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1. ¿Qué es la Ciencia?
2. Algunos científicos famosos
3. Fuentes de energía
3.1. Energía eléctrica
4. La fuerza
5. La densidad
6. Curiosidades
1. ¿Qué es la Ciencia?
La ciencia es la parte de la actividad humana dirigida a la adquisición
sistemática, mediante el método científico, de nuevos conocimientos
sobre la naturaleza, la sociedad y el pensamiento, que se reflejan en
leyes, fundamentos y tendencias de desarrollo.
El método científico se realiza en cinco pasos, que son:
a. Observación: Consiste en la recopilación de hechos
acerca de un problema o fenómeno natural que despierta
nuestra curiosidad. Las observaciones deben ser lo más
claras y numerosas posible, porque han de servir como
base de partida para la solución.
b. Sistematicidad: La ciencia es sistemática, organizada en
sus búsquedas y en sus resultados. Se preocupa por
construir sistemas de ideas organizadas coherentemente
y de incluir todo conocimiento parcial en conjuntos más
amplios. Para lograr esta coherencia en las diversas
ciencias se acude a operaciones lógicas que garanticen
este orden o sistematicidad. Estas operaciones lógicas
son: definición, división y clasificación, que nos sirven
para determinar con exactitud el contenido y la extensión
de los conocimientos científicos.
c. Generalidad: La preocupación científica no es solo
profundizar y completar el conocimiento de un solo objeto
individual, sino lograr que cada conocimiento parcial sirva
como puente para alcanzar una comprensión de mayor
alcance.
d. Verificabilidad: Es la confirmación o rechazo de la
hipótesis. Se verifican o rechazan las hipótesis por medio
del método experimental. Se plantean hipótesis o
supuestas respuestas a nuestros problemas y ésta
confirma o se reestructura de acuerdo a los resultados
presentados durante la experimentación.
e. Normatiavidad: Significa que el método es un
procedimiento, es una guía y en cuanto tal nos
proporciona principios y técnicas para la investigación. La
Técnica es un conjunto de procedimientos de que se sirve
una ciencia o arte.
2. Algunos científicos famosos
CIENTÍFICO Leonardo da Vinci (1452-1519)
PAÍS Italia
DESCUBRIMIENTO La sangre circula por nuestras venas.
Máquinas de tejer, trajes de buzo, submarinos y
máquinas voladoras.
CIENTÍFICO Isaac Newton (1642-1727)
CIENTÍFICO Arquímedes (287 a.C. - 212 a.C.)
PAÍS Italia
DESCUBRIMIENTO Principio de Arquímedes: todo cuerpo
sumergido en un fluido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba igual al peso de fluido
desalojado.
CIENTÍFICO Galileo Galilei (1564-1642)
PAÍS Italia
DESCUBRIMIENTO Mejora del telescopio, observaciones
astronómicas.
PAÍS Gran Bretaña
DESCUBRIMIENTO Ley de la Gravitación Universal: todos los
objetos se atraen unos a otros con una fuerza
directamente proporcional al producto de sus
masas e inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia que separa sus centros.
CIENTÍFICO James Watt (1736-1819)
PAÍS Escocia
DESCUBRIMIENTO Mejoró la máquina de vapor para impulsar
los aparatos industriales de una forma más
eficiente y con más potencia, lo que significó
el surgimiento de fábricas y de la producción
a mayor escala.
CIENTÍFICO Alessandro Volta (1745-1827)
PAÍS Italia
DESCUBRIMIENTO La pila voltaica, que consiste en treinta
discos de metal separados por paños
húmedos. Durante la primera parte del siglo
XIX, eran construidas como fuentes
proveedoras de corriente continua.
3. Fuentes de energía
Las fuentes de energía se pueden dividir en dos grandes grupos: no
renovables y renovables.
Energías no renovables Son aquellas cuyas reservas son limitadas
y se agotan con el uso.
Energía fósil Energía nuclear
Se puede utilizar en forma sólida
(carbón), líquida (petróleo) o
gaseosa (gas natural).
Son acumulaciones de seres
vivos que vivieron hace millones
de años y que se han fosilizado
formando carbón o
hidrocarburos.
CARBÓN=bosques de zonas
pantanosas.
