GUIA No. 2

PREGUNTA ESENCIAL

¿Cómo entender los Eventos de la naturaleza de manera activa y dinámica?

La palabra "naturaleza" generalmente se refiere a la palabra física en su condición normal. Si algo es "natural," significa que no ha sido modificado por las acciones (inteligentes) del hombre. Muchos de nosotros amamos la "naturaleza", el medio ambiente no dañado, el mundo de bosques, ríos, montañas y praderas.

La naturaleza es dinámica y activa, pero de acuerdo con el punto de vista del mundo conocido como "naturalismo," no hay nada, más allá de la naturaleza, que tenga alguna influencia o efecto casual sobre ella misma. Puede ser que Dios no exista o bien que ese Dios no tenga ningún efecto ni influencia sobre la naturaleza. Algunos podrían sugerir que se puede considerar a la naturaleza como un ser creativo. El Naturalismo proclama que la vida sobre la tierra se formó a partir de sustancias naturales, mediante la selección natural para fines naturales. No existe una realidad que pueda ser llamada propiamente sobrenatural. Las realidades espirituales, conforme al naturalismo, pueden consistir en ilusiones o realidades naturales complejas y poco comunes. Sobre la tierra parece haber una gran cantidad de diferentes personalidades consientes. El naturalismo por definición dice que la personalidad surgió (evolucionó) a partir de elementos impersonales, de aquello que era únicamente materia y energía. No hay nada en un universo naturalista que sea esencialmente personal.
No solamente debió haber surgido la personalidad a partir de los elementos impersonales, además, supuestamente también surgió espontáneamente, sin dirección ni guía de ninguna fuente personal. Esto parecería violar la ley natural de causa y efecto. La energía se disipa. La complejidad tiende a la simplicidad. Ningún sistema llega a ser más complejo de manera espontánea, a menos que se agregue energía y orden adicionales desde el exterior del sistema. Una "causa" debe contener también el "efecto" o al menos tener la suficiente complejidad para ser capaz de producir el "efecto" menos complejo.

PREGUNTAS DE UNIDAD

¿Por qué es importante Cuantificar los Eventos de la Naturaleza?

El tiempo es una parte del sistema de medición utilizado para la secuencia de eventos, para comparar la duración de los eventos y los intervalos entre ellos, y para cuantificar las tasas de cambio, tales como los movimientos de los objetos . La posición temporal de los acontecimientos con respecto a la transitoria la actualidad está cambiando continuamente, los acontecimientos suceden, a continuación, se encuentran cada vez más en el pasado . El tiempo ha sido un tema importante de la religión , la filosofía y la ciencia , pero la definición de una manera no controvertida aplicable a todos los ámbitos de estudio siempre ha eludido a los más grandes eruditos. Algunos estados definición simple que "el tiempo es lo que los relojes de medida".
El tiempo es uno de los siete fundamentales magnitudes físicas en el Sistema Internacional de Unidades . El tiempo se utiliza para definir las cantidades a otras personas - tales como la velocidad - para definir el tiempo en términos de cantidades, ello se traduciría en la circularidad de la definición . Una definición operativa de tiempo, en donde se dice que la observación de un cierto número de repeticiones de uno u otro evento estándar cíclico (como el paso de un péndulo de libre oscilación) constituye una unidad estándar como el segundo , es de gran utilidad en la realización de dos experimentos avanzados y de los asuntos cotidianos de la vida. La definición operativa deja de lado la cuestión de si hay algo que se llama tiempo, aparte de la actividad de contar que acabamos de mencionar, que fluye y que se puede medir. Las investigaciones de un continuo único llamado espacio-tiempo poner preguntas sobre el espacio en preguntas sobre el tiempo, preguntas que tienen sus raíces en las obras de los primeros estudiantes de la filosofía natural .

¿Para qué estudiar y entender los movimientos de partículas y cuerpos grandes?

