Fisica I CBTis 226

I. CONCEPTOS
INTRODUCTORIOS

A partir del marco de la Reforma Curricular del
Bachillerato Tecnológico, el estudio de la Física
como ciencia, contempla un enfoque interdisciplinario. Tal
enfoque se dirige al estudio de conceptos fundamentales y
subsidiarios que permitan al estudiante construir un pensamiento
categorial o complejo.

Esto es fundamental para sentar las bases y adquirir las
herramientas que les permitan comprender el por qué de los
fenómenos naturales propios del estudio de Física.
Lo anterior requiere que sea el estudiante quien construya sus
propios aprendizajes, para que estos le sean significativos.
Construir tales aprendizajes implica que el docente juegue un
papel de mediador y facilitador durante el proceso de
aprendizaje.

Dichos aprendizajes deberán ser abordados en
relación con los valores universales de Libertad,
Justicia, Equidad y Solidaridad, así como con los
procedimientos vinculados a los avances
tecnológicos.

Por lo tanto, los propósitos generales de la
Materia de Física son:

1. Comprender y analizar los fenómenos que
ocurren en la naturaleza, además de dimensionarlos en
relación con su entorno.

2. Desarrollar la habilidad para resolver problemas a
partir de aplicar sus conocimientos en la utilización de
los recursos en forma racional y equilibrada.

3. Estructurar su pensamiento formal a partir de
categorías, así como de conceptos fundamentales y
subsidiarios que le permitan comprender y analizar los
fenómenos naturales en su complejidad.

• UBICACIÓN DE LA
  ASIGNATURA.

El Bachillerato Tecnológico se
integra de tres componentes de formación:

• I. Componente de Formación
  Básica.

• II. Componente de Formación
  Propedéutica.

• III. Componente de
  Formación Profesional.

DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE
FISICA PARA EL BACHILLERATO

Campo de conocimiento: Ciencias
Naturales

Área de formación
propedéutica: Físico –
Matemática

Materia: Física

ESTRUCTURA DE LAS ASIGNATURAS DE
FÍSICA

Para la elaboración del mapa conceptual general
de la materia de Física se consideró la
jerarquización de sus conceptos generales, a través
de un proceso de inclusión en cada uno de ellos.
Consideramos que el análisis realizado en este sentido
hace una diferencia con respecto a los programas
anteriores.

Los contenidos temáticos de la materia
(disciplina) de Física se han distribuido en tres
asignaturas: Física I, Física II y Temas de
Física.

Las asignaturas Física I y Física II
forman parte del componente básico de la estructura
curricular del bachillerato tecnológico, cuyo contenido
tiene como propósito fundamental: formar en el alumno una
base cognitiva sólida que le permita conocer y comprender
la naturaleza de los fenómenos físicos que forman
su contexto.

La asignatura de Temas de Física pertenece al
componente propedéutico y su finalidad es la de preparar
al alumno para que pueda incursionar en estudios de nivel
superior, particularmente, en las áreas de ciencia e
ingeniería. Esta asignatura, es además optativa
para aquellos alumnos que cursan el área económico
– administrativas y el área químico –
biológica.

Uno de los aspectos relevantes en la elaboración
de los programas de estudio del bachillerato tecnológico
en el área de Física, es el hecho de iniciar con
estas asignaturas a partir del cuarto semestre. Esto permite
tratar con alumnos de una mayor madurez académica y, por
ende, de una mayor experiencia en el manejo de conceptos y de
herramientas matemáticas como la geometría
analítica, la estadística y el cálculo,
posibilitándolo para que pueda incursionar en temas de
mayor complejidad.

La distribución de los conceptos en las tres
asignaturas permite que el alumno se inicie en el estudio de la
Física comprendiendo los fenómenos naturales a
partir de conceptos fundamentales y de ubicar temas de mayor
complejidad como los ofrecidos en la asignatura de Temas de
Física, debido a su grado de complejidad o de importancia
para quienes desean cursar estudios superiores relacionados con
estos temas.

Física I

En esta asignatura no se consideró el tema de
"herramientas matemáticas" que se incluía en el
primer curso del programa anterior, debido a la mayor experiencia
de los alumnos al haber cursado tres semestres previos.
Además, se incluyen conceptos relacionados con fuerza
gravitacional, impulso, masa, cantidad de movimiento,
energía, propiedades de los sólidos y de los
líquidos, que antes se estudiaban en Física II.
Esto se debe a la estrecha relación que se tiene con los
conceptos básicos de la Física I, los cuales se
engloban en tipos de movimiento mecánico.

