domingo, 03 de abril de 2005
2005, Año de la Física
2005, año internacional de la física.
ESposible acercar este año y su significado de maneras diferentes. Todas igualmente válidas. Lo que nos parece que no hay que perder de vista en cada caso, es cuál es el objeto o contenido de enseñanza. El maestro puede querer abordar:
lo que es la física como disciplina,
cómo procede la ciencia-física en la construcción del conocimiento,
cómo enuncia sus saberes,
el análisis de la relación entre el conocimiento científico- sociedad,
algunos de los contenidos expuestos por Einstein en ese “año milagrosos”,
la personalidad de Einstein en el sentido más amplio: como persona, como pensador, como físico, como pacifista, etc.
En los ejemplos señalados, se persiguen claramente intenciones y contenidos diferentes que marcarán situaciones de enseñanza también diferentes.
En esta oportunidad nos acercaremos a un contenido, a un enunciado que relaciona dos magnitudes: la masa y la energía.
UNA FÓRMULA SINGULAR...
¿ QUÉ ES “UNA FÓRMULA FÍSICA”?
Las ciencias físicas procuran entender ciertos aspectos del mundo. Para ello conceptualizan sobre la naturaleza y la estructura de los acontecimientos y buscan maneras de dar un orden a lo que en apariencia es caótico.
En esa búsqueda de orden, hay un afán por registrar, por medir. La física cuantifica, asocia números con sus conceptos. Busca patrones y regularidades que revelen relaciones recurrentes entre los datos. Así aparecen las leyes, como forma de describir la estructura observada.
La ley resume y da cuenta de las incontables observaciones y si no hay cambios, dirá lo que puede ocurrir en el futuro.
A la ley la justifica la teoría. Es la teoría que está detrás , la que permite la explicación de lo que la ley describe.
En términos sencillos podríamos decir: datos....ley....teoría.
Los datos hacen mención al registro de lo perceptivo, y es allí donde en general aparece la medida, lo cuantificable. Las reglas, los relojes, los telescopios, los termómetros, las balanzas son los instrumentos de los que se valen los físicos para sus mediciones.
Finalmente una aclaración más. Para la física datos y hechos no son lo mismo. Los hechos se construyen a partir de los datos.
Volviendo a la pregunta inicial...¿qué es una fórmula física?
La fórmula es una manera de expresar una ley. Corresponde al lenguaje que utiliza la disciplina para comunicar. Ella es una combinación de signos, de letras y de números que tienen un significado para el que comprende lo que hay detrás de esas letras y números.
La fórmula es la forma de decir que tiene la física. La química también tiene un decir con fórmulas sólo que son de otra naturaleza. También como combinación de letras y números, los conceptos que están detrás de esos símbolos –químicos- corresponden a otro campo del conocimiento.
Ejemplos de fórmulas
P = m. g donde m es la masa de un cuerpo,
p es su peso y
g es la aceleración de la gravedad.
Esta fórmula expresa que:
la masa de un cuerpo, y su peso son entidades diferentes desde la perspectiva de la física,
la masa de un cuerpo y su peso se relacionan: a mayor masa, mayor peso a menor masa, menor peso;
en esa relación se establece que el peso de un cuerpo depende de la masa del mismo, pero no a la inversa; esto supone que la masa puede seguir siendo igual y el peso del cuerpo no ser el mismo porque el valor de g no es igual;
la masa de un cuerpo no cambia con el lugar en que se encuentre el cuerpo, en cambio el peso sí, puesto que el valor del peso de un cuerpo está directamente vinculado con el valor de g, que es la aceleración de la gravedad.
Veamos otro ejemplo:
Ec = ½ m. v2 donde EC significa la energía cinética, o sea energía
asociada al movimiento,
m representa la masa del cuerpo que se mueve,
v representa la magnitud de la velocidad del
cuerpo que se mueve .
Esta fórmula expresa que:
la energía asociada a un cuerpo que se mueve depende de la masa de ese cuerpo y de la velocidad del mismo;
esa dependencia no es igual,
si duplicamos la masa de un cuerpo moviéndose a igual velocidad, la energía asociada a ese movimiento es el doble, pero si duplicamos la velocidad de un cuerpo que se mueve, la energía cinética en lugar de duplicarse se cuadriplica (v2).
¿ CÓMO SE LEE ...E = mc2 ?
En los ejemplos anteriores mostramos lo que supone acercarse a una fórmula física. Como vimos exige comprender la relación en términos matemáticos (si la relación es directa, si es inversa, si es directa al cuadrado, etc.), y dar sentido a la relación en términos físicos.
Dejamos de lado el contexto en que esas formulaciones tienen sentido, porque nuestro propósito era ejemplificar la lectura, pero es necesario contextualizarlas para que puedan ser comprendidas.
