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El año de la luz: una oportunidad para hablar sobre la enseñanza de la física.

Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón 02/03/2018


El año de la luz: una oportunidad para hablar sobre la enseñanza de la física.| 3/2/2018

El título: El año de la luz: una oportunidad para hablar sobre la enseñanza de la física Autor: Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón. Primera edición, marzo 20 de 2018 Cámara Colombina del Libro Publicación Online https://pabdelrahim.wixsite.com/misitio ISBN: 978-958-48-3501-7 Editor Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón Calle 45 Sur N. 72-72 Teléfono: 8013151 Correo electrónico pabdelrahim@gmail.com Bogotá, Colombia Impresor Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón.

©Todos los derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida sin el permiso previo escrito a la autora. : 2-91-156

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Contenidos La enseñanza de la física 0.1 Antecedentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.2 Primera Propuesta Metodológica. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.2.1 Desarrollo de la propuesta. . . . . . . . ... . . . . . . . . . . 0.2.2 1.Preguntas. 0.2.3 2. Lectura: Naturaleza de la luz 0.3 Segunda Propuesta Metodológica. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3.1 Lectura: El Primer Destello Del Conocimiento 0.3.2 El materialismo atomísta antiguo. . . . . . . . . . . . . . . 0.3.3 La larga noche negra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3.4 El determinismo mecánico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3.5 El electromagnetismo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3.6 Cuántico-relativista. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 0.4 Tercera Propuesta Metodológica. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 0.5 Cuarta Propuesta Metodológica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5.1 Autores: Gina Alexandra Alzate Gaitan y Sandra Marcela Gómez Rojas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5.2 Autores: Lady Johana Gonzalez Rincón y Jose Luis Vasquez 0.5.3 Autor: Diego Armando Perdomo M. . . . . . . . . . . . . 0.5.4 Autor: Andres Felipe Mora Mora . . . . . . . . . . . . . . 0.5.5 Autor: Edison Rene Bermúdez Vargas. . . . . . . . . . . .

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El año de la Luz El texto está dirigido a los docentes que nos dedicamos a la enseñanza de la física para que hagamos un alto en el camino y nos detengamos a pensar sobre las metodologías usadas hasta hoy y nos preguntemos el por qué los estudiantes cuando tienen que ver física, la toman como pesada carga obligatoria que desean evitar y no como un medio que le permita desarrollar un pensamiento lógico y crítico que logre analizar situaciones problema de tal manera que forme parte importante de su formación profesional. Recordemos que con la aparición del Constructivismo, el proceso enseñanzaaprendizaje cambia de manera radical, ya que si los estudiantes aprenden es porque ellos construyen sus propios conocimientos a través de un proceso que busca sustituir la transmisión de ideas y de conocimientos. Este es el gran desafío a que debe llegar todo educador cada día que inicia su trabajo mediante la confrontación a los estudiantes de situaciones que les produzcan con‡ictos para que busquen y construyan ellos mismos soluciones, y así puedan llegar a la con ceptualización o sea a la construcción de los conceptos, para luego confrontarlos con los conocimientos contenidos y acumulados en libros, en las explicaciones mismas de los docentes o como experiencias desarrolladas en el laboratorio de física, ensayos, etc. Las actividades que desarrolle el profesor dentro del aula, deberán ser fundamentales, ya que es el coautor del plan curricular a desarrollar, re‡ejado en la fundamentación epistemológica, la cual sustenta y fundamenta el currículo. El trabajo se desarrolló de la siguiente manera: los antecedentes que indican los diferentes factores que justi…can el texto, varias propuestas metodológicas para la enseñanza de la física con sus respectivos ejemplos y las correspondientes recomendaciones.

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La enseñanza de la física La ausencia de algunos factores en los centros educativos del país, determinan que la juventud mani…este bajo desarrollo en el pensamiento cientí…co expresado en la falta de criterio, en la falta de coordinación en las expresiones orales y escritas, demostrando pereza en el estudio y escaso empleo de memoria. Estas características constituyen fundamentalmente los obstáculos para el logro de la construcción de los conocimientos relacionados con la física, llegándose al colmo de ni siquiera memorizar las fórmulas. La ausencia o de…ciente estímulo a la actividad re‡exiva que no permite el desarrollo de la creatividad en el interior de las aulas, lleva a los jóvenes a convertirse en simples espectadores de su propia educación. Este trato que se da al estudiante, lo convierte en objeto, sin tener en cuenta la situación real de los jóvenes como elementos fundamentales en la educación, sobre el cual giran alternativas pedagógicas. Otro factor es la falta de actividades sociales y creativas que conllevan a un alto grado de no comunicación entre alumnos, docentes y sociedad; determinan la minusvaloración de las capacidades del joven, para asumir el conocimiento de manera libre y particular. Todas las actividades están centradas en cumplir el plan de trabajo. ¿Cómo logramos que los estudiantes construyan los conceptos, leyes y principios que rigen la física?. Posiblemente se logre con metodologías que permitan el desarrollo del pensamiento lógico y crítico que logre analizar problemas y plantear varias soluciones a una problema, desarrollar la capacidad creativa y la posibilidad de elegir de manera consciente y autónoma en distintos aspectos de la vida, de tal manera que los individuos alcancen cierto poder de decisión sobre sus vidas, con la convicción, el deseo y los conocimientos necesarios que les permitan incidir en el entorno. Albert Einstein, al hablar al respecto en sus “Notas Autobiográ…cas” señala: “Si bien parecía que a través del pensamiento puro era posible lograr un conocimiento seguro sobre los objetos de la experiencia, el milagro descansaba en un error. Más, para quien lo vive por primera vez, no dejaba de ser bastante maravilloso que el hombre sea siquiera capaz de lograr, en el pensamiento puro, un grado de certidumbre y pureza como el que los griegos nos mostraron por primera vez la Geometría. Cuando a los diecisiete años ingrese en el Politécnico de Zurich como estudiante de matemáticas y física, me encontré con excelentes profesores (Hurwitz, Minkowski), de manera que realmente podría haber adquirido una profunda formación matemática. Yo, sin embargo, me pasaba la mayor parte del tiempo trabajando en el laboratorio de Física, fascinado por el contacto directo de la experiencia”. Por esta razón se necesita dentro del campo de la física que los estudiantes piensen con lógica sobre el modo en que las cosas se comportan en la naturaleza, que la memoria sea utilizada únicamente sobre algunos hechos y conclusiones relacionados con la naturaleza, ya que la principal tarea será la de razonar sobre el comportamiento que se espera en situaciones nuevas. ¿Qué es pensar? Cuando al recibir impresiones sensoriales emergen imágenes de la memoria, no se trata aún de pensamiento. Cuando estas imágenes for-

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man secuencias cada uno de estos eslabones evoca, otro, sigue sin poder hablar de pensamiento. Pero cuando una determinada imagen reaparece en muchas de estas secuencias se torna, precisamente en virtud de su recurrencia, en elemento ordenador de tales sucesiones, conectando secuencias que de suyo eran inconexas. Un elemento semejante se convierte en herramienta, en concepto. Tengo para mí que el paso de la asociación libre o del soñar al pensamiento se caracteriza por el papel más o menos dominante que desempeñe ahí el concepto. En rigor no es necesario que un concepto vaya unido a un signo sensorialmente perceptible y reproducible (palabra); pero sí lo está, entonces el pensamiento se torna incomunicable”. A pesar de que la matemática como área del conocimiento desempeña un papel organizador, formalizador de las ciencias es necesario que la enseñanza de ella, de la Física, como de la Historia se utilicen métodos diferentes correspondientes a sus objetivos de estudio sin descuidar que no son completamente independientes, y que es la práctica la que conduce a obtener excelentes resultados. “La destreza tanto física como mental toma tiempo en desarrollarse y no puede ser almacenados el día anterior a las evaluaciones debe ser un trabajo continuo y sostenido si se quiere alcanzar el conocimiento de la física.” Cualquiera que sea el aspecto teórico de la Física, resultará siempre incompleto, faltarán siempre muchas cuestiones y muchos representantes de esta área del conocimiento, ya que este trabajo no es la recopilación de principios y fenómenos cientí…cos. La importancia radica en que se ha procurado destacar como la ciencia ha in‡uido en la evolución del hombre y el grado en que pudo haber contribuido a originar los monumentales problemas con los cuales se enfrenta. Se hace necesario tener en cuenta, la historia de la ciencia en la presentación de los conceptos, principios y leyes de la física para que los estudiantes construyan los conocimientos con las anécdotas de los sabios, bajo la dirección de docentes que entiendan y permitan la interpelación (semejando a Sócrates y su Mayéutica) para el desarrollo del conocimiento cientí…co de los jóvenes.

Primera Propuesta Metodológica 1. Se prepara una lectura con preguntas y se forman diferentes grupos de trabajo. 2. Luego cada grupo tratará de conocer al resto sobre la justeza de su aproximación. 3. En esta actividad es posible que se formen dos o tres “bandos”, que de…endan alternativas diferentes. 4. Luego en la siguiente clase se desarrolla una experiencia donde se logre contestar las preguntas enunciadas en la clase anterior.

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5. Finalmente el docente se convierte en el relator de las discusiones y el establece las conclusiones de la misma. (Esto se desarrolla en una sesión de 2 horas).

1. Desarrollo de la propuesta Preguntas ¿Qué es la luz? ¿Por qué se ven deformados los cuerpos cuando se introducen en el agua? ¿Por qué se ven más grandes los objetos dentro de un líquido? ¿Por qué se ve invertida la imagen en una cámara oscura? ¿Cómo se construye un telescopio o un microscopio? ¿Hay alguna similitud entre el sonido y la luz? ¿Qué le sucede a un objeto frente a un espejo cóncavo o convexo? ¿Qué se entiende por palabra virtual? 2. La lectura: Naturaleza de la Luz

2. Lectura: Naturaleza de la luz Ante la pregunta de Qué es la Luz? En el campo de la física, la cuestión no ha sido resuelta y aún se mueve dentro de aspecto teórico, y es por ello que es importante referirse a cada una de ellas. Teoría corpuscular de la luz Aún, cuando algunos …lósofos anteriores al célebre Isacc Newton, ya habían expresado conceptos acerca del carácter corpuscular de la luz, es verdaderamente a Newton, a quien puede señalarse como el primero en expresar el cuerpo doctrinario corpuscular de la luz. Sin desconocer el mérito de Renato Descartes, quien en su obra dioptrica publicada en 1.637 expuso ideas de signi…cativo valor dentro de esta materia, sentó las bases fundamentales sobre fenómenos como re‡exión, refracción y propagación de la luz en línea recta. El pensamiento central de Newton se anuncia: “De los cuerpos luminosos se desprenden corpúsculos …nísimos que se mueven siguiendo las leyes de la mecánica y al tropezar con el ojo, producen la sensación de luz.” De acuerdo a esta concepción de luz, cada corriente de corpúsculos que avanza en dirección radial al abandonar el cuerpo luminoso, constituye lo que se llama, rayo luminoso. Los corpúsculos, comportándose como esferas perfectamente elásticas penetran las sustancias transparentes y se re‡ejan en la super…cies de los cuerpos opacos. Un aspecto para destacar en la biografía de Newton, comentada por Jacob Bronowski en su célebre libro: “El Ascenso del Hombre” en donde se relaciona con lo inaccesible que se hizo para sus contemporáneos sus propuestas, en este caso es de mencionar las discusiones con Robert Hooke, quien argumentaba todo con Newton, quien harto de tanta polémica, la escribió a Leibnitz:

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“Estuve tan acosado con todas las discusiones surgidas a raíz de las publicación de mi teoría de la luz, que culpe a mi propia prudencia de haber sacri…cado una bendición tan sustancial como es mi propia tranquilidad para perseguir una sombra” A partir de ese momento rehusó de participar de manera alguna en ningún debate y particularmente frente a contendientes como Hooke. No público su libro de óptica hasta 1.704, un año después de la muerte de Hooke, previa advertencia al presidente de la Royal Society: “No tengo intención de indagar más en asuntos de …losofía y, por tanto, espero que usted no lo tome a mal si nunca me vuelve a encontrar haciendo más en este campo”. Aun cuando Newton expuso su pensamiento con respecto al fenómeno del color, la formación del arco iris y la coloración de las láminas delgadas, apoyado en idea corpuscular, sin embargo el gran sabio reconoció la de…ciencia de sus explicaciones, ya que para interpretar estos fenómenos que era indispensable introducir ciertos elementos de periocidad. En esta dirección llegó a suponer que en ciertas circunstancias los corpúsculos experimentaban “acceso de fácil transmisión y de fácil re‡exión”. Solo el gran prestigio de Newton y esa tan pronunciada inercia mental del hombre, que opta por dejarse arrastrar por la autoridad, antes de razonar por cuenta propia, puede explicar el hecho de que la teoría se impusiera en forma integral durante todo el siglo XVII, salvo honrosas excepciones como la Leonard Euler, quien desde un principio se mostró decidido partidario de la teoría ondulatoria. Teoría ondulatoria Fue Cristian Huygens, físico Holandes (1.629-1.695), quien emitió una teoría completamente nueva acerca de la naturaleza de la luz y en su tratado sobre la cuestión a…rma: “Si la luz emplea cierto tiempo para recorrer una distancia, resulta que este movimiento comunicado a la materia en la cual se propaga es sucesivo y por consiguiente se difunde como el sonido en super…cies esféricas y ondas, y las llamo ondas por su semejanza con las que se forman en la super…cie del agua cuando se arroja una piedra, ondas que presentan un ensanchamiento sucesivos en formas de círculos, aun cuando la causa sea diferente de las ondas luminosas y estén en una super…cie plana”. El sabio Holandés en su tratado de la luz, publicado en 1690, imaginando una cierta similitud entre el sonido y la luz, conceptuó que ésta era debida a la existencia de un movimiento ondulatorio que se propaga en un medio muy especial que llamó “éter”. El éter, como fue denominada esta sustancia “imponderable”, transparente, que todo lo llenaba, poseía simultánea algunas notables propiedades: la densidad del acero, la elasticidad del vidrio y la permeabilidad del vacío. Esta última permitía que los planetas y sus satélites pudieran orbitar alrededor del sol y que los hombres y demás seres pudieran moverse sobre la tierra.

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A pesar de éstos problemas, el éter fue aceptado por ser indispensable. Esto es comparable a la aceptación de la Física moderna de las postuladas, pero no detectadas partículas subatómicas, debido a que son necesarias para completar el modelo atómico. Con base en su teoría, Hyugens dio una explicación muy satisfactoria de la refracción y re‡exión de la luz y gran triunfo se anotó cuando interpreto en forma clara y concisa la extraña refracción del espato de Islandia, fenómeno que se conoce hoy bajo el nombre de la doble refracción. En los albores del siglo XIX, la teoría ondulatoria fue sabiamente impulsada por Thomas Young, médico Ingles quien descubrió e interpreto el fenómeno de la interferencia, lo que a la vez permitió explicar el extraño fenómeno observado por Grimaldi, o sea que determinadas circunstancias, luz más luz puede generar oscuridad. Esto lo logro haciendo luz atravez de muy pequeñas oberturas en una pantalla opaca. Cuando la luz incida en una segunda pantalla, aparecían una serie de bandas luminosas y oscuras. Este resultado era característico de las interferencias producidas por unas series de ondas que se propagaban simultáneos- mente en el mismo medio pero ligeramente desfasadas. Este efecto no podría haberse obtenido si la luz hubiese consistido en partículas. El físico Francés Agustín Fresnel, es el verdadero arquitecto de la concepción ondulatoria de la luz. Partiendo de las ideas expuestas por Huygens, empezó por vincular el principio interferencia con el de difracción en forma tal que llego a expresar el estado luminoso de un punto cualquiera, como resultado de las acciones combinadas de ondas fundamentales que parten de una misma super…cie. Fresnel, se ocupó preferencialmente del fenómeno de la polarización descubierto por Malus y como resultado de sus investigaciones introdujo para las ondas de luz, un carácter esencialmente transversal, en oposición al carácter longitudinal que inicialmente les había atribuido Huygens. Lo verdaderamente importante en la teoría ondulatoria es la introducción dentro la ciencia de un concepto importante, como lo es el de la energía, ya que en el fenómeno ondulatorio no existe propagación de materia, sino propagación de un estado de perturbación que en el fondo no es sino transmisión de energía. Teoría electromagnética Hasta el momento de aparecer en escena la teoría electromagnética de la luz propuesta por Maxwell (1831-1879), la investigación en el campo de la física se encontraba dominada por una marcada tendencia mecanisista, de acuerdo con la escuela de Newton, todos los fenómenos físicos pretendían explicarse en términos de masa, fuerza y movimiento. Con base en las investigaciones de Oersted y Faraday sobre las relaciones existentes entre la electricidad y el magnetismo, Maxwell elaboro su teoría partiendo de los siguientes principios fundamentales: Toda la variación de un campo eléctrico genera un campo magnético y, Toda variación de un campo magnético engendra una corriente eléctrica.

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Maxwell tuvo la feliz idea de preguntarse, si no era posible que la transmisión de la luz se efectuara mediante las vibraciones de un campo, o en otras palabras, como era su idea dominante que la óptica se basara en la mecánica, sino en concepciones diferentes como seria asimilando la luz a fenómenos electromagnéticos. Conocidas por Maxwell las relaciones entre corrientes e imanes, pensó, que en ausencia de un conductor en el vacío o en un dialéctrico cualquiera, las variaciones de un campo magnético deberían engendrar fuerzas electromotrices que originarían corrientes que denominó de desviación, las que deberían poseer cualidades análogas a las corrientes ordinarias que circulan por los conductores y con ellas producir campos magnéticos y fenómenos de inducción. Con el …n de calcular la velocidad de propagación de las perturbaciones electromagnéticas en el vacío, estableció una relación la unidad magnética y la electrostática, llegando al sorprendente resultado de 300.000 km/s., cifra que ya se conocía para la velocidad de la luz. Desde este momento identi…co las ondas electromagnéticas como de longitud de onda extraordinariamente corta. Quince años más tarde, Hertz, utilizando un sencillo circulo oscilante logro producir ondas de corta longitud de indudable origen electromagnético y demostró que poseían todas las cualidades de las ondas luminosas, como las de re‡ejarse, refractarse, interferir, etc. En síntesis, Maxwell asimilo la luz a un fenómeno electromagnético y para su propagación esta clase de ondas no exigían la existencia del tan discutido éter. Teoría cuántica de la luz La teoría ondulatoria bajo la forma de ondas electromagnéticas, pareció derrotar para siempre a la clásica hipótesis corpuscular hasta el punto de Hertz exclamaba: “La teoría ondulatoria no es una teoría, es una certeza.” El físico Alemán Max Planck investigando como se distribuye la energía en la radiación de un cuerpo negro, problema que venía preocupando a destacados cientí…cos sin que se llegara a una solución completamente satisfactoria, en un acto de rebelión, cuyas consecuencias estaba lejos de calcular, introdujo para la energía una estructura granular, a…rmando que toda variación de energía debería corresponder a valores múltiplos de una pequeña cantidad, que hoy se conoce como la constante de Planck o Cuantum Elemental de energía (h); En otras palabras su postulado fundamental conducía a concebir la energía como la naturaleza discontinua Hacia 1.905, Albert Einstein investigando las leyes que regulan el efecto fotoeléctrico, esto es, la expulsión de electrones de un conductor por la acción de la luz que incide sobre él, halló que el problema no tenía solución o interpretación si se consideraba la luz como de naturaleza undulatoria. Dando un salto al pasado y en base en los trabajos de Planck, tuvo la genialidad de considera la luz como de estructura granular, es decir, constituida por corpúsculos esta vez de energía y no de materia como los de Newton, a estos gránulos, siguiendo la expresión introducida por Lewis, los denominó fotones.

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No obstante el enorme impulso que la teoría cuántica dio al problema de la luz, sin embargo, la cuestión no quedó del todo resuelta sino que antes bien, surgieron nuevos hechos desconocidos, lo que hizo exclamar a Eddigton: “cuando agregamos algo a nuestro conocimiento, lo pagamos agregando algo a nuestra ignorancia”. Ante semejante estado de cosas, el físico Francés Louis de Broglie, en su tesis de grado presentada hacia 1.923 en una concepción genial enlazó de manera prodigiosa las dos teorías reinantes y como síntesis de sus investigaciones llegó a la de que en verdad la luz participa de una doble naturaleza: ondas y corpúsculos son dos caras de la misma realidad. Al corpúsculo hubo necesidad de asociarle una onda y este enlace quedo formalizado por las estrechas relaciones que advirtió entre magnitudes mecánicas como energía y en cuanto a magnitudes ondulatorias, como frecuencia y longitud de onda. La luz, en estas condiciones consistiría en un enjambre de fotones que ondulando se propagan en el espacio. Esta es en el fondo la idea de la mecánica ondulatoria; de la fusión de onda y corpúsculo ha nacido la Ondícula. En el número de Septiembre de la revista Inglesa de Física “Philosophical Magazine” de 1.924, apareció un artículo…rmado por un hombre muy poco conocido: Louis de Broglie, en donde exponía algunas tesis de su disertación dedicada a fundamentar la posible existencia de ondas de materia. Ondas de Materia? No son acaso las ondas sonoras y luminosas y demás Ondas semejantes a las cuales ya hace mucho que los físicos designaron con sus nombres, ondas completamente materiales, que perciben nuestros sentidos o son captadas por aparatos? En el artículo no se refería a esas ondas. Ondas ya estudiadas cuando al dejar caer una piedra al agua, puede mirar como de ellas parten círculos, que son ondas super…ciales en el agua, a propósito son las únicas ondas cuyo movimiento se puede ver directamente. Puede parecer que con los círculos que provoca la piedra se aleja también el agua. Pero esto no es así. Quien en su niñez no ha probado acercar un barquito a la orilla demasiado adentrado en una charca ?. La inteligencia infantil dictaba lo que debería hacerse: tirar piedras por detrás del barquito. Las ondas producidas por las piedras pasaban por debajo del barquito, pero no hacía más que mecerse en ella subiendo y bajando, sin moverse de su sitio. Esto quiere decir que el agua después de caer la piedra no se mueve del sitio donde cayó ésta, sino que simplemente oscila en la onda subiendo y bajando. En las ondas altas provocada por la caída de grandes piedras al agua, a pesar de todo, se aleja de la piedra aunque cada vez a una distancia insigni…cante. Con paciencia y una buena reserva de piedras, se puede conseguir que el barquito vuelva a la orilla. Esta propiedad “portadora” de las ondas super…ciales altas es aprovechada con gran maestría por los a…cionados a un deporte singular en las costa de Hawai, donde los deportistas se hacen a la mar cuando en ésta se producen olas grandes y regulares. Desde la lancha se ponen de pie sobres una tabla ancha y ‡otante y esperan el instante en que aparece una ola alta y “dominando” esta ola se lanzan hacia la costa a grandes velocidades. En esta arriesgado deporte la ola hace las veces de portadora del deportista, se comportará como si lo pilotara hacia la costa.

