Fenómenos físicos y químicos Evolución de la Fisica

FÍSICA QUÈ FACIL
Grado 3º Bimestre I
Prof. Gerson Maclena C.
Fenómenos físicos y químicos
Evolución de la Fisica
Capítulo 1
Albert Einstein
La Física es una de las ciencias más antiguas de la naturaleza; proviene de la palabra griega
"PHYSIS" que quiere decir naturaleza. La física se esfuerza siempre en presentar una imagen
clara del mundo que nos rodea. Es la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones. La
física está presente de algún modo en todos los fenómenos que podemos ver o imaginar.
Esta ciencia ocupa un lugar preferencial en la vida, pues busca conclusiones sobre los fenómenos
que ocurren en la naturaleza.
Una de las creaciones más importantes de nuestra mente humana es la física; nos representa
todo el esfuerzo del hombre por resolver problemas, comprender, interpretar, responder,
predecir y aprovechar el comportamiento de la naturaleza. Nuestro pensamiento nos lleva
hacia nuevos conocimientos para conocer lo desconocido y comprender el orden del Universo.
Los conceptos de la física se utilizan para comprender y conocer mejor el mundo circundante.
"El hombre sabio querrá estar siempre con quien sea mejor que él"
• Son ejemplos de fenómenos físicos:
• Son ejemplos de fenómenos químicos:
1. Cuando un clavo de acero (Fe + C) se dobla, sigue
siendo acero; luego podemos enderezarlo
recobrando su forma original.
2. Si calentamos una bola de hierro se dilata (aumenta
su volumen), si la enfriamos hasta su temperatura
inicial recupera su volumen original.
3. Un trozo de hielo (H2O) se derrite cuando elevamos
su temperatura, obteniéndose agua líquida; si la
enfriamos nuevamente hasta su temperatura inicial
(0 ºC), obtenemos nuevamente el hielo original.
La energía
luminosa
(candela), se
origina
por combustión
de gas propano
(fenómeno
químico), y el
fierro se dilata
(fenómeno
físico).
-
Platón
Entonces, ¿qué es un fenómeno físico?
1. Si calentamos hierro (sólido gris) al aire libre, en la
superficie se forma un polvo rojizo pardusco (óxido
de hierro, Fe2O3). Si enfriamos, es imposible obtener
nuevamente el hierro.
2. Cuando quemamos (combustión) papel, se desprende
humo (CO2 + CO + H2O) y queda su ceniza (K2CO3,
Na2CO3,...). Si juntamos el humo con la ceniza y los
enfriamos, es imposible obtener nuevamente el
papel.
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Entonces, ¿qué es un fenómeno químico?
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Diferencias entre fenómeno físico y fenómeno
químico
• Fenómeno físico
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Física
• Fenómeno químico
VIII. Física Moderna:
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La evolución histórica de la Física
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Ramas de la Física
• Para un mejor estudio de los fenómenos físicos, la física
se divide en ramas:
I. Mecánica:
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II. Acústica:
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Principales físicos de la humanidad.
Marie Curie fue la primera mujer
que ganó el Premio Nobel y la
primera persona que lo ganó dos
veces. Su brillante trabajo en
radiactividad le costo la vida por
una exposición excesiva a la
radiación. Curie acuñó el término
“radiactividad” para describir las
emisiones del uranio que observó
en sus experimentos. Junto con
su marido, descubrió los elementos Polonio y Radio.
«Nunca digamos: es imposible.
Digamos: no lo hemos hecho todavía».
Proverbio japonés
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Principales físicos de la humanidad
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La evolución histórica de la física se refiere a muchísimos
años atrás. 6000 a.C. culturas tan antiguas como la EGIPCIA
desarrollaron soluciones prácticas para poder atender
necesidades, tanto de orden vital como de servicios a sus
concepciones religiosas.
III. Calor:
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IV. Electricidad:
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V. Magnetismo:
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VI. Electromagnetismo:
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VII. Física Nuclear:
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Desde épocas remotas los hombres han tratado de
explicarse los fenómenos ocurridos y su mutua relación.
Como referencia puede citarse el eclipse de Sol. En los
hombres de la antigüedad este fenómeno producía pánico,
pero en la actualidad ya no ocurre lo mismo. Puesto que
las causas que lo generan han sido reveladas y el miedo se
ha convertido en admiración ante dichos fenómenos.
