66 caminos, ¿Cuantas haciendas hay?


El de esta semana también es de combinatoria, no es muy complicado pero si hay que pensarle un poquito. Recuerden que la respuesta de este problema lo publicare junto con el próximo problema, el próximo sábado. Bueno, eso es todo lo que tengo que decir, Espero sus respuestas, preguntas, comentarios, sugerencias, saludos y demás cosas que me quieran decir, así que ¡ Adiós y Suerte!

¿Qué es un Vector?

A continuación tratare de explicar de manera sencilla lo que es un vector, con el fin de que sea entendido en su esencia, pues el concepto formal se va a ir entendiendo conforme se estudien diferentes cantidades vectoriales. Existen magnitudes físicas que pueden ser descritas con solo asignarles un numero y una unidad, por ejemplo, la masa, que se puede expresar como 80 kg, por ejemplo, en donde 80 representa el modulo de la cantidad y kg es la unidad que estamos utilizando para comparar la magnitud de dicha cantidad; otra magnitud similar es el tiempo, pues basta con decir ''60 segundos'' para que entendamos de lo que estamos hablando. A estas cantidades que se pueden describir solo con un numero y una unidad, las llamaremos magnitudes escalares.

Existen otras magnitudes que llamaremos ''vectoriales'', y que su principal característica es que para ser representadas se nesesitan 4 datos importantes: Modulo, Punto de Aplicación, Dirección y Sentido. Por ejemplo, si hablamos de una magnitud como el Desplazamiento, no nos basta saber el modulo y la unidad, como en el caso anterior, no nos gustaría preguntar por un desplazamiento y que nos respondan ''x kilometros''. En este caso, para representar el desplazamiento nesesitamos saber aparte, desde donde se da el desplazamiento (punto de aplicación), la dirección en la que fue el desplazamiento y el sentido que este tuvo, y para representar esto, existe un método gráfico, que consiste en trazar una flecha que nos ilustra todos los parámetros anteriores de una forma sencilla. A dicha flecha se le conoce como ''Vector''. Por ejemplo, en la imagen de arriba podríamos decir que estamos representando un desplazamiento mediante un vector, en donde A representa el punto de aplicación, la linea entre A y B representa el modulo de la cantidad vectorial (mientras mas grande la linea, mas grande el modulo) y la dirección del vector, mientras que la punta de la flecha indica el sentido. Esta imagen de arriba bien podría representar el desplazamiento entre dos ciudades, las cuales podríamos llamar A y B.

Mecanica, Cinematica y Dinamica

La Mecánica es la rama de la física dedicada al estudio del comportamiento de los cuerpos en reposo o en movimiento. La mecánica clásica tiene dos limitaciones muy importantes que mencionare a continuación: 1- La mecánica clásica solo funciona para los cuerpos macroscopicos, pues cuando tratamos de analizar la mecánica de cuerpos tan pequeños como un átomo, o incluso mas pequeños, nos encontramos con que estos presentan comportamientos sumamente raros, que no puede predecir la mecánica clásica; para estos fenómenos cuánticos existe una rama de la física llamada Mecánica Cuántica. 2- Otra situación en la cual la mecánica clásica no funciona, es cuando los cuerpos adquieren velocidades cercanas a la de la luz, pues bajo estas condiciones se observan unos fenómenos llamados ''relativistas'', y que no pueden ser comprendidos mas que por un campo de estudio de la física moderna, la Relatividad.

 

La Cinemática es una rama de la Mecánica Clásica dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos, sin tomar en consideracion las causas que provocan dicho movimiento. Es decir, la cinemática sirve para responder la pregunta de ¿Como se mueve un cuerpo?, mas no ¿Porque se mueve dicho cuerpo?. Se podría decir que la cinemática se dedica a ''describir'' el movimiento, pero no nos dice porque el cuerpo se mueve.

La Dinámica es la rama de la Mecánica Clásica dedicada al estudio de las causas que provocan el movimiento de los cuerpos, y a la evolucion que sufre el estado de movimiento de dicho cuerpo. Es decir, podríamos decir que a diferencia de la cinemática, la dinámica si nos responde la pregunta de ¿Porque este cuerpo se mueve?.