En la Física I también se contemplan las
ondas mecánicas y el sonido debido a que en esta
asignatura se estudian los diversos conceptos de
movimiento.

Cabe mencionar que todo el proceso de medición se
manejará como un eje transversal, es decir, durante todo
el contenido temático de la materia, dado que todos los
fenómenos estudiados por la Física son susceptibles
de ser medidos.

Física II

En la asignatura de Física II se han contemplado
los temas de calor y temperatura con excepción de
Termodinámica, la cual tiene mayor grado de complejidad y,
por ser muy específica, la ubicamos en Temas de
Física.

Los conceptos de electricidad se incluyen en
Física II desde el concepto de fuerza eléctrica,
campo y potencial eléctrico, capacitancia y
magnetismo.

El tema correspondiente a las leyes de Kirchoff, por su
complejidad, también es ubicado en la asignatura de Temas
de Física.

Temas de Física

Se ha considerado que los temas de mayor grado de
dificultad para el alumno se traten en el curso
propedéutico "Temas de Física". Por otra parte, al
considerar los requerimientos de la educación superior se
incluyeron los sistemas mecánicos en dos y tres
dimensiones, procesos termodinámicos, temas fundamentales
de óptica, circuitos eléctricos e interacciones
entre materia-energía.

A continuación se presentan los diagramas que
ilustran la estructura general de la materia de física y
la de cada una de sus asignaturas, así como los contenidos
temáticos para cada una de ellas.

1.2. RELACIÓN
INTERDISCIPLINARIA.

1.
Física-biología-ecología

???Procesos
termodinámicos

???Equilibrio

???Energía luminosa

???Elasticidad

???Absorción de
nutrientes

???Sonido

???Propiedades de la materia

2. Física- tecnologías de
la información y comunicación

???Modelado de sistemas

???Utilización de software

???Acceso a la información actualizada

???Uso de laboratorios virtuales

???Simuladores

???Bases de datos

3. Física-inglés–lectura,
expresión, oral y escrita

???Comunicación verbal y escrita

???Interpretación de textos

???Elaboración de documentos

???Búsqueda a través de la red (
Web)

???Traducción de biografías de
científicos

4.
Física-matemáticas

???Procedimientos para resolver operaciones con
vectores

???Utilización del álgebra

???Aplicaciones de razones
trigonométricas

???Usos y aplicación de curvas
geométricas

5.
Física-química-bioquímica

???Estudio del átomo

???Principales partículas del
átomo

???Movimiento

???Equilibrio térmico

???Procesos termodinámicos

???Usos y aplicaciones de la energía

PROPÓSITOS GENERALES DE LA ASIGNATURA DE
FISICA I

Que el estudiante:

• Comprenda y analice la importancia del estudio de la
  Física y su relación con el entorno, mediante
  la participación en secuencias didácticas en el
  aula y el desarrollo de actividades fuera de ella.

• Construya conceptos propios de la disciplina, tales
  como: movimiento, fuerza, masa y propiedades de la materia
  para que los vincule con el desarrollo
  tecnológico.

• Adquiera habilidades procedimentales que le permitan
  plantear y solucionar problemas, propiciando con ello la
  construcción del pensamiento categorial que conlleve a
  su aplicación en otras áreas del
  conocimiento.

1.3. FENÓMENOS
NATURALES.

FENÓMENO NATURAL:

Es la manifestación de las fuerzas de la
naturaleza, tales como terremotos, huracanes, erupciones
volcánicas y otros.

Ejemplos: Lluvia, mareas, vientos, sismos, terremotos,
geísers, volcanes, etc.

Toda expresión de la naturaleza y actividad de la
Tierra es llamada "fenómeno natural", independientemente
de su incidencia al hombre y su forma de vida.

Clases de Fenómenos Naturales.

Fenómenos Naturales
Hidrológicos:

• Oleajes de tempestad.

• Tsunamis.

• Maremotos.

Fenómenos Naturales
Geofísicos:

• Avalanchas.

• Movimientos sísmicos.

• Erupción de volcanes.

• Aluviones.

• Aludes.

Fenómenos Biológicos:

• Marea roja (sobre la superficie del agua aparecen
  moluscos que transportan toxinas y alteran la cadena
  trófica).

Algunas expresiones de la naturaleza son diarias y
estamos acostumbrados a ellas, y otras nos conmueven
profundamente pues ocurren esporádicamente.

