2015 Año Internacional de la Luz y las Tecnologías Basadas en la Luz

El ao de la luz: una oportunidad para hablarsobre la enseanza de la fsica.

Patricia Abdel Rahim

2015

Contents

I La enseanza de la fsica 10.1 Antesedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2 Primera Propuesta Metodolgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

0.2.1 Desarrollo de la propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50.2.2 1.Preguntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50.2.3 2. Lectura: Naturaleza de la luz . . . . . . . . . . . . . . 5

0.3 Segunda Propuesta Metodolgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110.3.1 Lectura: El Primer Destello Del Conocimiento . . . . . . 110.3.2 El materialismo atomsta antiguo . . . . . . . . . . . . . 150.3.3 La larga noche negra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160.3.4 El determinismo mecnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170.3.5 El electromagnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180.3.6 Cuntico-relativista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

0.4 Tercera Propuesta Metodolgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220.5 Cuarta Propuesta Metodolgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

0.5.1 Autores: Gina Alexandra Alzate Gaitan y Sandra MarcelaGmez Rojas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

0.5.2 Autores: Lady Johana Gonzalez Rincn y Jose Luis Vasquez 250.5.3 Autor: Diego Armando Perdomo M. . . . . . . . . . . . . 270.5.4 Autor: Andres Felipe Mora Mora . . . . . . . . . . . . . . 280.5.5 Autor: Edison Rene Bermdez Vargas. . . . . . . . . . . . 31

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iv CONTENTS

El ao de la Luz

El texto est dirigido a los docentes que nos dedicamos a la enseanza de lafsica para que hagamos un alto en el camino y nos detengamos a pensar sobrelas metodologas usadas hasta hoy y nos preguntemos el por qu los estudiantescuando tienen que ver fsica, la toman como pesada carga obligatoria que deseanevitar y no como un medio que le permita desarrollar un pensamiento lgico ycrtico que logre analizar situaciones problema de tal manera que forme parteimportante de su formacin profesional.Recordemos que con la aparicin del Constructivismo, el proceso enseanza-

aprendizaje cambia de manera radical, ya que si los estudiantes aprenden esporque ellos construyen sus propios conocimientos a travs de un proceso quebusca sustituir la transmisin de ideas y de conocimientos. Este es el gran de-safo a que debe llegar todo educador cada da que inicia su trabajo mediante laconfrontacin a los estudiantes de situaciones que les produzcan conictos paraque busquen y construyan ellos mismos soluciones, y as puedan llegar a la con-ceptualizacin o sea a la construccin de los conceptos, para luego confrontarloscon los conocimientos contenidos y acumulados en libros, en las explicacionesmismas de los docentes o como experiencias desarrolladas en el laboratorio defsica, ensayos, etc.Las actividades que desarrolle el profesor dentro del aula, debern ser fun-

damentales, ya que es el coautor del plan curricular a desarrollar, reejado enla fundamentacin epistemolgica, la cual sustenta y fundamenta el currculo.El trabajo se desarroll de la siguiente manera: los antecedentes que indican

los diferentes factores que justican el texto, varias propuestas metodolgicaspara la enseanza de la fsica con sus respectivos ejemplos y las correspondientesrecomendaciones.

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vi CONTENTS

Part I

La enseanza de la fsica

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0.1. ANTESEDENTES 3

0.1 Antesedentes

La ausencia de algunos factores en los centros educativos del pas, determinanque la juventud manieste bajo desarrollo en el pensamiento cientco expresadoen la falta de criterio, en la falta de coordinacin en las expresiones orales yescritas, demostrando pereza en el estudio y escaso empleo de memoria. Estascaractersticas constituyen fundamentalmente los obstculos para el logro de laconstruccin de los conocimientos relacionados con la fsica, llegndose al colmode ni siquiera memorizar la frmulas. La ausencia o deciente estmulo a laactividad reexiva que no permite el desarrollo de la creatividad en el interiorde las aulas, lleva a los jvenes a convertirse en simples espectadores de su propiaeducacin. Este trato que se da al estudiante, lo convierte en objeto, sin teneren cuenta la situacin real de los jvenes como elementos fundamentales en laeducacin, sobre el cual giran alternativas pedaggicas.Otro factor es la falta de actividades sociales y creativas que conllevan a un

alto grado de no comunicacin entre alumnos, docentes y sociedad; determinanla minusvaloracin de las capacidades del joven, para asumir el conocimiento demanera libre y particular. Todas las actividades estn centradas en cumplir elplan de trabajo.Cmo logramos que los estudiantes construyan los conceptos, leyes y prin-

cipios que rigen la fsica?. Posiblemente se logre con metodologas que permitanel desarrollo del pensamiento lgico y critico que logre analizar problemas yplantear varias soluciones a una problema, desarrollar la capacidad creativa yla posibilidad de elegir de manera consciente y autnoma en distintos aspectosde la vida, de tal manera que los individuos alcancen cierto poder de decisinsobre sus vidas, con la conviccin, el deseo y los conocimientos necesarios queles permitan incidir en el entorno.Albert Einstein, al hablar al respecto en sus Notas Autobiogrcas seala:

Si bien pareca que a travs del pensamiento puro era posible lograr un conocimientoseguro sobre los objetos de la experiencia, el milagro descansaba en un error.Ms, para quien lo vive por primera vez, no dejaba de ser bastante maravillosoque el hombre sea siquiera capaz de lograr, en el pensamiento puro, un grado decertidumbre y pureza como el que los griegos nos mostraron por primera vez ella Geometra. Cuando a los diecisiete aos ingrese en el Politcnico de Zurichcomo estudiante de matemticas y fsica, me encontr con excelentes profesores( Hurwitz, Minkowski ), de manera que realmente podra haber adquirido unaprofunda formacin matemtica. Yo, sin embargo, me pasaba la mayor parte deltiempo trabajando en el laboratorio de Fsica, fascinado por el contacto directode la experiencia.Por esta razn se necesita dentro del campo de la fsica que los estudiantes

piensen con lgica sobre el modo en que las cosas se comportan en la naturaleza,que la memoria sea utilizada nicamente sobre algunos hechos y conclusionesrelacionados con la naturaleza, ya que la principal tarea ser la de razonar sobreel comportamiento que se espera en situaciones nuevas.Qu es pensar? Cuando al recibir impresiones sensoriales emergen imgenes

de la memoria, no se trata an de pensamiento. Cuando estas imgenes for-

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man secuencias cada uno de estos eslabones evoca, otro, sigue sin poder hablarde pensamiento. Pero cuando una determinada imagen reaparece en muchasde estas secuencias se torna, precisamente en virtud de su recurrencia, en ele-mento ordenador de tales sucesiones, conectando secuencias que de suyo eraninconexas. Un elemento semejante se convierte en herramienta, en concepto.Tengo para m que el paso de la asociacin libre o del soar al pensamiento secaracteriza por el papel ms o menos dominante que desempee ah el concepto.En rigor no es necesario que un concepto vaya unido a un signo sensorialmenteperceptible y reproducible ( palabra ); pero s lo est, entonces el pensamientose torna incomunicable.A pesar de que la matemtica como rea del conocimiento desempea un

papel organizador, formalizador de las ciencias es necesario que la enseanzade ella, de la Fsica, como de la Historia se utilicen mtodos diferentes corre-spondientes a sus objetivos de estudio sin descuidar que no son completamenteindependientes, y que es la prctica la que conduce a obtener excelentes resul-tados.La destreza tanto fsica como mental toma tiempo en desarrollarse y no

puede ser almacenados el da anterior a las evaluaciones debe ser un trabajocontinuo y sostenido si se quiere alcanzar el conocimiento de la fsica.Cualquiera que sea el aspecto terico de la Fsica, resultar siempre incom-

pleto, faltarn siempre muchas cuestiones y muchos representantes de esta readel conocimiento, ya que este trabajo no es la recopilacin de principios y fen-menos cientcos. La importancia radica en que se ha procurado destacar comola ciencia ha inuido en la evolucin del hombre y el grado en que pudo habercontribuido a originar los monumentales problemas con los cuales se enfrenta.Se hace necesario tener en cuenta, la historia de la ciencia en la presentacin

de los conceptos, principios y leyes de la fsica para que los estudiantes con-struyan los conocimientos con las ancdotas de los sabios, bajo la direccin dedocentes que entiendan y permitan la interpelacin (semejando a Scrates y suMayutica) para el desarrollo del conocimiento cientco de los jvenes.

0.2 Primera Propuesta Metodolgica

1. Se prepara una lectura con preguntas y se forman diferentes grupos detrabajo.

2. Luego cada grupo tratar de conocer al resto sobre la justeza de su aprox-imacin.

3. En esta actividad es posible que se formen dos o tres bandos, que de-endan alternativas diferentes.

4. Luego en la siguiente clase se desarrolla una experiencia donde se logrecontestar las preguntas enunciadas en la clase anterior.

0.2. PRIMERA PROPUESTA METODOLGICA 5

5. Finalmente el docente se convierte en el relator de las discusiones y elestablece las conclusiones de la misma. (esto se desarrolla en una sesinde 2 horas).

0.2.1 Desarrollo de la propuesta

0.2.2 1.Preguntas

Qu es la luz ?Por qu se ven deformados los cuerpos cuando se introducen en el agua ?Por qu se ven ms grandes los objetos dentro de un lquido ?Por qu se ve invertida la imagen en una cmara oscura ?Cmo se construye un telescopio o un microscopio?Hay alguna similitud entre el sonido y la luz ?Qu le sucede a un objeto frente a un espejo cncavo o convexo?Qu se entiende por palabra virtual?2. La lectura: Naturaleza de la Luz

0.2.3 2. Lectura: Naturaleza de la luz

Ante la pregunta de Qu es la Luz ?, en el campo de la fsica, la cuestin noha sido resuelta y an se mueve dentro de aspecto terico, y es por ello que esimportante referirse a cada una de ellas.

Teora corpuscular de la luz

An, cuando algunos lsofos anteriores al clebre Isacc Newton, ya haban ex-presado conceptos acerca del carcter corpuscular de la luz, es verdaderamentea Newton, a quien puede sealarse como el primero en expresar el cuerpo doc-trinario corpuscular de la luz. Sin desconocer el mrito de Renato Descartes,quien en su obra dioptrica publicada en 1.637 expuso ideas de signicativo valordentro de esta materia, sent las bases fundamentales sobre fenmenos comoreexin, refraccin y propagacin de la luz en lnea recta.El pensamiento central de Newton se anuncia: De los cuerpos luminosos

se desprenden corpsculos nsimos que se mueven siguiendo las leyes de lamecnica y al tropezar con el ojo, producen la sensacin de luz.De acuerdo a esta concepcin de luz, cada corriente de corpsculos que

avanza en direccin radial al abandonar el cuerpo luminoso, constituye lo quese llama, rayo luminoso. Los corpsculos, comportndose como esferas per-fectamente elsticas penetran las sustancias transparentes y se reejan en lasupercies de los cuerpos opacos.Un aspecto para destacar en la biografa de Newton, comentada por Jacob

Bronowski en su clebre libro: El Ascenso del Hombre en donde se relacionacon lo inaccesible que se hizo para sus contemporneos sus propuestas, en estecaso es de mencionar las discusiones con Robert Hooke, quien argumentaba todocon Newton, quien harto de tanta polmica, la escribi a Leibnitz:

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Estuve tan acosado con todas las discusiones surgidas a raz de las publi-cacin de mi teora de la luz, que culpe a mi propia prudencia de haber sacri-cado una bendicin tan sustancial como es mi propia tranquilidad para perseguiruna sombraA parir de ese momento rehus de participar de manera alguna en ningn

debate y particularmente frente a contendientes como Hooke. No publico sulibro de ptica hasta 1.704, un ao despus de la muerte de Hooke, previaadvertencia al presidente de la Royal Society:No tengo intencin de indagar mas en asuntos de losofa y, por tanto,

espero que usted no lo tome a mal si nunca me vuelve a encontrar haciendo masen este campo.An cuando Newton expuso su pensamiento con respecto al fenmeno del

color, la formacin del arco iris y la coloracin de las lminas delgadas, apoyadoen idea corpuscular, sin embargo el gran sabio reconoci la deciencia de susexplicaciones, ya que para interpretar estos fenmenos que era indispensableintroducir ciertos elementos de periocidad. En esta direccin lleg a suponerque en ciertas circunstancias los corpsculos experimentaban acceso de fciltransmisin y de fcil reexin.Solo el gran prestigio de Newton y esa tan pronunciada inercia mental del

hombre, que opta por dejarse arrastrar por la autoridad, antes de razonar porcuenta propia, puede explicar el hecho de que la teora se impusiera en formaintegral durante todo el siglo XVII, salvo honrosas excepciones como la LeonardEuler, quien desde un principio se mostr decidido partidario de la teora ondu-latoria.

Teora ondulatoria

Fue Cristian Huygens, fsico Holandes (1.629-1.695), quien emiti una teoracompletamente nueva acerca de la naturaleza de la luz y en su tratado sobre lacuestin arma:Si la luz emplea cierto tiempo para recorrer una distancia, resulta que este

movimiento comunicado a la materia en la cual se propaga es sucesivo y porconsiguiente se difunde como el sonido en supercies esfricas y ondas, y lasllamo ondas por su semejanza con las que se forman en la supercie del aguacuando se arroja una piedra, ondas que presentan un ensanchamiento sucesivosen formas de crculos, an cuando la causa sea diferente de las ondas luminosasy estn en una supercie plana.El sabio Holands en su tratado de la luz, publicado en 1690, imaginando

una cierta similitud entre el sonido y la luz, conceptu que sta era debida ala existencia de un movimiento ondulatorio que se propaga en un medio muyespecial que llam ter. El ter, como fue denominada esta sustancia impon-derable, transparente, que todo lo llenaba, posea simultnea algunas notablespropiedades: la densidad del acero, la elasticidad del vidrio y la permeabilidaddel vaco.Esta ltima permita que los planetas y sus satlites pudieran orbitar alrede-

dor del sol y que los hombres y dems seres pudieran moverse sobre la tierra.


A pesar de stos problemas, el ter fue aceptado por ser indispensable. Estoes comparable a la aceptacin de la Fsica moderna de las postuladas, pero nodetectadas partculas subatmicas, debido a que son necesarias para completarel modelo atmico.Con base en su teora, Hyugens dio una explicacin muy satisfactoria de la

refraccin y reexin de la luz y gran triunfo se anoto cuando interpreto enforma clara y concisa la extraa refraccin del espato de Islandia, fenmeno quese conoce hoy bajo el nombre de la doble refraccin.En los albores del siglo XIX, la teora ondulatoria fue sabiamente impulsada

por Thomas Young, mdico Ingles quien descubri e interpreto el fenmeno dela interferencia, lo que a la vez permiti explicar el extrao fenmeno observadopor Grimaldi, o sea que determinadas circunstancias, luz ms luz puede generaroscuridad. Esto lo logro haciendo luz atravez de muy pequeas oberturas enuna pantalla opaca. Cuando la luz incida en una segunda pantalla, aparecanuna serie de bandas luminosas y oscuras. Este resultado era caracterstico de lasinterferencias producidas por unas serie de ondas que se propagaban simultnea-mente en el mismo medio pero ligeramente desfasadas. Este efecto no podrahaberse obtenido si la luz hubiese consistido en partculas.El fsico Francs Agustn Fresnel, es el verdadero arquitecto de la concepcin

ondulatoria de la luz. Partiendo de las ideas expuestas por Huygens, empezpor vincular el principio interferencia con el de difraccin en forma tal quellego a expresar el estado luminoso de un punto cualquiera, como resultadode las acciones combinadas de ondas fundamentales que parten de una mismasupercie.Fresnel, se ocupo preferencialmente del fenmeno de la polarizacin descu-

bierto por Malus y como resultado de sus investigaciones introdujo para lasondas de luz, un carcter esencialmente transversal, en oposicin al carcterlongitudinal que inicialmente les haba atribuido Huygens.Lo verdaderamente importante en la teora ondulatoria es la introduccin

dentro la ciencia de un concepto importante, como lo es el de la energa, ya queen el fenmeno ondulatorio no existe propagacin de materia, sino propagacinde un estado de perturbacin que en el fondo no es sino transmisin de energa.

Teora electromagntica

Hasta el momento de aparecer en escena la teora electromagntica de la luzpropuesta por Maxwell (1831-1879), la investigacin en el campo de la fsicase encontraba dominada por una marcada tendencia mecanisista, de acuerdocon la escuela de Newton, todos los fenmenos fsicos pretendan explicarse entrminos de masa, fuerza y movimiento.Con base en las investigaciones de Oersted y Faraday sobre las relaciones

existentes entre la electricidad y el magnetismo, Maxwell elaboro su teora par-tiendo de los siguientes principios fundamentales:Toda la variacin de un campo elctrico genera un campo magntico y,Toda variacin de un campo magntico engendra una corriente elctrica.

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Maxwell tuvo la feliz idea de preguntarse, si no era posible que la trans-misin de la luz se efectuara mediante las vibraciones de un campo, o en otraspalabras, como era su idea dominante que la ptica se basara en la mecnica,sino en concepciones diferentes como seria asimilando la luz a fenmenos elec-tromagnticos.Conocidas por Maxwell las relaciones entre corrientes e imanes, pens, que

en ausencia de un conductor en el vaco o en un dialctrico cualquiera, lasvariaciones de un campo magntico deberan engendrar fuerzas electromotricesque originaran corrientes que denomin de desviacin, las que deberan poseercualidades anlogas a las corrientes ordinarias que circulan por los conductoresy con ellas producir campos magnticos y fenmenos de induccin.Con el n de calcular la velocidad de propagacin de las perturbaciones

electromagnticas en el vaco, estableci una relacin la unidad magntica y laelectrosttica, llegando al sorprendente resultado de 300.000 Km./ Seg., cifraque ya se conoca para la velocidad de la luz. Desde este momento identico lasondas electromagnticas como de longitud de onda extraordinariamente corta.Quince aos mas tarde, Hertz, utilizando un sencillo circulo oscilante logro

producir ondas de corta longitud de indudable origen electromagntico y demostrque posean todas las cualidades de las ondas luminosas, como las de reejarse,refractarse, interferir, etc.En sntesis, Maxwell asimilo la luz a un fenmeno electromagntico y para

su propagacin esta clase de ondas no exigan la existencia del tan discutidoter.

Teora cuntica de la luz

La teora ondulatoria bajo la forma de ondas electromagnticas, pareci der-rotar para siempre a la clsica hiptesis corpuscular hasta el punto de Hertzexclamaba: La teora ondulatoria no es una teora, es una certeza.El fsico Alemn Max Planck investigando como se distribuye la energa en

la radiacin de un cuerpo negro, problema que vena preocupando a destacadoscientcos sin que se llegara a una solucin completamente satisfactoria, en unacto de rebelin, cuyas consecuencias estaba lejos de calcular, introdujo parala energa una estructura granular, armando que toda variacin de energadebera corresponder a valores mltiplos de una pequea cantidad, que hoy seconoce como la constante de Planck o Cuantum Elemental de energa (h); Enotras palabras su postulado fundamental conduca a concebir la energa comola naturaleza discontinuaHacia 1.905, Albert Einstein investigando las leyes que regulan el efecto fo-

toelctrico, esto es, la expulsin de electrones de un conductor por la accinde las luz que incide sobre l, hall que el problema no tena solucin o inter-pretacin si se consideraba la luz como de naturaleza undulatoria.Dando un salto al pasado y en base en los trabajos de Planck, tuvo la

genialidad de considera la luz como de estructura granular, es decir, constituidapor corpsculos esta vez de energa y no de materia como los de Newton, a estosgrnulos, siguiendo la expresin introducida por Lewis, los denomin fotones.


No obstante el enorme impulso que la teora cuntica dio al problema dela luz, sin embargo, la cuestin no qued del todo resuelta sino que antes bien,surgieron nuevos hechos desconocidos, lo que hizo exclamar a Eddigton: cuandoagregamos algo a nuestro conocimiento, lo pagamos agregando algo a nuestraignorancia. Ante semejante estado de cosas, el fsico Francs Louis de Broglie,en su tesis de grado presentada hacia 1.923 en una concepcin genial enlaz demanera prodigiosa las dos teoras reinantes y como sntesis de sus investigacioneslleg a la de que en verdad la luz participa de una doble naturaleza: ondas ycorpsculos son dos caras de la misma realidad.Al corpsculo hubo necesidad de asociarle una onda y este enlace quedo

formalizado por las estrechas relaciones que advirti entre magnitudes mecnicascomo energa y en cuanto a magnitudes ondulatorias, como frecuencia y longitudde onda. La luz, en estas condiciones consistira en un enjambre de fotones queondulando se propagan en el espacio. Esta es en el fondo la idea de la mecnicaondulatoria; de la fusin de onda y corpsculo ha nacido la Ondcula.En el nmero de Septiembre de la revista Inglesa de Fsica Philosophical

Magazine de 1.924, apareci un artculo rmado por un hombre muy pococonocido: Louis de Broglie, en donde expona algunas tesis de su disertacindedicada a fundamentar la posible existencia de ondas de materia.Ondas de Materia? No son acaso las ondas sonoras y luminosas y dems

ondas semejantes a las cuales ya hace mucho que los fsicos designaron con susnombres, ondas completamente materiales, que perciben nuestros sentidos o soncaptadas por aparatos ?En el artculo no se refera a esas ondas. Ondas ya estudiadas cuando al

dejar caer una piedra al agua, puede mirar como de ellas parten crculos, que sonondas superciales en el agua, a propsito son las nicas ondas cuyo movimientose puede ver directamente. Puede parecer que con los crculos que provoca lapiedra se aleja tambin el agua. Pero esto no es as. Quien en su niez no haprobado acercar un barquito a la orilla demasiado adentrado en una charca ?.La inteligencia infantil dictaba lo que debera hacerse: tirar piedras por detrsdel barquito.Las ondas producidas por las piedras pasaban por debajo del barquito, pero

no hacia mas que mecerse en ella subiendo y bajando, sin moverse de su sitio.Esto quiere decir que el agua despus de caer la piedra no se mueve del sitiodonde cay sta, sino que simplemente oscila en la onda subiendo y bajando.En las ondas altas provocada por la cada de grandes piedras al agua, a pesar

de todo, se aleja de la piedra aunque cada vez a una distancia insignicante. Conpaciencia y una buena reserva de piedras, se puede conseguir que el barquitovuelva a la orilla. Esta propiedad portadora de las ondas superciales altases aprovechada con gran maestra por los acionados a un deporte singular enlas costa de Hawai, donde los deportistas se hacen a la mar cuando en sta seproducen olas grandes y regulares.Desde la lancha se ponen de pie sobres una tabla ancha y otante y esperan

el instante en que aparece una ola alta y dominando esta ola se lanzan haciala costa a grandes velocidades. En esta arriesgado deporte la ola hace las vecesde portadora del deportista, se comportar como si lo pilotara hacia la costa.

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En el siglo pasado los fsicos esclarecieron que el sonido es tambin unmovimiento ondulatorio. Las ondas sonoras pueden propagarse en el aire, en elagua y en los slidos. Qu es lo que vibra en las ondas sonoras ?. Las partculasdel medio por el cual se propaga el sonido: las molculas del aire, del agua.. ylos tomos de las sustancias slidas. Pero al suprimir el aire, el agua y la tierralas ondas sonoras desaparecen. En el espacio sin aire no existe sonido.En la luna los astronautas vern en un silencio absoluto los chorros cegadores

del fuego lanzados por la cola del cohete csmico. Esto quiere decir que es posiblever donde nada se oye, en el vaco. En esto consiste la diferencia entre ondaselectromagnticas y las mecnicas, incluidas las sonoras. Para la propagacinde las ondas electromagnticas no es necesario la presencia de un medio. Alcontrario, con este medio no hace ms que retardar el movimiento.Pero regresemos a la ola que parece que conduce, que pilota la tabla con

el deportista. La idea es de Broglie, consiste en que la onda de materia pilotala partcula en movimiento de una manera semejante exteriormente a la ola;Como si la partcula fuera montada en la ola, lo mismo que sentada en unsilln, y se moviera hacia donde la lleva la onda de materia. De Broglie, suponeque la longitud de esta puede ser relativamente muy grande. Pero lo esencialno es quin conduce a quin, el electrn a la onda o la onda al electrn, loimportante es que a esta onda est asociada a un electrn para siempre y enforma indisoluble, el electrn no es como el deportista, que puede montarseen la onda y saltar de ella en cualquier instante.El intento de unir mecnicamente en una imagen de conceptos que se ex-

cluyen entre si, como la onda y la partcula, fracas. Como se esclareci aosms tarde, esta unin no era factible, sin embargo De Broglie continuaba defen-diendo a su centauro con cabeza de partcula y cuerpo de onda.A principios de 1927 Werner Heisenberg, dara un nuevo enfoque al electrn,

si es partcula, dijo, pero una partcula que nicamente una informacin lim-itada. Es decir, se puede especicar donde se halla en este instante, pero nose le puede imponer una velocidad especca ni una direccin determinada. Opor el contrario, si se insiste en disparar a cierta velocidad y en determinadadireccin, no se podr especicar con exactitud cul es su punto de partida ni,naturalmente, el de llegada.Esto parece ser una caracterizacin imperfecta, no lo es. Wener Heisenberg

le conri profundidad al hacerla precisa. La informacin que porta el electrnest limitada a su totalidad. O sea que, por ejemplo su velocidad y su posicinse acoplan de tal forma que estn circunscritas por la tolerancia del cuanto. Eseste el concepto profundo: una de las grandes teoras cientcas, no slo del sigloXX sino de toda la historia de ciencia.Wener Heisenberg lo denomin Principio de Incertidumbre. En cierto sen-

tido, constituye un robusto principio cotidiano, se sabe que no se le puede pediral mundo que sea exacto. As pues, el principio de Incertidumbre establece queningn evento, ni siquiera los eventos .La experiencia de laboratorio se planear de acuerdo a las respuestas que

den los alumnos con relacin a las preguntas. Cabe notar que los estudiantespueden proponer algunas prcticas de laboratorio para defender sus teoras.

0.3. SEGUNDA PROPUESTA METODOLGICA 11

0.3 Segunda Propuesta Metodolgica

Se realizar una lectura, luego se comenta sobre lo que ms les llam la atencin.enfocndolo con la realidad para posteriormente desarrollar un ensayo.Esta sesin puede durar 2 horas de clase.

0.3.1 Lectura: El Primer Destello Del Conocimiento

Cuando el hombre empez a gatear y luego a dar sus primeros pasos, lo hizo enaquellos tiempos que se borran con el manto oscuro de la prehistoria. La apari-cin del lenguaje escrito, permiti registrar los datos de manera permanente,transmitirlos y proporcionarlos de generacin en generacin. He aqu una delas ms importantes consideraciones hacia aquellos primitivos antepasados cuyoingenio dio lugar a que las futuras civilizaciones tuvieran un lugar mejor dondevivir.El hombre de la prehistoria antes que nada fue un trabajador tcnico, y no un

cientco puro, ya que la alimentacin, el abrigo y la seguridad se considerabanun problema de inmediata solucin. No se puede determinar en que momento seinici el cultivo de la tierra y ms an el cultivo tecnolgico, la construccin desistemas de irrigacin. Pero siempre existieron y existirn diques de ignoranciay fanatismo que se dieron y cedern ante la experiencia y la educacin.Qu pensaran aquellos hombres sentados ante la luz de la luna, en una de

las posiciones favoritas de aquellas sociedades sin las comodidades que brinda lapoca, familiarizados con las estrellas, sus movimientos y apariciones no podanexplicrselo, pero si les permitieron conocer la regularidad en determinadosfenmenos fsicos, determinar la periodicidad, elaborar calendarios, determinardirecciones, crear la aritmtica y dotar de poderes sobrenaturales los cuerposcelestes.Es importante para el ser humano la luna ya que sin ella posiblemente el

hombre no existiera, los continentes habran seguido vacos. La vida se inici enel mar hace ms de tres millones de aos y al menos en el ochenta por ciento detoda su historia en este planeta siempre permaneci all, luego ella se trasladoa las capas superciales del ocano, y nicamente por la facultad de selecciny de supervivencia logr colonizar las zonas adyacentes: ocupando los abismos,llegando a los ros y a los lagos, entrando y asciendo en la tierra y en el cielo. El hecho y la circunstancia de entrar a tierra rme debi ser de una trascen-

dencia tal para la vida marina; como lo es para la nuestra la supercie lunar.Que enorme cuadro debi ser mirar a esa criatura marina, dotada ya de alguna inteligencia y con la capacidad suciente de aterrarse con el terrible panoramay accin de la gravedad, el brusco cambio de la temperatura, a la necesidadde conservar el lquido vital por un ambiente esencialmente no lquido, a laeterna obligacin de extraer oxgeno de un aire seco y desecante en lugar de unabenigna solucin lquida.Pero regresemos a esa criatura marina, que emergi del mar, con traje ter-

restre repleto de agua en su interior, con garos mecnicos para servirle deayuda contra la gravedad, aislamiento contra los cambios de temperatura, etc.

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Pero hace quinientos millones de aos, no se dispona de tal tecnologa que lepermitiera conquistar la tierra rme. Tan slo lo pudo hacer con el paso decientos o de miles de generaciones, hasta que le fue posible vivir en la tierra sinnecesidad de proteccin.La vida se extendi hacia los bordes del ocano , donde el agua del mar,

dos veces por da, las precipitaba contra las laderas continentales y volvan aretroceder. Y miles de algas, anlidos, crustceos, moluscos y peces seguan elmovimiento de esas mareas. Algunos ejemplares eran abandonados en las costasal retirarse el mar, y de ellos sobrevivan unos pocos, porque, por la razn quefuera, se mostraron ms capaces de soportar la pesadilla de la existencia terrestrehasta que retornaba el agua, reparadora y vivicante.Las existencias que se adaptaron a la duracin temporal del periodo en tierra

rme, medido desde el momento en que el agua los abandonaba y regresaba pormedio de las mareas, origin un cierto grado de supervivencia, adquirido aldesarrollar la capacidad de resistir las condiciones terrestres durante fraccionesde tiempo cada vez mayores.Al n, evolucionaron especies que podan permanecer en tierra indenida-

mente y de esta manera la vida vegetal empez a verdear las costas de los con-tinentes, aparecieron caracoles, araas e insectos aprovechando de este nuevomedio alimenticio. Hace cuatrocientos millones de aos, algunos de los pecesse arrastraron sobre prominencias , recin formadas en las llanuras repletas defango. Pero este hecho no fue tan fortuito, completando la colonizacin slo acausa de las mareas, lo que los condujo a establecer una ecologa que sera parteintegral de los mismos.Y las mareas, claro est son producidas por la luna, el sol tambin las origina,

pero de un volumen tres veces menor que la causada por la luna, en nuestros das.Ese bao alternativo de agua salada producido por el sol; habra representadouna corriente menos poderosa hacia la tierra y, todo lo ms, habr llevado a lacolonizacin de los continentes en una poca muy posterior al que se le debi alas mareas de la luna. Fue entonces hace cientos de millones de aos en realidad,en que la luna estaba ms cerca de la tierra y las mareas eran muchsimo mspotentes, , lo que llev a la colonizacin de tierra rme.El hombre a diferencia de los animales los super al utilizar su cerebro como

algo ms que la simple rutina diaria de obtener comida y de burlar a sus enemi-gos. El hombre debi aprender a gobernar su ambiente, a observar, a generalizary a crear una tecnologa, y para aguzar su mente hasta estos extremos empeza numerar y a medir, puesto que slo a travs de la numeracin y de la me-dida pudo ir captando la nocin de un universo que deba ser comprendido ymanipulado.Pero necesitaba de algo que lo impulsara a contar, de la misma manera que

haba necesitado de algo para llegar a tierra rme. Deba tener en cuenta algoregular que pudiera comprender, en algo peridico que le permitiera predecirel futuro y apreciar la capacidad del intelecto, buscando un orden sencillo quese repitiera por ciclos simples, tal como el da y la noche. El concepto detiempo debi aparecer cuando uno de esos seres empez a tomar conciencia deque el sol saldra por el este despus de haberse ocultado por el oeste, esto


condujo al nacimiento del concepto de tiempo, en lugar de su simple toleranciapasiva, seguramente esto signic el principio de la medida del tiempo, tal vez,la medida de cualquier cosa, al poder establecer un hecho diciendo que ocurritantos amaneceres atrs o que iba a ocurrir tantos amaneceres despus.Pero la luna, con esa fascinacin de forma variable, despert en el hombre

primitivo grandes sentimientos dependiendo de su posicin. La desaparicinlenta del cuarto de luna cuando emerga con el sol naciente y la aparicin deuna nueva luna con el resplandor solar del ocaso puede haber proporcionado ala humanidad el empuje inicial a la nocin de muerte y de reencarnacin que seencuentra en la base de tantas civilizaciones.Stonehenge, pudo haber sido un observatorio primitivo en calidad de dis-

positivo inmenso para predecir con exactitud los eclipses lunares. AlexanderMarshak, pudo comprobar que se trataban de lugares donde establecan calen-darios primitivos que indicaban las lunas nuevas. Las mareas lunares hicieronposible al hombre como ser fsico, las fases de la misma lo transformaron en unser intelectual, ya que de su vigilancia naci el clculo y la generalizacin , lasmatemticas, la astronoma y posiblemente la religin. La religin despus de todo, es la ocupacin seria de la raza humano y,

siempre, desde la edad neoltica la humanidad ha estado mirando a las estrel-las buscando las respuestas a estas dos preguntas fundamentales: Cmo? Yporqu?.El cerebro humano es la ms estupenda masa de materia organizada del

universo conocido, y su capacidad de recibir, organizar y almacenar datos superaampliamente los requerimientos ordinarios de la vida. Se ha calculado que,durante el transcurso de su existencia un ser humano puede llegar a recibir msde cien millones de datos de informacin. Algunos consideran que este dato esmucho ms alto.Pero este exceso de capacidad puede conducir al ser humano a una enfer-

medad sumamente dolorosa: el aburrimiento, ya que el mismo colocado en lasituacin de utilizar su cerebro slo para su misma supervivencia, experimentaruna diversidad de sntomas desagradables que lo pueden conducir a una desor-ganizacin mental. Por lo tanto, lo ms importante es que el ser humano sientauna intensa curiosidad, la cual desde la antigedad viene reejada en los mitosy en las leyendas: Entre lo griegos se mantena la de Pandora, la primera mujer,quien recibi de los dioses una caja, que tena prohibido abrir, naturalmentepor su condicin de mujer se apresur a abrirla, saliendo de ella, toda clase demales, enfermedades, hambre, odio y otros obsequios del maligno, quienes desdeentonces asolaron el mundo.En la Biblia, la curiosidad de Eva, no necesitaba de la serpiente para que

la tentara, la misma tentacin sala sobrando, ya que la naturaleza de Evale hubiera permitido probar el fruto prohibido, porque el rbol debi tenersolamente un letrero que le sealara: curiosidad.El deseo de conocer conduce a una serie de sucesivos reinos cada vez ms

etreos y a una mayor ocupacin de la mente, desde la facultad de adquirirlo simplemente til, hasta el conocimiento formal , recrendose en lo esttico.Por s mismo el conocimiento busca resolver cuestiones como A que altura est

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el rmamento? o Por qu cae una piedra?. Esto es la curiosidad pura , lacuriosidad en su aspecto ms estril y tal vez por ello el ms perentorio, despusde todo no sirve ms que al aparente propsito de saber a que altura est elcielo y porque caen las piedras. No obstante siempre ha habido personas que sehan interesado en contestarlas slo por el puro deseo de conocer, por la absolutanecesidad de mantener el cerebro trabajando.En la antigedad el conocimiento era el resultado de la inspiracin en las

musas o en la revelacin de los cielos, por ejemplo el rayo destructivo era con-siderado como un arma que deba de ser lanzada por un ser de grandes poderesy por eso el trueno es el martillo de Thor y el rayo es la centelleante lanza deZeus. Las fuerzas de la naturaleza fueron deicadas y los mitos inuyeron a lolargo de la historia.Mientras el universo estuviera bajo el control de los dioses tan arbitrar-

ios y con reacciones tan imprevisibles, no haba posibilidad de comprenderlo;slo poda existir la remota esperanza de aplacarlo. Pero para los pensadoresGriegos, el Universo era una mquina gobernada por leyes inexibles y as se en-tregaron desde entonces al excitante ejercicio intelectual de tratar de descubrirhasta que punto existan realmente las leyes de la naturaleza.El primero en afrontar este empeo segn la tradicin griega, fue Thales de

Mileto hacia el ao 600 a. de J.C., a pesar del enorme nmero de descubrimien-tos que se le han atribuido, es muy posible que hubiera sido el primero en llevaral mundo de los helenos, el abandonado conocimiento babilnico. Su hazaams espectacular consisti en predecir el eclipse para el ao 585 a. de J.C., elcual se produjo en la fecha anunciada.Para ellos, si la naturaleza jugara limpio, poda ser investigada en forma

adecuada, sera capaz de mostrar sus secretos, sin cambiar de posicin o deactitud en la mitad del juego, y por lo tanto cuando las leyes de la naturalezason halladas pueden ser comprensibles. Este optimismo de los griegos ha per-manecido con la humanidad y es el mejor legado que la raza humana ha recibidode parte de los helenos. Con la conanza en la naturaleza los griegos necesita-ban conseguir un sistema ordenado para aprender la forma de determinar apartir de los datos observados y las leyes subyacentes. Progresa desde un puntohasta otro, estableciendo lneas de argumentacin, supone utilizar la razn. Eldescubrimiento de los errores o falacias en el razonamiento han ocupado a lospensadores desde los griegos hasta la actualidad y por supuesto que los funda-mentos de la Lgica Sistemtica a Aristteles de Estagira, el cual en el siglo IVa. de J.C., fue el primero en resumir las reglas del razonamiento riguroso. Eneste juego intelectual de hombre-naturaleza se dan tres premisas:La primera: recoger la informacin acerca de alguna faceta de la naturaleza.La segunda: organizar estas observaciones en un orden establecido y,La tercera: que consiste en deducciones, de un orden preestablecido de ob-

servaciones, y algunos principios que las resuman.Esta nueva forma de estudiar el Universo fue denominado por los griegos

Philosophia ( Filosofa ), voz que signica amor al conocimiento o en unatraduccin el deseo de conocer. Por muchas razones los griegos se habansentido satisfechos al aceptar los hechos obvios de la naturaleza como el punto


de partida para sus razonamientos. No existe ninguna noticia relativa a queAristteles dejara caer dos piedras de distintos pesos para demostrar su teorade que la velocidad de cada de un objeto era proporcional a su peso. Esteexperimento les pareca irrelevante. Se interfera con la belleza de la pura de-duccin y se alejaba de ella. Por otra parte si un experimento no estaba deacuerdo con una deduccin era porque el experimento fue mal realizado.Para los griegos demostrar una teora perfecta con instrumentos imperfectos

no interes a los lsofos griegos como una forma de alcanzar el conocimiento.

0.3.2 El materialismo atomsta antiguo

Los primitivos griegos dieron crdito a algunas ideas que inuyeron en el pen-samiento cientco durante muchos cientos de aos y algunas de las cuales hanpersistido hasta el siglo XX. Tales de Mileto parece ser el primero que tuvola idea de los elementos bsicos ( todas las cosas proceden de un elemento );supuso que todas las sustancias eran derivadas del agua. Esta conclusin eralgica, ya que es una de las pocas sustancias comunes que poda presentarse enlos tres estados fsicos: gas, lquido y slido. Otros lsofos griegos supieron queel elemento bsico era el aire, o el fuego, en lugar del agua.Empdocles acept estas ideas y dio origen al concepto de cuarto elemento.

Atribuy algunas caractersticas antropomrcas a sus elementos introduciendola nocin de que tierra, aire, fuego y agua se combinaran para formar otrasustancia bajo la inuencia del amor, y se disociaran cuando estuvieran enpugna. Aristteles dio un paso adelante y dijo que las cuatro cualidades pri-marias: calor, fro, sequedad y humedad reaccionan con los cuatro elementos:tierra, aire, fuego y agua. Tambin invent un quinto elemento: quintaesencia( signicando el quinto elemento ), el cual era de un orden mucho ms elevadoque los cuatro terrestres. De esta idea surgi el concepto de Eter, sustanciamisteriosa que se supona llenaba todo el espacio.Aristteles estableci ocialmente los cuatro elementos bsicos y ahog, efec-

tivamente, cualquier indagacin posterior sobre la posibilidad de algunos otroshasta dos mil aos ms tarde. Aristteles rechaz las ideas de Demcrito refer-entes a la naturaleza particular de la materia. Demcrito crey que la materiaestaba formada por partculas diminutas, invisibles e indivisibles y que estostomos eran diferentes en cada uno de los cuatro elementos. Tambin crey quelos cambios fsicos se producan segn la descomposicin y recombinacin de lostomos de los varios elementos. Esta idea es similar a las del siglo XX referentesa la estructura de la materia y las reacciones qumicas.Es importante considerar, que Demcrito no tena base experimental para

sus ideas. As, cuando otros no estaban de acuerdo con l no tena fundamentosconcretos para sus argumentos.Demcrito insisti en su concepto de la materia discontinua, en que hay un

hueco desocupado ( vaco ) alrededor de las partculas, pero Aristteles insistien que la materia debera ser continua. Y as fue hasta que Robert Boyle, en elsiglo XVII, comprimi algo el aire.

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0.3.3 La larga noche negra

Este periodo que comienza con la cada del Imperio Romano y termina con elconocimiento del Renacimiento, se conoce a travs de la historia como la EdadMedia o tambin como la edad oscura. Es por lo tanto un lapso de tiempoen donde el estancamiento de las ciencias y de las artes es notorio, a pesar deque se presentarn cambios muy importantes en el gobierno, de las ciudades, enpoltica y en teologa.La cada del Imperio Romano, para muchos como una consecuencia de la

elevacin de los impuestos, de la corrupcin de las clases dirigentes, las grandessequas que redujeron considerablemente el aprovisionamiento de los alimentos,y el envenenamiento de los dirigentes por el dinero, ser coincidencia con lo quesucede en el pas?.Los romanos fueron grandes ingenieros pero pobres cientcos, en este campo

lograron muy poco y tenan poco ms que hacer preservar y transmitir elconocimiento y sabidura de los ahora subyugados griegos. Este campo fueocupado por los Arabes, al tiempo que se desplazaban hacia el mundo occiden-tal por el Mediterrneo, y a los monjes en los monasterios europeos. A cadauno de estos grupos correspondi la traduccin y transcripcin de los trabajosescritos de los antiguos; a ellos se debi el que la herencia de la ciencia griega ysu losofa se conservase. El Enciclopedismo oreci durante todo este periodo, comenz con Plinio,

un enciclopedista romano de la primera centuria de nuestro siglo, quien intentcondensar todo el conocimiento escrito en un solo trabajo. Su admirable esfuerzoquedo nublado por su fracaso de hacer distinciones entre el mundo real y elmitolgico.Mas de mil aos despus Roger Bacon intento otro compendio del conocimiento,

pero pronto comprob que se haba enfrentado con un trabajo imposible.Quizs, la nica fuerza mayor que form el carcter de esta poca fue el

cristianismo. Esta religin recibi su mpetu para la expansin en el mundo oc-cidental, cuando, en el siglo IV, el emperador romano Constantino se convirtio,y estableci El Edicto de Miln, que dio a todas las religiones el derecho al cultolibre.El cristianismo se extendi rpidamente por Europa y en pocas centurias

llego a ser ms poderoso que cualquier gobierno. Esta potencia progreso en suexpansin con el sistema feudal, el cual hizo posible para los individuos poderlegar pequeas parcelas de tierra a la Iglesia. Las pequeas propiedades unidas aotras formaron grandes propiedades y pronto la Iglesia fue el mayor propietariodel continente; con el control del campo vino el control del pueblo.La poca duracin exterior hizo que ele cometido cultural se centrase en las

escuelas monacales hasta el siglo X, cuando se desarrollaron las escuelas ecle-sisticas catedralicias. La primera universidad medioeval que fue llamada adesempear un papel importante en el Renacimiento y en la Revolucin Cient-ca varias centurias ms tarde, fue fundada en el siglo XII. En esta poca llego ala Europa occidental la ciencia de los rabes y los trabajos griegos conservados.Al principio la Iglesia, prohibi la lectura de la Filosofa Natural de Aristte-


les, pero a los pocos aos (1250), los clrigos y escolares parroquiales habanaceptado las enseanzas de Aristteles. El hecho de que la parte astronmicade este conjunto de conocimientos fuera estrictamente geocntrica, puede tenermucho que ver con la accin de la Iglesia. Una vez que los Telogos, habanaceptado los trabajos de Aristteles, encontraron necesario intentar reconciliarsu losofa con las palabras inmutables de la Biblia.La bsqueda de una manera de combinar la Filosofa griega con la ley

mosaca, y as logarar una serie ideal de criterios por los cuales el hombre pudierajuzgarse as mismo y al universo fue conocida como Escolasticismo. Nadie logrorealizar este trabajo; hasta Santo Tomas de Aquino, tuvo que admitir en el sigloXIII su fracaso. Dijo que puesto que la palabra divina ( la Biblia) es absolutay no puede haber error en ella, la fe debe ser aceptada por encima de la razn, yaque los razonamientos humanos pueden ser errneos . Esto marco el comienzode la separacin de la Iglesia y de la Ciencia. Pasaron varias centurias antes deque la Iglesia, nalmente, cesase de decir como pensar y que creer respecto a lanaturaleza.La nica voz progresiva que se pudo or en todo este milenio fue la de Roger

Bacon. Fue un pensador ingls cuya vida ocupo la mayor parte del siglo XIII.Podra ser equiparado al prototipo de un joven colrico ingls, debido a quetenia poca paciencia ante el culto del Escolasticismo.Estaba simplemente convencido de que no era suciente estudiar y analizar

las palabras de los antiguos; el experimento y el razonamiento inductivo eranlos mtodos por los cuales podra ser descubierta la verdad.Bacon incito a que se quemasen los libros de Aristteles por que crea que

estudindolos solo se poda aumentar el error y favorecer la ignorancia. Pero,Bacon se adelantaba mucho a su poca y en consecuencia paso quince aosencarcelado; sus libros eran sobresalientes y no fueron impresos hasta quinientosaos despus de su muerte; sus contemporneos no supieron de su existencia.Cuatrocientos aos ms tarde, Bruno, Galileo, Coprnico, y otros obraron comoBacon haba aconsejado y el estudio sistemtico de la Ciencia de la naturalezadio comienzo.

0.3.4 El determinismo mecnico

Las leyes de Newton para el movimiento implican que las condiciones futurasde un objeto estn completamente determinadas por sus condiciones presentes,y sus condiciones presentes fueron completamente determinadas por sus condi-ciones pasadas. Esto puede aplicarse a cada uno de los objetos del universo.Las leyes de Newton sugieren que la evolucin de los sucesos en el universo es

un camino recto de condiciones que fueron determinadas desde algn comienzo.Esta idea ha tenido gran inuencia en la Filosofa de la religin y el conceptode libertad. Tras la presentacin por Newton de sus leyes para el movimiento,se produjo una rama de la losofa llamada Determinismo Mecnico.Esta visin del universo fue resumida en las palabras de Pierre Simn de

Laplace (1749 - 1827) :

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Si una inteligencia fuera capaz de reconocer para un instante de tiempodado todas las fuerzas que animan a la naturaleza y la condicin de todoslos objetos que la componen y fueran tambin capaz de someter esos datos aanlisis, esta inteligencia lograra incluir en una sola frmula los movimientosde los cuerpos mayores del universo al igual que los tomos ms pequeos; ytanto en el futuro como en el pasado estaran presentes ante sus ojos.La mecnica clsica es vista como una de las teoras de mayor xito entre

todas las ciencias, utilizando esta teora, los ingenieros han enviado astronautasa la Luna, y sondas espaciales a las regiones mas externas del sistema solar. Losastrnomos pueden predecir eventos estelares con la precisin de una fraccinsegundo con dcadas de adelanto. Sin embargo, la mecnica clsica tiene suslimitaciones. No es aplicable a objetos pequeos tales como el tomo o menores.En estos casos se debe utilizar la mecnica cuntica. Con ella ya no se puedepredecir todas las cantidades con la precisin deseada, ni siquiera en principio.La base del determinismo mecnico se evapora. Otra limitacin de la mecnicaclsica ocurre para todos los objetos que viajan con velocidad cercana a la de laluz o un suceso cerca de un cuerpo masivo, tan grande como una estrella densa,en tales casos se utiliza la teora de la relatividad.El caos puede convertirse en una nueva rama de la ciencia, su aparicin y

crecimiento ha estado acompaado por la expansin del uso de los ordenadoresen la ciencia, y en gran medida es un producto de la revolucin de los or-denadores. El caos nos ha enseado que una ecuacin determinista, como lasegunda ley de Newton, puede producir resultados no deterministas. El caosest renovando el inters en la mecnica clsica, porque proporciona un nuevocamino de tratar problemas importantes en la investigacin fsica, usando lasleyes de Newton.

0.3.5 El electromagnetismo

Uno de los objetivos fundamentales de la fsica, siempre ha sido el de propor-cionar la imagen exacta del mundo material, y esta imagen ha sido el sueo opesadilla de los cientcos, la cual depende como en el arte directamente delartista, y ste es el nico mtodo de conocimiento. No existe el conocimientoabsoluto y aquellos que lo sostienen ya se llaman cientcos o dogmticos, seencuentran con la pesadilla. En conclusin, toda informacin es imperfecta, ypor lo tanto debe tenerse en cuenta la condicin humana.Por esta razn, como se hace necesario establecer como se encuentra la in-

formacin del espectro electromagntico para desembocar en el ao de 1867 enel cual James Clerk Maxwell propuso la condicin de la onda como electromag-ntica, y con sus ecuaciones establecidas, concibi la necesidad de determinarla existencia de otras. El espectro de la luz visible del rojo al violeta, es aprox-imadamente slo una octava de la escala de las radiaciones visibles, existiendouna gama de informacin desconocida para la poca, desde las ms largas lon-gitudes de onda de la radio cuya existencia fue probada por Heinrich Hertz, en1888, hasta las longitudes de onda ms corta de los rayos gamma en adelante.J.J. Thompson supuso que el tomo consista en una agrupacin esfrica de


electrones y protones distribuidos uniformemente, de la misma manera comoun nio lleva en su bolsillo dos clases de bolas. Esta idea fue pronto desechadacuando Rutherford descubri que segn los resultados de los bombardeos conpartculas alfa de hojas metlicas, el tomo debe consistir en un pequeo ycompacto ncleo cargado positivamente con los electrones distribuidos en tornode este ncleo central y relativamente a gran distancia de l. El modelo deRutherford requera que los electrones orbitasen alrededor del ncleo en rbitaanlogas a las de los planetas alrededor del sol.

0.3.6 Cuntico-relativista

Esta teora se basa no slo en los xitos de la teora de los cuantos, sino tambinen los resultados de las teoras de la relatividad y la cosmologa, esta nuevafsica con su relatividad del tiempo y el espacio y su incertidumbre cuntica,los temas de la libertad de eleccin y el determinismo pasaron nuevamente alprimer plano de la ms candente controversia. En donde parece haber unaoposicin fundamental entre las dos teoras que constituyen la base de la nuevafsica, por un lado, la mecnica cuntica otorga al observador un papel vital enla naturaleza de la realidad fsica, muchos fsicos arman que existen pruebasexperimentales concretas en contra de la nocin de realidad objetiva. Estoparece brindar al ser humano una excepcional capacidad de ejercer inuenciasobre la estructura del universo Fsico de un modo que no se poda soar ni enla poca de Newton. Por otro lado la teora de la Relatividad, derribando losconceptos de tiempo universal y de pasado, presente y futuro absolutos, evocauna imagen de un futuro que , en cierto sentido, ya existe y, por tanto, convierteen irrisoria la victoria conseguida con la ayuda del factor cuntico, si el futuroest ah.De acuerdo a la nocin de Newton, cada uno de los tomos se mueve en

una trayectoria que est unvocamente determinada por las fuerzas que actansobre el mismo. Las fuerzas, a su vez, estn determinadas por otros tomosy as sucesivamente. La mecnica newtoniana permite, en principio, predecircon precisin todo lo que ha de suceder si se conoce exactamente lo que sucedeen cierto instante. Hay una rgida cadena de causas y efectos y cada fen-meno, desde el ms minsculo movimiento de una molcula hasta la explosinde una galaxia, est determinado en detalle con mucha anticipacin. Fue estaconcepcin mecanicista la que condujo a Pierre de Laplace a armar que siconociramos todas las posiciones y velocidades de cada partcula del universoen cierto instante, poseeramos la informacin necesaria para calcular toda lahistoria pasada y futura del universo.Sin embargo esta apreciacin de Laplace no est tan clara como parece, en

primer lugar se encuentra el problema de si el cerebro, puede aunque sea en unprincipio calcular su propio estado futuro.Si se supone que un cientco pudiera predecir lo que se hara en un instante

dado del futuro, a pesar de que esta fuera correcta, no la podra comunicar antesdel sujeto sin echar a perder sus propios clculos. Si dijera usted bailar, el es-tado cerebral se vera alterado inevitablemente en relacin al estado en que

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se encontraba antes de realizar la prediccin. Por lo tanto no habra ningunarazn para creer en dicha prediccin, ya que estara basada en un estado cerebraldistinto del estado cerebral alterado. Por lo tanto no se puede hacer ningunaprediccin verosmil sobre el comportamiento futuro. Por muy previsible e in-evitable que nuestro conocimiento puede parecer a un hipottico cientco, siste oculta la prediccin de nuestro comportamiento contina siendo lgica-mente imprevisible para nosotros y conserva, por tanto, un elemento mnimo delo que normalmente se entiende como libre albedro.De acuerdo a los ltimos descubrimientos de la cosmologa moderna, el uni-

verso debe tener un horizonte que se expande en el espacio, y que cada danuevas perturbaciones e interferencias penetran en el Universo desde regionessituadas ms all de este horizonte.Dado que estas regiones nunca han estado comunicadas casualmente con esta

parte del Universo desde el principio del tiempo, no es posible, desde un punto devista terico, saber de ante mano lo que tales inuencias puedan ser. Pero lo msimportante en contra de una completa prediccin es el factor cuntico, el cual deacuerdo a los principios bsicos, la naturaleza es inherentemente imprevisible.Y con el famoso principio de incertidumbre de Heisenberg existe siempre un

indeterminismo irreducible en el funcionamiento de los sistemas subatmicos.En el microcosmos ocurren sucesos que no tienen una carga muy denida. Elfracaso del determinismo no entra en conicto con la teora de la relatividad, enesta teora no hay un precedente universal, y el pasado, el presente y el futurodel universo forman un todo indivisible. El mundo es tetradimensional (tresdimensiones espaciales y una temporal) y todos los sucesos estn ah: el futurono ocurre ni se desarrolla. El conicto entonces es cticio, el determinismo hacereferencia a la cuestin de si cada suceso est completamente determinado poruna causa previa. No dice nada de si el suceso existe. Despus de todo, el futurose producir igualmente tanto si est determinado por sucesos previos como sino lo est.Lo nico que la perspectiva tetradimensional de la relatividad prohibe es

desmenuzar el espacio-tiempo de un modo absoluto en instantes universales detiempo. La nocin de los sucesos simultneos en distintos lugares depende delestado de movimiento relativo. Un cierto observador puede considerar que lossucesos ocurren en el mismo instante mientras que otro puede considerar queocurren uno despus del otro. El universo se extiende en el tiempo al igualque en el espacio, sin embargo, la teora no dice nada de la extensin temporalincluye rgidos vnculos de causa y efecto entre los sucesos. As, a pesar deque pasado, presente y futuro parecen no tener ningn signicado objetivo, lateora dela relatividad no prohibe que un ser humano pueda inuir sobre lossucesos posteriores mediante los sucesos anteriores. Recurdese que la relacinantes-despus es una propiedad objetiva del tiempo, mientras que el pasado yel futuro no lo son.Los problemas parecen insuperables, pero la nueva fsica abre nuevas per-

spectivas sobre el antiguo enigma del libre albedro y el determinismo, pero nolo resuelve, la fsica cuntica socava el determinismo, pero introduce sus propiasdicultades en relacin a la libertad, no siendo la menor de las la posibilidad


de realidades mltiples. La teora de la relatividad presenta un universo quese extiende en el tiempo y en el espacio, pero todava deja la puerta abiertapara algn tipo de accin. Sin ninguna duda los futuros avances de la compren-sin del tiempo arrojaran nueva luz sobre estos problemas fundamentales de laexistencia.La nueva Fsica cuya primera piedra de su fundacin se establece con el des-

cubrimiento, a nes del siglo XIX, de la radiactividad y la compleja estructura delos tomos, ha terminado con el sistema de conceptos y principios inconmoviblesde las viejas ciencias naturales.El primer paso de este proceso corresponde a los descubrimientos e ideas

relacionadas con la investigacin de los fenmenos elctricos y magnticos (lateora del electromagnetismo, que a partir de Maxwell continu desarrollndoseen los trabajos de Lorentz, y especialmente de Einstein). El segundo pasolo constituyeron los descubrimientos e ideas referentes a la estructura de lasustancia y del campo, los cuales han dado lugar a la creacin de la mecnicacuntica y de la teora cuntica del campo.La nueva fsica modic el planteamiento de problemas loscos tan tradi-

cionales como el espacio y tiempo, realidad, materia, causalidad, etc.La fsica clsica surgi de la experiencia, y sus conceptos y principios reejan

las leyes de los fenmenos macroscpicos y del movimiento de los cuerpos a unavelocidad relativamente pequea en comparacin con la de la luz. Pero la baseexperimental que ha dado lugar a la fsica contempornea es incomparablementems amplia; abarca los fenmenos electromagnticos ms delicados, los mundosatmico y subatmico y las esferas de las gigantescas escalas csmicas. Poreso, era necesario transformar los conceptos y principios fsicos, basados en lasinvestigaciones del mundo macroscpico y los fenmenos cotidianos, al objetode reejar esferas ms amplias y profundas de los fenmenos de la naturaleza,que la fsica clsica ignoraba y que no era capaz de encuadrar en sus ideas yprincipios.Es digno de resaltar que el procedimiento dialctico para resolver los proble-

mas fsicos se manifest a su modo en los cientcos que crearon la fsica contem-pornea, pero que debido a una serie de causas extracientcas no se apoyaronconscientemente en el materialismo dialctico. En este sentido es caractersticade la observacin de Max Planck sobre la hiptesis corpuscular y ondulatoriade la luz.Niel Borh, en su discusin con Einstein acerca de los problemas de la teora

del conocimiento en la fsica atmica, escriba sobre las profundas verdadesencerradas en tales armaciones, y que las opuestas a ellas contenan tambinuna profunda verdad. Estas profundas verdades de Borh constituyen dehecho las tesis cuyo contenido descubre la dialctica.Semejantes manifestaciones abundan en los trabajos de A. Einstein, W. Hein-

senberg, W. Pauli, M. Born y otros cientcos eminentes; todas ellas conrmana su modo el procedimiento de los fenmenos de la naturaleza es propio de lafsica contempornea.Los hechos acumulados por las ciencias naturales exigen una ordenacin

y generalizacin sistemticas, lo cual no puede llevarse a cabo sin recurrir al

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pensamiento terico y utilizar sus leyes, cuestiones ambas que pertenecen alcampo de la losofa como ciencia situada por encima de las dems ciencias , esdecir, como sistema losco absolutamente total.Por su propia naturaleza, el materialismo dialctico no constituye una losofa

anquilosada separada de las restantes ciencias.

0.4 Tercera Propuesta Metodolgica

Este mtodo cosiste que en cada curso de fsica se contara con la presencia deun asesor (o monitor) que sepa de fsica, donde se le tendra un horario adicionalen el cual asesorara a los estudiantes que lo requieran. El objetivo nal de lasasesoras sera el resolver preguntas de los estudiantes.Este mtodo se aplic a los estudiantes de Tecnologa en Sistematizacin de

Datos de los grupos de fsica 1 y 2 , hemos tenidos buenos y malos resultadosentre los buenos resultados tenemos que los estudiantes ven como una segundaopcin a los asesores, donde ellos obtienen explicaciones ms personalizadassobre los temas tratados en clase o en los textos y preguntan al asesor con mstranquilidad.Entre los malos resultados tenemos que algunos de los estudiantes no van a

las asesoras por el hecho de que les da pena preguntar cosas que ellos consideranque deberan conocer. Ya que en clase hay estudiantes que manejan con destrezalo que se esta tratando en clase. Esto me permite concluir que no todos losestudiantes de primer semestre llegan a la universidad con los conceptos bsicospara enfrentar problemas a nivel universitario.Frente a estas dicultades la estrategia utilizada fue plantear ejercicios que el

asesor recogera para su posterior evaluacin. Hubo dicultades ya que se notoque algunos copiaban los ejercicios y los que se acercaban a preguntar no sabancomo aplicar lo que les haba explicado clase o lo ledo en los textos entonces seles volva a explicar el tema y an as no entendan. Lo que el asesor concluyoes que los estudiantes de primer semestre an se sienten como en el colegio,trabajan para obtener una nota.Sobre este mtodo se sigue trabajando para mejorar su eciencia.

0.5 Cuarta Propuesta Metodolgica

La coleccin de textos la Ciencia para Todos se utilizan con dos nes: primeropara la elaboracin de un ensayo o segundo para desarrollar una prctica delaboratorio con el n de reforzar algn tema.Algunos ttulos de la coleccin de textos de La Ciencia para Todos son:1. De la Brjula al Espn de Julia Tagea / Esteban Martina,2. Teora cintica de la Materia de Leopoldo Gaca-Coln,3. ptica Tradicional y Moderna de Daniel Malacara,4. La Luz de Ana Mara Cetto etc....

0.5. CUARTA PROPUESTA METODOLGICA 23

Este mtodo fue trabajado con los estudiantes del proyecto curricular deSistematizacin de Datos de la Facultad Tecnolgica de Fsica 2. Utilizando eltexto titulado ELECTROMAGNETIMO: de la Ciencia a la Tecnologa su autorEliezer Braun, La Ciencia para todos /112, 2001. Con el n de reforzar losconceptos de electricidad y magnetismo.Algunos de los ensayos son:

0.5.1 Autores: Gina Alexandra Alzate Gaitan y SandraMarcela Gmez Rojas

De que naturaleza es la luz?

Es impresionante ver, que a pesar de que todos los das convivimos con ella,todos los das nos ilumina, todos los das nos ayuda con la realizacin de diversasactividades y todos los das cubre nuestros cuerpos; y con todo esto no sepamoscon claridad la naturaleza de la luz, su origen, de que esta compuesta y porquese maniesta como lo hace.La denicin de la naturaleza de la luz siempre ha sido un problema funda-

mental de la fsica. El matemtico y fsico britnico, Isaac Newton describi laluz como una manifestacin de partculas, y del astrnomo, matemtico fsicoholands, Christiaan Huygens, desarrollo la teora de que la luz se desplaza conun movimiento ondulatorio. Y entonces, Cul tenia la razn?, la luz estacompuesta de partculas o de ondas?.En la actualidad se cree que estas dos teoras son complementarias, y el de-

sarrollo de la teora quntica ha llevado al reconocimiento de que en algunos ex-perimentos la luz se comporta como una corriente de partculas y en otros comouna onda. En las situaciones en que la luz presenta movimiento ondulatorio,la onda vibra perpendicular a la direccin de propagacin. La luz correspondea oscilaciones extremadamente rpidas de un campo electromagntico, en unrango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano.En un sentido amplio, la luz es la zona del espectro de radiacin electro-

magntica, que se extiende desde los rayos X hasta las microondas, e incluyela energa radiante que produce la sensacin de visin. Se entiende por espec-tro una serie de colores, semejante a un arco iris. En el espectro visible, lasdiferencias en longitud de onda se maniestan como diferencias de color.Si quisiramos saber la edad de la luz, seria prcticamente imposible; bsi-

camente diramos que ha existido desde siempre. Seria una cantidad abstractaque solo podra ser imaginada como un numero innito. Pero mas impresion-ante aun es ver que solo hasta aproximadamente el ao 1800 el hombre empeza experimentar con la luz, a indagarse sobre su composicin, su origen y susfuncionalidades.Tan larga es la edad de la luz y tan corto el tiempo que lleva el hombre

investigando sus caractersticas, en comparacin con el tiempo de existencia dela misma, que en la mente humana solo existe la intensa necesidad de saber mas,de llegar al conocimiento absoluto de manera que en algn momentos seamoscapaces de dominar por completo este impresionante componente, de tener el

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poder de crear el da y la noche, de tener la facultad de transmitir informacin,de un extremo de la tierra a otro en fracciones de segundo. En sentido realista,el poco tiempo que lleva el hombre investigando ha sido suciente para hacercosas maravillosas, cosas impresionantes que nos acercan a realizar todo lo queimaginamos.

Cmo es posible conducir luz a lo largo de una bra optica?

Desde principios de la dcada de 1980 se ha empezado a utilizar radiacin elec-tromagntica, o sea de fotones por la transmisin de seales. Estas seales setransmiten en cables de vidrio especial que han ido reemplazando los cablesmetlicos de cobre en los que se envan las seales por medio de corrienteselctricas. De esta manera se inicia una revolucin de las comunicaciones.La bra ptica consiste en un cilindro de material especial con un ndice

de refraccin relativo al aire muy alto, en este caso la trayectoria que sigue elrayo de luz no es rectilnea, es decir, que ahora los rayos se propagan en curvaselpticas.Si se ilumina un extremo de la bra el haz de luz saldr por el otro extremo

an si la bra tiene forma curva. La idea de utilizar la refraccin total paratransmitir seales luminosas, fue demostrada por primera vez por Jon Tyndall en1870; su principal obstculo fue los materiales que utilizo, los cuales ocasionabanprdidas grandes de luz.La transmisin de comunicacin por medio de bras pticas ha tenido un

impacto tremendo en el manejo de transmisin de informacin, ya se vislum-bra la transmisin de informacin a velocidades extremadamente altas con lossistemas de bras pticas,Hay varias ventajas de las bras pticas sobre los cables metlicos que

conducen electricidad. En primer lugar con la luz del lser las prdidas sonnotablemente menores. En segundo lugar con las bras pticas aumenta no-tablemente la capacidad de enviar un mayor nmero de seales simultaneas,as, por ejemplo, una bra del grueso de un cabello puede transmitir 6.000 lla-madas telefnicas, lo que se hara con un hilo de alambres de cobre de 10 cm. degrueso. En tercer lugar debido a que con las bras pticas la seal va contenidaen un rayo de luz no hay posibilidad que durante su transmisin se vea inter-ferida por agentes ajenos, como ocurre con las seales elctricas y por ltimo, laeconoma que representa su utilizacin en comparacin con el cableado elctrico.Las importantes aplicaciones que se han tenido a travs de la bra ptica

han realizado una transformacin radical de las comunicaciones, debido a quelas ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una seal paratransportar informacin aumentan con la frecuencia. En las redes de comuni-caciones se emplean sistemas de lser con bra ptica. Hoy funcionan muchasredes de bra para comunicacin a larga distancia, que proporcionan conexionestranscontinentales y transocenicas. Una ventaja de los sistemas de bra pticaes la gran distancia que puede recorrer una seal antes de necesitar un repetidorpara recuperar su intensidad. A dems han incursionad9o en algunos aspectos


de la medicina y por lo tanto han creado una forma ms prctica de llevar acabo sus procedimientos; otras aplicaciones en las cuales ha intervenido la braptica son las redes de rea local (LAN). Al contrario que las comunicacionesde larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales conequipos centralizados como ordenadores o impresoras. Este sistema aumentael rendimiento de los equipos y permite fcilmente la incorporacin a la redde nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electro pticos y deptica integrada

0.5.2 Autores: Lady Johana Gonzalez Rincn y Jose LuisVasquez

Las ondas y su emisin

Desde el principio de los tiempos, el hombre ha tenido la necesidad de conocer losfenmenos naturales y fsicos que lo rodean, y fue a mediados de 1530 que con losdescubrimientos de Isaac Newton que se empezaron a estudiar los movimientosfsicos desde los macros hasta los micro movimientos de los diferentes fenmenos,un legado importante de este cientco fue la ponderacin de tres leyes conocidascomo las tres leyes de la mecnica.Durante la segunda mitad del siglo XVIII y principios del siglo XIX se intent

estudiar uno de los movimientos ms importantes y fantsticos el movimientode las ondas, ya que por medio de ondas se crea el sonido y as podemoscomunicarnos con los dems, pero antes de ponernos en el estudio de una onda,vamos a denir o mejor a preguntarnos Qu es una onda?:A lo cual la respuesta es muy sencilla, una onda es sencillamente una pertur-

bacin que se propaga en un medio cualquiera como el aire, el agua., etc., anal-izando entonces nuestra denicin podemos entender que si no hay un medio, laonda no se propagar, es por esta misma razn que en la luna o supercie lunarno se propaga el sonido, pues no hay aire en el cual este se pueda propagar. Unejemplo muy sencillo de onda es cuando se toca o se hace vibrar la cuerda deuna guitarra, pues al hacerlo sta a su vez hace vibrar la madera de la que estahecha y con el aire como medio de propagacin el sonido viaja.Ahora bien, es muy bueno conocer algunas de las caractersticas de una onda,

la primera que vamos a considerar es la longitud de onda, Qu signica esto?,pues es la distancia entre dos puntos mximos sucesivos de la onda, y se denotacon la letra griega , as mismo la onda tiene una frecuencia (f) la cual es elnumero de ciclos o de veces que se repite una oscilacin en un segundo. Teniendoesto en cuenta, para denir una ltima caracterstica de la onda es necesariohacer una relacin directa entre las dos caractersticas anteriores, pues con losresultados de experimentacin se lleg a la conclusin de que la velocidad (v)de cualquier onda es igual al producto de su longitud de onda y su frecuencia.En nuestro medio o si se puede decir en nuestro mundo, existe un tipo de

ondas que emiten luz, y a estas ondas se les reconoce con el nombre de ondaselectromagnticas, y fue James Clerk Maxwell en el siglo XIX quien comenzsu estudio, ya despus de un exhaustivo estudio de electricidad y magnetismo,

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llev a cabo un interesante experimento con el cual pudo discernir que efec-tivamente existan las ondas electromagnticas, el experimento fue propuestoprimeramente por Ampere (sin buenos resultados), consisti en un condensadorde placas paralelas conectado a travs de varios alambres a una batera o pilaque genera energa, al abrir el interruptor la energa pasa y se cargan las dosplacas paralelas. Maxwell dijo que la energa transmitida por la batera a lasplacas varia, y supuso que la variacin es igual a una corriente igual a 3.0 * 10^8m/s o sea la velocidad de la luz, que mas tarde generara gran controversia enel mundo cientco de la poca, ya que Hertz quien dio aceptacin y raticacina la teora de Maxwell.Todo esto lo llev a cabo despus de muchos intentos fallidos, pero en 1887

construy un dispositivo que logr el n de detectar en un laboratorio las ondaselectromagnticas y termin construyendo un generador de ondas electromag-nticas, pero esto no era suciente pues tena que probar que en realidad suinvento era bueno y que las ondas electromagnticas existan, para ello realizotro invento que se encargaba de detectar las ondas emitidas por el generador.De los descubrimientos realizados por estos dos cientcos cabe concluir que

una partcula solo puede emitir ondas electromagnticas cuando se mueve acel-eradamente, es por esto que una forma de emisin de este tipo de ondas sonlas varillas ya que al imprimirles cierta energa los electrones que estn en estase aceleran y en consecuencia emiten ondas electromagnticas, pero hay quetener en cuenta que no solo las varillas son utilizadas para la propagacin de lasondas, cabe anotar que dependiendo de la forma y la longitud de la antena sedeterminan las diferentes caractersticas de la onda.Por otro lado la potencia con la que la onda se emite depende de la longitud

de onda y la longitud de la varilla, despus de varias bsquedas y experimentosdescubrieron que la onda adquiere una mayor o mxima potencia cuando lavarilla es simplemente la mitad de la longitud de onda.Con respecto a lo anterior cabe recalcar que la onda adquiere mayor poten-

cia en direccin perpendicular a la varilla, a este tipo de antenas se les llamadireccionales, por que crean un cono dentro del cual la emisin es apreciable,creando as un haz de emisin, mientras mas pequeo el cono, mas direccionales la emisin de la antena, a su vez el ancho del haz depende de la frecuenciade la onda, pues a menor frecuencia, menor en ancho del haz.Desprendindonos un poco del direccionamiento de la emisin es bueno saber

que cualquier dispositivo que tenga la capacidad de transformar una onda elec-tromagntica en energa elctrica se le llama antena receptora, esto da paso apensar en las diferencias entre antenas receptoras y emisoras, la diferencia rad-ica en el uso que se le quiere dar, por ejemplo, una antena emisora debe manejarpotencias altas para que lleguen a su destino, y en contraste las antenas recep-toras manejan potencias relativamente bajas, adems esta ultima debe ser muydireccional para captar el origen de la seal de emisin, he aqu la razn de lasdiferentes formas de las antenas.En conclusin: Se observo que los alumnos ampliaron sus conocimientos

sobre las ondas electromagnticas, hubo participacin escrita, adems algunosde los estudiantes reprodujeron algunos de los experimentos que se indicaron en


el texto como por ejemplo: la pila de Volta, el motor elctrico, el electroimn ycon algunos experimentos sencillos explicaron la induccin electromagntica.Se mostr que los estudiantes manifestaron dominio de un tema que ellos

consideraban muy difcil donde lo que ms les llamo la atencin son las aplica-ciones tecnolgicas de las ondas electromagnticas.

0.5.3 Autor: Diego Armando Perdomo M.

La evolucion de la luz

Desde el principio de los tiempos las personas haban tenido la necesidad deluz, ya que de da se poda obtener gracias a la brindada por el sol pero cuandoanocheca era un problema ya que la nica solucin era la utilizacin de velas.Por esto varios cientcos comenzaron a estudiar el comportamiento de la

luz, los fenmenos que ocurran cuando chocaba contra otros objetos, uno delos principales investigadores de esto fue Newton quien gracias a sus estudiosnos dio a conocer las caractersticas y varios fenmenos que suceden con la luzcomo los de reexin y refraccin.En octubre de 1879, despus de muchas experiencias infructuosas y de haber

gastado la considerable cantidad para ese entonces de 40 000 dlares, el esta-dounidense Thomas Alva Edison (1847-1931) logro construir una lmpara in-candescente en la que un lamento de carbn emita luz al hacerle pasar unacorriente elctrica por ms de 40 horas. El famoso inventor coloco su lamentodentro de un bulbo de vidrio que estaba al vaci en su interior.Gracias a esta invencin se lograron hacer muchas de estas lmparas de forma

ecaz, muchas personas se vieron beneciadas pero entonces surgi la necesi-dad de construir medios para poder generar la corriente elctrica que hicierafuncionar las lmparas.Entonces fue vital la contribucin de Edison en 1881 que fue la estacin

elctrica, o sea, una planta en la que se generaba electricidad y de all se dis-tribua. Esto ocurri en la ciudad de Nueva York. De su estacin, que contenaun generador de corriente continua, sala una red de lneas que distribuyeron laelectricidad en muchas partes de la ciudad.Una vez que la electricidad pudo ser generada y distribuida para la ilumi-

nacin, se aprovecho para ser utilizada como fuerza motriz por medio de motoreselctricos. Se puso as a disposicin de la industria y de los transportes un nuevomedio universal y barato de distribucin de energa que dio un gran impulso ala utilizacin de los motores elctricos. As se crea la industria elctrica pesada.Por otro lado, un inventor francs, Lucien H. Gaulard, y un ingeniero ingles,

John D. Gibbs, obtuvieron en 1882 una patente para un dispositivo que ellosllamaron generador secundario. De esta manera incorporaron a un sistema deiluminacin la corriente alterna. El sistema que ellos patentaron fue una versinpoco prctica de lo que hoy en da llamamos un transformador.En conclusin podemos ver que de la pequea idea de un hombre de hacer un

artefacto para poder tener luz hoy en da podemos disfrutar de todas las grandescosas que nos rodean y de las invenciones que aparecieron despus como el radio,

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la televisin y la gran mayora de cosas que hoy hacen parte vital de nuestrasociedad.

0.5.4 Autor: Andres Felipe Mora Mora

Las comunicacionesy su contexto dentro de la historia

A lo largo de la historia de la humanidad, siempre ha generado misterio paralas personas las formas que se utilizan para comunicarse, y es que la vida co-tidiana no seria la misma si ni existiesen maneras para que los seres humanosnos relacionramos y nos tratramos como actualmente lo hacemos gracias a lascomunicaciones.Si quisiramos tratar a fondo este tema, no serian sucientes las hojas de

este escrito, por que en materia de comunicaciones las tecnologas avanzan cadada mas y los estudios se realizan diariamente para ayudarnos de una u otraforma a vivir mejor, de all nace la importancia de las comunicaciones y es poreso que vamos a tratar los 3 tipos mas importantes de generarla: La televisin,el telfono y el radio.EL TELEFONO:El telfono es una de las mas grandes aplicaciones de la electricidad en la

historia, de hecho ha sido uno de los inventos que mas inuyo en la historiapor sus grandes aplicaciones y porque si no existiese en este momento, se veranafectados muchos sectores de la humanidad, y es que alguna vez se ha preguntadoQu seria del mundo sin telfonos, ni celulares?Entrando en materia, el telfono fue un invento de un estadounidense lla-

mado Alexander Gram. Bell (1847-1922), aunque de por si la autora de esteaparato estuvo marcada por muchos reclamos porque de hecho la idea de inven-tar un aparato para la comunicacin directa entre personas no fue solo de el, ycomo todo, al momento de patentar la maquina las personas que tambin tu-vieron esta idea en la cabeza quisieron protestar pero su intento fue en vano; dehecho pocos minutos despus de patentado el telfono se presento una propuestapara que esta idea fuera mejorada.La idea original al momento de la invencin del telfono era crear un aparato

que trasformar el sonido que emite nuestra boca cuando hablamos en corrientey mediante un cable hacer que este llegara a un receptor, Pero como se lograradicho propsito? Como todos sabemos, el sonido es un sistema de ondas queviaja mediante un medio y que se propaga segn las condiciones del mismo,pero adems las ondas tambin se podan convertir en corriente, para que via-jaran mediante un cable conductor, y al momento de su llegada al receptor, seinvirtiera el proceso y la corriente que viajaba se convirtiera otra vez en ondasy produjera sonido de nuevo. Uno de los grandes problemas al momento deldesarrollo del telfono fue pensar que la intensidad de la corriente que viajara atravs del circuito seria variable, es decir, la intensidad de nuestra voz siempreseria variable, no es lo mismo cuando hablamos normal que cuando gritamos, ysi la idea de Bell radicaba en crear un transmisor en donde circularan siemprela misma cantidad de corriente tenia grandes problemas.


Despus de varios intentos, Bell logro desarrollar un sistema que se comportacomo lo que conocemos actualmente como micrfonos y este consista en instalaruna membrana conectada a un diafragma, en un extremo se colocara carbn,con el propsito de ofrecer resistencia en el momento de la circulacin de lacorriente elctrica, luego se hacia mover el diafragma para que se comprimieranlos granos y variara su resistencia, que era lo que buscaba Bell.Pero no todos los problemas estaban solucionados, ahora se tenia que pensar

en como esa corriente elctrica que viajaba a travs del cable se convertira ensonido de nuevo y para esto se desarrollo lo siguiente: El cable se conectara a unelectrizan que se conectara a una lengeta metlica y a su vez con el diafragma.El electroimn atraera la corriente y esta a la lengeta produciendo y siguiendolas variaciones del sonido original, hara mover el diafragma y creara de nuevosonido. Obviamente seria de locos pensar que este telfono seria como los queutilizamos actualmente, pero de todos modos este modelo ha sido la base parala creacin de los nuevos aparatos que hoy conocemos.

El desarrollo del radio

El radio, al igual que el telfono, ha sido un invento muy importante en la his-toria de la humanidad por la trascendencia y las aplicaciones que este ha tenidoa lo largo de los aos, tambin es un medio de comunicacin muy importante yadems nos brinda diversin.Parece increble creer que el odo humano capta ondas acsticas en el inter-

valo de 20 a 20.000 Hertz, pero aun es mas increble saber que la frecuencia dela luz sobrepasa niveles de 10 a la 10 Hertz, es tambin por esta razn que es tandifcil captar la velocidad de la luz. Para de algn modo entender como funcionala radio se tiene como principio que las ondas tiene diferente comportamientosegn sus frecuencias, es decir si una onda tiene una frecuencia muy grande, yse une con una onda de frecuencia menor, el resultado es que la onda resultantetiene la misma frecuencia que la onda grande pero su amplitud cambia. Graciasa estos comportamientos en las ondas, se creo un sistema que enviara ondas conuna frecuencia muy alta (Oscilaba entre los 30.000 y 300.000.000 de Hertz), y aesto se le llamo radiofrecuencia, esto produce que la corriente se amplique, deeste modo se alimenta un modulador. Como vimos en el escrito del telfono, lavoz se puede convertir en corriente elctrica, pero tambin la msica se puedeconvertir en corriente elctrica mediante micrfonos, esto amplica la seal quesale del micrfono y durante el trayecto no pierde sus caractersticas acsticas,desarrollando ondas electromagnticas que van incorporadas a la voz.Como todos sabemos, cada emisora tiene un numero asignado, este corre-

sponde a su frecuencia dentro de un satlite, dicha frecuencia porta la seal decada emisora.Para el receptor el esquema utilizado es diferente; Como las ondas trans-

mitidas por cada emisora se usan a nivel global y se transmiten en todas lasdirecciones entonces se tuvo que pensar en como captar estas ondas y se llegaa la conclusin que se poda utilizar una antena. La antena recibe las ondasenviadas desde el transmisor como corriente elctrica, pero esta a su vez tiene

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las mismas caractersticas de frecuencia y amplitud.

Ahora pensemos que solo existiese un receptor, la seal que recibira seriala misma que enviara el transmisor, pero seria ilgico pensar que existiera unaemisora que solo tuviera un receptor.

Luego que la corriente llega a la antena, pasa por un aparato llamado sin-cronizador, que esta formado por circuitos elctricos y su funcin es seleccionarla frecuencia que uno quiere, es decir seleccionar la emisora correcta. Teniendoen cuenta que la onda que recibe la antena es muy dbil, se tuvo que pensaren un aparato que aumentara la intensidad con la que llegaba la onda y estese llamo ltro, que, como su nombre lo indica, deja pasar solamente la onda debaja frecuencia que nalmente se termina convirtiendo en la seal. Cuando yaesta amplicada la corriente, mediante una bocina se transforma en sonido.

Para el desarrollo completo del radio se creo un elemento llamado oscilador,que se fundamenta en un trodo, que se alimenta gracias a la salida de corrientedel mismo trodo, tomndolo como un circuito de retroalimentacin.

Otra aplicacin del radio fue la radiotelefona, que sirvi de gran ayuda paraconversaciones privadas; Cabe mencionar que el primer programa de radio quefue ejido al aire fue en Inglaterra el 23 de Febrero de 1.920; Nadie se imagino quela radio seria una industria tan grande como lo es hoy en da, pero sobretodoque seria de gran aporte para la humanidad.

Luego vinieron las mejoras para la industria del radio y hacia el ao 1.933se invento la frecuencia modulada, lo que nosotros conocemos como FM. Estesistema trabaja con las mismas especicaciones del radio convencional, pero sudiferencia es que la intensidad de la onda es directamente proporcional a lafrecuencia de la onda emitida.

La implementacin de la FM se dio en los Estados Unidos y se uso connes comerciales para el ao 1.941, y fue comparada con el sistema de amplitudmodulada AM. La ventaja de usar FM es que no se presenta el fenmeno deesttica, o un ruido que si se presenta en el sistema AM.

La radio como la conocemos actualmente se la debemos a Lee de Forest,autonombrado El padre del radio, que fue quien invento el trodo, y este fueun gran avance para la electrnica moderna.

Cabe resaltar que las 2 personas mas importantes que trabajaron en la con-secucin del radio fueron: Lee de Forest, Edwin Howard Amstrong, durantesus experimentos tuvieron reveses , pero tambin sus aciertos fueron extraor-dinarios, lastimosamente nunca se llevaron bien y el n de sus carreras estuvomarcada por la desgracia; De Forest perdi su fortuna y todas sus empresas que-braron, en cambio se inicio un juicio en el que De Forest y Amstrong lucharon laautora del circuito retroali

2015 Año Internacional de la Luz y las Tecnologías Basadas en la Luz

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