Un estudio ideal del movimiento de los cuerpos requiere del conocimiento tanto de la cinemática como de la dinámica, pues muchas veces no basta con responder alguna de las preguntas que citamos anteriormente, sino que nos interesa responder ambas, y así tener un conocimiento mas amplio sobre el movimiento de un cuerpo especifico. Estas ramas de la física generalmente se estudian en cursos básicos o de iniciación en física, pues son relativamente sencillos, aunque algunos problemas pueden llegar a ser muy complicados si no se comprenden bien los conceptos de la mecánica clásica. En lo personal, creo que la mecánica clásica es la rama de toda la física, pues todos los demás fenómenos que se fueron estudiando en lo posterior a la mecánica, basaron sus principios en esta amplia y rica rama de la física.

Problema Semanal de Física #2

Hola, ¿que tal?, aquí les comento que la respuesta del Problema Semanal de Física #1 es 672 m, (metros), y mirando por ahí las respuestas muy acertadas que pusieron, les recuerdo que es muy importante poner las unidades, pues la física es conocida como ''la ciencia de las unidades'', entonces no olviden especificar si son metros, kilómetros, centímetros... volts, etc. De ahí en fuera me da mucho gusto ver que participen con sus respuestas. Próximamente espero comenzar a subir vídeos para demostrar las respuestas de los problemas, mientras tanto, aquí el problema de la semana (también de cinemática para profundizar un poco) :

Una persona en un puente que esta sobre una calle, deja caer una piedra exactamente en el momento en que un camión empieza a pasar por abajo. El camión mide 10 m de longitud y la piedra se dejo caer desde una posición 5 m por arriba del vehículo. ¿Cuál debe ser, en km/h, la mínima velocidad del camión para que la piedra no lo golpee? (considere g=10 m/s^2)

Ahí esta el problema, espero sus comentarios con las respuestas, sugerencias, preguntas, dudas, etc, todo lo que me quieran decir es bien recibido. Sin mas, me despido y les publicare la respuesta de este problema el proximo sabado, junto con el siguiente problema, Adiós y ¡¡suerte!!.

Problema Semanal de Matemáticas #2

Antes de pasar al problema dos, les dejo la respuesta del problema anterior, tal como habíamos quedado. La respuesta del Problema Semanal de Matemáticas #1 es 30 000 (treinta mil) y se resolvía simplemente con principio multiplicativo, ¡espero que la hayan tenido bien!. Espero próximamente empezar a subir vídeos con las demostraciones y procedimientos de como se resuelven estos problemas, pero tenganme paciencia, que este proyecto apenas empieza.

El problema de esta semana también es de Combinatoria, ya que estamos en ese tema, pero estará un poquito mas cargadito, para retar nuestra habilidad en las mates. Sin mas que decir, aquí el problema:

Un club de matemáticas cuenta con 65 miembros. A 32 les gusta el álgebra, a 26 les gusta la trigonometria y a 21 les gusta la combinatoria; de estos, a 9 les gustan el álgebra y la trigonometria, a 7 les gustan el álgebra y la combinatoria, y a 5 les gustan la trigonometria y la combinatoria; por ultimo, sabemos que hay dos miembros a los que les gustan las 3 materias. ¿A cuantos miembros del club de matemáticas no les gusta ninguna de las materias?

Bueno ese es el problema, les deseo suerte, espero ver sus comentarios con respuestas o dudas o sugerencias, y ya saben, la respuesta la otra semana junto con otro problema.

Introducción al estudio de la Física

¿Qué es la Física?

La palabra Física proviene del termino griego physis que significa ''Naturaleza'', por lo tanto, la Física podría ser la ciencia que se dedica al estudio de los fenómenos naturales. Mas propiamente dicho, la física es la ciencia que se dedica al estudio de la materia, la energía, el espacio y el tiempo, y los fenómenos relacionados con estos conceptos.

La Física es una ciencia que se dedica al estudio de una gran cantidad de fenómenos naturales, al grado de que algunas personas afirman que la física lo estudia todo. Esto no es del todo correcto, pero tampoco del todo incorrecto, y les diré porque.

