EL TRABAJO DE GALILEO

Galileo Galilei, comúnmente conocido como Galileo, Fue un italiano físico, matemático, astrónomo y filósofo que jugó un papel importante en la Revolución Científica. Sus logros incluyen la mejora del telescopio y las observaciones astronómicas consiguientes, y el apoyo a Copernicanismo. Galileo ha sido llamado el “padre de la moderna observacional la astronomía”, el padre “de la moderna la física”, el padre “de la ciencia”, y “el Padre de la ciencia moderna”. Stephen Hawking dice: “Galileo, quizás más que cualquier otra persona, fue responsable del nacimiento de la ciencia moderna.”

El movimiento de los objetos uniformemente acelerado, enseña en la escuela casi todos los altos y la asignatura de Física de la universidad, fue estudiado por Galileo como el tema de cinemática. Sus contribuciones a la astronomía observacional incluyen la confirmación de la telescópica las fases de Venus, El descubrimiento de los cuatro mayores satélites de Júpiter (Nombrado el satélites galileanos en su honor), y la observación y el análisis de las manchas solares. Galileo también trabajó en la ciencia aplicada y la tecnología, la invención de una mejora compás militar y otros instrumentos. 

El trabajo de Galileo: una aportación importante para la ciencia.
¿Cómo es el movimiento de los cuerpos que caen?
Experiencias de la caída libre de los cuerpos.
La caída libre de los cuerpos es un fenómeno cotidiano. Ya los antiguos griegos lo habían tratado de explicar, aunque sin realizar experimentos, sin embargo, sus ideas permanecieron casi 2000 años. Fue Galileo Galilei quien cambió esa manera de percibir dicho movimiento.
La descripción del movimiento de caída libre según Aristóteles. La hipótesis de Galileo.
Dio explicaciones sobre lo que sucedía en la naturaleza, así que el formulo teorías sobre la caída de los cuerpos afirmando que los mas pesados caían más rápido que los más ligeros.Esta teoría fue aceptada durante mucho tiempo hasta que Galileo realizó un estudio mas cuidadoso sobre el movimiento de los cuerpos al caer, descubrió que el movimiento de caída libre de dichos cuerpos la resistencia del aire es lo suficientemente pequeña, todos los objetos caen con la misma aceleración, la cual es invariable.
Esta explicacion de este fenomeno sucede en el vacio, es decir, en el espacio ya que aqui en la tierra el vacio no existe, por que todos los objetos hacen fricción con el aire.
Nota. El vacio lo definimos como la ausencia total de materia.
En la caída libre de los cuerpos la distancia corresponde a la altura y se representa por la letra (h), la aceleración se debe a la fuerza de gravedad (g) 9.8 m/s2.
La velocidad (v) de un cuerpo que cae desde el reposo después de un tiempo (t), se expresa: v= g.t
Ejemplo.
Calcular la velocidad con la que cae una pelota del segundo piso de mi casa, en un tiempo de 5.5 segundos.
Datos Formula Sustitución y Operación Resultado
V= ? V=g.t V= 9.8 m/s2 * 5.5 s V= 53.9 m/s
g= 9.8 m/s2
t= 5.5 s
Un cuerpo al caer lo hace con una aceleración uniforme, se puede utilizar la siguiente ecuación: a= vf – v0 / t

 

Diferencia entre velocidad y aceleración:

La velocidad es la distancia recorrida por un cuerpo entre el tiempo empleado para ello.
la aceleracion es el incremento de la velocidad entre el tiempo empleado en ello.
la diferencia es que la velodidad es variable y la aceleracion es constante.
la aceleracion es la diferencia de dos velocidades entre el tiepo. 

Bibliografía:

http://www.misecundaria.com/Main/ElTrabajoDeGalileo

http://www.buenastareas.com/ensayos/El-Trabajo-De-Galileo-Una-Aportaci%C3%B3n/3843182.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Diferencia-Entre-Velocidad-y-Aceleracion/3508117.html

La descripción de las fuerzas en el entorno

La fuerza es la acción capaz de hacer cambiar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo y de producir deformaciones en él. La fuerza es una magnitud que se mide con el newton (cantidad de fuerza que se ejerce para levantar del suelo un objeto de cien gramos).