La física estudia los fenómenos ocurridos en la
naturaleza a todos aquellos como en las mitologías y los
libros sagrados de la antigüedad. Los sacerdotes y los
religiosos fueron quizás los físicos más antiguos de las
sociedades nacientes así como también sus regentores no
se esforzaron mucho en observar los hechos, ni en
interpretarlos científicamente casi toda su ciencia la sacaron
de la imaginación, atribuyendo a cada fenómeno entidades
que los producían. Así fue como el hombre creó
innumerables dioses del paganismo, espíritus de fuego, de
la luz y las tinieblas, del Sol, de la Luna, del rayo, del viento,
de los mares, etc.
En las culturas griegas, la mayoría de los pensadores
no experimentaron, sin embargo, podemos encontrar varios
ejemplos de experimentación en el período siguiente a
400 a.C., tal como Estratón de Elampssaco, quien realizó
muchas observaciones, que más tarde fueron recogidas
por Herón de Alejandría, sobre la presencia del aire en
los recipientes cerrados con un orificio de salida.
Fenómenos físicos y químicos
• La Física estuvo dominada por el pensamiento de
ARISTÓTELES
Arquímedes
(287 - 212 a.C.)
Sostenía que la materia es continua y compacta y que
la naturaleza no acepta ningún vacío. Esta es una de las
corrientes de la época llamada Filosofía Idealista. Los
principales representantes son Aristóteles, Sócrates, Platón,
etc.
Este gran sabio e inventor
griego nació en Siracusa, colonia
griega ubicada en Sicilia (Sur de
Italia). Además de descubrir la Ley
de la Palanca y dar un sinnúmero
de aplicaciones como la polea, los
aparejos, las catapultas, el tornillo
o espiral de Arquímedes para la
extracción de agua... etc., "El
problema de la corona del Rey
Hieron" es sin duda una de las
historias más conocidas de
Arquímedes, pues ella le condujo
al descubrimiento de la Ley del Empuje, que fue publicada
en su libro "Sobre los cuerpos flotantes".
Sus inventos impidieron por cerca de tres años a los
romanos poder invadir Siracusa, muriendo por manos de
los hombres del General romano Marcelo el año 212 a.C.
Su gran descubrimiento, fue llamado " Principio de
Arquímedes" que trata del estudio de los cuerpos que flotan
en los líquidos.
No obstante, existía otra teoría iniciada por DEMÓCRITO
(460 - 370 a.C.) que consideraba a la materia como la
base del Universo. Esta corriente era el materialismo, los
principales representantes eran Demócrito, Epícuro,
Leucipo, etc. Esta teoría fue reflotada por algunos
investigadores en el siglo XVII, al tratar de explicar ciertas
transformaciones químicas.
Tales de Mileto
(624 - 543 a.C.)
Fue un filósofo griego,
fundador de la escuela jónica,
considerado como uno de los siete
sabios de Grecia. Desde el punto
de vista de la electricidad, fue el
primero en descubrir que si se
frota un trozo de ámbar, éste
atrae objetos más livianos, y
aunque no llegó a definir que era
debido a la distribución de cargas,
sí creía que la electricidad residía
en el objeto frotado.
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De aquí se ha derivado el término electricidad,
proveniente de la palabra elektron, que en griego significa
ámbar, y que la empezó a emplear hacia el año 1600 d.C.,
el físico y médico inglés Willian Gilbert, cuando encontró
esta propiedad en otros muchos cuerpos.
Más tarde, alrededor del 150 a.C. Hiparco y Tolomeo
codificaron observaciones astronómicas para formular la
teoría que correlacionó la mayoría de los datos, para la
elaboración de un calendario, con las que hicieron posible
afortunadas predicciones de sucesos astronómicos.
Después de HIPARCO y TOLOMEO transcurrieron 13
siglos antes de que un astrónomo proporcionara una visión
nueva acerca de las relaciones entre los astros. Nicolás
Copérnico (1473 - 1543) estudió astronomía, llegando en
su empeño, en su obra "De Revolutionibus" (De las
Revoluciones), a crear una nueva teoría del movimiento
planetario, el conocido sistema heliocéntrico.
Aristóteles
(384 - 322 a.C.)
Leonardo Da Vinci
(1452 - 1519)
Nació el año 384 a.C. en Estagira-Grecia. Discípulo de
Platón. Fue profesor y luego protegido de Alejandro Magno.
Su mayor aporte al pensamiento
humano son sus "Tratados" sobre
Lógica, Psicología, Política y
Biología.
En el campo de la física se le
atribuye la invención del nombre
de esta ciencia, derivado de la
palabra griega: fgf que significa
Naturaleza. A él se debe la filosofía
aristotélica, que fue un modo (no
muy matemático) de ver y explicar
las cosas y que prevaleció durante dos mil años.