PETRÓLEO Y GAS NATURAL=
grandes masas de plancton
marino.
El núcleo atómico de elementos
pesados como el uranio, puede
ser desintegrado (fisión nuclear)
y liberar energía radiante y
cinética. Las centrales
termonucleares aprovechan esta
energía para producir
electricidad mediante turbinas
de vapor de agua.
Se obtiene al romper los átomos
de minerales radiactivos en
reacciones en cadena que se
producen en el interior de un
reactor nuclear.
Energías renovables Son aquellas que se obtienen de fuentes
naturales ilimitadas, unas por la inmensa cantidad de energía que
contienen, y otras porque son capaces de regenerarse por medios
naturales.
A/ ENERGÍA SOLAR.- Se captura la luz del sol para convertirla en
electricidad a través de paneles solares o fotovoltaicos. Estos
paneles están formados por grupos de las llamadas células o celdas
solares que son las responsables de transformar la energía
luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones).
Estas células se conectan entre sí como un circuito en serie para así
aumentar la tensión de salida de la electricidad. Al mismo tiempo
varias redes de circuito paralelo se conectan para aumentar la
capacidad de producción eléctrica que podrá proporcionar el panel.
Como el tipo corriente eléctrica que proporcionan los paneles
solares es corriente continua, muchas veces se usa un inversor y/o
convertidor de potencia para transformar la corriente continua en
corriente alterna, que es la que utilizamos habitualmente en
nuestras casas, trabajos y comercios.
B/ENERGÍA EÓLICA.- Se produce por la fuerza del viento. La forma
típica de aprovechar esta energía es a través de la utilización de
aerogeneradores o turbinas de viento. Para obtener
electricidad, el movimiento de las aspas o paletas acciona un
generador eléctrico (un alternador o una dinamo) que convierte la
energía mecánica de la rotación en energía eléctrica.
C/ENERGÍA GEOTÉRMICA.- Usa el calor del interior de la Tierra, que
proviene de su refrigeración residual y de la radiactividad de
determinados organismos (uranio, torio, potasio, etc.). La energía
geotérmica a baja temperatura (50 a 100°C) se utiliza
principalmente para calefacción, a través de redes de calor, y de
manera más marginal para la calefacción de invernaderos o la
acuicultura. La energía geotérmica de alta temperatura permite
producir electricidad, ya sea por vapor directo si la temperatura es
suficiente (170 a 200°C, como el ejemplo de Larderello en Italia,
cerca de Pisa) o ya sea a través de la evaporación de un fluido
orgánico si las temperaturas son insuficientes (120 a 170°C).
D/ENERGÍA HIDRÁULICA.- Se obtiene del aprovechamiento de las
energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua
o mareas. Cuando el Sol calienta la tierra, además de generar corrientes de aire, hace
que el agua de los mares, principalmente, se evapore y ascienda por el aire y se mueva
hacia las regiones montañosas, para luego caer en forma de lluvia. Esta agua se puede
colectar y retener mediante presas. Parte del agua almacenada se deja salir para que se
mueva los álabes de una turbina engranada con un generador de energía eléctrica.
3.1. Energía eléctrica
La electricidad es un fenómeno físico, cuyo origen son las cargas
eléctricas.
Su energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, luminosos,
térmicos, etc.
Se puede observar de forma natural en los rayos, que son descargas
eléctricas. En 1831, Faraday descubrió la forma de producir corrientes
eléctricas.
La corriente eléctrica se mide en amperios y la tensión eléctrica, en
voltios. La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud
física que impulsa los electrones a lo largo de un conducto en un
circuito eléctrico.
Los electrones se encuentran en los átomos, y tienen una masa
pequeña respecto al protón. Su movimiento genera corriente
eléctrica, aunque dependiendo del tipo de elemento o compuesto en
el que se genere, necesitará más o menos energía para provocar esta
corriente eléctrica. Estas partículas desempeñan un papel primordial
en la Química ya que definen las atracciones con otros átomos.
¿CÓMO SE DESCUBRIÓ QUE LOS ANIMALES CONDUCEN LA
ELECTRICIDAD?