Los fenómenos naturales no tienen por
qué ser considerados "desastres".La erosión natural
del viento y la lluvia son actividades de la naturaleza no
desastrosas.

La erupción de un volcán, si bien puede
ocasionar daños a los asentamientos del hombre, es en
realidad parte de la naturaleza viva que palpita según sus
propias leyes.

¿Qué es un Desastre
Natural?

Ocurrencia de un fenómeno natural en un espacio y
tiempo limitados que causa trastornos en los patrones normales de
vida y ocasiona pérdidas humanas, materiales y
económicas debido a su impacto sobre poblaciones,
propiedades, instalaciones y ambiente.

En otras palabras, es la reciprocidad entre
fenómenos naturales de peligro y condiciones humanas
vulnerables (viviendas no preparadas para sismos o poblados
indefensos ante inundaciones, asentamientos ocurridos en zonas de
riesgo, economías bajas, falta de equipos y herramientas
de medición y prevención).

1.4 TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD.

Relación casual con la
tecnología

Estamos rodeados de elementos tecnológicos, pero
en numerosas ocasiones no somos conscientes de ello, o
sencillamente sólo se hacen visibles cuando suponen un
peligro o plantean expectativas muy innovadoras.

¿Tiene efectos la tecnología sobre la
sociedad?

Es evidente que si. Pero generan opciones que en muchos
casos no obligan a nadie a pasar por ellas. Por otra parte, no es
sencillo evaluar los efectos de una determinada tecnología
sobre una sociedad concreta (por ejemplo los efectos de las TICs
en el nivel de empleo de distintas sociedades),
necesitaríamos una buena base de conocimientos sobre esa
sociedad.

 A modo de conclusión: Utopías y
realidades

Más allá de las miradas
tecnofílicas y tecnofóbicas, podemos abordar estos
temas desde una perspectiva crítica.

TECNOLOGIA Y SOCIEDAD: ¿MARIDAJE O
DIVORCIO?

En nuestra cultura contemporánea, el empleo de la
noción "tecnología", es algo casi obligado en los
distintos tipos de discurso que habitualmente empleamos; empero
no siempre nos detenemos por un momento a determinar los sentidos
más frecuentes de dicho concepto. Parece ser algo ya
decantado debidamente en nuestra psiquis. Así, al hablar
de tecnología inmediatamente nos viene implícito
-en el plano de las representaciones mentales- un desfile de
imágenes que aluden a máquinas, aparatos o
artificios diversos, que estimamos que colaboran en la comunidad
científica y en los procesos productivos más
frecuentes del orden social y tecnológico en el que
estamos inmersos. Y por otra parte, intuimos con timidez, que
dichos artificios están en un plano de
"intromisión" o de interferencia con nuestra vida
cotidiana. Así por ejemplo -estimulados por el cine y la
televisión– cuando pensamos en las expresiones de la
tecnología, nos imaginamos salas con paredes cubiertas por
decenas de computadores con pantallas luminosas y botones en
serie, comandadas por profesionales de distintos credos y razas,
vestidos de blanco, que están tomando nota de las
características más relevantes de sus objetos de
estudio; v. gr.: volumen, destellos, humedad, temperatura,
velocidad, etc., o confeccionando gráficos, o afinando sus
instrumentos de mensuración u observación
microscópica. O bien, nos imaginamos amplias y
cómodas industrias, donde operan en serie, cada vez con
mayor presencia, distintos tipos de robots; ello dentro de un
marco de higiene, de confort y de una alta funcionalidad que ha
dejado atrás, la antigua percepción de las
industrias del período de la Revolución Industrial,
obscuras, grises, ruidosas y contaminantes; en fin, sea con unos
visos más o unos matices menos, nuestra imaginación
se ubica entre estos parámetros cada vez que pensamos en
la tecnología.