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En el siglo pasado los físicos esclarecieron que el sonido es también un movimiento ondulatorio. Las ondas sonoras pueden propagarse en el aire, en el agua y en los sólidos. Qué es lo que vibra en las ondas sonoras ?. Las partículas del medio por el cual se propaga el sonido: las moléculas del aire, del agua.. y los átomos de las sustancias sólidas. Pero al suprimir el aire, el agua y la tierra las ondas sonoras desaparecen. En el espacio sin aire no existe sonido. En la luna los astronautas verán en un silencio absoluto los chorros cegadores del fuego lanzados por la cola del cohete cósmico. Esto quiere decir que es posible ver donde nada se oye, en el vacío. En esto consiste la diferencia entre ondas electromagnéticas y las mecánicas, incluidas las sonoras. Para la propagación de las ondas electromagnéticas no es necesaria la presencia de un medio. Al contrario, con este medio no hace más que retardar el movimiento. Pero regresemos a la ola que parece que conduce, que pilota la tabla con el deportista. La idea es de Broglie, consiste en que la onda de materia pilota la partícula en movimiento de una manera semejante exteriormente a la ola; Como si la partícula fuera montada en la ola, lo mismo que sentada en un sillón, y se moviera hacia donde la lleva la onda de materia. De Broglie, supone que la longitud de esta puede ser relativamente muy grande. Pero lo esencial no es quién conduce a quién, el electrón a la onda o la onda al electrón, lo importante es que a esta onda esté asociada a un electrón para siempre y en forma indisoluble, el electrón no es como el deportista, que puede “montarse” en la onda y saltar de ella en cualquier instante. El intento de unir mecánicamente en una imagen de conceptos que se excluyen entre si, como la onda y la partícula, fracasó. Como se esclareció años más tarde, esta unión no era factible, sin embargo De Broglie continuaba defendiendo a su centauro con cabeza de partícula y cuerpo de onda. A principios de 1927 Werner Heisenberg, daría un nuevo enfoque al electrón, si es partícula, dijo, pero una partícula que únicamente una información limitada. Es decir, se puede especi…car donde se halla en este instante, pero no se le puede imponer una velocidad especí…ca ni una dirección determinada. O por el contrario, si se insiste en disparar a cierta velocidad y en determinada dirección, no se podrá especi…car con exactitud cuál es su punto de partida ni, naturalmente, el de llegada. Esto parece ser una caracterización imperfecta, no lo es. Wener Heisenberg le con…rió profundidad al hacerla precisa. La información que porta el electrón está limitada a su totalidad. O sea que, por ejemplo su velocidad y su posición se acoplan de tal forma que están circunscritas por la tolerancia del cuánto. Es este el concepto profundo: una de las grandes teorías cientí…cas, no sólo del siglo XX sino de toda la historia de ciencia. Wener Heisenberg lo denominó Principio de Incertidumbre. En cierto sentido, constituye un robusto principio cotidiano, se sabe que no se le puede pedir al mundo que sea exacto. Así pues, el principio de Incertidumbre establece que ningún evento, ni siquiera los eventos. La experiencia de laboratorio se planeará de acuerdo a las respuestas que den los alumnos con relación a las preguntas. Cabe notar que los estudiantes pueden proponer algunas prácticas de laboratorio para defender sus teorías.

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3. Segunda Propuesta Metodológica Se realizará una lectura, luego se comenta sobre lo que más les llamó la atención. Enfocándolo con la realidad para posteriormente desarrollar un ensayo. Esta sesión puede durar 2 horas de clase.

3.1 Lectura: El Primer Destello Del Conocimiento Cuando el hombre empezó a gatear y luego a dar sus primeros pasos, lo hizo en aquellos tiempos que se borran con el manto oscuro de la prehistoria. La aparición del lenguaje escrito, permitió registrar los datos de manera permanente, transmitirlos y proporcionarlos de generación en generación. He aquí una de las más importantes consideraciones hacia aquellos primitivos antepasados cuyo ingenio dio lugar a que las futuras civilizaciones tuvieran un lugar mejor donde vivir. El hombre de la prehistoria antes que nada fue un trabajador técnico, y no un cientí…co puro, ya que la alimentación, el abrigo y la seguridad se consideraban un problema de inmediata solución. No se puede determinar en que momento se inició el cultivo de la tierra y más aún el cultivo tecnológico, la construcción de sistemas de irrigación. Pero siempre existieron y existirán diques de ignorancia y fanatismo que se dieron y cederán ante la experiencia y la educación. Qué pensarían aquellos hombres sentados ante la luz de la luna, en una de las posiciones favoritas de aquellas sociedades sin las comodidades que brinda la época, familiarizados con las estrellas, sus movimientos y apariciones no podían explicárselo, pero si les permitieron conocer la regularidad en determinados fenómenos físicos, determinar la periodicidad, elaborar calendarios, determinar direcciones, crear la aritmética y dotar de poderes sobrenaturales los cuerpos celestes. Es importante para el ser humano la luna ya que sin ella posiblemente el hombre no existiera, los continentes habrían seguido vacíos. La vida se inició en el mar hace más de tres millones de años y al menos en el ochenta por ciento de toda su historia en este planeta siempre permaneció allí, luego ella se traslado a las capas super…ciales del océano, y únicamente por la facultad de selección y de supervivencia logró colonizar las zonas adyacentes: ocupando los abismos, llegando a los ríos y a los lagos, entrando y asciendo en la tierra y en el cielo. “El hecho y la circunstancia de entrar a tierra …rme debió ser de una trascendencia tal para la vida marina; como lo es para la nuestra la super…cie lunar. Que enorme cuadro debió ser mirar a esa criatura marina, dotada ya de alguna “inteligencia” y con la capacidad su…ciente de aterrarse con el terrible panorama y acción de la gravedad, el brusco cambio de la temperatura, a la necesidad de conservar el líquido vital por un ambiente esencialmente no líquido, a la eterna obligación de extraer oxígeno de un aire seco y desecante en lugar de una benigna solución líquida.” Pero regresemos a esa criatura marina, que emergió del mar, con traje terrestre repleto de agua en su interior, con gar…os mecánicos para servirle de ayuda contra la gravedad, aislamiento contra los cambios de temperatura, etc.

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Pero hace quinientos millones de años, no se disponía de tal tecnología que le permitiera conquistar la tierra …rme. Tan sólo lo pudo hacer con el paso de cientos o de miles de generaciones, hasta que le fue posible vivir en la tierra sin necesidad de protección. La vida se extendió hacia los bordes del océano, donde el agua del mar, dos veces por día, las precipitaba contra las laderas continentales y volvían a retroceder. Y miles de algas, anélidos, crustáceos, moluscos y peces seguían el movimiento de esas mareas. Algunos ejemplares eran abandonados en las costas al retirarse el mar, y de ellos sobrevivían unos pocos, porque, por la razón que fuera, se mostraron más capaces de soportar la pesadilla de la existencia terrestre hasta que retornaba el agua, reparadora y vivi…cante. Las existencias que se adaptaron a la duración temporal del periodo en tierra …rme, medido desde el momento en que el agua los abandonaba y regresaba por medio de las mareas, originó un cierto grado de supervivencia, adquirido al desarrollar la capacidad de resistir las condiciones terrestres durante fracciones de tiempo cada vez mayores. Al …n, evolucionaron especies que podían permanecer en tierra inde…nidamente y de esta manera la vida vegetal empezó a verdear las costas de los continentes, aparecieron caracoles, arañas e insectos aprovechando de este nuevo medio alimenticio. Hace cuatrocientos millones de años, algunos de los peces se arrastraron sobre prominencias, recién formadas en las llanuras repletas de fango. Pero este hecho no fue tan fortuito, completando la colonización sólo a causa de las mareas, lo que los condujo a establecer una ecología que sería parte integral de los mismos. Y las mareas, claro está son producidas por la luna, el sol también las origina, pero de un volumen tres veces menor que la causada por la luna, en nuestros días. Ese baño alternativo de agua salada producido por el sol; habría representado una corriente menos poderosa hacia la tierra y, todo lo más, habrá llevado a la colonización de los continentes en una época muy posterior al que se le debió a las mareas de la luna. Fue entonces hace cientos de millones de años en realidad, en que la luna estaba más cerca de la tierra y las mareas eran muchísimo más potentes, , lo que llevó a la colonización de tierra …rme. El hombre a diferencia de los animales los superó al utilizar su cerebro como algo más que la simple rutina diaria de obtener comida y de burlar a sus enemigos. El hombre debió aprender a gobernar su ambiente, a observar, a generalizar y a crear una tecnología, y para aguzar su mente hasta estos extremos empezó a numerar y a medir, puesto que sólo a través de la numeración y de la medida pudo ir captando la noción de un universo que debía ser comprendido y manipulado. Pero necesitaba de algo que lo impulsara a contar, de la misma manera que había necesitado de algo para llegar a tierra …rme. Debía tener en cuenta algo regular que pudiera comprender, en algo periódico que le permitiera predecir el futuro y apreciar la capacidad del intelecto, buscando un orden sencillo que se repitiera por ciclos simples, tal como el día y la noche. El concepto de tiempo debió aparecer cuando uno de esos seres empezó a tomar conciencia de que el sol saldría por el este después de haberse ocultado por el oeste, esto

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condujo al nacimiento del concepto de tiempo, en lugar de su simple tolerancia pasiva, seguramente esto signi…có el principio de la medida del tiempo, tal vez, la medida de cualquier cosa, al poder establecer un hecho diciendo que ocurrió tantos amaneceres atrás o que iba a ocurrir tantos amaneceres después. Pero la luna, con esa fascinación de forma variable, despertó en el hombre primitivo grandes sentimientos dependiendo de su posición. La desaparición lenta del cuarto de luna cuando emergía con el sol naciente y la aparición de una nueva luna con el resplandor solar del ocaso puede haber proporcionado a la humanidad el empuje inicial a la noción de muerte y de reencarnación que se encuentra en la base de tantas civilizaciones. Stonehenge, pudo haber sido un observatorio primitivo en calidad de dispositivo inmenso para predecir con exactitud los eclipses lunares. Alexander Marshak, pudo comprobar que se trataban de lugares donde establecían calendarios primitivos que indicaban las lunas nuevas. Las mareas lunares hicieron posible al hombre como ser físico, las fases de la misma lo transformaron en un ser intelectual, ya que de su vigilancia nació el cálculo y la generalización, las matemáticas, la astronomía y posiblemente la religión. “ La religión después de todo, es la ocupación seria de la raza humano y, siempre, desde la edad neolítica la humanidad ha estado mirando a las estrellas buscando las respuestas a estas dos preguntas fundamentales: Cómo? Y por qué?” El cerebro humano es la más estupenda masa de materia organizada del universo conocido, y su capacidad de recibir, organizar y almacenar datos supera ampliamente los requerimientos ordinarios de la vida. Se ha calculado que, durante el transcurso de su existencia un ser humano puede llegar a recibir más de cien millones de datos de información. Algunos consideran que este dato es mucho más alto. Pero este exceso de capacidad puede conducir al ser humano a una enfermedad sumamente dolorosa: el aburrimiento, ya que el mismo colocado en la situación de utilizar su cerebro sólo para su misma supervivencia, experimentará una diversidad de síntomas desagradables que lo pueden conducir a una desorganización mental. Por lo tanto, lo más importante es que el ser humano sienta una intensa curiosidad, la cual desde la antigüedad viene re‡ejada en los mitos y en las leyendas: Entre lo griegos se mantenía la de Pandora, la primera mujer, quien recibió de los dioses una caja, que tenía prohibido abrir, naturalmente por su condición de mujer se apresuró a abrirla, saliendo de ella, toda clase de males, enfermedades, hambre, odio y otros obsequios del maligno, quienes desde entonces asolaron el mundo. En la Biblia, la curiosidad de Eva, no necesitaba de la serpiente para que la tentara, la misma tentación salía sobrando, ya que la naturaleza de Eva le hubiera permitido probar el fruto prohibido, porque el árbol debió tener solamente un letrero que le señalara: curiosidad. El deseo de conocer conduce a una serie de sucesivos reinos cada vez más etéreos y a una mayor ocupación de la mente, desde la facultad de adquirir lo simplemente útil, hasta el conocimiento formal, recreándose en lo estético. Por sí mismo el conocimiento busca resolver cuestiones como A que altura está