Luigi Galvani, que era amigo de Alessandro Volta, descubrió en 1780
que el contacto con dos metales diferentes con el músculo de una
rana producía electricidad. Entonces Volta también empezó a hacer
sus propios experimentos de electricidad-animal, pero llegó a otra
conclusión en el año 1794: que no era necesario la participación de
los músculos de los animales para producir corriente. Este hallazgo, le
trajo muchos conflictos, no sólo con su amigo Galvani, sino con la
mayoría de los físicos de la época que eran adherentes a la idea de
que la electricidad sólo se producía a través del contacto de dos
metales diferentes con la musculatura de los animales. Sin embargo,
cuando Volta logró construir la primera pila eléctrica, demostró que él
se encontraba en lo cierto y había ganado la batalla frente a sus
colegas.
¿CÓMO LLEGA LA ELECTRICIDAD A NUESTRAS CASAS?
Para que la corriente eléctrica llegue a nuestros electrodomésticos
o a cualquier aparato que funcione gracias a la electricidad, es
necesario que se forme u circuito eléctrico. Un circuito eléctrico está
formado por un generador de electricidad y un receptor, y ambos
están unidos por un cable.
Algunos aparatos domésticos que necesitan energía eléctrica son la
televisión, el ordenador y el teléfono móvil. Sus inventores fueron los
siguientes:
4. La fuerza
La fuerza es vigor, potencia, robustez y capacidad para mover una
cosa que tenga peso y ofrezca resistencia. Hay varios tipos de
fuerzas:
Fuerza del viento
Televisión – Guillermo González Camarena.
Ordenador – Charles Babbage.
Teléfono móvil - Martín Cooper.
El viento es el movimiento en masa del aire en la atmósfera, y su
fuerza o intensidad se ordena según su rapidez utilizando la escala d
Beaufort. Esta escala se divide en varios tramos según sus efectos o
daños causados, desde el aire en calma hasta los huracanes.
Fuerza de rozamiento
La existencia inevitable de fuerzas de rozamiento obliga a aplicar
fuerzas motrices para logar el avance de cuerpos sobre una
superficie. Este hecho es perjudicial en muchas ocasiones, y se
procura atenuar disminuyendo los coeficientes de rozamiento, ya sea
mediante el pulimiento de las su
Fuerza electromagnética
Es la fuerza que afecta a los cuerpos eléctricamente cargados y
aparece en las transformaciones físicas y químicas de átomos y
moléculas.
Las fuerzas magnéticas entre imanes y electroimanes es un efecto
residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto
sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen
microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo
magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él.
Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.
Fuerza de gravedad
Es la fuerza de atracción que un trozo de materia ejerce sobre otro, y
afecta a todos los cuerpos. Esta atracción depende de la masa del
objeto en cuestión; cuanto más masa, mayor será la fuerza de
atracción.
Todas las partículas materiales y todos los cuerpos se atraen
mutuamente por el simple hecho de tener masa, en proporción
directa a sus masas. (Es decir, mayor fuerza cuanto mayor masa).
Esta fuerza pierde intensidad en proporción al cuadrado de la
distancia que separa a los cuerpos. (Es decir, a mayor distancia,
menor fuerza).
Los planetas están siendo atraídos constantemente por el Sol,
de la misma manera que una manzana es atraída hacia el centro de
la Tierra al ser desprendida de la rama de su árbol. Por lo tanto, la
fuerza de gravedad no es exclusiva para el planeta Tierra, todos los
cuerpos la ejercen, pero depende de la masa de cada uno. Como el
Sol posee una gran cantidad de masa, es capaz de mantener a todo el
sistema solar en órbitas en torno a él. La gravedad es la aceleración
que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite.
Principalmente por efecto, de la gravedad tenemos la sensación de
peso si estamos apoyados en el planeta o satélite.
Isaac Newton notó que la fuerza que hace que los objetos caigan con
aceleración constante en la Tierra (gravedad terrestre) y la fuerza que
mantiene en movimiento los planetas y las estrellas, es de la misma
naturaleza.
