Tema 1. Los modelos de la ciencia.
Características e importancias de los modelos de la ciencia:
El modelo en ciencia es una representación abstracta de un fenómeno complicado o poco conocido, de manera que cuando es comparado con el modelo (más simple y conocido) permite darle una explicación matemática.
Los científicos trabajan sobre modelos provisionales tratando de explicar o intentando interpretar fenómenos. Un modelo es algo, inventado, que se acepta como “válido” si permite explicar los datos conocidos. Ni siquiera los científicos más ingenuos creen que el modelo perfecto representa perfectamente lo real. Las verdades científicas no son la Verdad, su papel es más humilde. Desde este punto de vista, parte de la grandeza de la Ciencia está ligada a la capacidad para reconocer sus limitaciones y a la aceptación de la provisionalidad de sus conocimientos.
Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y desconteniua de la materia:
Demócrito:
Autor de numerosas obras, Diógenes Laercio le atribuye 73 obras, que trataban de Matemáticas, Física, Gramática y Ética. De todas ellas sólo algunos fragmentos han llegado hasta nosotros. Según su teoría atómica de la materia, todas las cosas están compuestas de partículas diminutas, invisibles e indestructibles de materia pura que se mueven por la eternidad en un infinito espacio vacío. Los átomos son de la misma materia, pero difieren en forma, medida, peso, secuencia y posición. Sostenía la creación de mundos como la consecuencia natural del incesante movimiento giratorio de los átomos en el espacio. Además escribió sobre ética, proponiendo la felicidad como el mayor bien, lográndose a través de la moderación, la tranquilidad y la liberación de los miedos.
Se le atribuyen también los siguientes dos teoremas:
1º "El volumen de un cono es igual a un tercio del volumen de un cilindro de igual base y altura"
2º "El volumen de una pirámide es un tercio del volumen del prisma de igual base y altura"
Fue conocido como el Filósofo Alegre. Se cuenta que se arrancó los ojos en un jardín para que no le estorbara la contemplación del mundo externo en sus meditaciones.
Aristóteles:
-Los silogismos
-Aristóteles enunció y defendió el famoso principio de no contradicción
-Aristóteles sostuvo lo que hoy se llama una ética de virtudes.
-Aristóteles considera que el fin que busca el hombre es la felicidad, que consiste en la vida contemplativa.
-Se considera a Aristóteles como uno de los pioneros biólogos, dado que se dio a la tarea de clasificar unas 500 especies de peces, entre otros animales.
-Aristóteles sistematiza el reino vegetal dividiéndolo en dos grandes grupos:
Plantas con flores
Plantas sin flores
Y otras mas...
Newton:
En 1664 o 1665 había hallado la famosa fórmula para el desarrollo de la potencia de un binomio con un exponente cualquiera, entero o fraccionario, aunque no dio noticia escrita del descubrimiento hasta 1676 y desarrolló un método propio denominado cálculo de fluxiones.
Newton había descubierto los principios de su cálculo diferencial e integral hacia 1665-1666 y, durante el decenio siguiente, elaboró al menos tres enfoques diferentes de su nuevo análisis.
Después de los estudios de Roberval, Newton se percató de que el método de tangentes podía utilizarse para obtener las velocidades instantáneas de una trayectoria conocida. En sus primeras investigaciones Newton lidia únicamente con problemas geométricos, como encontrar tangentes, curvaturas y áreas utilizando como base matemática la geometría analítica de Descartes. No obstante, con el afán de separar su teoría de la de Descartes, comenzó a trabajar únicamente con las ecuaciones y sus variables sin necesidad de recurrir al sistema cartesiano.
Newton demostró que la luz blanca estaba formada por una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta) que podían separarse por medio de un prisma.
Como consecuencia de estos trabajos concluyó que cualquier telescopio refractor sufriría de un tipo de aberración conocida en la actualidad como aberración cromática que consiste en la dispersión de la luz en diferentes colores al atravesar una lente. Para evitar este problema inventó un telescopio reflector (conocido como telescopio newtoniano).Sus experimentos sobre la naturaleza de la luz le llevaron a formular su teoría general sobre la misma que, según él, está formada por corpúsculos y se propaga en línea recta y no por medio de ondas.
Aunque sus ideas acerca de la naturaleza corpuscular de la luz pronto fueron desacreditadas en favor de la teoría ondulatoria, los científicos actuales han llegado a la conclusión (gracias a los trabajos de Max Planck y Albert Einstein) de que la luz tiene una naturaleza dual: es onda y corpúsculo al mismo tiempo. Esta es la base en la cual se apoya toda la mecánica cuántica.
Newton dio a entender los fenómenos físicos más importantes del universo observable, explicando las tres leyes de Kepler. La ley de la gravitación universal descubierta por Newton se escribe
Newton había descubierto los principios de su cálculo diferencial e integral hacia 1665-1666 y, durante el decenio siguiente, elaboró al menos tres enfoques diferentes de su nuevo análisis.
Después de los estudios de Roberval, Newton se percató de que el método de tangentes podía utilizarse para obtener las velocidades instantáneas de una trayectoria conocida. En sus primeras investigaciones Newton lidia únicamente con problemas geométricos, como encontrar tangentes, curvaturas y áreas utilizando como base matemática la geometría analítica de Descartes. No obstante, con el afán de separar su teoría de la de Descartes, comenzó a trabajar únicamente con las ecuaciones y sus variables sin necesidad de recurrir al sistema cartesiano.
Newton demostró que la luz blanca estaba formada por una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta) que podían separarse por medio de un prisma.
