miércoles, 28 de enero de 2009

De principio, ¿qué es la física?

LA FÍSICA ES TODO
Parece que esta definición la han propuesto gente enamorada de la física, así es. Y esta es la primera lección que debe aprender alguien que se acerca a estudiar física, y es que esta te atrapa desde el primer momento que uno toma conciencia de su belleza.
Vamos a precisar nuestra postura. Definir cualquier ciencia es algo peligroso ya que las definiciones, en general, imponen fronteras definidas que casi nunca existen. De la física se ha dicho:

La física es la ciencia de la medida. Esta es una buena definición a no ser porque en ella se engloban la mayoría de las actividades humanas que tienen un transfondo materia. La única forma que tenemos los humanos de estudiar cualquier objeto o fenómeno es comparando datos que nosotros o máquinas son capaces de tomar, y que por cierto, sólo nosotros somos capaces de interpretar.
La física es la ciencia que estudia los procesos físicos. Estos procesos son en los cuales la naturaleza del objeto implicado no cambia. Esta definición en pleno siglo XXI no hay por donde cojerla. (Un momento voy a calmar a los físicos nucleares, los de materiales, etc; son tan susceptibles). La física en nuestros días es capaz de convertir plomo en oro, en teoría económica no pero estos son otros derroteros, estudiar sistemas vivos (biosistemas) que están en pleno y continuo cambio muy alejados del equilibrio, y otros en lo que la característica del sistema es el comportamiento caótico que presenta.

Intentemos ahora establecer que es lo que entendemos por física:
La física estudia los sistemas, su estructura y la interacciones que se dan entre los mismos. Es una ciencia pretenciosa, (otros dirán pendenciera), esta buscando llegar a los últimos rincones de la materia, intentando encontrar sentido y explicación a la constitución de la misma. Una multitud de nuevos “seres” pueblan el “alma” de esta, gluones, quarks, neutrinos, etc, hacen al ser humano soñar con poder comprender la esencia de su propia constitución. También se atreve a considerar al universo como un único elemento que se comporta de manera dócil ante la leyes de la física, y lo peor aún proclama que puede dar una explicación al origen del propio universo y explicar por qué es como es. Lo curioso es que los extremos se tocan, comprender la constitución de la materia en sus más íntimos entresijos implica poder comprender el origen, constitución y evolución del universo.

Pero esto no es todo, la física también está intentando domar sistemas salvajes, caóticos y se está maravillando al ver como el caos es capaz de explicar como se organizan los sistemas y dan lugar a los denominados comportamientos complejos. Podría este camino llevarnos a la comprensión de la vida e incluso del lugar que ocupa la mente en nuestro cerebro.
No podemos dar aquí una descripción, ni tan siquiera somera, sobre todos los campos que la física tiene abiertos, sin embargo, veremos como, casi milagrosamente, la física es extremadamente simple.