Movimiento de CAÍDA LIBRE
Este movimiento es el que describen, atraídos por la fuerza
gravitatoria de la Tierra los cuerpos que caen. Está caracterizado
porque el aumento de la velocidad es siempre el mismo en las
cercanías de la superficie terrestre: la velocidad de los cuerpos
aumenta en 9,8 m/s cada segundo. Este valor es una de las
constantes más importantes de la física, por lo que recibe un nombre
específico: aceleración de la gravedad, y se abrevia con la letra g.
Si todos los cuerpos que caen lo hacen con la misma aceleración,
podemos llegar a la conclusión de que todos tardan el mismo tiempo
en caer de una altura y, por lo tanto, sus movimientos son idénticos.
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3,7
m/s2
8,9
m/s2
9,8
m/s2
3,7
m/s2
23,12
m/s2
9 m/s2 8,7 m/s2 11
m/s2
Ley de HOOKE
Para comprobar la relación existente entre la fuerza ejercida y la
deformación producida en un muelle, se cuelga de un muelle distintas
pesas y se mide el alargamiento producido en cada caso.
El alargamiento de un muelle producido por una fuerza es
directamente proporcional al valor de esa fuerza. (Es decir a más
fuerza, más alargamiento).
5. La densidad
La densidad es una medida utilizada por la Física y la Química para
determinar la cantidad de masa contenida en un determinado
volumen.
Hay que diferenciar entre masa y peso. La masa es una medida de la
cantidad de materia de un objeto; y el peso es una medida de la
fuerza gravitatoria que actúa sobre el objeto.
El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo. La unidad principal
para medir volúmenes es el metro cúbico (m3) que corresponde al
espacio que hay en el interior de un cubo de un metro de lado. Para
medir el volumen de los líquidos y los gases también podemos
fijarnos la capacidad del recipiente que los contiene, utilizando las
medidas de capacidad, especialmente el litro (l) y el mililitro (ml).
Existe una equivalencia entre las unidades de volumen y las de
capacidad:
Las pobretas son recipientes de vidrio graduados que sirven para
medir el volumen de líquidos (leyendo la división correspondiente al
nivel alcanzado por el líquido) y sólidos (midiendo el volumen del
líquido desplazado por el sólido, es decir, la diferencia entre el nivel
alcanzado por el liquido solo y con el sólido sumergido).
Cuando se necesita más exactitud se utilizan pipetas o buretas.
1 LITRO = 1 DECÍMETRO CÚBICO
1 MILILITRO = 1 CENTÍMETRO CÚBICO
Para medir la masa usamos balanzas y la unidad de medida principal es el kilogramo (kg).
Para medir el volumen usamos probetas, pipetas y buretas.
La densidad se calcula dividiendo la masa del cuerpo entre su
volumen, y la unidad que se emplea son los kg/m3 (kilogramos por
metro cúbico) ó g/cm3 (gramos por centímetro cúbico).
HIERRO ACEITE MADERA AGUA
7.874 kg/m3 920 kg/m3 700 kg/m3 1.000 kg/m3
AGUA DEL MAR ORO PLATA HELIO
1.027 kg/m3 19.300 kg/m3 10.490 kg/m3 0’18 kg/m3
¿POR QUÉ UNOS CUERPOS FLOTAN EN EL AGUA Y OTROS NO?
Cualquier cuerpo sumergido en el agua, en parte o por completo,
experimenta una fuerza que le empuja hacia arriba, fuerza (llamada
empuje) que es proporcional al peso del agua que el cuerpo está
desalojando.
Este es el famoso Principio de Arquímedes, a quien según la
leyenda, se le ocurrió cuando se estaba dando un baño; al comprobar
cómo el agua se desbordaba de la bañera exclamó: “¡Eureka!” (lo
encontré).
Dependiendo de cuánto pese el cuerpo, al echarlo al agua, puede
darse una de estas tres situaciones:
Que se hunda y caiga al fondo, si el peso es mayor que el
empuje;
Que se hunda, pero sin llegar a irse al fondo, si el peso es igual
al empuje;
Que flote, quedando en parte por encima y en parte por debajo
del nivel del agua, si el peso es menor que el empuje.
El corcho y la madera, que son materiales menos densos, y por tanto pesan menos que el agua, sí que flotan, mientras que el acero o el plomo, mucho más densos, y por tanto, más pesados que el agua, se hunden en ella.