MECÁNICA CLÁSICA - UNIDADES, CUANTIDADES FÍSICAS

1.      INTRODUCCIÓN

¿Por qué estudiar Física? Existen dos caminos fundamentales a seguir para que se pueda responder a esta pregunta.

Primeramente, esta ciencia es una de las más primitivas, y empezó a ser estructurada como resultado de las observaciones realizadas de los fenómenos temporales y espaciales que ocurren a nuestro alrededor. La comprensión de esos fenómenos nos muestra cómo podemos utilizar los principios y leyes que los rigen en nuestro beneficio, con el propósito de alcanzar cuotas relevantes de bien estar social a través de las descubiertas que se van haciendo y de las máquinas y mecanismos que se van construyendo.   

Una segunda razón está en que el estudio de la Física es una aventura estimulante que despierta el sentido de lo bello y la inteligencia racional. Lo que conocemos del mundo físico está amparado en fundamentos establecidos por grandes estudiosos que nos influenciaron profundamente en las formas que tenemos de vivir y pensar.

Cuando aprendemos a usar la Física para resolver problemas prácticos y entender los fenómenos cotidianos, nos deparamos con un mundo emocionante y mágico. Si nos preguntamos por qué el cielo es azul, cómo pueden las ondas de radio viajar por el espacio, o como un satélite permanece en órbita, apreciaremos esta ciencia como un logro sobresaliente del intelecto humano en una disputa por entender el mundo y la humanidad.

Para que se pueda iniciar un estudio serio dentro de la Física, es necesario aprender algunos conceptos importantes.

Como no es puramente una ciencia filosófica, descriptiva y teórica, sino que también se apoya en modelos idealizados que son conceptualizados para atender situaciones prácticas, es imprescindible el uso de sistemas de unidades de medición adecuados, que se emplean para describir cuantidades físicas.

Las mediciones no poseen una respuesta exacta, pero cuentan con estimaciones aproximadas y útiles.

Otro aspecto importante es el de contar con el Álgebra Vectorial que muestra cómo se pueden representar y analizar cuantidades físicas a las que se deben considerar conceptos de dirección, de sentido y de punto de aplicación, además de sus valores escalares.

1.1. LA NATURALEZA DE LA FÍSICA

La Física es, antes de todo, una ciencia experimental. Los físicos observan los fenómenos naturales y tratan de encontrar padrones y principios que se relacionen con ellos. Esos padrones son denominados teorías físicas, o si están bien establecidos y son usados ampliamente, leyes o principios físicos.

El desarrollo de una teoría física exige creatividad en todas sus etapas. El físico debe aprender a hacer preguntas apropiadas y diseñar experimentos adecuados, tratando de contestar a las nuevas indagaciones que van surgiendo y de deducir las conclusiones acertadas y convenientes sobre los resultados.

Ninguna teoría es una verdad final o definitiva; cabe siempre la posibilidad de que nuevas observaciones obliguen a modificarla o descartarla. ¡No se puede probar que una teoría es siempre correcta!

Por ejemplo, si dejamos caer una pluma de pájaro y una bola de cañón desde una determinada altura, veremos que ellas no alcanzan el suelo al mismo tiempo. Por otro lado, si soltamos estos dos objetos en el vacío para eliminar los efectos del aire, notaremos que caerán a la misma velocidad. Esto quiere decir que existe un intervalo de validez para que esos dos objetos alcancen la misma velocidad: ellos deben tener un peso mayor que la fuerza ejercida por el aire. En la superficie de la Tierra, los objetos como las plumas y los paracaídas están fuera de ese intervalo.

Toda teoría física tiene un intervalo de validez fuera del cual no es aplicable. Es común que un nuevo avance en Física extienda el intervalo de validez de un cierto principio.

Figura 1 - Galileo Galilei. (Disponible en: <http://www.molwick.com/es/metodos-cientificos/128-metodos-experimental.html>. Acceso en: 16/06/2015).