martes, 27 de enero de 2009

Caída libre

Conocimientos previos: Ecuación del movimiento uniformemente variado. La caída libre es un movimiento uniformemente acelerado en la bajada y uniformemente retardado en la subida. La aceleración tiene módulo 9,8 m/s2 , dirección vertical y sentido hacia abajo.
1- Un cuerpo que se deja caer libremente desde cierta altura, tarda 10 segundos en llegar al suelo. ¿Desde qué altura se dejó caer?. ¿Cuál es su velocidad cuando llega al suelo?.
2- Se deja caer una pelota desde una altura de 20 m. ¿Cuánto tarda en llegar al suelo?.¿Con qué velocidad llega?.
3 - Si dejamos caer un objeto desde 50 m de altura:
a) ¿Cuál será su posición y la distancia recorrida a los 3s de haberlo soltado?. ¿Qué velocidad lleva en ese instante?.
b) ¿Cuánto tarda en llegar al suelo?. ¿Con qué velocidad llega?.
4- Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba, con una velocidad inicial de 30,0 m/s. Halla:
a) Posición que ocupa y velocidad al cabo de 1 s.
b) La altura máxima que alcanza y el tiempo empleado.
c) Velocidad cuando llega al suelo y tiempo total empleado.
d) ¿Qué relación hay entre los tiempos calculados en los apartados b y c?.
e) ¿Cómo son las velocidades de partida y de llegada?.
5- Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba, con una velocidad inicial de 39,2 m/s. Halla:
a) El tiempo que tarda en llegar al punto más alto.
b) La altura máxima que alcanza.
c) El tiempo que tarda en alcanzar la altura de 50 m. Explica el significado de las dos soluciones que se obtienen.
d) La velocidad que lleva a los 50 m de altura.
e) La velocidad con que regresa al punto de partida.
6-
a) ¿Qué tipo de movimiento tiene un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba?.
¿Hasta cuándo sube?.
b) Cuando vuelve a bajar, ¿qué velocidad tiene al llegar al punto de partida?.
c) El tiempo que le lleva subir es igual, mayor o menor que el tiempo que le lleva bajar?.
7- Se lanza un objeto, verticalmente hacia arriba, con una velocidad inicial de 49 m/s. Halla:
a) El tiempo que tarda en llegar al punto más alto.
b) La altura máxima que alcanza.
c) ¿En qué posición se encuentra a los 7 s?. Explica el resultado.
8- Un método que puede utilizarse para determinar la profundidad de una sima consiste en dejar caer una piedra y contar el tiempo que transcurre hasta que se oye su choque con el fondo. Supón que, realizada la experiencia hemos obtenido un tiempo de 4 s. Calcula la profundidad de la sima, teniendo en cuenta que la velocidad del sonido es 340 m/s.

miércoles, 5 de noviembre de 2008

Cinemática I

Conocimientos previos: Definiciones de las magnitudes del movimiento y ecuaciones de los movimientos rectilíneos.

1- Un móvil se encuentra en el punto (2,3) en el instante en que empezamos a contar el tiempo y, al cabo de 20 s en el punto (17,8). ¿Cuánto se ha desplazado?. ¿Qué espacio ha recorrido?. Halla su velocidad media. Las coordenadas están expresadas en m.

2- Un vehículo parte de la posición x0 = 20 m y, moviéndose con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, alcanza una velocidad de 108 km/h en medio minuto. ¿En qué posición se encuentra al cabo de 45 s de comenzado el movimiento?.

3- Un motorista va a 72 km/h por un tramo recto de autopista y, accionando el acelerador, consigue en un tercio de minuto una velocidad de 108 km/h. ¿Cuál ha sido la aceleración durante ese tiempo?. ¿Cuánto se desplazó?.

4- Un coche circula a 72 km/h por un tramo recto de carretera. Frena, disminuyendo uniformemente su velocidad, hasta 8 m/s en 3 s. Calcula la aceleración de frenado y el desplazamiento.

5- La velocidad de un automóvil que lleva un movimiento rectilíneo, se reduce uniformemente de 72 km/h a 36 km/h en una distancia de 50 m.

a)      ¿Cuánto tiempo ha empleado en esa disminución de velocidad?.

b)      Suponiendo que sigue con la misma deceleración, ¿cuánto tiempo tardará en pararse y cuál será su desplazamiento?.

6- Suponiendo que la aceleración de frenado de un coche es de 3m/s2, determina la distancia mínima a la que debe mantenerse un coche del que le precede, si circula a 108 km/h y el tiempo de reacción del conductor es de 0,4 s.

7- Una empresa automovilística dice que uno de sus modelos tarda 8,7 segundos en llegar a 100 km/h, partiendo del reposo. ¿Con qué aceleración se tiene que mover el vehículo?. ¿Qué longitud mínima tiene que tener una pista para comprobarlo?.

8- Un objeto que se movía con una velocidad de 72 km/h, acelera y, al cabo de 5 s, alcanza la velocidad de 40 m/s. Se mantiene con esta velocidad durante 10 segundos y después frena y para en 8 segundos:

a)      Construye la gráfica velocidad-tiempo.

b)      Calcula la aceleración en cada tramo del movimiento.

c)      Calcula el desplazamiento total.