La fuerza se puede ejercer por contacto directo (como al empujar un objeto) o por distancia (como un imán). 

ELEMENTOS DE LA FUERZA

• Dirección
• Sentido
• Intensidad
• Punto de aplicación

Las fuerzas se representan mediante vectores que tienen un punto de origen, la magnitud representada por la longitud del vector, la dirección sobre la cual actúa, el sentido hacia el que va que está señalado por la punta de la flecha. 

      Para representar un vector se necesita una escala convencional, la cual se establece de acuerdo con la magnitud del vector y el tamaño que se le desee dar.

FUERZA RESULTANTE
Cuando sobre un cuerpo actúan varias fuerzas simultáneamente, al conjunto se les denomina sistemas de fuerzas. Cada una de estas fuerzas se llama componente del sistema. La suma de todas las fuerzas aplicadas a un mismo punto se conoce como resultante.
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas de la misma dirección y sentido, el resultante es otra fuerza de la misma dirección y sentido. Si actúan fuerzas de la misma dirección y sentido contrario, el resultante es una fuerza de la misma dirección, con el sentido de la mayor.
En un sistema mecánico cuando tienes más de una fuerza actuando la suma vectorial de estas es la fuerza resultante.
La fuerza resultante es una fuerza que por si sola produciría el mismo efecto que todo el sistema de fuerzas.
Según el tipo de sistemas que veas depende la complejidad del cálculo necesario, pudiendo resolverse también gráficamente.

Un ejemplo para ayudar:
Si dos caballos tiran de un carro en la misma dirección, uno con una fuerza de 150 kilogramos fuerza y el otro con una fuerza de 120 kilogramos fuerza, la fuerza resultante sería de 270 kilogramos fuerza. Puedes pensar que podríamos reemplazar los dos caballos por un buey que haga esa fuerza y obtendríamos el mismo resultado.
Ahora piensa que los pongamos a tirar a los mismos caballos en sentido opuesto, en ese caso la resultante será 30 kilogramos fuerza en dirección de caballo más fuerte.

El término de fuerza es uno de los conceptos fundamentales sobre el que se basa la física actual. Las fuerzas son magnitudes vectoriales que, además de tener magnitud, tienen dirección y sentido; por lo tanto:

Si actúan varias a la vez sobre un cuerpo se han de aplicar, para su composición, las reglas de suma de vectores para hallar la resultante total (fuerza total o resultante) que actúa sobre el cuerpo.

 Bibliografía:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Fuerza-Resultante/167483.html 

http://www.estudiaraprender.com/2012/08/la-descripcion-de-las-fuerzas-en-el.html

LEYES DEL MOVIMIENTO. Tema 1. la explicación del movimiento en el entorno

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.

Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

Fundamentos teóricos de las leyes

El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con "cantidad de materia".

Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad.

En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.

En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpo compone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso, hasta llegar a un lugar inmóvil, es decir, al sistema de referencias de los movimientos absolutos.

De acuerdo con esto, Newton establece que los movimientos aparentes son las diferencias de los movimientos verdaderos y que las fuerzas son causas y efectos de estos. Consecuentemente, la fuerza en Newton tiene un carácter absoluto, no relativo.

Estas leyes enunciadas por Newton y consideradas como las más importantes de la mecánica clásica son tres: la ley de inercia, relación entre fuerza y aceleración, y ley de acción y reacción.

Newton planteó que todos los movimientos se atienen a estas tres leyes principales formuladas en términos matemáticos. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m.

PRIMERA LEY

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento uniforme y en línea recta, salvo en cuanto mude su estado obligado por fuerzas exteriores.