Ahora bien, si nos detenemos a pensar en las
interacciones de la tecnología con la sociedad, el tema se
complica y de la imaginería iconográfica se pasa a
la reflexión filosófica, y nos encontramos con
posiciones disímiles, que se inclinan ora a criticar
duramente los aspectos negativos y perjudiciales de la misma para
la sociedad, como por ejemplo los análisis que aluden a
los problemas ecológicos, al desempleo, a la violencia, al
quiebre de las costumbres tradicionales y al aumento del tiempo
libre entre otros. Y del otro lado, están las visiones que
perciben a la tecnología como panacea universal, que
permitirá que el hombre prácticamente se dedique a
descansar y a gozar de sus hobbies privados. En nuestra
opinión, juicios tales como los que visualizan una
sociedad tecnológica del futuro como algo totalmente
nefasto para la convivencia humana, o los enfoques que estiman
que la tecnología solucionará todos los problemas
del marco social y del medio ambiente o de las porciones de
naturaleza que nos quede en el futuro, son presunciones
apresuradas. Tales presunciones se difunden con prisa, porque nos
dejamos llevar por el prejuicio generalizado que estima que la
tecnología es intrínsecamente deshumanizante y
negativa. Por otra parte, al juzgar a priori a la
tecnología sobre su desempeño a futuro, olvidamos
que hay una acción recíproca entre la sociedad y
ese reservorio de constructos y artificios que hemos ido
desarrollando, y que incide en la mentalidad y en los valores de
los sujetos que participan de ella. Estimulando así, a
caducar ciertos valores y a privilegiar otros, pero esto no
significa que tengamos que aceptar todo lo que nos reporte la
tecnología; simplemente debemos confiar en nuestra
conciencia de lo útil, y en nuestra idea del bien, que
seguirá vigente como ideal. Probablemente los sistemas
educacionales nos preparen o preparen a nuestros nuevos
estudiantes para ponerlos en guardia frente a los aspectos
negativos emergentes de las nuevas tecnologías y se
esfuercen para inculcar las condiciones cognitivas y afectivas
que les permitan formular juicios más objetivos,
más centrado en la realidad social y cultural y en un
énfasis por la historia y el pasado.

Eso será probablemente en el futuro, actualmente
la sociedad coexiste tan bien ensamblada con la
tecnología, que hemos llegado a vivir en un orden
tecnológico imperante, del cual ya no nos es posible
alejarnos, ni tampoco salirnos abruptamente. Eso es imposible. La
tecnología ya está en todas partes, en nuestras
comidas, en nuestra cocina, en los supermercados, en los cines,
en los medios de comunicación, en nuestras ropas, en
nuestras instituciones y lugares de trabajo; en fin en toda
nuestra vida. La tecnología persigue el propósito
de estar al servicio de la sociedad, de actuar como un sistema
dinámico que permita la producción de distintos
implementos, técnicas y procedimientos, que nos reporten
un mayor bienestar y comodidad; en suma, que permita la
satisfacción de nuestras necesidades biológicas,
sociales, lúdicas o de otra índole.Nuestra
visión de la tecnología se parcializa entonces,
cuando consideramos a la tecnología como un fin en
sí misma, y no como un medio para el bienestar del hombre
y la mujer en sociedad; o bien cuando partimos aceptando el punto
de vista que sobre la tecnología tienen determinados
grupos políticos, o el de ciertas cúpulas de los
responsables directos del desarrollo tecnológico, que
pretenden utilizarla para la realización de un determinado
proyecto social o político, o como una gigantesca
maquinaria generadora de lucro. La tecnología no es
únicamente para sí misma, no es totalmente
autosuficiente en su expansión y en su perfeccionamiento;
requiere del conocimiento científico previo, o mejor
dicho, va a la par con él, recibe y contribuye a gestar
nuevos conocimientos. Lo que acontece es que cada vez descansamos
más en ella requiriéndola y renovándola. Sin
embargo, esto no significa que la tecnología sea una
panacea universal, y que debamos confiar en ella a ultranza.
Tampoco significa que no tenga ninguna responsabilidad sobre los
aspectos negativos anteriormente enunciados, v. gr. el impacto
ambiental o la disminución de la biodiversidad. En rigor,
no es la tecnología la responsable del confort o
daño que pueda generar, es la comunidad de
tecnólogos y científicos por una parte, quienes
optan por implementar o desarrollar tal o cual artificio para la
paz, o para la destrucción. Pero más que ellos, los
responsables directos son en última instancia los
exponentes de la clase política, y las cúpulas
empresariales, pues ellos son los que fomentan, sugieren, o
apoyan expresamente con recursos privados o públicos,
determinados programas de desarrollo científico o
tecnológico, los cuales traen un mayor o menor impacto
natural y social.Empero, aunque no podemos dejar de lado los
aspectos éticos y morales en juego, que ameritan una
amplia reflexión; hay que reconocer que desde el punto
puramente epistemológico, la tecnología
contemporánea, desde si misma, en cuanto a sus
potencialidades y a su extenso radio de acción;
está en condiciones de superar muchos de los problemas del
hombre de los albores del siglo XXI. El punto riesgoso más
que en el alcance de la tecnología, está en ese
universo de personas que toman las decisiones sobre el bien
público; o dicho de otra manera: con el nivel de
desarrollo tecnológico actual que descansa en una alta
mecanización, automatización, robotización y
dominio de la cibernética y de la informática,
así como del conocimiento de las leyes del mundo
físico natural en general; la tecnología puede
desarrollar procesos no-contaminantes o mucho menos
contaminantes, por ejemplo. Pero para que la tecnología
apunte en esa dirección se necesita la comprensión
y el apoyo de la clase política y de los intelectuales con
espíritu crítico, para orientar una nueva
redistribución de los gastos. Este último aspecto a
menudo es olvidado, pues son pocos los intelectuales como Ortega
y Gasset, Heidegger o Mc Luhan, en su tiempo; o García de
la Huerta en Chile, o los distintos colegas miembros de la
Cátedra Ciencia, Técnica, Sociedad e
Innovación del Salvador, que han estado analizando sus
fases y destacando el impacto ora de la técnica, ora de la
tecnología en la sociedad y en el
individuo. 