Como consecuencia de estos trabajos concluyó que cualquier telescopio refractor sufriría de un tipo de aberración conocida en la actualidad como aberración cromática que consiste en la dispersión de la luz en diferentes colores al atravesar una lente. Para evitar este problema inventó un telescopio reflector (conocido como telescopio newtoniano).Sus experimentos sobre la naturaleza de la luz le llevaron a formular su teoría general sobre la misma que, según él, está formada por corpúsculos y se propaga en línea recta y no por medio de ondas.
Aunque sus ideas acerca de la naturaleza corpuscular de la luz pronto fueron desacreditadas en favor de la teoría ondulatoria, los científicos actuales han llegado a la conclusión (gracias a los trabajos de Max Planck y Albert Einstein) de que la luz tiene una naturaleza dual: es onda y corpúsculo al mismo tiempo. Esta es la base en la cual se apoya toda la mecánica cuántica.
Newton dio a entender los fenómenos físicos más importantes del universo observable, explicando las tres leyes de Kepler. La ley de la gravitación universal descubierta por Newton se escribe
donde F es la fuerza, G es una constante que determina la intensidad de la fuerza y que sería medida años más tarde por Henry Cavendish en su célebre experimento de la balanza de torsión, m1 y m2 son las masas de dos cuerpos que se atraen entre sí y r es la distancia entre ambos cuerpos, siendo el vector unitario que indica la dirección del movimiento
La primera ley de Newton o ley de la inercia
"Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado"
En esta ley, Newton afirma que un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas externas (o las que actúan se anulan entre sí) permanecerá en reposo o moviéndose a velocidad constante.
Esta idea, que ya había sido enunciada por Descartes y Galileo, suponía romper con la física aristotélica, según la cual un cuerpo sólo se mantenía en movimiento mientras actuara una fuerza sobre él.
La segunda ley de Newton o ley de la interacción y la fuerza
"El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime"
Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Según Newton estas modificaciones sólo tienen lugar si se produce una interacción entre dos cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, la gravedad actúa sin que haya contacto físico). Según la segunda ley, las interacciones producen variaciones en el momento lineal, a razón de la fuerza, el diferencial del momento lineal, dt el diferencial del tiempo.
La segunda ley puede resumirse en la fórmula
siendo la fuerza (medida en newtons) que hay que aplicar sobre un cuerpo de masa m para provocar una aceleración
La tercera ley de Newton o ley de acción-reacción
"Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos"
Esta ley se refleja constantemente en la naturaleza: la sensación de dolor que se siente al golpear una mesa, puesto que la mesa ejerce una fuerza sobre ti con la misma intensidad; el impulso que consigue un nadador al ejercer una fuerza sobre el borde de la piscina, siendo la fuerza que le impulsa la reacción a la fuerza que él ha ejercido previamente.
Aportaciones de newton a la ciencia:
• Desarrollo el teorema del binomio
• desarrolló un método propio denominado cálculo de fluxiones.
• descubrió los principios de su cálculo diferencial e integral
• Descubrió como calcular las velocidades instantáneas con una trayectoria conocida
• Descubrió como se forma la luz blanca
• Invento el telescopio reflector
• Descubrió la ley de la gravitación universal
• Desarrollo la ley de la inercia
• Desarrolló la ley de la interacción y la fuerza
• Desarrolló la ley de acción-reacción
La primera ley de Newton o ley de la inercia
"Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado"
En esta ley, Newton afirma que un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas externas (o las que actúan se anulan entre sí) permanecerá en reposo o moviéndose a velocidad constante.
Esta idea, que ya había sido enunciada por Descartes y Galileo, suponía romper con la física aristotélica, según la cual un cuerpo sólo se mantenía en movimiento mientras actuara una fuerza sobre él.
La segunda ley de Newton o ley de la interacción y la fuerza
"El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime"
Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Según Newton estas modificaciones sólo tienen lugar si se produce una interacción entre dos cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, la gravedad actúa sin que haya contacto físico). Según la segunda ley, las interacciones producen variaciones en el momento lineal, a razón de la fuerza, el diferencial del momento lineal, dt el diferencial del tiempo.
La segunda ley puede resumirse en la fórmula
siendo la fuerza (medida en newtons) que hay que aplicar sobre un cuerpo de masa m para provocar una aceleración
La tercera ley de Newton o ley de acción-reacción
"Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos"
Esta ley se refleja constantemente en la naturaleza: la sensación de dolor que se siente al golpear una mesa, puesto que la mesa ejerce una fuerza sobre ti con la misma intensidad; el impulso que consigue un nadador al ejercer una fuerza sobre el borde de la piscina, siendo la fuerza que le impulsa la reacción a la fuerza que él ha ejercido previamente.
Aportaciones de newton a la ciencia:
• Desarrollo el teorema del binomio
• desarrolló un método propio denominado cálculo de fluxiones.
• descubrió los principios de su cálculo diferencial e integral
• Descubrió como calcular las velocidades instantáneas con una trayectoria conocida
• Descubrió como se forma la luz blanca
• Invento el telescopio reflector
• Descubrió la ley de la gravitación universal
• Desarrollo la ley de la inercia
• Desarrolló la ley de la interacción y la fuerza
• Desarrolló la ley de acción-reacción
Aportaciones de Clausius, Maxwell y Boltzmann:
Los principios fundamentales de la teoría cinética son los siguientes:1
El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto ocupan un volumen despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran masas puntuales.
Las moléculas obedecen las leyes de Newton, pero individualmente se mueven en forma aleatoria, con diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo.
Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se conserva tanto el momento lineal como la energía cinética de las moléculas.
Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. Se considera que las fuerzas eléctricas o nucleares entre las moléculas son de corto alcance, por lo tanto solo se consideran las fuerzas impulsivas que surgen durante el choque.
El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.
El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.
bibliografias:
No hay comentarios:
Publicar un comentario