Los proyectiles perseveran en su movimiento, salvo en cuanto son retardados por la resistencia del aire o por la fuerza de la gravedad que los impele hacia abajo. Un trompo cuyas partes coherentes son perpetuamente desviadas del movimiento rectilíneo, no cesa de girar sino en cuanto es retardado por el aire. Sin embargo, los cuerpos mayores de los planetas y cometas conservan por más tiempo sus movimientos progresivos y circulares, que se efectúan en espacios menos resistentes.

Al lanzarse un paracaidista desde un avión, su cuerpo tiene un movimiento de caída libre. Cuando se abre el paracaídas, éste frena su caída debido a la resistencia del aire.

     En ausencia de corrientes de aire, la suma de fuerzas es igual a cero, el paracaidista desciende con velocidad constante, con movimiento rectilíneo uniforme. No es necesaria una fuerza para que el cuerpo se mueva en línea recta con velocidad constante.

     En la antigua Grecia se pensaba que el estado natural de cualquier objeto era el reposo y, por tanto, era necesaria una fuerza para que se mantuviera en movimiento. Esto parecía ser cierto porque no se tomaban en cuanta las fuerzas de fricción.

     En la actualidad se sabe que en el espacio exterior; donde las fuerzas de fricción son muy pequeñas, un cuerpo puede viajar millones de kilómetros sin que su velocidad disminuya.

     El conocimiento intuitivo de que era necesaria una fuerza para mantener un cuerpo en movimiento era tan natural que se necesitó de un genio como Galileo para ponerlo en duda.

     Más tarde, Newton contribuyó a las observaciones de Galileo y resumió la primer ley del movimiento de la siguiente forma:

     Los cuerpos que están en reposo continúan en reposo, a menos que una fuerza actúe sobre ellos.

     Todo cuerpo que se mueve en línea recta con velocidad constante continúa su movimiento, a menos que sea perturbado por una fuerza que actúe sobre él.

 

 INERCIA

El concepto de inercia está íntimamente relacionado con la primera ley de movimiento. Una definición común de ésta es:

     Inercia es la medida de la tendencia de un objeto en reposo a permanecer en reposo y de un objeto en movimiento a permanecer en movimiento con su velocidad original.

     Se sabe que para un camión de carga la inercia es mucho mayor que para una carretilla, porque es mucho más fácil mover la carretilla que el camión. También se puede detener con mayor facilidad una carretilla que un camión cuando ambos se mueven con la misma velocidad. Es difícil alterar el estado de movimiento de un objeto cuya inercia es grande. La inercia de un objeto está relacionada con su masa; así, una masa de 1 kg tiene cierta inercia y una masa de 2 kg tiene el doble de inercia.

Segunda Ley

El cambio del movimiento es proporcional a la fuerza motriz imprimida y se efectúa según la línea recta en dirección de la cual se imprime dicha fuerza.

Si alguna fuerza imprime un movimiento cualquiera, la fuerza doble, triple, etc., generará doble o triple movimiento, ya sea que esas fuerzas se apliquen simultáneamente o graduada y sucesivamente. Y este movimiento (en el mismo plano, con la fuerza generatriz determinada), si el cuerpo se movía ya antes, se agrega a aquel movimiento si él obra en el mismo sentido, o, al contrario, lo disminuye o lo desvía oblicuamente y se compone con él según la acción de ambos.

Esto se representa así:

     Si la fuerza es directamente proporcional a la aceleración (a mayor fuerza, mayor aceleración)

     y la masa es inversamente proporcional a la aceleración (a mayor masa, menor aceleración)

si se reúnen ambas expresiones:

de donde:

     La proporcionalidad se puede transformar en una igualdad si se incorpora una constante de proporcionalidad K.

F = K m a

     La constante vale 1 si utilizamos las unidades apropiadas para la masa y la aceleración.

K = 1

     La expresión de la segunda ley de Newton es:

F = m a

fuerza = masa x aceleración

    La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que le produce.

Tercera Ley

A toda acción se opone siempre una reacción contraria e igual; es decir: que las acciones entre dos cuerpos son siempre iguales entre sí y dirigidas en sentido contrario.