La física ciertamente puede estudiar la mayoría de los fenómenos de la naturaleza, mas sin embargo no todas y cada una de las características de dichos fenómenos. Un ejemplo de esto que acabo de decir seria, que la física puede estudiar varias cosas de una explosión, como lo son, el calor generado, la transformación de la energía, el movimiento de los fragmentos de materia producidos por la explosión, la onda sonora creado, etc.; pero también existirán detalles que no corresponden al estudio de la física, como el tipo de reacción que se produjo entre los elementos que componían a la sustancia que exploto.

Para las personas que nunca han llevado un curso de física puede resultar difícil creer la gran riqueza del campo de estudio de esta ciencia. La física estudia fenómenos tan variados y diversos como lo son el movimiento de los cuerpos tanto sólidos, como líquidos y gaseosos, las interacciones eléctricas y magnéticas de diversos materiales, el funcionamiento de aparatos electrónicos modernos, el origen de los rayos, la propagación del sonido, la naturaleza de la luz y los colores, etc.

Aparte, la física se divide en dos ramas principales, la Física Clásica y la Física Moderna. La física clásica estudia todos los fenómenos que suceden en la vida cotidiana o que son posibles de entender gracias a nuestro sentido común, como la caída libre de los cuerpos. En cambio, la física moderna toma un giro drástico para presentarnos el estudio de fenómenos que van mas allá de nuestro sentido común, y que solo se presentan bajo situaciones que son casi imposibles de recrear o experimentar en la actualidad; la física moderna estudia desde las partículas mas pequeñas que componen todo lo que vemos (y lo que no vemos) hasta las grandes galaxias que conforman nuestro universo.

En lo personal, puedo agregar que la física es una ciencia muy noble, en el sentido de que nos permite enaltecer nuestra inteligencia, gracias a la rigurosa necesidad de las matemáticas en el desarrollo de la física, y a la vez nos hace bien al alma, pues nos permite entender y conocer el funcionamiento de la naturaleza.

¿Qué es la Combinatoria?

Cuando estaba en 4to semestre de preparatoria, escuche por primera vez el termino Combinatoria. Resulta que estaba a punto de entrar a la Olimpiada Nacional de Matemáticas, y una de las materias que aparecía en  mi horario de entrenamientos era precisamente Combinatoria, pero yo no tenia ni idea de que era. Mas tarde me di cuenta de que esta materia era interesantisima, y en lo personal me pareció hasta divertida, así que a continuación les hablare de ella.

A continuación el concepto formal.

COMBINATORIA: Rama de las matemáticas que estudia las posibles agrupaciones de objetos tomados de un conjunto dado.

Bien, esto posiblemente no nos ilustre mucho, pero básicamente en combinatoria vamos a encontrar problemas en los que tengamos que determinar cuantas posibles combinaciones o agrupaciones o acomodos distintos podemos hacer con una serie de elementos. Algunos de los conjuntos mas comunes en los problemas de combinatoria son dados, monedas, cartas, prendas, alimentos, etc. Para entendernos mejor, planteemos un problema sencillo: ¿De cuantas maneras diferentes puede caer una moneda? La respuesta es simple, 2.

Habiendo leído ese problema puede parecer que es sencillo, pero no lo es tanto, los problemas se pueden hacer muy variados y muy complejos. Todos cuando cursamos nuestra educación primaria resolvimos alguna vez un problema clásico de combinatoria, como el siguiente:  Si Juan tiene 3 camisetas distintas, y cuatro pantalones distintos, ¿De cuantas maneras diferentes se puede vestir?

La respuesta al problema anterior es sencilla, pues aparentemente no necesitamos conocimientos avanzados de Combinatoria para darnos cuenta que son solo 12 combinaciones distintas las que Juan puede hacer con su ropa. Cabe destacar que la herramienta que observan en la imagen de arriba se llama Diagrama de Árbol, y como esa, existen muchas otras herramientas que vamos a ir detallando próximamente para que puedan mejorar su habilidad en la materia, o para que la conozcan un poquito mas.

