FÍSICA Y OTRAS CIENCIAS

RELACIÓN DE FÍSICA CON OTRAS CIENCIAS

OBJETIVO:

Relacionar la física con otras áreas de conocimiento

Física con Astronomía :

Desde el principio del conocimiento , el hombre , siempre ha sentido curiosidad por los fenómenos que ocurren a su alrededor.

Esta curiosidad, llevó a que surgiera el llamado método científico, que intentaba explicar de modo racional el porqué o como de las cosas.

Galileo Galilei, físico y astrónomo italiano nacido en Pisa en 1,564 efectuó grandes contribuciones al desarrollo de las ciencias .

Como gran experimentador, logró construir el primer telescopio para sus observaciones, logrando con lentes amplificar las imágenes .

Eran los pasos fundamentales para unir la Astronomía con la rama de la Física llamada OPTICA.

Física con Biología .  

Los aportes de la física a el estudio de los seres vivos, ha permitido desentrañar los misteriosos antigûos secretos, de la unidad fundamental de la vida : La célula .

Por medio de los descubrimientos de la posibilidad de amplificar las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la Óptica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la antigüedad, acceder a poder observar el mundo de lo diminuto.

Por medio de los microscopios oculares de lentes, fueron posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos .

Se aislaron y descubrieron organismos que no podían ser vistos de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas enfermedades que se consideraban pestes incurables.

Microscopio

Con los avances de la técnica fue posible poco a poco conseguir mayores aumentos y descubrir nuevos organismos tales como bacterias .

Por medio de ondas de radio , la medicina ha logrado importantes avances.

Los Rayos X descubiertos por la emisión de electrones en un tubo de vacío, ayudan hoy en día a la obtención de radiografías de nuestro esqueleto.

Es importantísimo para los médicos el poder observar a través de esas imágenes , las fracturas de los huesos y malformaciones.

También la RADIOTERAPIA y la QUIMIOTERAPIA son importantes aportes de los descubrimientos de los físicos.

La radioterapia ayuda mediante ondas electromagnéticas de frecuencias bajas al alivio de las personas que sufren de artritis, o sea la inflamación de los tejidos que rodean las articulaciones.

Física con Deportes .

Las leyes físicas quedan relacionadas con los deportes y la gimnasia desde el punto de vista que nuestros movimientos están regidos por la gravedad.

En efecto, la atracción que ejerce sobre nuestro cuerpo, la atracción gravitatoria de la tierra .

La estructura ósea de nuestro organismo, desde nuestros primeros pasos en la infancia , debe luchar por conseguir una posición de equilibrio cuando estamos parados o nos desplazamos.

El peso que nos da la balanza es el fiel reflejo de la masa que constituye nuestro organismo y la aceleración de la gravedad 9.81 m/s 2 .

Estudiando dicha fuerza, vemos que dependiendo de este parámetro, si estuviéramos en la Luna "pesaríamos menos" pues allí la aceleración de la gravedad sería menor.

Esto lo pudieron comprobar los primeros astronautas que pisaron la Luna, los cuales llevaban zapatos de plomo para evitar que flotaran en el vacío y no se pudieran desplazar.

La principal manifestación de la fuerza de la gravedad es cuando pretendemos saltar hacia arriba.

Nuestro impulso nos eleva hasta cierto punto y luego la tierra nos atrae hacia ella.

Los gimnastas olímpicos utilizan técnicas que le permiten mediante la utilización del principio del equilibrio .

Física con Química

La Química es una de las ciencias que mas afinidad tiene con la Física.

En efecto, los fenómenos físicos ocurren generalmente en conjunción con los químicos.

Basta ver las manifestaciones de nuestro entorno para poder aplicar esta situación.

No olvidemos que química + física = Biología , o sea la manifestación de la vida y los seres vivos.

Muchos físicos también contribuyeron a descubrir fenómenos químicos dado que en sus experimentos utilizaban reacciones químicas que originaban reacciones físicas.

Un claro ejemplo de ello ha sido la búsqueda de la estructura y funcionalidad del átomo .

Recordemos que de una reacción en cadena, cuando un átomo radiactivo inestable es bombardeado por un neutrón se produce un estallido del núcleo del mismo y sus componentes a su vez rompen otros núcleos

generando más colisiones.

Esto es una reacción química y su manifestación física es la generación de una inmensa cantidad de energía en forma de calor .

Llamamos a esto reacción de fusión nuclear.

a relación de la física con las otras ciencias

Introducción

La física es la más fundamental y general de las ciencias, y ha tenido un efecto profundo sobre todo el desarrollo científico. De hecho, la física es el equivalente actual a lo que se solía llamar filosofía natural , de la que surgieron la mayoría de nuestras ciencias modernas. Quienes estudian muchos otros campos tienen que estudiar también física debido al papel básico que ésta desempeña en todos los fenómenos. En este capítulo trataremos de explicar cuáles son los problemas fundamentales en las otras ciencias, aunque, por supuesto, es imposible tratar en un espacio tan pequeño las materias complejas, sutiles y bellas que constituyen estos otros campos. La falta de espacio nos impide también discutir las relaciones de la física con la ingeniería, la industria, la sociedad y la guerra, e incluso la relación más notable entre matemáticas y física. (La matemática no es una ciencia desde nuestro punto de vista, en el sentido de que no es una ciencia natural . La prueba de su validez no es el experimento.) Dicho sea de paso, debemos dejar claro de entrada que el hecho de que algo no sea una ciencia no quiere decir necesariamente que sea malo. Por ejemplo, el amor no es una ciencia. Por lo tanto, si se dice que algo no es una ciencia, no quiere decir que haya algo erróneo en ello; quiere decir simplemente que no es una ciencia.

Química
La ciencia que quizá está más profundamente afectada por la física es la química. Históricamente, la química empezó siendo casi exclusivamente lo que ahora llamamos química inorgánica, la química de las sustancias que no están asociadas con los seres vivos. Se necesitó mucho trabajo analítico para descubrir la existencia de los diversos elementos y sus relaciones: cómo se forman los diversos compuestos relativamente simples encontrados en las rocas, la tierra, etc. Esta química primitiva fue muy importante para la física. La interacción entre las dos ciencias fue muy intensa porque la teoría de los átomos estaba apoyada en gran medida en experimentos de química. La teoría de la química, o sea, de las propias reacciones, estaba resumida en gran medida en la tabla periódica de Mendeléev, que revelaba muchas relaciones extrañas entre los diversos elementos; y fue la colección de reglas acerca de qué sustancias se combinaban con cuáles, y cómo, lo que constituyó la química inorgánica. Todas estas reglas fueron finalmente explicadas por la mecánica cuántica, de modo que la química teórica es de hecho física. Por otra parte, debe resaltarse que se trata de una explicación en teoría. Ya hemos discutido la diferencia entre conocer las reglas del juego de ajedrez y ser capaz de jugarlo. Por eso podemos conocer las reglas y no ser capaces de jugar muy bien. Resulta que es muy difícil predecir exactamente lo que sucederá en una reacción química dada; en cualquier caso, la parte más profunda de la química teórica debe terminar en la mecánica cuántica.
Existe también una rama de la física y la química que fue desarrollada por ambas ciencias a la par, y que es extraordinariamente importante. Se trata de los métodos estadísticos aplicados a situaciones para las que existen leyes mecánicas, lo que con propiedad se denomina mecánica estadística. En cualquier situación química están implicados un gran número de átomos, y hemos visto que todos los átomos están agitándose de una forma muy aleatoria y complicada. Si pudiéramos analizar cada colisión y ser capaces de seguir en detalle el movimiento de cada molécula, quizá podríamos calcular lo que iba a suceder, pero los enormes números necesarios para seguir la pista a todas estas moléculas superan tan abrumadoramente la capacidad de cualquier ordenador, y ciertamente la capacidad del cerebro, que se hacía necesario desarrollar un método para tratar con situaciones tan complicadas. La mecánica estadística es entonces la ciencia de los fenómenos del calor, o termodinámica. La química inorgánica, como ciencia, está ahora reducida esencialmente a lo que se denominan química física y química cuántica; la química física para estudiar las velocidades a las que tienen lugar las reacciones y lo que está sucediendo en detalle (¿cómo chocan las moléculas?, ¿qué fragmentos se desprenden primero?, etc.), y la química cuántica para ayudar a entender lo que sucede en términos de las leyes físicas.
La otra rama de la química es la química orgánica, la química de las sustancias que están asociadas con seres vivos. Durante un tiempo se creyó que las sustancias que están asociadas con seres vivos eran tan maravillosas que no podían fabricarse artificialmente a partir de materiales inorgánicos. Esto no es cierto en absoluto: son simplemente las mismas sustancias fabricadas en la química inorgánica, aunque ahora estén implicadas disposiciones más complejas de átomos. La química orgánica tiene obviamente una relación muy estrecha con la biología que le suministra sus sustancias, y con la industria; y además, mucha química física y mucha mecánica cuántica pueden aplicarse a los compuestos orgánicos tanto como a los inorgánicos. Sin embargo, los principales problemas de la química orgánica no radican en estos aspectos, sino más bien en el análisis y la síntesis de las sustancias que se forman en sistemas biológicos, en seres vivos. Esto conduce imperceptiblemente, paso a paso, hacia la bioquímica, y luego a la propia biología, o la biología molecular.

Biología
Así es como llegamos a la ciencia de la biología, que es el estudio de los seres vivos. En los primeros días de la biología los biólogos tenían que tratar el problema puramente descriptivo de descubrir qué seres vivos había, y así tenían simplemente que contar cosas tales como los pelos de las patas de las moscas. Una vez que todas estas materias hubieran sido desarrolladas con una gran dedicación, los biólogos se adentraron en la maquinaria interior de los cuerpos vivientes, primero desde un punto de vista muy general, naturalmente, porque se necesita algún esfuerzo para entrar en los detalles más finos.
Hubo una interesante relación inicial en la que la biología ayudó a la física en el descubrimiento de la conservación de la energía, que fue demostrada inicialmente por Mayer en relación con la cantidad de calor tomada y cedida por una criatura viviente.
Si consideramos más de cerca los procesos de la biología de los animales vivos vemos muchos fenómenos físicos: la circulación de la sangre, el bombeo, la presión, etc. Están los nervios: sabemos qué está sucediendo cuando pisamos una piedra puntiaguda, y que de un modo u otro la información viene de la pierna. Es interesante cómo sucede esto. En su estudio de los nervios, los biólogos han llegado a la conclusión de que los nervios son tubos muy finos con una pared compleja y muy delgada; las células bombean iones a través de esta pared, de modo que hay iones positivos en el exterior e iones negativos en el interior, como en un condensador. Esta membrana tiene una propiedad interesante; si se «descarga» en un lugar, es decir, si algunos de los iones son capaces de atravesarla en un lugar, de modo que la tensión eléctrica se reduce en ese punto, la influencia eléctrica se hace sentir en los iones próximos, y afecta a la membrana de tal forma que hace que los iones también la atraviesen en puntos vecinos. Esto, a su vez, afecta a las zonas situadas un poco más lejos, etc.; y así hay una onda de «penetrabilidad» de la membrana que recorre la fibra cuando es «excitada» en un extremo al pisar la piedra puntiaguda. Esta onda es análoga en cierto modo a una larga hilera de fichas de dominó verticales; si se empuja una ficha en un extremo, ésta empuja a la siguiente, etc. Por supuesto, esto transmitirá sólo un mensaje a menos que las fichas de dominó se pongan de pie de nuevo; y de forma análoga, en las células nerviosas existen procesos que bombean de nuevo los iones lentamente para dejar al nervio dispuesto para el próximo impulso. Así es como sabemos lo que estamos haciendo (o al menos dónde estamos). Por supuesto, los efectos eléctricos asociados con este impulso nervioso deben ser registrados con instrumentos eléctricos, y puesto que hay efectos eléctricos, la física de los efectos eléctricos ha tenido obviamente mucha influencia en la comprensión del fenómeno.

El efecto opuesto consiste en que, desde alguna parte del cerebro, se envía un mensaje a lo largo de un nervio. ¿Qué sucede en el extremo del nervio? Allí el nervio se ramifica en cosas pequeñas y finas, conectadas a una estructura próxima a un músculo, denominada placa terminal. Por razones que no se entienden exactamente, cuando el impulso llega al extremo del nervio se desprenden pequeños paquetes de una sustancia química denominada acetilcolina (cinco o diez moléculas cada vez), y éstos afectan a la fibra muscular y hacen que se contraiga, ¡qué fácil! ¿Qué hace que un músculo se contraiga? Un músculo consiste en un número muy grande de fibras juntas, que contienen dos sustancias diferentes, miosina y actomiosina, pero el mecanismo por el que la reacción química inducida por la acetilcolina puede modificar las dimensiones de la molécula no se conoce aún. Así pues, los procesos fundamentales en el músculo que crean los movimientos mecánicos no son conocidos.
La biología es un campo tan enormemente amplio que hay muchos otros problemas que ni siquiera podemos mencionar: problemas acerca del mecanismo de la visión (qué hace la luz en el ojo), el mecanismo del oído, etc. (La forma en que trabaja el pensamiento la discutiremos más adelante en la psicología.) Ahora bien, estas cosas concernientes a la biología que acabamos de discutir no son, desde un punto de vista biológico, realmente fundamentales, no están en la base de la vida, en el sentido de que incluso si las comprendiéramos seguiríamos sin comprender la propia vida. Para ilustrarlo: los hombres que estudian los nervios piensan que su trabajo es muy importante porque, después de todo, no puede haber animales sin nervios. Pero ustedes pueden tener vida sin nervios. Las plantas no tienen nervios ni músculos, pero están trabajando, están vivas, en cualquier caso. De modo que para ver los problemas fundamentales de la biología debemos mirar más profundamente; cuando lo hacemos descubrimos que todos los seres vivos tienen muchas características en común. La característica más común es que están hechos de células ,