Todo cuerpo que oprime o atrae hacia sí a otro, es, a su vez, oprimido o atraído. Si alguien oprime una piedra con el dedo, también su dedo es oprimido por la piedra. Si un caballo tira de una piedra atada por una cuerda, también (por decirlo así) es atraído igualmente el caballo hacia la piedra, pues la cuerda, tensa en todos sus puntos con el mismo esfuerzo, tirará del caballo hacia la piedra, lo mismo que de la piedra hacia el caballo, e impedirá en tanto el progreso o el avance de uno de ellos en cuanto promoverá el avance del otro. Si algún cuerpo choca con otro, mudará el movimiento de éste con su fuerza, del mismo modo que, a su vez, en el movimiento propio sufrirá mutación en sentido contrario del otro (por la unidad de la presión transformada). A estas acciones son iguales los cambios, no de las velocidades, sino de los movimientos, siempre que se trate de cuerpos que no sufren otro impedimento exterior. En efecto los cambios de las velocidades realizados en direcciones contrarias, por cuanto los movimientos se cambian igualmente, son recíprocamente proporcionales a las masas de los cuerpos. Esta ley es válida también para las atracciones, como se probará en el próximo escolio.

De acuerdo con la expresión F = m a de la segunda ley de Newton, las unidades son: [F] = (1 kg) (1 m/s²) = 1 N.

     A esta unidad se le lama newton (N) y es la unidad de fuerza que se utiliza en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

     La segunda ley estudia el efecto que tienen las fuerzas no equilibradas que actúan sobre un objeto. Por ejemplo, la fuerza no equilibrada aplicada por un bat sobre una pelota hace que ésta se acelere (cambia su velocidad); es decir, fuerzas no equilibradas causan aceleraciones.

     Masa es una medida de la inercia de un objeto

     Peso es la medida con que la fuerza de gravedad ejercida por la Tierra atrae al objeto hacia su centro.

F = m a

W = m g

     Por ejemplo, si la masa de Juan es 60 kg, su peso es:

W = (60 kg)(9.8 m/s²)

W = 588 N

Bibliografía:

http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/AntologiadeFisica/leyesmovimiento.htm

http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/secundaria/ciencias-2/movimiento/1806-Leyes-del-movimiento.html

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Leyes_de_Newton.html

 

EFECTOS DE LAS FUERZAS EN LA TIERRA Y EL UNIVERSO

En el vacío todos los cuerpos caen con la misma aceleración constante. Esto significa que el efecto de la gravedad es siempre el mismo en todos los cuerpos, independientemente de su peso. Esto puede ser difícil de entender pues esta ley sucede en el vacío pero en el mundo en el que vivimos no parece ser cierto que dos cuerpos, de diferente peso, caigan a la misma aceleración constante.

Si observamos la caída de una hoja de un árbol veremos que cae lentamente, ondulando en el aire y la hoja termina en el suelo suavemente; en cambio si un martillo cae desde el mismo árbol lo hará en línea recta y con mayor rapidez. Esta diferencia en la caída no tiene que ver con que la gravedad actúe de manera diferente en estos cuerpos. La diferencia se da por la oposición del aire en los objetos. 

En el vacío (sin aire) todos los objetos caen a la misma velocidad porque no hay resistencia del aire.

Fue Galileo Galilei quien explicó este movimiento de aceleración, aunque ya antes se había tratado de explicar la caída de los cuerpos, Aristóteles y Leonardo Da Vinci fueron algunos de los que hicieron aportaciones a dicho tema.

Observa los siguientes vídeos en donde se habla de la caída libre:

A la aceleración constante que tienen los cuerpos en el vacío se le conoce como movimiento uniformemente acelerado. Para comprender este concepto es necesario saber el concepto de las derivadas. Isaac Newton realizó una importante aportación al inventar el cálculo diferencial y así facilitar la descripción del movimiento uniformemente acelerado.

La aceleración es igual al cambio de la velocidad con respecto al cambio del tiempo.