Célebre artista de la escuela
florentina. Nació en Vinci, cerca
de Florencia. Es conocido
especialmente como pintor;
autor de «La Gioconda», «La
Última Cena», «La Virgen en las
Rocas», etc. Fue rival de Miguel
Ángel y Rafael. Fue también
escultor; arquitecto, físico,
ingeniero, escritor y músico.
Como físico relacionó los
momentos estáticos con el
equilibrio de los cuerpos, es
decir, estableció las condiciones para el equilibrio de rotación
de los cuerpos rígidos. Se anticipó a Galileo en la descripción
del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Estudió
las fuerzas de rozamiento y comprendió muchas de sus
propiedades. Estos trabajos recién fueron publicados en
1797 por Venturini. Murió en el castillo de Cloux, cerca de
Amboise, Francia.
Física
Johanes Kepler
(1571 - 1630)
Este gran matemático y
astrónomo alemán nació en
Wuntenberg. Fue director del
Observatorio Astronómico de
Praga, sucediéndole en el cargo
a su maestro Tycho Brahe (15461601), de quien heredó sus
trabajos de mediciones
astronómicas, las que luego de
un minucioso y prolongado
estudio le permitieron descubrir
las leyes que describen el movimiento de los planetas y
que llevan su nombre, las mismas que, luego le permitieron
a Newton descubrir la ley de la Gravitación Universal. Sus
conclusiones se publicaron con los títulos de "Mysterium
Cosmographicum" (1596); "Astronomía Nouva" (1609) y
"De Harmonice Mundi" (1619).
Galileo Galilei
(1564 - 1642)
Sabio italiano. Nació en Pisa, y fue hijo de una familia
modesta. Su padre lo envió a la universidad para estudiar
Medicina cuando tenía 17 años, en donde lo apodaron "El
discutidor".
Pronto abandonó la carrera
por sentirse enormemente
atraído por las matemáticas y
ciencias naturales, en particular
por la mecánica y la astronomía.
Entre sus primeros descubrimientos está la ley de
isocronismo del péndulo, que
posteriormente aplicó Huygens
al reloj astronómico y de
navegación.
Además de realizar numerosos y variados experimentos
sobre objetos que caen, empleó ingeniosos argumentos
para convencer a sus lectores de que los objetos no caen
como predijo Aristóteles.
Llamó la atención acerca de puntos importantes
relacionados con la resistencia del aire, llegando a la
conclusión de que en el vacío absoluto todos los cuerpos
(livianos y pesados ) soltados libremente de una misma
altura deben caer al suelo en el mismo tiempo.
Construyó el primer telescopio, descubriendo con él la
irregularidad de la superficie lunar, los satélites de Júpiter,
y por sobre todo, impuso un nuevo modo de ver y estudiar
los fenómenos. Galileo, con sus experimentos y su agudo
razonamiento, descubre el movimiento uniformemente
acelerado y el concepto de aceleración constante. Galileo
estudió profundamente el movimiento; pero no llegó a
investigar las causas. NEWTON (1642 - 1727) llevó a la
culminación la obra de Galileo.
Sus trabajos fueron publicados en los libros "Diálogos
sobre los Dos Grandes Sistemas del Mundo" (1632) y
"Diálogo sobre dos nuevas ciencias" (1638).
Evangelista Torricelli
(1608 - 1647)
Científico italiano. Fue
discípulo del gran Galileo, por
quien llegó a saber que el aire
tenía peso. Tuvo serios
cuestionamientos a la popular
creencia de la filosofía
Aristotélica de que: "La
naturaleza le tiene horror al
vacío". Por aquella época se
sabía que una bomba de vacío
no podía "elevar" agua por
encima de los 10 m y para él
esto ocurría simplemente porque el aire o atmósfera es el
que por su peso puede equilibrar una columna de agua de
hasta 10 m y si ésta fuera de mercurio, de hasta 76 cm por
ser de mayor densidad. Luego, los líquidos suben por los
sorbetes cuando succionamos aire, porque disminuimos la
presión en esa zona, y no porque el líquido pretendía llenar
la parte vacía. Torricelli concluyó que la altura de la
atmósfera es aproximadamente de 500 km y su peso es de
10 N por cada cm2 al nivel del mar, en donde la presión es
máxima.
Isaac Newton
(1642 - 1727)
Este gigante de la ciencia
nació en la navidad de 1642 en
Woolsthorpe, Inglaterra, el
mismo año de la muerte de otro
gigante: Galileo Galilei.