1.2. COMO RESOLVER PROBLEMAS EN FÍSICA

Cuando se empieza a estudiar Física, uno de los grandes problemas que surgen, sino el más grande de ellos, es que a pesar de que se puedan comprender los conceptos, una enorme dificultad aparece a la hora de resolver los ejercicios. Por eso, es aconsejable tranquilidad para que haya diligencia en la ejecución, pues entender verdaderamente un concepto es lo mismo que saber aplicarlo a diversos problemas prácticos. ¡Es imposible saber Física sin saber hacer Física!

Debemos buscar estrategias de forma eficiente y correcta para resolver las distintas situaciones que se van manifestando. En Física, existen diferentes técnicas para solucionar lo que para nosotros, más que un problema, debe ser visto como un desafío. Hay ciertos pasos básicos que estamos obligados a seguir. Son pasos que pueden ayudar mucho a los que escogen carreras técnicas o de ciencias deductivas: Matemáticas, Ingeniería, Química, y demás.

Figura 2 – ¿Cómo resolver problemas de Física? (Disponible en: <https://www.youtube.com/watch?v=4frkL-dsAnc>. Acceso en: 16/06/2015). 

Figura 3 - Modelo idealizado. (Disponible en: <https://danielacardenas251.wordpress.com/tercer-corte/diagrama-de-cuerpo-libre/>. Acceso en: 21/06/2015).

1.3. ESTÁNDARES E UNIDADES

Los experimentos requieren mediciones cuyos resultados son expresados por números. Un número empleado para describir cuantitativamente un fenómeno físico es una cantidad física. Dos cantidades físicas que describen a una persona son su peso y su estatura. En ciertos casos, las cantidades físicas son tan básicas que se definen operativamente con facilidad, pero existen otros en que una cantidad física solo puede ser descrita a partir de otras cantidades medibles. Por ejemplo, podríamos definir la velocidad media de un objeto como la distancia recorrida (medida con una regla) dividido entre el tempo empleado en ese espacio (medido con un cronómetro).

Cuando se mide una cantidad, siempre la comparamos con un estándar de referencia. Este estándar define una unidad de cantidad. Por ejemplo, el metro es una unidad de distancia y el segundo es una unidad de tiempo. Es importante que se tenga en cuenta que cualquier cantidad lleva detrás de sí una unidad estándar de referencia: 4,56 s = 4,56 x 1 segundo. Una cantidad sin su unidad estándar de referencia no significa nada en Física.

Por tanto, el mundo científico tuvo que entrar en un consenso para clasificar o elaborar un padrón, es decir, un sistema de unidades estándar de referencia universal que fuese aceptado en todo o mundo. Este padrón pasó a ser conocido como sistema métrico, cambiando su nombre en 1960 para Sistema Internacional, o simplemente SI. Es en este sistema donde están clasificadas todas las unidades estándar de referencia utilizadas por científicos y técnicos en cualquier lugar:

Unidad de longitud – 1 metro;

Unidad de tempo – 1 segundo;

Unidad de masa – 1 kilogramo (kg);

Subunidades y unidades múltiples:

1 kilómetro = 1 km = 10³ metros = 10³ m.

1 kilogramo = 1 kg = 10³ gramas = 10³ g.

1 kilovatio = 1 kW = 10³ vatios = 10³ W. 

Figura 4 - Múltiplos del SI para gramo (g). (Disponible en: <http://www.sic.gov.co/drupal/sistema-internacional-de-unidades>. Acceso en: 10/12/2015).

Figura 5 - Múltiplos del SI para segundo (s). (Disponible en: <http://www.sic.gov.co/drupal/sistema-internacional-de-unidades>. Acceso en: 10/12/2015).

Figura 6 - Múltiplos del SI para metro (m). (Disponible en: <http://www.sic.gov.co/drupal/sistema-internacional-de-unidades>. Acceso en: 10/12/2015).

Figura 7 - Múltiplos del SI para amperio (A). (Disponible en: <http://www.sic.gov.co/drupal/sistema-internacional-de-unidades>. Acceso en: 10/12/2015).