Por ejemplo, en la primera de las expresiones, podríamos mostrar que la masa de un cuerpo es la misma tanto en la tierra como en la luna , no así el peso del cuerpo en cuestión.
Pensado en los niños , estas expresiones tienen que salir del ámbito de su formulación y traducirse en cuestiones “cotidianas” para mostrar de algún modo el sentido de las mismas. Esto es especialmente indicado en el curso de sexto año escolar donde justamente la temática de la energía ocupa un lugar de importancia en el programa del Ciencias.
La famosa fórmula de Einstein expresa la relación que existe entre la masa de un cuerpo y su energía.
E = mc2 m significa la masa del cuerpo,
c representa el valor de la velocidad de la luz,
E representa Energía.
EL CONTEXTO EN EL QUE APARECE LA FÓRMULA Y SU SIGNIFICADO FÍSICO.
El cuarto artículo de aquel año 1905 se titulaba: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?, que quiere decir, ¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía? .El artículo mostraba una deducción de la ecuación de la relatividad que se traducía en la expresión antes escrita.
La fórmula es el corolario o la consecuencia de la Teoría de la Relatividad en su versión restringida. Einstein plantea con ella, que la masa y la energía son dos aspectos de una misma entidad física. Más aún, son intercambiables. Esta afirmación es consecuencia de admitir que la velocidad de la luz es constante, es decir, no cambia con el sistema de referencia. El valor de la velocidad de la luz es la misma en un sistema de referncia que está quieto que en un sistema en movimiento.
En la fórmula, c es una constante en términos matemáticos que toma el valor numérico de la velocidad de la luz. Y como el valor de c es muy grande, lo que debemos comprender es que una pequeña cantidad de masa es capaz de originar cantidades muy grandes de energía. Para que el lector tenga una idea, 1 gramo de materia, equivale a 9x1013 Jouls, y con esta cantidad de Jouls es posible elevar la temperatura de 200000000 kg de agua (aprox . 200 millones de litros) de 0ºC a 100ºC.
La dimensión de lo que acabamos de escribir, la humanidad la tuvo en el año 45 cuando estalla la bomba nuclear. Una pequeñísima cantidad de Uranio fue la causa de la catástrofe.
Una manera de comprender esta relación fuera de la formulación, es :"la masa es energía ultra condensada... o la energía es masa ultra diluida".
Entre otros análisis, esta expresión dio lugar a revisar la conocida ley de la conservación de la masa, hoy formulada, como ley de conservación de la energía.
ESposible acercar este año y su significado de maneras diferentes. Todas igualmente válidas. Lo que nos parece que no hay que perder de vista en cada caso, es cuál es el objeto o contenido de enseñanza. El maestro puede querer abordar:
lo que es la física como disciplina,
cómo procede la ciencia-física en la construcción del conocimiento,
cómo enuncia sus saberes,
el análisis de la relación entre el conocimiento científico- sociedad,
algunos de los contenidos expuestos por Einstein en ese “año milagrosos”,
la personalidad de Einstein en el sentido más amplio: como persona, como pensador, como físico, como pacifista, etc.
En los ejemplos señalados, se persiguen claramente intenciones y contenidos diferentes que marcarán situaciones de enseñanza también diferentes.
En esta oportunidad nos acercaremos a un contenido, a un enunciado que relaciona dos magnitudes: la masa y la energía.
UNA FÓRMULA SINGULAR...
¿ QUÉ ES “UNA FÓRMULA FÍSICA”?
Las ciencias físicas procuran entender ciertos aspectos del mundo. Para ello conceptualizan sobre la naturaleza y la estructura de los acontecimientos y buscan maneras de dar un orden a lo que en apariencia es caótico.
En esa búsqueda de orden, hay un afán por registrar, por medir. La física cuantifica, asocia números con sus conceptos. Busca patrones y regularidades que revelen relaciones recurrentes entre los datos. Así aparecen las leyes, como forma de describir la estructura observada.
La ley resume y da cuenta de las incontables observaciones y si no hay cambios, dirá lo que puede ocurrir en el futuro.
A la ley la justifica la teoría. Es la teoría que está detrás , la que permite la explicación de lo que la ley describe.
En términos sencillos podríamos decir: datos....ley....teoría.
Los datos hacen mención al registro de lo perceptivo, y es allí donde en general aparece la medida, lo cuantificable. Las reglas, los relojes, los telescopios, los termómetros, las balanzas son los instrumentos de los que se valen los físicos para sus mediciones.
Finalmente una aclaración más. Para la física datos y hechos no son lo mismo. Los hechos se construyen a partir de los datos.
Volviendo a la pregunta inicial...¿qué es una fórmula física?
La fórmula es una manera de expresar una ley. Corresponde al lenguaje que utiliza la disciplina para comunicar. Ella es una combinación de signos, de letras y de números que tienen un significado para el que comprende lo que hay detrás de esas letras y números.