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el …rmamento? O Por qué cae una piedra?. Esto es la curiosidad pura, la curiosidad en su aspecto más estéril y tal vez por ello el más perentorio, después de todo no sirve más que al aparente propósito de saber a que altura está el cielo y porque caen las piedras. No obstante siempre ha habido personas que se han interesado en contestarlas sólo por el puro deseo de conocer, por la absoluta necesidad de mantener el cerebro trabajando. En la antigüedad el conocimiento era el resultado de la inspiración en las musas o en la revelación de los cielos, por ejemplo el rayo destructivo era considerado como un arma que debía de ser lanzada por un ser de grandes poderes y por eso el trueno es el martillo de Thor y el rayo es la centelleante lanza de Zeus. Las fuerzas de la naturaleza fueron dei…cadas y los mitos in‡uyeron a lo largo de la historia. Mientras el universo estuviera bajo el control de los dioses tan arbitrarios y con reacciones tan imprevisibles, no había posibilidad de comprenderlo; sólo podía existir la remota esperanza de aplacarlo. Pero para los pensadores Griegos, el Universo era una máquina gobernada por leyes in‡exibles y así se entregaron desde entonces al excitante ejercicio intelectual de tratar de descubrir hasta qué punto existían realmente las leyes de la naturaleza. El primero en afrontar este empeño según la tradición griega, fue Thales de Mileto hacia el año 600 a. de J.C., a pesar del enorme número de descubrimientos que se le han atribuido, es muy posible que hubiera sido el primero en llevar al mundo de los helenos, el abandonado conocimiento babilónico. Su hazaña más espectacular consistió en predecir el eclipse para el año 585 a. de J.C., el cual se produjo en la fecha anunciada. Para ellos, “si la naturaleza jugara limpio, podía ser investigada en forma Adecuada, sería capaz de mostrar sus secretos, sin cambiar de posición o de actitud en la mitad del juego, y por lo tanto cuando las leyes de la naturaleza son halladas pueden ser comprensibles.” Este optimismo de los griegos ha permanecido con la humanidad y es el mejor legado que la raza humana ha recibido de parte de los helenos. Con la con…anza en la naturaleza los griegos necesitaban conseguir un sistema ordenado para aprender la forma de determinar a partir de los datos observados y las leyes subyacentes. Progresa desde un punto hasta otro, estableciendo líneas de argumentación, supone utilizar la razón. El descubrimiento de los errores o falacias en el razonamiento han ocupado a los pensadores desde los griegos hasta la actualidad y por supuesto que los fundamentos de la Lógica Sistemática a Aristóteles de Estagira, el cual en el siglo IV a. de J.C., fue el primero en resumir las reglas del razonamiento riguroso. En este juego intelectual de hombre-naturaleza se dan tres premisas: La primera: recoger la información acerca de alguna faceta de la naturaleza. La segunda: organizar estas observaciones en un orden establecido y, La tercera: que consiste en deducciones, de un orden preestablecido de observaciones, y algunos principios que las resuman. Esta nueva forma de estudiar el Universo fue denominado por los griegos “Philosophia” (Filosofía), voz que signi…ca “amor al conocimiento” o en una traducción el “deseo de conocer”. Por muchas razones los griegos se habían sentido satisfechos al aceptar los hechos obvios de la naturaleza como el punto

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de partida para sus razonamientos. No existe ninguna noticia relativa a que Aristóteles dejara caer dos piedras de distintos pesos para demostrar su teoría de que la velocidad de caída de un objeto era proporcional a su peso. Este experimento les parecía irrelevante. Se interfería con la belleza de la pura deducción y se alejaba de ella. Por otra parte si un experimento no estaba de acuerdo con una deducción era porque el experimento fue mal realizado. Para los griegos demostrar una teoría perfecta con instrumentos imperfectos no interesó a los …lósofos griegos como una forma de alcanzar el conocimiento.

3.2 El materialismo atomísta antiguo Los primitivos griegos dieron crédito a algunas ideas que in‡uyeron en el pensamiento cientí…co durante muchos cientos de años y algunas de las cuales han persistido hasta el siglo XX. Tales de Mileto parece ser el primero que tuvo la idea de los elementos básicos (todas las cosas proceden de un elemento); supuso que todas las sustancias eran derivadas del agua. Esta conclusión era lógica, ya que es una de las pocas sustancias comunes que podía presentarse en los tres estados físicos: gas, líquido y sólido. Otros …lósofos griegos supieron que el elemento básico era el aire, o el fuego, en lugar del agua. Empédocles aceptó estas ideas y dio origen al concepto de cuarto elemento. Atribuyó algunas características antropomór…cas a sus elementos introduciendo la noción de que tierra, aire, fuego y agua se combinarían para formar otra sustancia bajo la in‡uencia del amor, y se disociarían cuando estuvieran en pugna. Aristóteles dio un paso adelante y dijo que las cuatro cualidades primarias: calor, frío, sequedad y humedad reaccionan con los cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua. También inventó un quinto elemento: quintaesencia ( signi…cando el quinto elemento ), el cual era de un orden mucho más elevado que los cuatro terrestres. De esta idea surgió el concepto de Eter, sustancia misteriosa que se suponía llenaba todo el espacio. Aristóteles estableció o…cialmente los cuatro elementos básicos y ahogó, efectivamente, cualquier indagación posterior sobre la posibilidad de algunos otros hasta dos mil años más tarde. Aristóteles rechazó las ideas de Demócrito referentes a la naturaleza particular de la materia. Demócrito creyó que la materia estaba formada por partículas diminutas, invisibles e indivisibles y que estos átomos eran diferentes en cada uno de los cuatro elementos. También creyó que los cambios físicos se producían según la descomposición y recombinación de los átomos de los varios elementos. Esta idea es similar a las del siglo XX referentes a la estructura de la materia y las reacciones químicas. Es importante considerar, que Demócrito no tenía base experimental para sus ideas. Así, cuando otros no estaban de acuerdo con él no tenía fundamentos concretos para sus argumentos. Demócrito insistió en su concepto de la materia discontinua, en que hay un hueco desocupado (vacío) alrededor de las partículas, pero Aristóteles insistió en que la materia debería ser continúa. Y así fue hasta que Robert Boyle, en el siglo XVII, comprimió algo el aire.

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3.3

La larga noche negra

Este periodo que comienza con la caída del Imperio Romano y termina con el conocimiento del Renacimiento, se conoce a través de la historia como la Edad Media o también como la edad oscura. Es por lo tanto un lapso de tiempo en donde el estancamiento de las ciencias y de las artes es notorio, a pesar de que se presentarán cambios muy importantes en el gobierno, de las ciudades, en política y en teología. La caída del Imperio Romano, para muchos como una consecuencia de la elevación de los impuestos, de la corrupción de las clases dirigentes, las grandes sequías que redujeron considerablemente el aprovisionamiento de los alimentos, y el envenenamiento de los dirigentes por el dinero, será coincidencia con lo que sucede en el país?. Los romanos fueron grandes ingenieros pero pobres cientí…cos, en este campo lograron muy poco y tenían poco más que hacer preservar y transmitir el conocimiento y sabiduría de los ahora subyugados griegos. Este campo fue ocupado por los Arabes, al tiempo que se desplazaban hacia el mundo occidental por el Mediterráneo, y a los monjes en los monasterios europeos. A cada uno de estos grupos correspondió la traducción y transcripción de los trabajos escritos de los antiguos; a ellos se debió el que la herencia de la ciencia griega y su …losofía se conservase. “El Enciclopedismo ‡oreció durante todo este periodo, comenzó con Plinio, un enciclopedista romano de la primera centuria de nuestro siglo, quien intentó condensar todo el conocimiento escrito en un solo trabajo. Su admirable esfuerzo quedo nublado por su fracaso de hacer distinciones entre el mundo real y el mitológico.” Más de mil años después Roger Bacon intento otro compendio del conocimiento, pero pronto comprobó que se había enfrentado con un trabajo imposible. Quizás, la única fuerza mayor que formó el carácter de esta época fue el cristianismo. Esta religión recibió su ímpetu para la expansión en el mundo occidental, cuando, en el siglo IV, el emperador romano Constantino se convirtio, y estableció El Edicto de Milán, que dio a todas las religiones el derecho al culto libre. El cristianismo se extendió rápidamente por Europa y en pocas centurias llego a ser más poderoso que cualquier gobierno. Esta potencia progreso en su expansión con el sistema feudal, el cual hizo posible para los individuos poder legar pequeñas parcelas de tierra a la Iglesia. Las pequeñas propiedades unidas a otras formaron grandes propiedades y pronto la Iglesia fue el mayor propietario del continente; con el control del campo vino el control del pueblo. La poca duración exterior hizo que el cometido cultural se centrase en las escuelas monacales hasta el siglo X, cuando se desarrollaron las escuelas eclesiásticas catedralicias. La primera universidad medioeval que fue llamada a desempeñar un papel importante en el Renacimiento y en la Revolución Cientí…ca varias centurias más tarde, fue fundada en el siglo XII. En esta época llego a la Europa occidental la ciencia de los árabes y los trabajos griegos conservados. Al principio la Iglesia, prohibió la lectura de la Filosofía Natural de Aristóte-

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les, pero a los pocos años (1250), los clérigos y escolares parroquiales habían aceptado las enseñanzas de Aristóteles. El hecho de que la parte astronómica de este conjunto de conocimientos fuera estrictamente geocéntrica, puede tener mucho que ver con la acción de la Iglesia. Una vez que los Teólogos, habían aceptado los trabajos de Aristóteles, encontraron necesario intentar reconciliar su …losofía con las palabras inmutables de la Biblia. La búsqueda de una manera de combinar la Filosofía griega con la ley mosaíca, y así logarar una serie ideal de criterios por los cuales el hombre pudiera juzgarse así mismo y al universo fue conocida como Escolasticismo. Nadie logro realizar este trabajo; hasta Santo Tomas de Aquino, tuvo que admitir en el siglo XIII su fracaso. Dijo que “puesto que la palabra divina (la Biblia) es absoluta y no puede haber error en ella, la fe debe ser aceptada por encima de la razón, ya que los razonamientos humanos pueden ser erróneos”. Esto marco el comienzo de la separación de la Iglesia y de la Ciencia. Pasaron varias centurias antes de que la Iglesia, …nalmente, cesase de decir como pensar y que creer respecto a la naturaleza. La única voz progresiva que se pudo oír en todo este milenio fue la de Roger Bacon. Fue un pensador inglés cuya vida ocupo la mayor parte del siglo XIII. Podría ser equiparado al prototipo de un joven colérico inglés, debido a que tenia poca paciencia ante el culto del Escolasticismo. Estaba simplemente convencido de que no era su…ciente estudiar y analizar las palabras de los antiguos; el experimento y el razonamiento inductivo eran los métodos por los cuales podría ser descubierta la verdad. Bacon incito a que se quemasen los libros de Aristóteles por que creía que estudiándolos solo se podía aumentar el error y favorecer la ignorancia. Pero, Bacon se adelantaba mucho a su época y en consecuencia paso quince años encarcelado; sus libros eran sobresalientes y no fueron impresos hasta quinientos años después de su muerte; sus contemporáneos no supieron de su existencia. Cuatrocientos años más tarde, Bruno, Galileo, Copérnico, y otros obraron como Bacon había aconsejado y el estudio sistemático de la Ciencia de la naturaleza dio comienzo.