Por tanto, la pregunta señalada que sirve de
epígrafe a esta comunicación, es un falso dilema;
no se trata de que la tecnología se apropie de la sociedad
o que la sociedad se esfuerce por alejarse de la primera.
Plantear así las cosas, es sólo el resultado de una
ignorancia manifiesta y del ímpetu de dejarse llevar por
los prejuicios imperantes, fomentadas las más de las
veces, por intereses de grupos anti-ciencia o por grupos
políticos definidos. Al intentar valorar la
tecnología, creemos que hay que tener una actitud que no
raye en los antagonismos desatados, como adelantáramos;
esto es dejar atrás el menosprecio o el optimismo
sobredimensionado y pensar en términos positivos, en un
cierto estado de alerta cuidadosa, que nos permita observar las
distintas interconexiones de la tecnología y sus
producciones más recientes y su impacto en los distintos
grupos sociales. Y en especial, en relación a los modos de
convivencia social esperados, es decir focalizar la
atención por la tecnología en el marco del ideal de
la democracia, con un claro énfasis por el medio natural,
y cuidando las implicancias en el plano educativo.

La educación se nos presenta así, como un
universo que puede regular y reorientar a la tecnología,
toda vez que los tecnólogos y científicos,
necesariamente tienen que pasar por los sistemas educacionales de
sus países, antes de alcanzar un reconocimiento como
exponentes de la ciencia aplicada. Es aquí, donde estos
agentes sociales principian a formarse una idea de la
tecnología y de sus posibilidades de acción. Es de
esperar, entonces, que la visión que entreguen los
docentes, no sea la de las posiciones antagónicas ya
expuestas; sino más bien la de mostrar la
tecnología como una forma de vida tan digna como
cualesquiera otra, que no está desprovista ni de humanismo
ni del buen sentido. Hoy parece muy necesario seguir el ejemplo
de la Heidegger y de Ortega y Gasset y ocuparse seriamente de
este nuevo orden tecnológico y social que hemos
construido. Al respecto, comparto con Donald Michael, la tesis
que sostiene que la técnica debemos hacerla productiva y
no destructora, tal como lo señala en su obra. La
Innovación Tecnológica y la Sociedad. En rigor, la
tecnología es un factum inevitable en nuestras vidas, pero
también es un referente tanto para que la retroalimentemos
como para que reflexionemos sobre ella, o para que le impulsemos
una nueva dirección.. Ella hará únicamente
lo que nosotros queramos que haga, ni más ni menos que
eso. 

Asistimos a nuevas formas de organización social
y cultural; estamos inmersos en la sociedad global y la
cibercultura. Las nuevas tecnologías nos enfrentan a
desafíos pero también a contradicciones o
paradojas. Para unos la globalización es inclusión
y para otros, exclusión; la comunicación es poder y
está distribuida en forma desigual.La globalización
unifica pero también fragmenta. Podemos utilizar para ello
el término de Borges que hemos analizado en nuestras
sesiones de chat: el oximorónHay una evidente emergencia
de desigualdades: la sociedad informacional tiende a reproducir y
ahondar las diferencias.

El progreso tecnológico no implica necesariamente
el progreso social.

Pero… como dice la canción "no todo está
perdido"…

Desde otras alternativas, podemos defender la
participación social, reforzar los medios de
comunicación locales donde se garantice la libertad y
diversidad de expresión; poner la tecnología al
servicio del ser humano, compatible con valores
democráticos, solidarios y comprometidos con el desarrollo
sostenible.