La dinámica estudia el movimiento de los cuerpos considerando las causas que lo producen. Es una rama de la Mecánica que abarca casi toda la Mecánica Clásica.
“Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo y uno en movimiento continuará en movimiento con velocidad constante, a menos que actúe una fuerza sobre el cuerpo que altere su estado de reposo o de movimiento Si el común centro de masa de los dos cuerpos se considera que está en reposo, cada cuerpo se desplaza a lo largo de una sección cónica que tiene un foco en el centro de masa del sistema (en el caso de una hipérbola: la rama en el lado de que se centran). Los dos cónicas estarán en el mismo plano. El tipo de cónica ( círculo , elipse , parábola o hipérbola ) está determinada por la búsqueda de la suma de la energía cinética combinada de dos cuerpos y la energía potencial cuando los cuerpos están muy separadas. (Esta energía potencial es siempre un valor negativo, la energía de rotación de los cuerpos alrededor de sus ejes no se cuenta aquí).
• Si la suma de las energías es negativa, entonces ambos traza cabo elipses.
• Si la suma de ambas energías es cero, entonces los dos trazan parábolas. Como la distancia entre los cuerpos tiende a infinito, su velocidad relativa tiende a cero.
• Si la suma de ambas energías es positivo, entonces los dos trazan hipérbolas. Como la distancia entre los cuerpos tiende a infinito, su velocidad relativa tiende a algún número positivo.
Nota: El hecho de que tiene una órbita parabólica de energía cero surge de la suposición de que la energía potencial gravitatoria tiende a cero cuando los cuerpos son infinitamente lejos. Se puede asignar un valor a la energía potencial en el estado de separación infinita. Ese estado se supone que tiene cero de energía potencial (es decir, 0 julios) por convención.
No se sabe mucho acerca del problema de n-cuerpo para n ≥ 3 como para n = 2. El caso n = 3 fue el más estudiado y de muchos resultados pueden generalizarse a los grandes n. Muchos de los primeros intentos de entender el problema de 3 cuerpos fueron cuantitativos, con el objetivo de encontrar soluciones explícitas para situaciones especiales.
¿Cómo entender las causas por las cuales se produce el movimiento?
El gran filósofo griego Aristóteles (384 a. C. – 322 a. C.) propuso explicaciones sobre lo que ocurría en la naturaleza, considerando las observaciones que hacía de las experiencias cotidianas y sus razonamiento, aunque no se preocupaba por comprobar sus afirmaciones. Aristóteles formuló su teoría sobre la caída de los cuerpos afirmando que los más pesados caían más rápido que los más ligeros, es decir entre más peso tengan los cuerpos más rápido caen. Esta teoría fue aceptada por casi dos mil años hasta que en el siglo XVII Galileo realiza un estudio más cuidadoso sobre el movimiento de los cuerpos y su caída, sobre la cual afirmaba: "cualquier velocidad, una vez impartida a un cuerpo se mantendrá constantemente, en tanto no existan causas de aceleración o retardamiento, fenómeno que se observará en planos horizontales donde la fricción se haya reducido al mínimo" Esta afirmación lleva consigo el principio de la inercia de Galileo la cuál brevemente dice: "Si no se ejerce ninguna fuerza sobre un cuerpo, éste permanecerá en reposo o se moverá en línea recta con velocidad constante" . El fue estudiando los movimientos de diversos objetos en un plano inclinado y observó que en el caso de planos con pendiente descendente a una causa de aceleración, mientras que en los planos con pendiente ascendente hay una causa de retardamiento. De esta experiencia razonó que cuando las pendientes de los planos no son descendentes ni ascendentes no debe haber aceleración ni retardamiento por lo que llegó a la conclusión de que cuando el movimiento es a lo largo de un plano horizontal debe ser permanente. Galileo hizo un estudio para comprobar lo que había dicho Aristóteles acerca de la caída de los cuerpos, para hacerlo se subió a lo más alto de la torre de Pisa y soltó dos objetos de distinto peso; y observó que los cuerpos caen a la misma velocidad sin importar su peso, quedando así descartada la teoría de la caída de los cuerpos de Aristóteles.
Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo. En tanto que constituyen los cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones y la validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos.

PREGUNTAS DE CONTENIDO

¿PARA QUÉ Y CÓMO REPRESENTAR EL MOVIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS EN PLANO CARTESIANO?

En el estudio de la mecánica clásica es muy conveniente describir el movimiento de los objetos en términos del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta los agentes que lo producen. A esta parte de la mecánica clásica que describe el movimiento se le llama cinemática y podrás aprender más sobre ella en la unidad 4. La palabra cinemática proviene de "cine" que significa movimiento y "matica" que significa matemática.
En el estudio del movimiento de traslación se describe al objeto en movimiento como una partícula sin importar su tamaño. En general, una partícula es una masa parecida a un punto de tamaño infinitesimal. En Física es necesario explicar el comportamiento de los objetos. Para esto se utilizan las gráficas.

¿CÓMO APLICAR LAS LEYES DE LA DINÁMICA A NUESTRA VIDA DIARIA?