3.4

El determinismo mecánico

Las leyes de Newton para el movimiento implican que las condiciones futuras de un objeto están completamente determinadas por sus condiciones presentes, y sus condiciones presentes fueron completamente determinadas por sus condiciones pasadas. Esto puede aplicarse a cada uno de los objetos del universo. Las leyes de Newton sugieren que la evolución de los sucesos en el universo es un camino recto de condiciones que fueron determinadas desde algún comienzo. Esta idea ha tenido gran in‡uencia en la Filosofía de la religión y el concepto de libertad. Tras la presentación por Newton de sus leyes para el movimiento, se produjo una rama de la …losofía llamada Determinismo Mecánico. Esta visión del universo fue resumida en las palabras de Pierre Simón de Laplace (1749 - 1827):

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“Si una inteligencia fuera capaz de reconocer para un instante de tiempo dado todas las fuerzas que animan a la naturaleza y la condición de todos los objetos que la componen y fueran también capaz de someter esos datos a análisis, esta inteligencia lograría incluir en una sola fórmula los movimientos de los cuerpos mayores del universo al igual que los átomos más pequeños; y tanto en el futuro como en el pasado estarían presentes ante sus ojos”. La mecánica clásica es vista como una de las teorías de mayor éxito entre todas las ciencias, utilizando esta teoría, los ingenieros han enviado astronautas a la Luna, y sondas espaciales a las regiones más externas del sistema solar. Los astrónomos pueden predecir eventos estelares con la precisión de una fracción segundo con décadas de adelanto. Sin embargo, la mecánica clásica tiene sus limitaciones. No es aplicable a objetos pequeños tales como el átomo o menores. En estos casos se debe utilizar la mecánica cuántica. Con ella ya no se puede predecir todas las cantidades con la precisión deseada, ni siquiera en principio. La base del determinismo mecánico se evapora. Otra limitación de la mecánica clásica ocurre para todos los objetos que viajan con velocidad cercana a la de la luz o un suceso cerca de un cuerpo masivo, tan grande como una estrella densa, en tales casos se utiliza la teoría de la relatividad. El caos puede convertirse en una nueva rama de la ciencia, su aparición y crecimiento ha estado acompañado por la expansión del uso de los ordenadores en la ciencia, y en gran medida es un producto de la revolución de los ordenadores. El caos nos ha enseñado que una ecuación determinista, como la segunda ley de Newton, puede producir resultados no deterministas. El caos está renovando el interés en la mecánica clásica, porque proporciona un nuevo camino de tratar problemas importantes en la investigación física, usando las leyes de Newton.

3.5 El electromagnetismo Uno de los objetivos fundamentales de la física, siempre ha sido el de proporcionar la imagen exacta del mundo material, y esta imagen ha sido el sueño o pesadilla de los cientí…cos, la cual depende como en el arte directamente del artista, y éste es el único método de conocimiento. No existe el conocimiento absoluto y aquellos que lo sostienen ya se llaman cientí…cos o dogmáticos, se encuentran con la pesadilla. En conclusión, toda información es imperfecta, y por lo tanto debe tenerse en cuenta la condición humana. Por esta razón, como se hace necesario establecer como se encuentra la información del espectro electromagnético para desembocar en el año de 1867 en el cual James Clerk Maxwell propuso la condición de la onda como electromagnética, y con sus ecuaciones establecidas, concibió la necesidad de determinar la existencia de otras. El espectro de la luz visible del rojo al violeta, es aproximadamente sólo una octava de la escala de las radiaciones visibles, existiendo una gama de información desconocida para la época, desde las más largas longitudes de onda de la radio cuya existencia fue probada por Heinrich Hertz, en 1888, hasta las longitudes de onda más corta de los rayos gamma en adelante. J.J. Thompson supuso que el átomo consistía en una agrupación esférica de

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electrones y protones distribuidos uniformemente, de la misma manera como un niño lleva en su bolsillo dos clases de bolas. Esta idea fue pronto desechada cuando Rutherford descubrió que según los resultados de los bombardeos con partículas alfa de hojas metálicas, el átomo debe consistir en un pequeño y compacto núcleo cargado positivamente con los electrones distribuidos en torno de este núcleo central y relativamente a gran distancia de él. El modelo de Rutherford requería que los electrones orbitasen alrededor del núcleo en órbitas análogas a las de los planetas alrededor del sol.

3.6 Cuántico-relativista Esta teoría se basa no sólo en los éxitos de la teoría de los cuantos, sino también en los resultados de las teorías de la relatividad y la cosmología, esta nueva física con su relatividad del tiempo y el espacio y su incertidumbre cuántica, los temas de la libertad de elección y el determinismo pasaron nuevamente al primer plano de la más candente controversia. En donde parece haber una oposición fundamental entre las dos teorías que constituyen la base de la nueva física, por un lado, la mecánica cuántica otorga al observador un papel vital en la naturaleza de la realidad física, muchos físicos a…rman que existen pruebas experimentales concretas en contra de la noción de “realidad objetiva”. Esto parece brindar al ser humano una excepcional capacidad de ejercer in‡uencia sobre la estructura del universo Físico de un modo que no se podía soñar ni en la época de Newton. Por otro lado la teoría de la Relatividad, derribando los conceptos de tiempo universal y de pasado, presente y futuro absolutos, evoca una imagen de un futuro que , en cierto sentido, ya existe y, por tanto, convierte en irrisoria la victoria conseguida con la ayuda del factor cuántico, si el futuro está ahí. De acuerdo a la noción de Newton, cada uno de los átomos se mueve en una trayectoria que está unívocamente determinada por las fuerzas que actúan sobre el mismo. Las fuerzas, a su vez, están determinadas por otros átomos y así sucesivamente. La mecánica newtoniana permite, en principio, predecir con precisión todo lo que ha de suceder si se conoce exactamente lo que sucede en cierto instante. Hay una rígida cadena de causas y efectos y cada fenómeno, desde el más minúsculo movimiento de una molécula hasta la explosión de una galaxia, está determinado en detalle con mucha anticipación. Fue esta concepción mecanicista la que condujo a Pierre de Laplace a a…rmar que si conociéramos todas las posiciones y velocidades de cada partícula del universo en cierto instante, poseeríamos la información necesaria para calcular toda la historia pasada y futura del universo. Sin embargo esta apreciación de Laplace no está tan clara como parece, en primer lugar se encuentra el problema de si el cerebro, puede aunque sea en un principio calcular su propio estado futuro. “Si se supone que un cientí…co pudiera predecir lo que se haría en un instante dado del futuro, a pesar de que esta fuera correcta, no la podría comunicar antes del sujeto sin echar a perder sus propios cálculos. Si dijera usted bailará, el estado cerebral se vería alterado inevitablemente en relación al estado en que

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se encontraba antes de realizar la predicción. Por lo tanto no habría ninguna razón para creer en dicha predicción, ya que estaría basada en un estado cerebral distinto del estado cerebral alterado. Por lo tanto no se puede hacer ninguna predicción verosímil sobre el comportamiento futuro. Por muy previsible e inevitable que nuestro conocimiento puede parecer a un hipotético cientí…co, si éste oculta la predicción de nuestro comportamiento continúa siendo lógicamente imprevisible para nosotros y conserva, por tanto, un elemento mínimo de lo que normalmente se entiende como libre albedrío.” De acuerdo a los últimos descubrimientos de la cosmología moderna, el universo debe tener un horizonte que se expande en el espacio, y que cada día nuevas perturbaciones e interferencias penetran en el Universo desde regiones situadas más allá de este horizonte. Dado que estas regiones nunca han estado comunicadas casualmente con esta parte del Universo desde el principio del tiempo, no es posible, desde un punto de vista teórico, saber de ante mano lo que tales in‡uencias puedan ser. Pero lo más importante en contra de una completa predicción es el factor cuántico, el cual de acuerdo a los principios básicos, la naturaleza es inherentemente imprevisible. Y con el famoso principio de incertidumbre de Heisenberg existe siempre un indeterminismo irreducible en el funcionamiento de los sistemas subatómicos. En el microcosmos ocurren sucesos que no tienen una carga muy de…nida. El fracaso del determinismo no entra en con‡icto con la teoría de la relatividad, en esta teoría no hay un precedente universal, y el pasado, el presente y el futuro del universo forman un todo indivisible. El mundo es tetradimensional (tres dimensiones espaciales y una temporal) y todos los sucesos están ahí: el futuro no ocurre ni se desarrolla. El con‡icto entonces es …cticio, el determinismo hace referencia a la cuestión de si cada suceso está completamente determinado por una causa previa. No dice nada de si el suceso existe. Después de todo, el futuro se producirá igualmente tanto si está determinado por sucesos previos como si no lo está. Lo único que la perspectiva tetradimensional de la relatividad prohibe es desmenuzar el espacio-tiempo de un modo absoluto en instantes universales de tiempo. La noción de los sucesos simultáneos en distintos lugares depende del estado de movimiento relativo. Un cierto observador puede considerar que los sucesos ocurren en el mismo instante mientras que otro puede considerar que ocurren uno después del otro. El universo se extiende en el tiempo al igual que en el espacio, sin embargo, la teoría no dice nada de la extensión temporal incluye rígidos vínculos de causa y efecto entre los sucesos. Así, a pesar de que pasado, presente y futuro parecen no tener ningún signi…cado objetivo, la teoría dela relatividad no prohibe que un ser humano pueda in‡uir sobre los sucesos posteriores mediante los sucesos anteriores. Recuérdese que la relación antes-después es una propiedad objetiva del tiempo, mientras que el pasado y el futuro no lo son. Los problemas parecen insuperables, pero la nueva física abre nuevas perspectivas sobre el antiguo enigma del libre albedrío y el determinismo, pero no lo resuelve, la física cuántica socava el determinismo, pero introduce sus propias di…cultades en relación a la libertad, no siendo la menor de las la posibilidad