En general la combinatoria se trata sobre todo en cursos avanzados, como olimpiadas nacionales o algunos otros concursos de mate, pero también la van a ver superficialmente en cursos de probabilidad y estadística, así que si se van a topar con una de estas situaciones, es mejor que la vayan conociendo.

En lo personal a mi la combinatoria me parece hasta divertida, y de vez en cuando me pongo a resolver problemas de esta materia en mis tiempos libres; espero que al igual que yo, la encuentren sumamente atractiva.

Problema Semanal de Física #1

Esta es la primera publicación de la sección Problema Semanal de Física, en donde estaré publicando semana tras semana una serie de problemas de física que servirán para retar las habilidades de los lectores, o bien para repasar los conocimientos que hayan adquirido en la materia. Estos problemas pueden tener un grado de dificultad un poco mas elevado que el promedio, pero están al alcance de todos, bastando con que se esfuercen un poco. Cada semana publicaré un problema nuevo junto con la respuesta del problema anterior. El problema de está semana es de Cinemática, una rama de la física que usualmente se estudia antes que las demás, por tener un relativo grado de sencillez. Sin mas que decir, aquí el problema:

Un sonar instalado en un navío, está a una altura de 6.8 m arriba de la superficie del agua. En determinado momento, emite un ultrasonido que, reflejado en el fondo del mar, regresa al aparato 1 segundo después de su emisión. Se sabe que el ultrasonido se propaga con velocidad constante en un medio dado y que, en el aire, esta velocidad vale 340 m/s, mientras que en el agua vale 1.4 x 10^3 m/s. Determine la profundidad local del mar.

El próximo sábado publicare la respuesta de este problema junto con un problema nuevo, espero les guste y les sea de provecho esta sección. Cualquier duda con respecto al problema haganmela saber y con gusto los atiendo. ¡¡Espero sus respuestas!!

Problema Semanal de Matemáticas #1

Esta es la primera publicación de la sección Problema Semanal de Matemáticas. En esta sección se pretende estar subiendo problemas periódicamente (una vez a la semana) para que los seguidores del blog encuentren un reto en el que poner a prueba sus habilidades en el área de las Matemáticas. Pasando una semana de la publicación, subiré un nuevo problema junto con la respuesta del problema anterior. Podrán encontrar en esta sección problemas de muy diversas ramas de las Matemáticas.

 Esta semana, por ser la primera, pondré un problema sencillo, que corresponde a una de las áreas mas interesantes de las Matemáticas, la Combinatoria. El problema dice así:

''¿Cuántos comités con un alumno de primer año, un alumno de segundo año y un alumno de tercer año, pueden formarse si se cuenta con 40 estudiantes de primero, 30 estudiantes de segundo y 25 de tercero?”

Espero sus respuestas, ¡¡Suerte!!

Bienvenidos!

Esta es la primer entrada que hago para este blog de Física y Matemáticas Para Todos. Bienvenidos, en  este sitio podrán encontrar muchísimas cosas muy interesantes con respecto a las materias de las que habla el nombre del blog, y también quizá algunas cosillas mas con respecto al mundo actual.

Por el momento (Julio del 2012) no hay mucho en el blog... de hecho no hay nada, pero con el paso del tiempo planeo ir metiendo muchas cosas; actualmente se me ocurren textos expositivos sobre diversos temas de física y matemáticas, enfocados en la acción didáctica, vídeos con resolución de problemas, alguna sección similar a ''problema de la semana'' en donde mis lectores podrán interactuar directamente, etc.

Tengo una idea clara de lo que busco con este blog, y es crear un sitio al que todos puedan acceder y  en el que puedan aprender, leer temas interesantes, estudiar, o solo pasar a divertirse un rato (¿porque no? La ciencia también es divertida, claro que si). Dado que no soy ningún experto en la materia de los blogs, estoy dispuesto a aceptar cualquier sugerencia, idea, comentario, y hasta correcciones ortográficas y gramaticales, todo con la finalidad de hacer de este sitio algo importante.

De momento no me queda mas que agradecerles su visita a este blog, reiterándoles mi promesa de hacer de esto un proyecto en constante crecimiento para beneficio de todos. Adiós.

Atte. César Romero.