Desde la Educación podemos formar para convivir a
través de la reflexión, de una actitud
crítica frente a la identificación del pensamiento
único("una visión social, una ideología, que
se pretende exclusiva, natural, incuestionable"*, la
economía domina a la política) y para vivir desde
lo local y global, sin perder la identidad cultural o
parafraseando a Roberto Aparici: "fortalecer una formación
glocal, es decir potenciar los aspectos de la cultura (glo)bal y
los aspectos de la cultura lo(cal)" .

Al decir de Edgar Morín "crear cabezas bien
puestas más que bien llenas, enseñar la
condición humana, iniciar en la vida, afrontar la
incertidumbre, enseñar a transformarse en
ciudadanos".

1.5 SISTEMAS FISICOS.

CONCEPTO DE SISTEMAS

Un Sistema, es un conjunto de elementos
dinámicamente relacionados formando una actividad para
alcanzar un objetivo, operando sobre datos, energía,
materia; Para proveer información, energía,
materia.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS

Es un conjunto de objetos unidos por alguna forma de
interacción o interdependencia.

• Tener una ubicación en el
  espacio-tiempo.

• Tener un estado físico definido sujeto a
  evolución temporal.

• Poderle asociar una magnitud física llamada
  energía.

TIPOS DE SISTEMAS

En cuanto a su constitución, pueden ser
físicos o abstractos:

• 1. Sistemas físicos o
  concretos

• 2. Sistemas abstractos

Sistemas físicos o concretos

Compuestos por equipos, maquinaria, objetos y cosas
reales. El hardware.

Sistemas abstractos

Compuestos por conceptos, planes, hipótesis e
ideas. Muchas veces solo existen en el pensamiento de las
personas. Es el software.

En cuanto a su naturaleza, pueden cerrados o
abiertos:

Sistemas cerrados:

No presentan intercambio con el medio ambiente que los
rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. No
reciben ningún recurso externo y nada producen que sea
enviado hacia fuera. En rigor, no existen sistemas cerrados. Se
da el nombre de sistema cerrado a aquellos sistemas cuyo
comportamiento es determinístico y programado y que opera
con muy pequeño intercambio de energía y materia
con el ambiente. Se aplica el término a los sistemas
completamente estructurados, donde los elementos y relaciones se
combinan de una manera peculiar y rígida produciendo una
salida invariable, como las máquinas.

Sistemas abiertos:

Presentan intercambio con el ambiente, a través
de entradas y salidas. Intercambian energía y materia con
el ambiente. Son adaptativos para sobrevivir. Su estructura es
óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se
organiza, aproximándose a una operación adaptativa.
La adaptabilidad es un continuo proceso de aprendizaje y de
auto-organización.

Los sistemas abiertos no pueden vivir aislados. Los
sistemas cerrados, cumplen con el segundo principio de la
termodinámica que dice que "una cierta cantidad llamada
entropía, tiende a aumentar al máximo".

Entropía:

Magnitud que identifica la cantidad de desorden dentro
de un sistema físico.

Magnitud termodinámica que mide la cantidad de
energía de un sistema físico que no puede
utilizarse para realizar trabajo mecánico.

Sistema físico

Un sistema físico es un agregado de
objetos o entidades materiales entre cuyas partes existe una
vinculación o interacción de tipo causal (aunque no
necesariamente determinista o causal en el sentido de la
Teoría de la relatividad). Todos los sistemas
físicos se caracterizan por:

• Tener una ubicación en el
  espacio-tiempo.

• Tener un estado físico definido sujeto a
  evolución temporal.

• Poderle asociar una magnitud física llamada
  energía.

Para la inmensa mayoría de sistemas
físicos, el objeto más básico que define a
un sistema físico es el lagrangiano, que es una
función escalar cuya forma funcional resume las
interrelaciones básicas de las magnitudes relevantes para
definir el estado físico del sistema.

Sistemas físicos en relación
al entorno

Los sistemas físicos pueden ser
abiertos, cerrados o aislados,
según que realicen o no intercambios con su
entorno:

• Un sistema abierto es un sistema que recibe
  flujos (energía y materia) de su entorno. Los sistemas
  abiertos, por el hecho de recibir energía, pueden
  realizar el trabajo de mantener sus propias estructuras e
  incluso incrementar su contenido de información. El
  hecho de que los seres vivos sean sistemas estables capaces
  de mantener su estructura a pesar de los cambios del entorno
  requiere que sean sistemas abiertos.