La fórmula es la forma de decir que tiene la física. La química también tiene un decir con fórmulas sólo que son de otra naturaleza. También como combinación de letras y números, los conceptos que están detrás de esos símbolos –químicos- corresponden a otro campo del conocimiento.
Ejemplos de fórmulas
P = m. g donde m es la masa de un cuerpo,
p es su peso y
g es la aceleración de la gravedad.
Esta fórmula expresa que:
la masa de un cuerpo, y su peso son entidades diferentes desde la perspectiva de la física,
la masa de un cuerpo y su peso se relacionan: a mayor masa, mayor peso a menor masa, menor peso;
en esa relación se establece que el peso de un cuerpo depende de la masa del mismo, pero no a la inversa; esto supone que la masa puede seguir siendo igual y el peso del cuerpo no ser el mismo porque el valor de g no es igual;
la masa de un cuerpo no cambia con el lugar en que se encuentre el cuerpo, en cambio el peso sí, puesto que el valor del peso de un cuerpo está directamente vinculado con el valor de g, que es la aceleración de la gravedad.
Veamos otro ejemplo:
Ec = ½ m. v2 donde EC significa la energía cinética, o sea energía
asociada al movimiento,
m representa la masa del cuerpo que se mueve,
v representa la magnitud de la velocidad del
cuerpo que se mueve .
Esta fórmula expresa que:
la energía asociada a un cuerpo que se mueve depende de la masa de ese cuerpo y de la velocidad del mismo;
esa dependencia no es igual,
si duplicamos la masa de un cuerpo moviéndose a igual velocidad, la energía asociada a ese movimiento es el doble, pero si duplicamos la velocidad de un cuerpo que se mueve, la energía cinética en lugar de duplicarse se cuadriplica (v2).
¿ CÓMO SE LEE ...E = mc2 ?
En los ejemplos anteriores mostramos lo que supone acercarse a una fórmula física. Como vimos exige comprender la relación en términos matemáticos (si la relación es directa, si es inversa, si es directa al cuadrado, etc.), y dar sentido a la relación en términos físicos.
Dejamos de lado el contexto en que esas formulaciones tienen sentido, porque nuestro propósito era ejemplificar la lectura, pero es necesario contextualizarlas para que puedan ser comprendidas.
Por ejemplo, en la primera de las expresiones, podríamos mostrar que la masa de un cuerpo es la misma tanto en la tierra como en la luna , no así el peso del cuerpo en cuestión.
Pensado en los niños , estas expresiones tienen que salir del ámbito de su formulación y traducirse en cuestiones “cotidianas” para mostrar de algún modo el sentido de las mismas. Esto es especialmente indicado en el curso de sexto año escolar donde justamente la temática de la energía ocupa un lugar de importancia en el programa del Ciencias.
La famosa fórmula de Einstein expresa la relación que existe entre la masa de un cuerpo y su energía.
E = mc2 m significa la masa del cuerpo,
c representa el valor de la velocidad de la luz,
E representa Energía.
EL CONTEXTO EN EL QUE APARECE LA FÓRMULA Y SU SIGNIFICADO FÍSICO.
El cuarto artículo de aquel año 1905 se titulaba: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?, que quiere decir, ¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía? .El artículo mostraba una deducción de la ecuación de la relatividad que se traducía en la expresión antes escrita.
La fórmula es el corolario o la consecuencia de la Teoría de la Relatividad en su versión restringida. Einstein plantea con ella, que la masa y la energía son dos aspectos de una misma entidad física. Más aún, son intercambiables. Esta afirmación es consecuencia de admitir que la velocidad de la luz es constante, es decir, no cambia con el sistema de referencia. El valor de la velocidad de la luz es la misma en un sistema de referncia que está quieto que en un sistema en movimiento.
En la fórmula, c es una constante en términos matemáticos que toma el valor numérico de la velocidad de la luz. Y como el valor de c es muy grande, lo que debemos comprender es que una pequeña cantidad de masa es capaz de originar cantidades muy grandes de energía. Para que el lector tenga una idea, 1 gramo de materia, equivale a 9x1013 Jouls, y con esta cantidad de Jouls es posible elevar la temperatura de 200000000 kg de agua (aprox . 200 millones de litros) de 0ºC a 100ºC.
La dimensión de lo que acabamos de escribir, la humanidad la tuvo en el año 45 cuando estalla la bomba nuclear. Una pequeñísima cantidad de Uranio fue la causa de la catástrofe.
Una manera de comprender esta relación fuera de la formulación, es :"la masa es energía ultra condensada... o la energía es masa ultra diluida".
Entre otros análisis, esta expresión dio lugar a revisar la conocida ley de la conservación de la masa, hoy formulada, como ley de conservación de la energía.