REFERÊNCIAS

SEARS, Francis W. et al. Física Universitaria. Traducción M. en C. Roberto Escalona García. Madrid: Editorial Pearson Educación, 2009. 11. ed. v. 1.

LOS SIGNOS GRÁFICOS - LINGÜÍSTICA Y FILOSOFÍA DEL LENGUAJE

LOS SIGNOS GRÁFICOS

En el recorrido que hicimos como especie a través del tiempo, fuimos sintiendo la necesidad de memorizar lo que íbamos aprendiendo. Primeramente emitimos sonidos (habla), luego contamos haciendo asociación de palitos o piedras, o aún marcas en huesos y madera, con los elementos de los conjuntos que queríamos verificar. A seguir, fuimos necesitando registrar el conteo por la diversificación de conjuntos que iban surgiendo, fruto de nuestro desarrollo social con las primeras agrupaciones humanas en villas.

Figura 2 - Huesos de Ishango (35.000 a. C.). (Disponible en: <https://www.educ.ar/sitios/educar/blogs/ver?referent=familias&cat=ed_blogs_cat_familia&id=122098>. Acceso en: 21/11/2015).

A seguir, el paso fue el de registrar el contaje y la firma de los contratos jurídicos y comerciales que fueron apareciendo. Cuando empezamos a poner, a través de símbolos pictográficos, nuestro nombre al final de los contratos en las tablas de arcilla sumerias, los registros pasaron del contaje aritmético al asentamiento de ideas (ideogramas). Este fue el primer paso que determinó la escrita alfabética.

Figura 3 - Tabla de arcilla sumeria de contaje numérico. (Disponible en: <http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/category/un-recorrido-desde-el-comienzo-del-tiempo/>. Acceso en: 21/11/2015).

Figura 4 - Tabla de contrato numérico agrícola con la firma del contratante en la parte inferior separada por una línea horizontal. (Disponible en: <http://goktugbeser.com/afisin-tarihcesi/>. Acceso en: 21/11/2015).

En principio, las tablas lo atestiguan, fueron esos símbolos ideográficos, luego debido a la cantidad de información que íbamos obteniendo de nuestro mundo, nos sentimos obligados a desarrollar maneras de documentar o registrar, de forma más elaborada, lo que los grupos de fonemas significaban. Así nacieron los signos, de las primeras asociaciones de sonidos o cuerpos fonéticos para una representación gráfica que fuimos guardando en tablas de arcilla, luego en papiro, etc.

Figura 5 - Evolución  de la escritura. (Disponible en: <http://ocw.unican.es/humanidades/historia-del-proximo-oriente/modulo-1/resumen-del-desarrollo-de-la-escritura-cuneiforme>. Acceso en: 21/11/2015).

Figura 6 - Evolución del alfabeto fenicio, arameo y árabe a partir de la escrita babilónica. (Disponible en: <http://timerime.com/en/event/1893251/Primer>. Acceso en: 21/11/2015).

La sensibilidad humana nos llevó a algo interesante: que tuvo que haber en su principio una sintonía entre los sonidos fonéticos y la expresión gráfica de los mismos. Era menester, para que pudiéramos memorizar, que asociáramos lo que decíamos con expresiones gráficas a través de signos, que al inicio fueron pictóricos, dibujando los objetos que se explicaban con palabras habladas. De esta manera se fue moldeando la escritura, con formas determinadas que iban dando significado a las ideas. Así nacieron los "proto-alfabetos".  

Figura 7 - Evolución desde las escrituras fenicias, pasando por las moabitas hasta llegar a la hebrea. (Disponible en: <http://www.proel.org/index.php?pagina=alfabetos/fenicio>. Acceso en: 21/11/2015).

Ejemplo de lo que decimos es todo el bagaje histórico que consiguió sacar la arqueología y que se encuentra guardado en los distintos museos esparcidos por el mundo. La evolución de esos primeros dibujos fue la encargada de formar las bases del más profundo alfabeto o proto-alfabeto humano, que aunque pictográfico, guarda en su seno un verdadero misterio sobre la esencia de nuestro mundo y de nosotros mismos: el proto-sinaítico que posteriormente derivó en el alfabeto hebreo. 