• Un sistema cerrado sólo intercambia
  energía con su entorno, en un sistema cerrado el valor
  de la entropía es máximo compatible con la
  cantidad de energía que tiene.

• Un sistema aislado no tiene ningún
  intercambio con el entorno.

Sistemas físicos aislados

Un sistema aislado es una parte o región del
universo, que por sus peculiares condiciones puede considerarse
aisladamente del resto del universo para su estudio. El que un
determinado problema físico pueda ser tratado como un
sistema aislado requiere condiciones peculiares dependientes de
la teoría.

Por ejemplo, de acuerdo con la teoría general de
la relatividad un sistema aislado debe cumplir condiciones
técnicas bastante restrictivas, conocidas como planitud
asintótica. En teoría de la relatividad especial,
en la clásica o en termodinámica, en general, las
condiciones son menos estrictas y simplemente requieren que el
sistema del movimiento de las partículas que conforman el
sistema esté restringido a una región compacta del
espacio-tiempo.

1.6 METODOLOGIA CIENTIFICA

La ciencia, sin método, se convierte en una mera
acumulación de datos inconexos. El método los
ordena y proporciona al científico la oportunidad de pasar
del mero registro de hechos a la postulación de
hipótesis y teorías.

Metodología de las ciencias es el estudio de los
procesos y métodos de conocimiento aplicados por las
distintas disciplinas del saber humano. Los diversos
métodos comprenden, en general, la consideración de
conjunto de datos de partida, un sistema de operaciones ordenadas
y unos resultados o conclusiones acordes con los objetivos
iniciales del estudio.

Origen y razón de la
metodología

El objetivo primordial de toda ciencia es el
acercamiento del hombre a los fenómenos naturales y
humanos mediante la comprensión y el dominio de los
mecanismos que los rigen. Esta aproximación no requiere
planteamientos previos de ningún tipo, ya que los
estímulos externos penetran en la mente humana a
través de los sentidos, y la acumulación de
experiencias sensitivas e intelectuales supone por sí
misma un determinado grado de conocimiento de cada
individuo.

Sin embargo, la asimilación indiscriminada de
percepciones puede dar lugar a errores de interpretación,
olvidos y captación insuficiente de las informaciones
recibidas, por lo que la ciencia ha de establecer un conjunto de
reglas de variada tipología que la ayuden a esquematizar,
recordar e interpretar los datos, lo que constituye a la vez una
economía de tiempo y un sistema de transmisión
racional del saber entre distintas generaciones.

El empleo de metodologías en la mayoría de
las ciencias modernas pretende subsanar los problemas de
clasificación de datos, según unos criterios
preestablecidos, orientar las investigaciones futuras y facilitar
el adiestramiento de sus especialistas y técnicos. Por el
hecho de seleccionar una serie de puntos de partida, toda
metodología se impregna de una filosofía particular
que se refleja en las conclusiones a las que conduce. La
experiencia histórica ha demostrado que una excesiva
rigidez en los postulados coarta, más que favorece, el
desarrollo de nuevos descubrimientos e ideas, por lo que las
últimas tendencias metodológicas observan como
principios fundamentales la flexibilidad y el espíritu
abierto a la evolución del pensamiento humano.

Desarrollo histórico

El nacimiento de las ciencias se ha situado
tradicionalmente en el ámbito de la cultura griega
clásica, como derivación de las distintas escuelas
filosóficas. Las concepciones de Aristóteles sobre
la ciencia y el método, términos a los que el sabio
daba un sentido similar, constituyen una síntesis del
pensamiento racional griego heredado de Sócrates y
Platón, según el cual, la fuente del conocimiento
es la razón, capaz de deducir a partir de ideas y
especulaciones hipotéticas las leyes de una realidad
supuestamente inmutable.

El método aristotélico, utilizado entre
otros por el matemático Euclides, se basa en la
definición de un conjunto de proposiciones previas que
conforman el marco de estudio del problema y anteponen el ideal y
la actividad intelectual a los posibles datos obtenidos por medio
de la experimentación.

Los planteamientos griegos perduraron a lo largo de la
historia en las sociedades europeas hasta el siglo XVII, en el
que la acumulación del saber científico hizo
precisa una revisión de la metodología.

Las influencias de las ideas renacentistas y del
humanismo, que entendían al hombre como ser creador y
escrutador del cosmos, se vieron plasmadas en el llamado
método hipotético-deductivo, iniciado por el
físico italiano Galileo Galilei, quien introdujo medidas
experimentales como postulados previos a la elaboración de
teorías explicativas de los fenómenos. Según
sus postulados, a partir de la construcción de
hipótesis, el método científico ha de
obtener una ley general, preferentemente expresada en lenguaje
matemático, que permita no sólo comprender los
hechos sino también predecir el comportamiento futuro de
un sistema físico bajo condiciones conocidas. Durante el
mismo siglo XVII, el inglés Francis Bacon aportó
los fundamentos del método inductivo, según el
cual, la observación experimental de los fenómenos
particulares constituiría la base para la
elaboración de las leyes generales que los
rigen.

Las proposiciones en apariencia opuestas de Bacon y
Galileo se sustentaban en principios análogos, al aceptar
la experiencia como fuente primigenia del saber, el razonamiento
como mecanismo de estudio, y los fenómenos naturales como
hechos determinados y conocibles a partir de la mera
observación.

En tal contexto, René Descartes, en su obra
Discours de la méthode (1637; Discurso del método)
introdujo la duda sistemática y la evidencia como
principios de análisis de las cuestiones
científicas.

El entramado metodológico de las ciencias de la
edad moderna, apoyado en la corroboración de los
fenómenos mediante leyes de inspiración
matemática, sufrió un fuerte revés con la
aparición de las doctrinas evolucionistas del siglo XIX y
la irrupción de las teorías cuántica y
relativista a principios del XX. Según tales
interpretaciones, la medición de la realidad condicionaba
los resultados de la misma, y el tiempo y el espacio
constituían entidades interrelacionadas y variables en
función de las características del
entorno.

La fuerte carga lógico-matemática de estas
teorías influyó de forma decisiva en la
metodología de las ciencias, que adoptaron los principios
de axiomatización y descripción de los problemas
suministrados por los matemáticos David Hilbert y Kurt
Godel.

El siglo XX asistió asimismo al afianzamiento de
las ciencias humanas, aparecidas como tales en la época
decimonónica, y de su preocupación por adquirir una
base metodológica, inspirada en la física, que las
apartaría definitivamente de su antigua
consideración de disciplinas subordinadas. La historia, la
economía y la sociología se beneficiaron del gran
número de datos que en sus correspondientes
prácticas se manejan para edificar elaborados sistemas de
hipótesis y principios, cuya variedad ha originado
numerosas y controvertidas escuelas de pensamiento.

Procesos metodológicos
generales

La física impulsada por los numerosos
descubrimientos sobrevenidos en un espacio de tiempo
proporcionalmente escaso, configuró una serie de
metodologías de estudio que evolucionaron con los
sucesivos avances científicos. Las restantes ciencias han
adoptado los métodos de la física como modelos para
los suyos propios e incorporado también los enunciados
lógicos y matemáticos para la expresión de
sus resultados. Genéricamente, pueden considerarse varios
métodos de estudio. Los procesos de razonamiento deductivo
se basan en la proposición de un conjunto de postulados
previos de carácter global a partir de los cuales se
obtienen resultados aplicables a sucesos de naturaleza más
restringida.

Por su parte, la inducción o método
apriorístico construye modelos y leyes desde casos
particulares mediante mecanismos lógicos de
generalización.

Por otro lado, el enfoque analítico de las
cuestiones científicas pretende descomponer sus aspectos
más amplios en problemas de mayor sencillez y facilidad de
acceso, y el método sintético procede de modo
opuesto, con el fin de obtener resúmenes y asociaciones de
ideas y datos desde lo particular a lo complejo.

Otros métodos adicionales de estudio son las
definiciones exhaustivas del entorno, las subdivisiones y
clasificaciones de los sistemas y sus elementos, la
consideración de los instrumentos de medida y las
condiciones de variabilidad, etc.

Principios de la metodología
científica

Las distintas escuelas filosóficas y
científicas de la historia han adoptado las más
diversas actitudes ante el problema del conocimiento humano. Dado
que la estructura de las disciplinas del saber se basa en la
confrontación de sus proposiciones abstractas con los
fenómenos reales observados, se distinguen desde un punto
de vista general dos actitudes opuestas en el enfoque
científico, conocidas como empirismo y racionalismo. Un
planteamiento empírico puro obedece tan solo a los datos
de entrada y los resultados de un estudio, por lo que desestima
de principio las teorías sin plena justificación
experimental.