Primera ley de newton o ley de la inerciatodo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él tu solo estas en equilibrio si estas en reposo (si no te mueves, parado, sentado, acostado) o está en un mru (movimiento rectilíneo uniforme o se que vallas en un auto a una velocidad constante sin aceleración)

Segunda ley de newton o ley de fuerza

el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. Si un cuerpo está en movimiento y se le aplica una fuerza neta la fuerza modificara el movimiento y cambiara la velocidad o la dirección o sea que si tu esta en movimiento y de repente te empujan tu velocidad o trayectoria cambiara


Tercera ley de newton o ley de acción y reacción

con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto la mas fácil a toda acción corresponde una reacción igual a la contraria
Un ejemplo seria cuando un avión va en el cielo los motores del avion van ejerciendo una fuerza hacia atrás y por esto recibe una reacción que lo impulsa hacia adelante.



¿PORQUE ES IMPORTANTE IDENTIFICAR LAS FUERZAS DE CONTACTO?

Las fuerzas de contacto son ciertos tipos de fuerzas que se presentan en los objetos que interactúan y que estan físicamente en contacto (Por ejemplo: la fuerza con que se empuja un objeto, la fuerza de fricción, etc.) y son importantes identificarlas porque son la relación existente entre dos cuerpos de un sistema en la cual el estado de velocidad de cada uno de estos cuerpos es determinado por la actividad del otro


¿QUE ES FUERZA DE ACCION A DISTANCIA Y POR QUE ES IMPORTANTE COMPRENDER EL CONCEPTO DE PESO?

La fuerza de acción a distancia Son las que no necesitan contacto para producir efecto. Entre ellas puedes citar: las gravitacionales, entre masas; las eléctricas, entre cargas eléctricas y las magnéticas entre polos magnéticas. En todas ellas, las fuerzas gravitacionales, eléctricas y magnéticas son inversas al cuadrado de la distancia que las separa y directamente proporcionales a las masas, cargas o polos, respectivamente.
el peso es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, originado por la aceleración de la gravedad, cuando esta actúa sobre la masa del cuerpo. Al ser una fuerza, el peso es en sí mismo una cantidad vectorial, de modo que está caracterizado por su magnitud y dirección, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra. Por extensión de esta definición, también podemos referirnos al peso de un cuerpo en cualquier otro astro (Luna, Marte, ...) en cuyas proximidades se encuentre.

¿QUE ES FUERZA CENTRIPETA Y POR QUE ES FUNDAMENTAL TENER CLARIDAD EN EL CONCEPTO EN EL MOVIENTO CIRCULAR?
La Fuerza Centrípeta es toda fuerza o componente de fuerza dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria de una partícula. Así, en el caso del movimiento circular uniforme, la fuerza centrípeta está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular y es necesaria para producir el cambio de dirección de la velocidad de la partícula. Si sobre la partícula no actuase ninguna fuerza, se movería en línea recta con velocidad constante.

En cinemática, el movimiento circular (llamado también movimiento circunferencial) es el que se basa en un eje de giro y radio constante, por lo cual la trayectoria es una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.

¿POR QUE ES IMPORTANTE EL PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA?

La conservación de la energía requiere que la energía mecanica total de un sistema permanezca constante en cualquier sistema aislado de objetos que interactuan sólo a atraves de fuerzas conservativas.

¿POR QUE ES IMPORTANTE TENER CLARO EL CONCEPTO DE TRABAJO EN FÍSICA?

Este concepto deriva de la nocion del esfuerzo que es necesario realizar para desplazar objetos. Es intuitivo que el esfuerzo esta relacionado con la fuerza que se ejerce, pero es algo distinto. Cuando levanto un cajon y lo coloco en una estanteria tengo que ejercer una fuerza igual a su peso, pero el esfuerzo es mayor cuanto mas alto es el estante donde lo ubico. Si desplazo un mueble de un lugar a otro la fuerza a ejercer es siempre la misma (la necesaria para vencer el rozamiento) pero el esfuerzo es tanto mayor cuanto mas lejos lo llevo. Ademas el esfuerzo depende de la direccion del desplazamiento en relacion a la fuerza: el esfuerzo necesario para transportar una valija depende de si el desplazamiento es horizontal, en subida, o en bajada.
Estas observaciones cotidianas indican que el esfuerzo depende de la magnitud de la fuerza, de la magnitud del desplazamiento y del angulo entre el desplazamiento y la fuerza. Basados en estos hechos definimos el trabajo mecanico de modo de respetar la nocion intuitiva de esfuerzo, aunque con la precision y rigor que corresponde a una magnitud fisica.