Figura 8 - Alfabeto proto-sinaítico. (Disponible en: <http://www.aprendahebraico.com.br/infos/info03.php>. Acceso en: 21/11/2015).

No nos cabe aquí profundizar sobre este tema, pero sí fue importante para que nos situáramos en el tiempo y que supiéramos que el fenicio, pasando por el hebreo, probablemente ideados en las bases de las culturas egipcia y sumeria, es el idioma original o matriz de todos los idiomas posteriores del mundo occidental, y en nuestro caso, del español.

El español o castellano escrito es un sistema de notaciones, o un conjunto de signos gráficos que intentan simbolizar la grabación fónica, bajo reglas homogéneas, de las ideas y la memoria del entender del grupo o grupos que lo hablan. Su origen se dio en España y hoy son muchas las naciones que lo utilizan en todas sus variantes, siendo en número de hablantes, el segundo idioma más usado en el mundo.

Las diez lenguas más habladas del mundo:

Lengua	Millones de hablantes
Chino mandarín	874
Español	358
Inglés	341
Bengalí	207
Hindí	258
Árabe	206
Portugués	176
Ruso	167
Japonés	125
Alemán	100

Fuente: Ethnologue, 1999/2009

La normativa que es adoptada sobre las reglas que se deben seguir para una utilización adecuada del español las formula y aprueba la Real Academia Española de Letras que actualmente y de acuerdo con la nueva reforma de la ortografía de 2010, determina como signos del alfabeto español o castellano, los veintisiete que representamos en el cuadro abajo:

Figura 9 - El alfabeto español. (Disponible en: <http://lenguaeempalibertad.blogspot.com.br/2012/03/abecedario-alfabeto_09.html>. Acceso en: 21/11/2015).

A partir del conocimiento de estos signos y de sus combinaciones y permutaciones, es que se ha formado el código lingüístico llamado "idioma español", que es todo un compendio de información o una memoria gráfica y fonológica de la expresión de las ideas de quienes lo utilizan, constituyendo algo místico en su esencia, pues ese aspecto gráfico y el sonido asociado son mecanismos que intentan dibujar la manifestación del entendimiento,  trasmitiendo las energías del alma y manifestando el sentir desde adentro, que tiene su raíz en el Jardín de El Eterno. Si bien atrae mucho el carácter oculto y mágico que ofrece el expresar de un idioma, no entraremos en esos menesteres aquí; con ese fin hay otros mundos teóricos y académicos en los cuales, al adentrarnos, seguro que nos sentiríamos "patidifusos".

REFERENCIAS

IFRAH, Georges. Os números: A história de uma grande invenção. Tradução de Stella M. de Freitas Senra. 11. ed. São Paulo: Editorial Globo, 2010. 

EL LENGUAJE - LINGÜÍSTICA Y FILOSOFÍA DEL LENGUAJE

EL LENGUAJE

Desde que hemos empezado nuestra singladura como especie por este planeta, hemos sentido la necesidad de expresar sensaciones, deseos, inquietudes e ideas, provenientes de nuestras indagaciones, resultado de observaciones de todo lo que nos rodea. Fuimos formulando las hipótesis sobre cualquier tipo de fenómenos que hemos podido presenciar, experimentando con los datos recogidos, diseñando síntesis y alcanzando conclusiones, es decir, tesis que nos fueron llevando a unas condiciones de bien estar personal y social envidiables si las comparamos con las que había en los principios de nuestra existencia. A parte, con referencia a ciertas inquietudes que son propias del carácter humano, fuimos buscando respuestas sobre otro conjunto de cosas que intuimos, subjetivas, originadas por causas que rebasan la materialidad del mundo, o por lo menos que nos hace percibir una realidad imaginaria,  así como un espejo de esta, en donde se encuentran muchas respuestas aplicables al estar físico. Lo fantástico y mágico de estos entes causó admiración y miedo; al mismo tiempo que nos hacía evitar, atraía, llevándonos a una imperiosa demanda por su comprensión.

