martes, 29 de marzo de 2011

OBJETIVO GENERAL

El estudiante asumirá una actitud científica frente al conocimiento y manejo de los principales principios y leyes de la física relacionados con las magnitudes físicas y su medición, el movimiento de los cuerpos; las leyes de Newton, trabajo potencia y energía; utilizando métodos y técnicas de investigación documental y de campo que le posibiliten la problematización, discusión y resolución de problemas y la aplicación ética de la ciencia, dentro del marco de las interacción entre la física, la tecnología y la sociedad.

CONTENIDO TEMÁTICO

UNIDAD I.- Introducción al Conocimiento de la Física
1.1. Generalidades.
1.2. Magnitudes físicas y su medición
1.3. Vectores
ESTRATEGIAS METODOLOGÍCAS:
• Lograr que el estudiante desempeñe una actitud constructivista y creativa, partiendo del conocimiento empírico que posee, haciendo planteamientos de preguntas generales, que lo llevan a obtener la conceptualización formal de los contenidos del programa.
• Lograr mostrar al estudiante la utilización de la tecnología en la presentación de temas de la unidad II y III.
• Utilizar el método del constructivismo por que permite que el estudiante generar su propio conocimiento en función de las asesorias que proporcione el asesor.
• Presentar por parte del asesor, cada uno de los temas que conforman el programa, de tal manera que generen situaciones de análisis que permitan aprender a resolver problemas, en función de lo problemas resueltos y propuestos.
• El estudiante debe aprender en el transcurso del curso a mejorar el proceso de: aportar ideas y experiencias acerca de los fenómenos físicos; estudiar la teoría de los conceptos; llegar a la representación matemática (formula) y resolver problemas, para con ello comprender mejor el estudio de la física
• El proceso se aplicara en las tres unidades del programa con el autoestudio y las asesorias necesarias.

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE
• Se aplicara a los estudiantes un examen diagnostico, basado en ideas previas sobre el conocimiento y la aplicación de la física.
• El estudiante realizara resúmenes de los conceptos más importantes de cada uno de los temas de las tres unidades, así como la estructuración de un formulario de todo el temario.
• Debe existir un aprendizaje colaborativo entre los participantes en el proceso de aprendizaje, produciéndose una sinergia en ellos.
• El estudiante realizara lecturas complementarias para mejor comprensión de los temas en base a la bibliografía sugerida por el asesor.

• El estudiante analizara los problemas resueltos para con ello resolver los problemas propuestos que contiene el material que le proporciona el asesor, además se darán las asesorias necesarias, buscando con ello el proceso de aprender-aprender.
• El estudiante resolverá las autoevaluaciones que contienen los materiales del curso, así como los cuestionarios y guías de estudio
• Se realizarán prácticas de laboratorio demostrativas y caseras en propio cubículo del asesor.
ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN:

La evaluación diagnostica, se aplicara al momento en que el estudiante se inscribe en esta asignatura para determinar el grado de conocimiento que tiene de los temas. La evaluación formativa se aplicara con las asesorias que se le impartan al estudiante y al
realizar los ejercicios propuestos de todos los temas de las tres unidades del programa y la evaluación sumativa se realizara en tres momentos al término de cada unidad.
Para la evaluación de esta asignatura, se aplicaran los siguientes instrumentos con los cuales se determinara la acreditación correspondiente:
• Entrevista con estudiantes para verificar conocimientos previos
• Pruebas objetivas (como base principal de la acreditación).
• Entrega de los problemas propuestos y resueltos.
• Entrega de resúmenes de conceptos teóricos.
• Entrega de la resolución de las autoevaluaciones que contienen los materiales del curso.
• Aplicación de exámenes orales para quien lo solicite, basados en una guía didáctica

Generalidades

La física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar, en múltiples casos, una explicación clara y útil a los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria. La palabra física proviene del vocablo griego physike cuyo significado es naturaleza. La física es ante todo una ciencia experimental, pues sus principios y leyes se fundamentan en la experiencia adquirida al reproducir intencionalmente muchos de los fenómenos; sin embargo, al aplicar el método científico experimental, el cual consiste en variar en lo posible las circunstancias en que un fenómeno se reproduce paras obtener datos e interpretarlos, se pueden encontrar respuestas concretas y satisfactorias a fin de comprender cada día más el mundo donde vivimos. El estudio del a física es importante para todo ser humano interesado en conocer el medio en el cual vive y quiera explicarse el porqué de los múltiples fenómenos que se le presentan. Todo fenómeno de la naturaleza, ya sea simple o complejo, tiene su fundamento y explicación en el campo de la Física; por lo tanto, de esta ciencia existe la posibilidad para el hombre de avanzar hacia un mayor conocimiento del Universo y un mejor nivel de vida.

CONTENIDO:

1. Definición de la Física

2. Historia de la Física

3. División de la Física

4. Concepto de ciencia

5. Ciencias formales y ciencias factuales

6. Juicios deductivos e inductivos

7. Métodos de investigación

Definición de la Física.

Encontrar una definición clara y precisa a cerca de qué es la Física no es sencillo, toda vez que abarca el estudio de múltiples fenómenos naturales; sin embargo podemos decir que es la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos, naturales en los cuales no hay cambios en la composición de la materia.
Los cambios que se producen en la naturaleza son estudiados por las ciencias naturales como la Física, la Química, la Biología y la geografía Física, que se caracterizan porque estudian hechos que tienen una causa y provocan un efecto, por ejemplo al frotarnos las manos, generamos calor que se disipa en el medio ambiente; la frotación es la causa y la generación de calor es el efecto, esto lo estudia la Física, ya que es un fenómeno natural en el cual no hay ningún cambio en la composición de la materia.
La Química por su parte, estudiará los fenómenos en los cuales sí hay un cambio en la constitución de la materia, tal es el caso de una reacción química donde el producto obtenido es distinto a los reactivos o sustancias iniciales que intervienen en la reacción.
La Biología se ocupa de estudiar los seres vivos y los cambios que se producen en ellos, mientras que la Geografía Física nos permite comprender la naturaleza del medio que nos rodea, apoyándose en la astronomía, la meteorología, la oceanografía y la geodesia, esta última estudia la forma de la Tierra y la medición de su superficie.
La Física ha tenido un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables investigadores y científicos, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos han logrado que el hombre agudice sus sentidos al detectar, observar y analizar muchos fenómenos y acontecimientos presentes en el Universo, mismos imposibles de estudiar sin su ayuda.
Los telescopios, radiotelescopios, radares, microscopios electrónicos, aceleradores de partículas y computadoras, entre otros dispositivos han permitido importantes aportaciones de la Física a otras ciencias, entre las cuales se encuentran la medicina, la Biología, la Química, la Astronomía y la geografía, así como la tecnología.
Las aportaciones de la Física han permitido la construcción de puentes, carreteras, edificios, complejos industriales, aparatos utilizados en la medicina, como el rayo láser que se utiliza como un bisturí electrónico para cirugías de ojos, el corazón e hígado, aparatos de radiotelecomunicación, computadoras y lo que actualmente nos maravilla: la exploración del Universo mediante las naves espaciales.
La Física es por excelencia la ciencia del a medición, ya que su amplio desarrollo se debe fundamentalmente a la posibilidad de cuantificar las principales características de los fenómenos. Cuando el hombre logra medir un fenómeno se acerca en forma notable a la comprensión del mismo y tiene la posibilidad de utilizar esos conocimientos para mejorar su nivel de vida, facilitando la realización de pequeñas y grandes obras que de otra manera serían imposibles.

Historia de la Física.

A medida que el hombre primitivo desarrolló su inteligencia, sintió la necesidad de explicarse el porqué de las cosas que sucedían a su alrededor y encontrar respuestas a las siguientes interrogantes: ¿Por qué el día y la noche? ¿Por qué el frío y el calor? ¿Por qué llueve? ¿Qué son los truenos? ¿Qué es el viento? ¿Por qué vuelan los pájaros? ¿Qué es la Luna? ¿Qué es el Sol? ¿Por qué tiembla? ¿Qué son los eclipses? ¿Qué son las estrellas? Estas y otras preguntas eran un verdadero misterio antes de que la Física contribuyera, gracias a su estudio, a dar respuesta a las mismas. Sin embargo, no todo está resuelto, pues aún en nuestros días no se tiene absoluta certeza sobre: ¿Qué es la materia? ¿Qué es la luz? ¿Existe vida en otros planetas? ¿Qué somos? ¿De dónde provenimos? ¿A dónde vamos? Pero confiamos que los avances de la Física y de la ciencia en general algún día el hombre podrá responder satisfactoriamente a estas preguntas.
Para comprender el desarrollo de la Física es necesario mencionar brevemente algo de su historia:
La Física tiene sus orígenes con los antiguos griegos, quienes trataron de explicarse el origen del Universo y el movimiento de los planetas. 500 años antes de la era cristiana, mientras Leucipo y Demócrito pensaban que todas las cosas que nos rodean, es decir, la materia, estaban constituidas por pequeñas partículas, otros explicaban que la materia estaba constituida por cuatro elementos básicos: tierra, aire, fuego y agua.
Hacia el año 300 a.C. Aristarco ya consideraba el movimiento de la Tierra alrededor del Sol; sin embargo, durante cientos de años

predominó la idea de que la Tierra, carente de movimiento, era el centro del Universo con todos los planetas y estrellas girando en torno a ella.
Hasta el año 1500 de nuestra era se desarrolló un gran interés por la ciencia. Galileo Galilei, científico italiano llegó a comprobar que la Tierra giraba alrededor del Sol tal como sostenía Copérnico, astrónomo polaco .Además Galileo construyó su propio telescopio y demostró que las estrellas estaban a distancias fabulosas y debido a ello la mayoría resultaba invisible al ojo humano. También descubrió manchas en el Sol, las cuales al desplazarse lentamente, demostraron el giro de éste sobre su propio eje. Sin embargo, en Roma, la Santa Inquisición obligó a Galileo a retractarse de estas afirmaciones, pues chocaban completamente con las ideas religiosas contenidas en las Sagradas Escrituras. Galileo pasó sus últimos días en el retiro y murió en 1642, año del nacimiento de Isaac Newton.
Newton, científico inglés, describió el movimiento de los cuerpos celestes por medio de su Ley de la Gravitación Universal. Explicó que la fuerza de atracción llamada gravedad, existente entre dos cuerpos cualesquiera, ocasiona la caída de las cosas al suelo y su permanencia sobre él, de la misma forma como el Sol retiene a los planetas girando a su alrededor en lugar de permitirles flotar en el espacio.
A principios del siglo XIX, John Dalton consideró que todas las cosas estaban formadas por pequeñas partículas llamadas átomos, su idea fue aceptada por otros científicos constituyéndose la Teoría Atómica; consideraron también que los átomos se combinan para formar moléculas. Posteriormente, en 1896, Becquerel descubrió el desprendimiento de partículas más pequeñas en los átomos del elemento uranio, por lo cual se pensó que el átomo no era la partícula más pequeña, sino que estaba constituido por otras partículas. Esto motivó la realización de más experimentos atómicos como los de Thomson, Rutherford y Bohr, quienes concluyeron en describir al átomo como un pequeño sistema solar, así como los planetas giran alrededor del Sol, en el átomo los electrones de carga negativa giran alrededor del núcleo, el cual está compuesto de protones con carga positiva y de neutrones sin carga eléctrica.
Los descubrimientos de la radiactividad abrieron un nuevo campo: La Física atómica, encargada de estudiar la constitución del átomo. Aparecieron las teorías: Cuántica de Planck, de la Relatividad de Einstein y del a Mecánica Ondulatoria de De Broglie.

División de la Física.

La física para su estudio, se divide en dos grandes grupos: Física Clásica y Física Moderna. La primera estudia todos aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la velocidad de propagación de la luz; la segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz o con valores cercanos a ella. Pero ¿Qué entendemos por velocidad muy pequeña comparada con la velocidad de la luz? La velocidad de la luz en el vacío es de 300 mil km/s, esto quiere decir que si un rayo de luz emitido por una fuente luminosa viajara alrededor de la Tierra, cuya circunferencia es equivalente a una longitud de 40 mil kilómetros, el rayo de luz sería capaz de dar ¡siete vueltas y media alrededor de ella en un solo segundo! Comparando la velocidad de la luz con la de un automóvil de carreras que alcanza velocidades en línea recta de aproximadamente 320 km/h o la de un avión que vuele a 1 000 km/h, podemos comprender fácilmente que estas velocidades, para nosotros altas, en realidad son muy pequeñas al compararlas con la de la luz. En general las velocidades alcanzadas por las motocicletas, automóviles y aviones, aunque sean muy veloces, siempre resultarán mínimas al compararlas con la de la luz.

Concepto de ciencia.

La ciencia es un conjunto de conocimientos razonados y sistematizados opuestos al conocimiento vulgar. El hombre en su afán de lograr el conocimiento de las cosas con base en los principios y las causas que les dan origen, ha logrado el desarrollo constante de la ciencia; por ello, podemos afirmar que la ciencia es uno de los productos más elaborados de la actividad del ser humano, pues a través de ella el hombre a comprendido, profundizado, explicado y ejercido un control sobre muchos de los procesos naturales y sociales.
Las principales características de la ciencia son las siguientes:

1. Sistemática, ya que emplea el método científico para sus investigaciones. Por medio de él obtiene un conjunto de conocimientos ordenados y relacionados entre sí, evitando dejar al azar la posibilidad de explicar el por qué de las cosas.

2. Comprobable, porque puede verificar si es falso o verdadero lo que se propone como conocimiento.

3. Perfectible, es decir, sus enunciados de ninguna manera deben considerarse como verdades absolutas, sino por el contrario, constantemente sufren modificaciones e incluso correcciones a medida que el hombre incrementa sus conocimientos y mejora la calidad y precisión de sus instrumentos de medición y observación.

Ciencias formales y ciencias factuales.

La ciencia se divide para su estudio en dos grandes grupos:

Ciencias formales.
Son aquellas que estudian ideas, como es el caso de la Lógica y las Matemáticas. La característica principal de estas ciencias es que demuestran o prueban sus enunciados con base en principios lógicos o matemáticos, pero no los confirman experimentalmente.
Ciencias factuales.

Se encargan de estudiar hechos, ya sean naturales, como es el caso de la física, Química, Biología y Geografía Física que se caracterizan porque estudian hechos con causa y efecto. O bien, estudian hechos humanos o sociales, como es el caso de la Historia, Sociología, Psicología Social y Economía, cuya característica es que estudian hechos de imputación debido a que las teorías o hipótesis son atribuibles a los investigadores que han realizado los estudios. En general, las ciencias factuales comprueban mediante la observación y la experimentación sus hipótesis, teorías o leyes.

Juicios deductivos e inductivos.

La ciencia ya sea formal o factual, formula juicios en forma permanente, es decir, afirma o niega con base en la observación y el razonamiento. Las ciencias formales generalmente emplean juicios deductivos, los cuales se realizan cuando a partir de una generalidad o ley se analiza un caso particular. Las ciencias factuales por lo general usan juicios inductivos que se llevan a cabo cuando gracias al estudio de un caso o hecho particular se llega al enunciado de una generalidad o ley.
Las ciencias factuales también utilizan juicios deductivos cuando al estudiar un hecho se formulan hipótesis con base en leyes o principios previamente establecidos.

Ejemplo de juicio deductivo: todos los metales son buenos conductores del calor; la plata es un metal, por lo tanto, es buen conductor del calor.

Ejemplo de juicio inductivo: el cobre es un buen conductor de la electricidad y es un metal; si el cobre es un metal y es buen conductor de la electricidad, entonces todos los metales son buenos conductores de la electricidad

Métodos de investigación.

Método científico.
La ciencia utiliza para sus investigaciones el llamado método científico, éste se define como el conjunto de pasos ordenados y sistematizados que conducen con mayor certeza a la elaboración de la ciencia. Consta de ciertos pasos o procedimientos recomendables que permitirán al investigador la posibilidad de explicar algún principio o suceso cuando se presente, o conocer más acerca de ellos.
Los pasos del método científico de manera muy general son.

1. Cuerpo del conocimiento disponible. Es la interpretación clara del problema que se desea investigar.

2. Observación del problema.

3. Planteamiento sobre cómo resolver el problema.

4. Formulación de preguntas e hipótesis que tratan de explicar el problema, aún sin comprobación.

5. Investigación bibliográfica y comunicación con centros de investigación en el mundo.

6. Comprobación de la hipótesis.

7. Elaboración de leyes, teorías y modelos.

Método científico experimental.
El método científico experimental es utilizado por las ciencias factuales, ya que la Lógica y las Matemáticas no requieren de la experimentación para demostrar sus enunciados, como en la Física, la Química o la Biología que sí la necesitan para probar la validez de sus postulados. Por tal motivo se experimenta modificando en forma consciente las diferentes variables involucradas en el objeto de estudio. En términos generales y con todas las limitaciones que presenta el señalar una serie de pasos a seguir con el estudio de un fenómeno, empleando el método científico experimental, se tienen como una posible secuencia los siguientes pasos:

1. Cuerpo de conocimiento disponible, es decir, el fenómeno en estudio.

2. Observación del fenómeno.

3. Planteamiento del problema para definir claramente lo que vamos a investigar y para qué.

4. Formulación de hipótesis.

5. Investigación bibliográfica en libros y revistas especializadas para aprovechar, si existe, algún escrito acerca del fenómeno que se estudia, así como la comunicación con centros de investigación en el mundo, avocados al estudio del fenómeno en cuestión, ya sea de manera directa, por teléfono, fax o vía Internet.

6. Experimentación, se llevará a cabo mediante la modificación controlada de las distintas variables involucradas en el fenómeno en estudio. Por lo general, se realiza mediante el empleo de un modelo que representa el fenómeno.

7. Registro e interpretación de datos.

8. Comprobación de las hipótesis.

9. Enunciado de una teoría que explica el porqué del fenómeno, pero con ciertas limitaciones que no permiten hacer una generalización para todos los casos similares a nuestro fenómeno en estudio.

10. Obtención de una ley, ésta se produce cuando el afortunado y persistente investigador encuentra reglas invariables que dentro de ciertos límites rigen al fenómeno en estudio. No obstante, dicha ley estará sujeta a los nuevos descubrimientos y progresos del hombre, por lo cual tarde o temprano puede sufrir alguna corrección.

Finalmente, vale la pena recordar que no siempre es posible experimentar con todos los fenómenos naturales, pues en muchos casos, como el movimiento de planetas, eclipses, temblores, etc., el investigador no interviene en las causas del fenómeno en estudio, por ello no puede alterar de manera intencionada y controlada ninguna de las variables, sólo puede llevar a cabo su investigación científica mediante la observación sistemática y minuciosa de dichos fenómenos cuando se presentan.

Resumen


1. La Física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre. La palabra física proviene del vocablo griego physike cuyo significado es naturaleza. La Física es por excelencia la ciencia de la medición y es ante todo una ciencia experimental. Su estudio es de vital importancia para todo ser humano deseoso de conocer el medio donde vive y quiera explicarse el porqué de los múltiples fenómenos naturales.

2. La Física es la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos naturales en los cuales no hay cambios en la composición de la materia. Esta ciencia ha hecho grandes aportaciones a la Medicina, Biología, la Química, la Astronomía, la Geografía, así como la tecnología. La construcción de puentes, carreteras, edificios, complejos industriales, apartados de radiotelecomunicación, computadoras y la exploración del Universo mediante las naves espaciales son algunos ejemplos concretos de los logros obtenidos por la física, gracias a su investigación y estudio.

3. La historia de la física se inicia con los antiguos griegos, quienes trataron de explicarse el origen del Universo y el movimiento de los planetas. 500 años a.C. Leucipo y Demócrito pensaban que todas las cosas de nuestro entorno, es decir, la materia, estaban constituidas por pequeñas partículas.

4. La física se divide para su estudio en dos grandes grupos: la Física Clásica y la Física Moderna. La primera estudia todos aquellos fenómenos de los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la velocidad de propagación de la luz. La segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz o con valores cercanos a ella.

5. La ciencia se define como un conjunto de conocimientos razonados y sistematizados opuestos al conocimiento vulgar. Las principales características de la ciencia son las siguientes: es sistemática, comprobable y perfectible.

6. Para su estudio, la ciencia se divide en dos grandes grupos: ciencias formales, que estudian ideas (como es el caso de la Lógica y las Matemáticas); y ciencias factuales, que estudian hechos, ya sean naturales (como la Física, la Química, y la Biología), o bien hechos humanos o sociales (como la Historia y


la Sociología). Las ciencias formales frecuentemente emplean juicios deductivos, éstos se realizan cuando a partir de una generalidad o ley analizan un caso particular. Por su parte, las ciencias factuales emplean además juicios deductivos, juicios inductivos, los cuales se realizan cuando a partir de un caso particular se llega al enunciado de una generalidad o ley.

7. La ciencia utiliza para sus investigaciones el llamado método científico, el cual se define como el conjunto de pasos ordenados y sistematizados que conducen con mayor certeza a la elaboración de la ciencia. Este método consta de ciertos pasos o procedimientos recomendables que permitirán al investigador la posibilidad de explicar un principio o suceso que se presente, o conocer más acerca de ellos. El método científico experimental es el utilizado por las ciencias factuales, pues requieren de la experimentación para probar la validez de sus postulados.