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de realidades múltiples. La teoría de la relatividad presenta un universo que se extiende en el tiempo y en el espacio, pero todavía deja la puerta abierta para algún tipo de acción. Sin ninguna duda los futuros avances de la comprensión del tiempo arrojaran nueva luz sobre estos problemas fundamentales de la existencia. La nueva Física cuya primera piedra de su fundación se establece con el descubrimiento, a …nes del siglo XIX, de la radiactividad y la compleja estructura de los átomos, ha terminado con el sistema de conceptos y principios inconmovibles de las viejas ciencias naturales. El primer paso de este proceso corresponde a los descubrimientos e ideas relacionadas con la investigación de los fenómenos eléctricos y magnéticos (la teoría del electromagnetismo, que a partir de Maxwell continuó desarrollándose en los trabajos de Lorentz, y especialmente de Einstein). El segundo paso lo constituyeron los descubrimientos e ideas referentes a la estructura de la sustancia y del campo, los cuales han dado lugar a la creación de la mecánica cuántica y de la teoría cuántica del campo. La nueva física modi…có el planteamiento de problemas …losó…cos tan tradicionales como el espacio y tiempo, realidad, materia, causalidad, etc. La física clásica surgió de la experiencia, y sus conceptos y principios re‡ejan las leyes de los fenómenos macroscópicos y del movimiento de los cuerpos a una velocidad relativamente pequeña en comparación con la de la luz. Pero la base experimental que ha dado lugar a la física contemporánea es incomparablemente más amplia; abarca los fenómenos electromagnéticos más delicados, los mundos atómico y subatómico y las esferas de las gigantescas escalas cósmicas. Por eso, era necesario transformar los conceptos y principios físicos, basados en las investigaciones del mundo macroscópico y los fenómenos cotidianos, al objeto de re‡ejar esferas más amplias y profundas de los fenómenos de la naturaleza, que la física clásica ignoraba y que no era capaz de encuadrar en sus ideas y principios. Es digno de resaltar que el procedimiento dialéctico para resolver los problemas físicos se manifestó a su modo en los cientí…cos que crearon la física contemporánea, pero que debido a una serie de causas extracientí…cas no se apoyaron conscientemente en el materialismo dialéctico. En este sentido es característica de la observación de Max Planck sobre la hipótesis corpuscular y ondulatoria de la luz. Niel Borh, en su discusión con Einstein acerca de los problemas de la teoría del conocimiento en la física atómica, escribía sobre las “profundas verdades” encerradas en tales a…rmaciones, y que “las opuestas a ellas contenían también una profunda verdad”. Estas “profundas verdades” de Borh constituyen de hecho las tesis cuyo contenido descubre la dialéctica. Semejantes manifestaciones abundan en los trabajos de A. Einstein, W. Heinsenberg, W. Pauli, M. Born y otros cientí…cos eminentes; todas ellas con…rman a su modo el procedimiento de los fenómenos de la naturaleza es propio de la física contemporánea. Los hechos acumulados por las ciencias naturales exigen una ordenación y generalización sistemáticas, lo cual no puede llevarse a cabo sin recurrir al

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Pensamiento teórico y utilizar sus leyes, cuestiones ambas que pertenecen al campo de la …losofía como ciencia situada por encima de las demás ciencias , es decir, como sistema …losó…co absolutamente total. Por su propia naturaleza, el materialismo dialéctico no constituye una …losofía anquilosada separada de las restantes ciencias.

4. Tercera Propuesta Metodológica Este método cosiste que en cada curso de física se contaría con la presencia de un asesor (o monitor) que sepa de física, donde se le tendría un horario adicional en el cual asesoraría a los estudiantes que lo requieran. El objetivo …nal de las asesorías sería el resolver preguntas de los estudiantes. Este método se aplicó a los estudiantes de Tecnología en Sistematización de Datos de los grupos de física 1 y 2 , hemos tenidos buenos y malos resultados entre los buenos resultados tenemos que los estudiantes ven como una segunda opción a los asesores, donde ellos obtienen explicaciones más personalizadas sobre los temas tratados en clase o en los textos y preguntan al asesor con más tranquilidad. Entre los malos resultados tenemos que algunos de los estudiantes no van a las asesorías por el hecho de que les da pena preguntar cosas que ellos consideran que deberían conocer. Ya que en clase hay estudiantes que manejan con destreza lo que se esta tratando en clase. Esto me permite concluir que no todos los estudiantes de primer semestre llegan a la universidad con los conceptos básicos para enfrentar problemas a nivel universitario. Frente a estas di…cultades la estrategia utilizada fue plantear ejercicios que el asesor recogería para su posterior evaluación. Hubo di…cultades ya que se noto que algunos copiaban los ejercicios y los que se acercaban a preguntar no sabían como aplicar lo que les había explicado clase o lo leído en los textos entonces se les volvía a explicar el tema y aún así no entendían. Lo que el asesor concluyo es que los estudiantes de primer semestre aún se sienten como en el colegio, trabajan para obtener una nota. Sobre este método se sigue trabajando para mejorar su e…ciencia.

5. Cuarta Propuesta Metodológica La colección de textos la Ciencia para Todos se utilizan con dos …nes: primero para la elaboración de un ensayo o segundo para desarrollar una práctica de laboratorio con el …n de reforzar algún tema. Algunos títulos de la colección de textos de La Ciencia para Todos son: 1. De la Brújula al Espín de Julia Tagüeña / Esteban Martina, 2. Teoría cinética de la Materia de Leopoldo Gacía-Colín, 3. Óptica Tradicional y Moderna de Daniel Malacara, 4. La Luz de Ana María Cetto etc....

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Este método fue trabajado con los estudiantes del proyecto curricular de Sistematización de Datos de la Facultad Tecnológica de Física 2. Utilizando el texto titulado ELECTROMAGNETIMO: de la Ciencia a la Tecnología su autor Eliezer Braun, La Ciencia para todos /112, 2001. Con el …n de reforzar los conceptos de electricidad y magnetismo. Algunos de los ensayos son:

5.1 Autores: Gina Alexandra Alzate Gaitan y Sandra Marcela Gómez Rojas ¿De qué naturaleza es la luz? Es impresionante ver, que a pesar de que todos los días convivimos con ella, todos los días nos ilumina, todos los días nos ayuda con la realización de diversas actividades y todos los días cubre nuestros cuerpos; y con todo esto no sepamos con claridad la naturaleza de la luz, su origen, de que está compuesta y porque se mani…esta como lo hace. La de…nición de la naturaleza de la luz siempre ha sido un problema fundamental de la física. El matemático y físico británico, Isaac Newton describió la luz como una manifestación de partículas, y del astrónomo, matemático físico holandés, Christiaan Huygens, desarrollo la teoría de que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio. Y entonces, ¿Cuál tenía la razón?, ¿la luz esta compuesta de partículas o de ondas? En la actualidad se cree que estas dos teorías son complementarias, y el desarrollo de la teoría quántica ha llevado al reconocimiento de que en algunos experimentos la luz se comporta como una corriente de partículas y en otros como una onda. En las situaciones en que la luz presenta movimiento ondulatorio, la onda vibra perpendicular a la dirección de propagación. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano. En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiación electromagnética, que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e incluye la energía radiante que produce la sensación de visión. Se entiende por espectro una serie de colores, semejante a un arco iris. En el espectro visible, las diferencias en longitud de onda se mani…estan como diferencias de color. Si quisiéramos saber la edad de la luz, sería prácticamente imposible; básicamente diríamos que ha existido desde siempre. Sería una cantidad abstracta que solo podría ser imaginada como un numero in…nito. Pero más impresionante aun es ver que solo hasta aproximadamente el año 1800 el hombre empezó a experimentar con la luz, a indagarse sobre su composición, su origen y sus funcionalidades. Tan larga es la edad de la luz y tan corto el tiempo que lleva el hombre investigando sus características, en comparación con el tiempo de existencia de la misma, que en la mente humana solo existe la intensa necesidad de saber más, de llegar al conocimiento absoluto de manera que en algún momentos seamos capaces de dominar por completo este impresionante componente, de tener el

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poder de crear el día y la noche, de tener la facultad de transmitir información, de un extremo de la tierra a otro en fracciones de segundo. En sentido realista, el poco tiempo que lleva el hombre investigando ha sido su…ciente para hacer cosas maravillosas, cosas impresionantes que nos acercan a realizar todo lo que imaginamos. ¿Cómo es posible conducir luz a lo largo de una …bra optica? Desde principios de la década de 1980 se ha empezado a utilizar radiación electromagnética, o sea de fotones por la transmisión de señales. Estas señales se transmiten en cables de vidrio especial que han ido reemplazando los cables metálicos de cobre en los que se envían las señales por medio de corrientes eléctricas. De esta manera se inicia una revolución de las comunicaciones. La …bra óptica consiste en un cilindro de material especial con un índice de refracción relativo al aire muy alto, en este caso la trayectoria que sigue el rayo de luz no es rectilínea, es decir, que ahora los rayos se propagan en curvas elípticas. Si se ilumina un extremo de la …bra el haz de luz saldrá por el otro extremo aún si la …bra tiene forma curva. La idea de utilizar la refracción total para transmitir señales luminosas, fue demostrada por primera vez por Jon Tyndall en 1870; su principal obstáculo fue los materiales que utilizo, los cuales ocasionaban pérdidas grandes de luz. La transmisión de comunicación por medio de …bras ópticas ha tenido un impacto tremendo en el manejo de transmisión de información, ya se vislumbra la transmisión de información a velocidades extremadamente altas con los sistemas de …bras ópticas, “Hay varias ventajas de las …bras ópticas sobre los cables metálicos que conducen electricidad. En primer lugar con la luz del láser las pérdidas son notablemente menores. En segundo lugar con las …bras ópticas aumenta notablemente la capacidad de enviar un mayor número de señales simultaneas, así, por ejemplo, una …bra del grueso de un cabello puede transmitir 6.000 llamadas telefónicas, lo que se haría con un hilo de alambres de cobre de 10 cm. de grueso. En tercer lugar debido a que con las …bras ópticas la señal va contenida en un rayo de luz no hay posibilidad que durante su transmisión se vea interferida por agentes ajenos, como ocurre con las señales eléctricas y por último, la economía que representa su utilización en comparación con el cableado eléctrico. ” Las importantes aplicaciones que se han tenido a través de la …bra óptica han realizado una transformación radical de las comunicaciones, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumentan con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con …bra óptica. Hoy funcionan muchas redes de …bra para comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de …bra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. A demás han incursionad9o en algunos aspectos


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de la medicina y por lo tanto han creado una forma más práctica de llevar a cabo sus procedimientos; otras aplicaciones en las cuales ha intervenido la …bra óptica son las redes de área local (LAN). Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electro ópticos y de óptica integrada

5.2 Autores: Lady Johana Gonzalez Rincón y Jose Luis Vasquez Las ondas y su emisión Desde el principio de los tiempos, el hombre ha tenido la necesidad de conocer los fenómenos naturales y físicos que lo rodean, y fue a mediados de 1530 que con los descubrimientos de Isaac Newton que se empezaron a estudiar los movimientos físicos desde los macros hasta los micro movimientos de los diferentes fenómenos, un legado importante de este cientí…co fue la ponderación de tres leyes conocidas como las tres leyes de la mecánica. Durante la segunda mitad del siglo XVIII y principios del siglo XIX se intentó estudiar uno de los movimientos más importantes y fantásticos “el movimiento de las ondas”, ya que por medio de ondas se crea el sonido y así podemos comunicarnos con los demás, pero antes de ponernos en el estudio de una onda, vamos a de…nir o mejor a preguntarnos ¿Qué es una onda?: A lo cual la respuesta es muy sencilla, una onda es sencillamente una perturbación que se propaga en un medio cualquiera como el aire, el agua., etc., analizando entonces nuestra de…nición podemos entender que si no hay un medio, la onda no se propagará, es por esta misma razón que en la luna o super…cie lunar no se propaga el sonido, pues no hay aire en el cual este se pueda propagar. Un ejemplo muy sencillo de onda es cuando se toca o se hace vibrar la cuerda de una guitarra, pues al hacerlo ésta a su vez hace vibrar la madera de la que está hecha y con el aire como medio de propagación el sonido viaja. Ahora bien, es muy bueno conocer algunas de las características de una onda, la primera que vamos a considerar es la longitud de onda, ¿Qué signi…ca esto?, pues es la distancia entre dos puntos máximos sucesivos de la onda, y se denota con la letra griega , así mismo la onda tiene una frecuencia (f) la cual es el número de ciclos o de veces que se repite una oscilación en un segundo. Teniendo esto en cuenta, para de…nir una última característica de la onda es necesario hacer una relación directa entre las dos características anteriores, pues con los resultados de experimentación se llegó a la conclusión de que la velocidad (v) de cualquier onda es igual al producto de su longitud de onda y su frecuencia. En nuestro medio o si se puede decir en nuestro mundo, existe un tipo de ondas que emiten luz, y a estas ondas se les reconoce con el nombre de “ondas electromagnéticas”, y fue James Clerk Maxwell en el siglo XIX quien comenzó su estudio, ya después de un exhaustivo estudio de electricidad y magnetismo,

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llevó a cabo un interesante experimento con el cual pudo discernir que efectivamente existían las ondas electromagnéticas, el experimento fue propuesto primeramente por Ampere (sin buenos resultados), consistió en un condensador de placas paralelas conectado a través de varios alambres a una batería o pila que genera energía, al abrir el interruptor la energía pasa y se cargan las dos placas paralelas. Maxwell dijo que la energía transmitida por la batería a las placas varia, y supuso que la variación es igual a una corriente igual a 3.0 * 10^8 m/s o sea la velocidad de la luz, que más tarde generaría gran controversia en el mundo cientí…co de la época, ya que Hertz quien dio aceptación y rati…cación a la teoría de Maxwell. Todo esto lo llevó a cabo después de muchos intentos fallidos, pero en 1887 construyó un dispositivo que logró el …n de detectar en un laboratorio las ondas electromagnéticas y terminó construyendo un generador de ondas electromagnéticas, pero esto no era su…ciente pues tenía que probar que en realidad su invento era bueno y que las ondas electromagnéticas existían, para ello realizó otro invento que se encargaba de detectar las ondas emitidas por el generador. De los descubrimientos realizados por estos dos cientí…cos cabe concluir que una partícula solo puede emitir ondas electromagnéticas cuando se mueve aceleradamente, es por esto que una forma de emisión de este tipo de ondas son las varillas ya que al imprimirles cierta energía los electrones que están en esta se aceleran y en consecuencia emiten ondas electromagnéticas, pero hay que tener en cuenta que no solo las varillas son utilizadas para la propagación de las ondas, cabe anotar que dependiendo de la forma y la longitud de la antena se determinan las diferentes características de la onda. Por otro lado la potencia con la que la onda se emite depende de la longitud de onda y la longitud de la varilla, después de varias búsquedas y experimentos descubrieron que la onda adquiere una mayor o máxima potencia cuando la varilla es simplemente la mitad de la longitud de onda. Con respecto a lo anterior cabe recalcar que la onda adquiere mayor potencia en dirección perpendicular a la varilla, a este tipo de antenas se les llama direccionales, porque crean un cono dentro del cual la emisión es apreciable, creando así un haz de emisión, mientras más pequeño el cono, mas direccional es la emisión de la antena, a su vez el ancho del haz depende de la frecuencia de la onda, pues a menor frecuencia, menor en ancho del haz. Desprendiéndonos un poco del direccionamiento de la emisión es bueno saber que cualquier dispositivo que tenga la capacidad de transformar una onda electromagnética en energía eléctrica se le llama antena receptora, esto da paso a pensar en las diferencias entre antenas receptoras y emisoras, la diferencia radica en el uso que se le quiere dar, por ejemplo, una antena emisora debe manejar potencias altas para que lleguen a su destino, y en contraste las antenas receptoras manejan potencias relativamente bajas, además esta última debe ser muy direccional para captar el origen de la señal de emisión, he aquí la razón de las diferentes formas de las antenas. En conclusión: Se observó que los alumnos ampliaron sus conocimientos sobre las ondas electromagnéticas, hubo participación escrita, además algunos de los estudiantes reprodujeron algunos de los experimentos que se indicaron en


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el texto como por ejemplo: la pila de Volta, el motor eléctrico, el electroimán y con algunos experimentos sencillos explicaron la inducción electromagnética. Se mostró que los estudiantes manifestaron dominio de un tema que ellos consideraban muy difícil donde lo que más les llamo la atención son las aplicaciones tecnológicas de las ondas electromagnéticas.

5.3 Autor: Diego Armando Perdomo M. La evolucion de la luz Desde el principio de los tiempos las personas habían tenido la necesidad de luz, ya que de día se podía obtener gracias a la brindada por el sol pero cuando anochecía era un problema ya que la única solución era la utilización de velas. Por esto varios cientí…cos comenzaron a estudiar el comportamiento de la luz, los fenómenos que ocurrían cuando chocaba contra otros objetos, uno de los principales investigadores de esto fue Newton quien gracias a sus estudios nos dio a conocer las características y varios fenómenos que suceden con la luz como los de re‡exión y refracción. En octubre de 1879, después de muchas experiencias infructuosas y de haber gastado la considerable cantidad para ese entonces de 40 000 dólares, el estadounidense Thomas Alva Edison (1847-1931) logro construir una lámpara incandescente en la que un …lamento de carbón emitía luz al hacerle pasar una corriente eléctrica por más de 40 horas. El famoso inventor coloco su …lamento dentro de un bulbo de vidrio que estaba al vació en su interior. Gracias a esta invención se lograron hacer muchas de estas lámparas de forma e…caz, muchas personas se vieron bene…ciadas pero entonces surgió la necesidad de construir medios para poder generar la corriente eléctrica que hiciera funcionar las lámparas. Entonces fue vital la contribución de Edison en 1881 que fue la estación eléctrica, o sea, una planta en la que se generaba electricidad y de allí se distribuía. Esto ocurrió en la ciudad de Nueva York. De su estación, que contenía un generador de corriente continua, salía una red de líneas que distribuyeron la electricidad en muchas partes de la ciudad. Una vez que la electricidad pudo ser generada y distribuida para la iluminación, se aprovecho para ser utilizada como fuerza motriz por medio de motores eléctricos. Se puso así a disposición de la industria y de los transportes un nuevo medio universal y barato de distribución de energía que dio un gran impulso a la utilización de los motores eléctricos. Así se crea la industria eléctrica pesada. Por otro lado, un inventor francés, Lucien H. Gaulard, y un ingeniero ingles, John D. Gibbs, obtuvieron en 1882 una patente para un dispositivo que ellos llamaron generador secundario. De esta manera incorporaron a un sistema de iluminación la corriente alterna. El sistema que ellos patentaron fue una versión poco práctica de lo que hoy en día llamamos un transformador. En conclusión podemos ver que de la pequeña idea de un hombre de hacer un artefacto para poder tener luz hoy en día podemos disfrutar de todas las grandes cosas que nos rodean y de las invenciones que aparecieron después como el radio,

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la televisión y la gran mayoría de cosas que hoy hacen parte vital de nuestra sociedad.

5.4 Autor: Andres Felipe Mora Mora Las comunicacionesy su contexto dentro de la historia A lo largo de la historia de la humanidad, siempre ha generado misterio para las personas las formas que se utilizan para comunicarse, y es que la vida cotidiana no sería la misma si ni existiesen maneras para que los seres humanos nos relacionáramos y nos tratáramos como actualmente lo hacemos gracias a las comunicaciones. Si quisiéramos tratar a fondo este tema, no serían su…cientes las hojas de este escrito, porque en materia de comunicaciones las tecnologías avanzan cada día más y los estudios se realizan diariamente para ayudarnos de una u otra forma a vivir mejor, de allí nace la importancia de las comunicaciones y es por eso que vamos a tratar los 3 tipos más importantes de generarla: La televisión, el teléfono y el radio. EL TELEFONO: El teléfono es una de las más grandes aplicaciones de la electricidad en la historia, de hecho ha sido uno de los inventos que más in‡uyo en la historia por sus grandes aplicaciones y porque si no existiese en este momento, se verían afectados muchos sectores de la humanidad, y es que alguna vez se ha preguntado ¿Qué seria del mundo sin teléfonos, ni celulares? Entrando en materia, el teléfono fue un invento de un estadounidense llamado Alexander Gram. Bell (1847-1922), aunque de por si la autoría de este aparato estuvo marcada por muchos reclamos porque de hecho la idea de inventar un aparato para la comunicación directa entre personas no fue solo de el, y como todo, al momento de patentar la maquina las personas que también tuvieron esta idea en la cabeza quisieron protestar pero su intento fue en vano; de hecho pocos minutos después de patentado el teléfono se presentó una propuesta para que esta idea fuera mejorada. La idea original al momento de la invención del teléfono era crear un aparato que trasformará el sonido que emite nuestra boca cuando hablamos en corriente y mediante un cable hacer que este llegara a un receptor, ¿Pero cómo se lograría dicho propósito? Como todos sabemos, el sonido es un sistema de ondas que viaja mediante un medio y que se propaga según las condiciones del mismo, pero además las ondas también se podían convertir en corriente, para que viajaran mediante un cable conductor, y al momento de su llegada al receptor, se invirtiera el proceso y la corriente que viajaba se convirtiera otra vez en ondas y produjera sonido de nuevo. Uno de los grandes problemas al momento del desarrollo del teléfono fue pensar que la intensidad de la corriente que viajaría a través del circuito seria variable, es decir, la intensidad de nuestra voz siempre seria variable, no es lo mismo cuando hablamos normal que cuando gritamos, y si la idea de Bell radicaba en crear un transmisor en donde circularan siempre la misma cantidad de corriente tenía grandes problemas.


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Después de varios intentos, Bell logro desarrollar un sistema que se comporta como lo que conocemos actualmente como micrófonos y este consistía en instalar una membrana conectada a un diafragma, en un extremo se colocaría carbón, con el propósito de ofrecer resistencia en el momento de la circulación de la corriente eléctrica, luego se hacía mover el diafragma para que se comprimieran los granos y variara su resistencia, que era lo que buscaba Bell. Pero no todos los problemas estaban solucionados, ahora se tenía que pensar en cómo esa corriente eléctrica que viajaba a través del cable se convertiría en sonido de nuevo y para esto se desarrolló lo siguiente: El cable se conectaría a un electrizan que se conectaría a una lengüeta metálica y a su vez con el diafragma. El electroimán atraería la corriente y está a la lengüeta produciendo y siguiendo las variaciones del sonido original, haría mover el diafragma y crearía de nuevo sonido. Obviamente seria de locos pensar que este teléfono seria como los que utilizamos actualmente, pero de todos modos este modelo ha sido la base para la creación de los nuevos aparatos que hoy conocemos. El desarrollo del radio El radio, al igual que el teléfono, ha sido un invento muy importante en la historia de la humanidad por la trascendencia y las aplicaciones que este ha tenido a lo largo de los años, también es un medio de comunicación muy importante y además nos brinda diversión. Parece increíble creer que el oído humano capta ondas acústicas en el intervalo de 20 a 20.000 Hertz, pero aun es más increíble saber que la frecuencia de la luz sobrepasa niveles de 10 a la 10 Hertz, es también por esta razón que es tan difícil captar la velocidad de la luz. Para de algún modo entender cómo funciona la radio se tiene como principio que las ondas tiene diferente comportamiento según sus frecuencias, es decir si una onda tiene una frecuencia muy grande, y se une con una onda de frecuencia menor, el resultado es que la onda resultante tiene la misma frecuencia que la onda grande pero su amplitud cambia. Gracias a estos comportamientos en las ondas, se creó un sistema que enviara ondas con una frecuencia muy alta (Oscilaba entre los 30.000 y 300.000.000 de Hertz), y a esto se le llamo radiofrecuencia, esto produce que la corriente se ampli…que, de este modo se alimenta un modulador. Como vimos en el escrito del teléfono, la voz se puede convertir en corriente eléctrica, pero también la música se puede convertir en corriente eléctrica mediante micrófonos, esto ampli…ca la señal que sale del micrófono y durante el trayecto no pierde sus características acústicas, desarrollando ondas electromagnéticas que van incorporadas a la voz. Como todos sabemos, cada emisora tiene un número asignado, este corresponde a su frecuencia dentro de un satélite, dicha frecuencia porta la señal de cada emisora. Para el receptor el esquema utilizado es diferente; Como las ondas transmitidas por cada emisora se usan a nivel global y se transmiten en todas las direcciones entonces se tuvo que pensar en como captar estas ondas y se llega a la conclusión que se podía utilizar una antena. La antena recibe las ondas enviadas desde el transmisor como corriente eléctrica, pero esta a su vez tiene

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las mismas características de frecuencia y amplitud. Ahora pensemos que solo existiese un receptor, la señal que recibiría seria la misma que enviaría el transmisor, pero sería ilógico pensar que existiera una emisora que solo tuviera un receptor. Luego que la corriente llega a la antena, pasa por un aparato llamado sincronizador, que está formado por circuitos eléctricos y su función es seleccionar la frecuencia que uno quiere, es decir seleccionar la emisora correcta. Teniendo en cuenta que la onda que recibe la antena es muy débil, se tuvo que pensar en un aparato que aumentara la intensidad con la que llegaba la onda y este se llamó …ltro, que, como su nombre lo indica, deja pasar solamente la onda de baja frecuencia que …nalmente se termina convirtiendo en la señal. Cuando ya está ampli…cada la corriente, mediante una bocina se transforma en sonido. Para el desarrollo completo del radio se creó un elemento llamado oscilador, que se fundamenta en un tríodo, que se alimenta gracias a la salida de corriente del mismo tríodo, tomándolo como un circuito de retroalimentación. Otra aplicación del radio fue la radiotelefonía, que sirvió de gran ayuda para conversaciones privadas; Cabe mencionar que el primer programa de radio que fue ejido al aire fue en Inglaterra el 23 de Febrero de 1.920; Nadie se imaginó que la radio sería una industria tan grande como lo es hoy en día, pero sobretodo que sería de gran aporte para la humanidad. Luego vinieron las mejoras para la industria del radio y hacia el año 1.933 se inventó la frecuencia modulada, lo que nosotros conocemos como FM. Este sistema trabaja con las mismas especi…caciones del radio convencional, pero su diferencia es que la intensidad de la onda es directamente proporcional a la frecuencia de la onda emitida. La implementación de la FM se dio en los Estados Unidos y se usó con …nes comerciales para el año 1.941, y fue comparada con el sistema de amplitud modulada AM. La ventaja de usar FM es que no se presenta el fenómeno de estática, o un ruido que si se presenta en el sistema AM. La radio como la conocemos actualmente se la debemos a Lee de Forest, autonombrado “El padre del radio”, que fue quien invento el tríodo, y este fue un gran avance para la electrónica moderna. Cabe resaltar que las 2 personas más importantes que trabajaron en la consecución del radio fueron: Lee de Forest, Edwin Howard Amstrong, durante sus experimentos tuvieron reveses , pero también sus aciertos fueron extraordinarios, lastimosamente nunca se llevaron bien y el …n de sus carreras estuvo marcada por la desgracia; De Forest perdió su fortuna y todas sus empresas quebraron, en cambio se inició un juicio en el que De Forest y Amstrong lucharon la autoría del circuito retroalimentador, juicio en el cual el perdedor fue Amstrong, que aunque había inventado dicho elemento perdió el pleito que duro alrededor de 20 años, las consecuencias fueron la pobreza absoluta para el y el trágico suicidio. Irónicamente 13 años después de la muerte de Amstrong, se reivindicaron y le adjudicaron los derechos de autor sobre el circuito retroalimentador.

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La televisión Y si de comunicaciones hablamos, no podríamos dejar atrás a la televisión, tal vez el medio comunicativo más importante en todo el mundo, y además nadie se imagina en estos momentos un mundo sin televisor. Al darse cuenta el se humano que se podían enviar señales acústicas, y señales de voz, le entro la curiosidad por saber cómo podía enviar también imágenes por medios eléctricos, pero en esa época era de locos pensar que esto se podría lograr. Sin duda alguna, las personas empezaron a experimentar acerca de cómo poder envía imágenes por circuitos eléctricos, ese fue el caso del alemán Paul Nipow, que en el año 1.884 realizo un intento de televisión que consistía en transformar la luz en corriente eléctrica mediante foto celdas, pero rápidamente su invento se fue al piso por que la imagen era pésima. Pero de todas maneras la curiosidad del hombre siguió a través del tiempo hasta que en el año 1.911 el ingeniero eléctrico A.A Campbell Swinton, presento un esquema que es el que conocemos actualmente. Su aparato consistía en que la placa donde se iba a recibir la imagen no tenía que ser conductora de electricidad, pero también apareció algo muy importante y fue el desarrollo de un tubo de rayos catódicos, que también estaba fabricado de un material no conductor y su inventor fue William Crookes en el siglo XIX; este consiste en ser un tubo de vidrio al vació que dentro de el se encuentra ubicado un cátodo frente a un ánodo. El ánodo posee un centro que permite el paso de partículas, que cuando el …lamento calienta el cátodo se desprenden electrones, y el anodo lo que hace es atraer esos electrones como si fuera un imán, haciéndolo chocar con el tubo. En resumen, para poder transmitir imágenes a una pantalla, se hace pasar a los electrones por un acelerador, este lo que hace es incidir el haz de electrones a través del tubo de rayos catódicos, hasta que dichos electrones son absorbidos por los ánodos para que los electrones se estrellen con la placa y por el golpe generen una imagen.

5.5

Autor: Edison Rene Bermúdez Vargas.

Importancia del Electromagnetismo para la Ciencia y la Tecnología El electromagnetismo hace una presencia importante en nuestras vidas, una necesidad de nuestros contemporáneos es la de conocer a fondo como se utiliza en nuestra vida diaria. La ciencia y la tecnología hacen parte del desarrollo integral de la humanidad, el electromagnetismo demuestra cómo se relacionan entre sí, lo cual propicia avances para la humanidad. La historia de la electricidad comienza cuando el hombre al frotar un paño con ambar observo como resultado la capacidad del paño para atraer trozos ligeros. El inicio del magnetismo se da cuando se observan las propiedades del óxido de hierro más conocido como imán. Al relacionar estos maravillosos fenómenos del campo de la física, apreciamos el tema del electromagnetismo. La curiosidad de conocer el ¿Por qué?, sin propósito alguno nos induce al

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Conocimiento, que posteriormente, realiza mejoras al entorno humano, como es relatado en el libro de Electromagnetismo de la ciencia a la tecnología, donde se demuestra, como desde el comienzo de los tiempos el hombre en su afán de “saciar” su curiosidad, procura explicar fenómenos naturales, en otras palabras, concibe ciencia, que posteriormente tendrá un impacto, social y económico, en su utilización sobre los “inventos”. Luego del nacimiento de la curiosidad hacia la electricidad, se dan múltiples avances, donde se destaca el interés hacia la utilización de la teoría creada, así es como se da el inicio de los inventos eléctricos donde se destacan, el pararrayos, la pila de Volta, la creación de circuitos eléctricos y el fenómeno de la electrolisis. Por otra parte, en relación al magnetismo, se descubrieron las propiedades magnéticas de la tierra y su póstuma aplicación hacia un invento como es la brújula. El electromagnetismo da sus orígenes en Hans Christian Oersted, en un experimento donde desvió la dirección de una brújula, demostró como la corriente eléctrica produce un efecto magnético por lo tanto, la electricidad y el magnetismo están relacionadas. Claro está, que este es el comienzo de un amplio periodo del electromagnetismo al servicio de la humanidad, debido a, que póstumamente personajes importantes como François Arago, André-Marie Ampère (creador del “galvanómetro”), Michael Faraday( descubridor de la inducción electromagnética), mejoran la teoría y la acoplan para posterior utilización en la vida diaria. Ejemplos de lo indicado anteriormente son la creación de inventos como el electroimán, el motor eléctrico y el telégrafo, los cuales cambiaron drásticamente el entorno social y económico de la humanidad. En la época de 1845 a 1870, se obtuvo un desarrollo en las maquinas eléctricas, se da inicio a la iluminación por medio de la electricidad avance que propino el desarrollo emotivo de los transformadores, uno de los transformadores más importantes es el teléfono, el cual debía “transformar las variaciones de una corriente eléctrica en sonido” , otro gran avance en el tema cuando el físico James Clerk Maxwell demostró que la luz es una onda electromagnética algo que posteriormente, Heinrich Hertz clari…co y mejoro, algo vital en nuestro tiempo ya que colaboro en gran parte a la comunicación inalámbrica importante en nuestro tiempo. También, creo la forma de generar ondas electromagnéticas las antenas, que pueden ser o generadoras o receptoras. Con respecto, a las comunicaciones inalámbricas Guglielmo Marconi fue el inventor del primer aparato inalámbrico que enviaba señales a varios kilómetros de distancia. En términos generales luego de la creación de los tubos de vació y el nacimiento de la electrónica, damos paso a la oleada de inventos que nos son habituales en nuestras vidas como el televisor, el radio, los celulares, los computadores, en donde se demuestra la gran utilidad del conocimiento heredado. ¿Cómo podemos incentivar el interés hacia física en la sociedad colombiana? En términos generales el libro de Electromagnetismo de la ciencia a la tecnología, es una solución, por resaltar el aporte de la vida cientí…ca en el desarrollo humano, lo cual debe priorizarse en el ámbito estudiantil, para demostrar el potencial bene…cio de poseer conocimiento.

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El complemento a la solución está en crear la necesidad de evitar la ignorancia, alejarnos de la sociedad de pobreza mental. Despertar de la fantasía de una Colombia sin inventores. Crear una mejor concepción hacia la utilización del conocimiento. Y apoyar las investigaciones cientí…cas ya que esto nos bene…ciara a todos. ¿Cómo bene…cia el conocimiento sobre electromagnetismo en nuestra vida diaria, y especí…camente en nuestro papel de tecnólogos? Saber de electromagnetismo nos sirve para poder percibir mejor nuestro conocimiento acerca de los fenómenos naturales y del aprovechamiento de aquellos, también nos da un norte acerca de hacía a dónde van los avances de la humanidad (principalmente a mejorar nuestra calidad de vida), y en nuestro papel de tecnólogos nos enseña como la aplicación de la ciencia a la tecnología es vital en nuestra profesión tecnológica. Para concluir, en Colombia se deben crear urgentemente espacios para la investigación cientí…ca para poder salir de la actual falta de ciencia y tecnología que nos rodea.

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Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón Licenciada en Física. Especialista en Ciencias Físicas, Maestría en ciencias Físicas, Doctorado en Ingeniería. Ha realizado estudios de investigación en nuevos materiales de las propiedades estructurales y electrónicas a partir de métodos ab-initio y estudios en la caracterización de superficies semiconductoras y su modificación con la adsorción de átomos metálico. Además de desarrollar e incorporar material didáctico basada en el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TiC) para la enseñanza de la física.

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El año de la luz: una oportunidad para hablar sobre la enseñanza de la física.  

El texto está dirigido a los docentes que nos dedicamos a la enseñanza de la física para que hagamos un alto en el camino y nos detengamos a...

El año de la luz: una oportunidad para hablar sobre la enseñanza de la física.  

El texto está dirigido a los docentes que nos dedicamos a la enseñanza de la física para que hagamos un alto en el camino y nos detengamos a...

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