Todo este proceso, desde hace muchísimo tiempo, contó con la evolución de un sistema especial y complejo, fisiológico-cognitivo, que nos ha traído a la especialización en que nos encontramos hoy. Un sistema que se conoce con el nombre de Sistema Comunicativo Humano o Sistema Humano de Comunicación.

El Sistema Humano de Comunicación cuenta con una complejísima estructura cerebral, muscular y nerviosa que es activada por una fuerza motriz, la más elevada potencia moral que se encuentra en el ser humano, de la que entendemos apenas un casi nada, y qué es, y a la que llamamos Voluntad.

No es nuestra intención entrar en estas profundidades, sino buscar únicamente una ilustración intelectual que nos ayude, a modo de introducción, considerar o argumentar algo sobre la estructura que nos ayuda a expresar razones, sentimientos, anhelos, ideas, etc., que son los elementos que configurarán la experiencia de nuestro paso por esta Realidad. De todo esto, por tanto, concluimos que, si esta potencia moral activa el Sistema Humano de Comunicación, ella se comporta como un mecanismo de ignición y lo que origina en el ser humano es un acto o acción: la Acción de Comunicar.

Como consecuencia de lo dicho, se puede percibir que la Acción de Comunicar exige un objeto que justifique ese acto, pues é razonable que un verbo fuerce a un objeto que le corresponda. Este objeto no es otro que el sustantivo, la cosa, el ente que nace del verbo Comunicar. Tal ente es llamado Comunicación, una virtud que no poseen solamente los seres humanos - aunque en ellos se presenta en su grado máximo -, sino que es inherente a todos los seres, dentro de la especialización de cada uno, según la parte del grupo o sociedad a que pertenece; así, un gato tendrá su forma especial de comunicación, un león la suya, de manera también particular una palmera, etc.

Pero, si nos fijamos bien, hay desdoblamientos importantísimos que sacamos de este último párrafo.

Para que podamos comprender el núcleo del razonamiento, primeramente, diremos que no hay verbos que se presenten sin que sean gestados o inducidos por otros verbos, y que cada uno sea origen y causa de su objeto asociado o correspondiente. De esta forma, si hablamos de Comunicar, se intuye que debemos buscar su gestor en el verbo Pensar, que exige el objeto Pensamiento; igualmente, si hablamos del verbo Pensar, debemos buscar su procedencia en el verbo Idealizar, que exige el objeto Idea; asimismo, si hablamos de Idealizar, nuestra intuición nos llevará al verbo Percibir, que pide imperiosamente el objeto Percepción; y si hablamos del verbo Percibir, debemos asociarlo a un verbo que lo induzca, genere o estimule a que surja como consecuencia. ¿Qué verbo es este?

Si la intuición no nos falla, solo podrá ser el verbo Querer, que tiene su etimología en el latín volo y exige el objeto Voluntad. Pero aquí, surgen otras dos preguntas: ¿Cuál es el verbo que induce o genera al verbo querer? Y, ¿Cuál es el objeto exigido por este verbo inductor?

La primera pregunta no parece tan complicada, y podremos intuir, sin demasiados problemas, que el verbo que buscamos es el Ser. Todo aquel que quiere es imprescindible que sea. Pero, surgen oposiciones cuando intentamos encontrar el objeto forzado por este verbo, pues nos metemos en profundidades dificultosas que llegan a ser incomprensibles en determinados niveles meta-ontológicos.

Si es, todo aquel o aquello que es físico, subjetivo, que posee cuerpo, y que no posee pero que surge en nuestro pensamiento, en definitiva, todo lo que sale de la mente del hombre, como conjunto de elementos de la Realidad creada, no habría problema: pues el objeto que es exigido por el verbo Ser también es exigido por el verbo Estar. Así, si lo que surge y está en la mente es un demonio y resulta pertenecer a ese conjunto de la Realidad creada, y eso es verdad, el objeto del verbo Estar y del Ser es el Ente.

Ahora, si lo que es, no es necesario que esté, y un demonio en la mente de alguien, aunque esté, no es en Realidad, y no forma parte de ella, el razonamiento cambia y mucho. Pues, se podrá, por ejemplo, seguir llamando Ente al objeto exigido por el verbo Ser, pero no así al objeto exigido por el verbo Estar; o si queremos, al revés.

En estas dos posturas hay un claro antagonismo, pero en una de estas posiciones se manifiesta una sutileza, o si queremos en términos científicos, una singularidad que asombra: que pueda existir algo que no sea.

No hay inconveniente ninguno en que algo que sea, tenga que existir; pero, sí, lo hay, en algo que exista y tenga que ser. Por ejemplo, en un caso como el sentimiento de amistad, no hay inconveniente que siendo, sea factible de existir; basta que se despierte ese sentimiento en alguien; tampoco hay inconveniente, aquí, en pensar que, despertando ese sentimiento, sea factible de ser. Sin embargo, aunque no haya inconveniente en que estuviese en la mente de Homero y que esté en la de cualquier humano, Aquiles, sí lo hay cuando se piensa en su ser, pues Aquiles no es ni nunca fue, a no ser por su metáfora, paralelismo o cualquier enseñanza que venga a representar.

Por lo tanto, la conclusión es clara, para que algo o alguien exista es necesario que sea.

Siguiendo con el análisis, es oportuno pensar en que la Realidad es un sistema completamente atado de causas y consecuencias, es decir, todo lo que es, lo es en una disposición interconectada y estructurada, y que esa disposición demanda un catalizador, que es concomitante con ella para que los verbos cumplan su función ontológica: Ese catalizador es el verbo Mover, que exige el objeto Movimiento.

Nada es sin mover o moverse. Por consiguiente, si algo es, se mueve.

Las conclusiones lingüísticas de esto son concluyentes, o cuando menos, trasparentes: El Mundo fue creado con el Verbo, y el Verbo exigió el Ente, y el Ente es Sustancia, y su característica lingüística es Sustantiva.

Después de este pequeño esbozo filosófico, diremos que los humanos, al estar en la cumbre de este planeta Tierra, encontraron su lugar desarrollando una muy variada forma de transmitir sus ideas, deseos y voluntades; y la más especializada fue y es, sin lugar a dudas, la comunicación oral y escrita. Este tipo de comunicación es transmitido por medio de un código, que en la sociedad hispánica posee como significante la palabra idioma o lengua, cuyo origen viene del griego, pasando posteriormente por el latín, y significa: una forma particular de comunicación que es responsable por la interrelación entre los miembros que lo practican, con la finalidad de trasmitir sentimientos, emociones e información sobre la realidad en la que están inmersos. En su especificidad diremos que nuestro idioma es el español o castellano, significantes relacionados con la forma comunicativa particular de los pueblos hispánicos.

Dentro del objeto de nuestro estudio, que es la comunicación oral y escrita en lengua española, y deseando construir un cuerpo lo más académico posible, intentaremos sacar un buen provecho de este Universo Comunicativo, manifestando interés, dedicación y cariño, así como una cordialidad beneficiosa, buscando la difusión del español y el acercamiento entre los que compartimos el profundo sentir hispánico. 

Empecemos, por lo tanto, no sin antes comentar que queda a disposición de todos, el espacio correspondiente para los comentarios y críticas debajo de los temas que iremos aportando, y decir que podrán colaborar con cualquier material en lengua española que se les ocurra, que siempre serán bienvenidos. El objetivo nuestro no es otro que compartir este maravilloso mundo de la ciencia, así como divulgar lo que pertenezca a este conjunto de saberes.

Figura 1 - Yo amo español (Disponible en: <http://blog.pucp.edu.pe/blog/betoserquen/2008/04/23/23-de-abril-dia-del-idioma-espa-ol/>. Acceso en: 08/11/2015)