Desarrollado en una familia
de clase media, vivió los
primeros años de su infancia al
cuidado de su abuela, y la falta
del afecto materno le formó un
temperamento
tímido,
introvertido e intolerable. A la
edad de 18 años asistió al Trinity College de la Universidad
de Cambridge. A los veintiséis años ocupa la cátedra de
Matemática en Cambridge, y cuatro años más tarde es
nombrado presidente de la Royal Society, cargo que ocupó
hasta el año de su muerte.
Entre sus principales aportes están: Las potencias de
un Binomio de Newton; el Cálculo Infinitesimal (diferencial
e integral); la Teoría Corpuscular de la Luz y su Dispersión:
las leyes de la Mecánica (1º; 2º y 3º), y la Ley de Gravitación
Universal.
Fenómenos físicos y químicos
Newton tuvo a la mano informaciones, indicios y
sugerencias de sus predecesores a quienes rindió tributo
cuando exclamó "si yo he podido otear más lejos en la
senda... se debe a que me apoyé sobre los hombros de
gigantes" el primero fue el gran Galileo, otros fueron el
francés Descartes (1596-1650) y el holandés Christian
Huygens (1629-1695). Este último, como Galileo, pensaba
fervientemente en que el mejor camino para aproximarse
a la ciencia es la matemática y la experimentación.
Daniel Bernoulli
(1700 - 1782)
Newton elaboró sus leyes que permiten interpretar la
forma cómo se relacionan los objetos físicos incluidos los
cuerpos cósmicos y, no solamente de interpretar sino de
crear sistemas mecánicos para aplicaciones en todos los
campos de la vida común, de la industria, el transporte
(desde un martillo hasta una nave cósmica).
Este afamado y honorable científico
nació en Suiza y provino de una
familia dedicada a las ciencias. Fue
matemático y físico, e impartió sus
enseñanzas en la Academia de
Ciencias de Rusia. Entre sus
principales contribuciones a la Física
está la ley que lleva su nombre: El
principio de Bernoulli, para explicar
el movimiento de los fluidos.
Publicó un tratado acerca de las
mareas, y en particular sentó las bases de la Teoría Cinética
de los Gases, introduciendo en la Física y en forma definitiva
los conceptos de átomos y moléculas.
Blaise Pascal
(1623 - 1662)
James Prescott Joule
(1818 - 1889)
Este científico francés fue
un niño prodigio que vivió solo
39 años, y sus últimos 16 años
los pasó en una profunda
contemplación religiosa. Fue
filósofo, físico y geómetra. En
1648 publicó en el libro "Traité
de L'Equilibre des Liquers", el
principio que hoy lleva su
nombre. Antes de cumplir los
18 años escribió un libro de
Geometría, e inventó la primera máquina calculadora.
Más tarde, en estrecha colaboración con Fermat
estableció los fundamentos de la teoría moderna de las
probabilidades.
Al enterarse de la experiencia de Torricelli envió a su
cuñado Florin Perier a la cúspide de la montaña Puy de
Dome (1 000 m), observando un descenso de 80 mm en
la columna de mercurio. Hizo lo mismo en la Iglesia de
Saint Jacques de la Boucherie (50 m) comprobando que
por cada 10,5 m la altura de mercurio desciende 1 mm.
Durante la primera mitad del siglo XIX se registraron
avances simultáneos y espectaculares en la comprensión
del carácter cinético de los gases, en la naturaleza del calor
y en la naturaleza atómica de las relaciones químicas.
Nació en Inglaterra. Estudió en la
Universidad de Manchester, en donde
fue discípulo de John Dalton. Durante
más de quince años, el excéntrico
fabricante de cerveza y científico
aficionado a la Física luchó gran parte
del tiempo contra el consenso de la
época: La existencia del calórico. A
finales de 1850 el cuidado y rigor de
sus investigaciones le permitió
establecer la equivalencia del trabajo
y el calor. Sin duda, estos trabajos sirvieron de base para
el establecimiento del Principio de Conservación de la
Energía.
James Watt
(1736 - 1819)
Ingeniero, natural de Escocia.
Fue hijo de fabricantes de
instrumentos y máquinas, de gran
talento e inventiva. En 1706 diseñó
una máquina de vapor mejorada,
pero no la había hecho funcionar
hasta que fue presentado ante
Matthew Boulton, el más grande
industrial inglés de finales del siglo
XVIII. Watt se sintió encantado de
poder emplear los artesanos e
instrumentos de la factoría de Boulton. No tardó mucho la
máquina de Watt en subir el agua que inundaba las
profundas minas. Boulton y Watt se convirtieron en los
primeros fabricantes de máquinas de vapor eficientes
alardeando: "vendemos lo que todo el mundo quiere:
¡Potencial!".