Gráfica de fuerza gravitacional en función de la distancia

Otra aportación de Newton fue la Ley de la gravitación universal: la fuerza de atracción es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

Newton llegó a la conclusión de que la fuerza que ejerce el sol sobre un planeta es:

Proporcional a la masa del planeta

Proporcional a la masa del sol

Inversamente proporcional a la distancia entre ambos pero elevada al cuadrado. 

Esta ley se puede extender al movimiento de las estrellas y galaxias.

BIBLIOGRAFÍA:
http://www.estudiaraprender.com/2011/11/efectos-de-las-fuerzas-en-la-tierra-y.html

UN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA METERIA. LOS MODELOS CINETICOS. LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTO

El hacer modelos siempre ha sido una respuesta del hombre para entender el mundo. Los científicos entienden por modelo una representación o analogía conveniente de un sistema real.

Características e importancia de los modelos en la ciencia.

Los modelos son fundamentales para explicar el mundo en el que vivimos, y a lo largo de la historia han permitido avanzar en su conocimiento. Tienen varias características que se explicarán y ejemplificarán a continuación:

Un modelo siempre está relacionado con un objeto, un sistema o un proceso al que representa.

Un modelo es un instrumento empleado para responder las preguntas de la ciencia; con él se obtiene información que no puede conseguirse directamente.

Los modelos se diferencian de los objetos, sistemas o procesos que representan. En general, son más sencillos y lo eliminado no tiene un interés explícito para lo que fundamentalmente representan. Los resultados de hipótesis o predicciones proporcionan nueva información sobre el modelo.

La posibilidad de repetir una y otra vez los experimentos y las observaciones hace que el conocimiento sea objetivo y confiable.

Los modelos se desarrollan por medio de un proceso iterativo en el cual la evidencia empírica permite revisar y modificar sus presupuestos básicos.

La importancia de estos modelos es que nos ayudan a entender, experimentar, predecir fenómenos que puedan ser comprobados experimentalmente, y por lo tanto, a lo largo de toda nuestra vida nos han permitido obtener un conocimiento más avanzado. 

Aristóteles creía que toda la materia existente en el universo estaba compuesta por cuatro elementos básicos los cuales eran: tierra, agua, fuego y aire. Estos elementos sufrían la acción de la gravedad y la ligerez.

También creía que la materia era continua, esto es, que cualquier clase de materia podía dividirse sin límite hasta quedar en partes cada vez más pequeñas.

Sin embargo, los filósofos griegos fueron quienes, por primera vez se preocuparon por estudiar la constitución íntima de la materia. Basados en razonamientos lógicos, Leucipo y su discípulo Demócrito propusieron la primera teoría atómica llamada “Discontinuidad de la Materia”, que explicaba que la materia era discontinua y que estaba formada por pequeñas partículas indivisibles a las que llamaron átomos.

LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTO:

La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado.

ENERGIA MECANICA

 Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

Energía cinética

 

El trabajo realizado por fuerzas que ejercen su acción sobre un cuerpo o sistema en movimiento se expresa como la variación de una cantidad llamada energía cinética, cuya fórmula viene dada por:

 

El producto de la masa (m) de una partícula por el cuadrado de la velocidad (v), se denomina también fuerza viva, por lo que la expresión anterior se conoce como teorema de la energía cinética o de las Fuerzas Vivas.

Energía potencial gravitatoria

Todo cuerpo sometido a la acción de un campo gravitatorio posee una energía potencial gravitatoria, que depende sólo de la posición del cuerpo y que puede transformarse fácilmente en energía cinética.

Un ejemplo clásico de energía potencial gravitatoria es un cuerpo situado a una cierta altura (h), sobre la superficie terrestre. El valor de la energía potencial gravitatoria vendría entonces dado por:

Siendo (m) la masa del cuerpo y (g) la aceleración de la gravedad, (h) la altura.

Si se deja caer el cuerpo, adquiere velocidad y, con ello, energía cinética, al tiempo que va perdiendo altura y su energía potencial gravitatoria disminuya.

Bibliografía:

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Laboratorio/Energia/LabEnergia.htm

http://www.hiru.com/fisica/energia-cinetica-y-energia-potencial 

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica