FISICA Y SU RELACION CON OTRAS DISCIPLINAS

FERNANDO PINTO RODRIGUEZ

FUNDACION UNIVERSITARIA DE SAN GIL UNISANGILFACULTA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

INGENIERIA AMBIENTALYOPAL

2015

FISICA Y SU RELACION CON OTRAS DISCIPLINAS

FERNANDO PINTO RODRIGUEZ

Ing. Quevin Yohan BarreraFISICA 1

FUNDACION UNIVERSITARIA DE SAN GIL UNISANGILFACULTA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

INGENIERIA AMBIENTALYOPAL

2015

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

FISICA.......................................................................................................4

Relación de física con la astronomía...............................................................5

Relación de la física con la química................................................................5

Relación de la física con la biología................................................................6

Relación de la física con los deportes.............................................................7

Relación de la física con la geología...............................................................8

Relación de la física con la psicología.............................................................9

Relación de la física con la matemática...........................................................9

Ejemplos de la aplicación de la física en la ingeniería ambiental.......................10

Conclusiones.............................................................................................10

INTRODUCCION

La importancia de este trabajo es dar a conocer sobre las relaciones que tiene la física con las demás ciencias, la física estudia las propiedades y el comportamiento de la materia y energía en conclusión la física estudia todo lo que encontramos a nuestro alrededor porque todo está formado por energía y materia. Para el estudio específico de cada una de estas existen diferentes ramas como por EJ: La biología, astronomía, química, matemática, geografía, geología, entre otras.

FISICA

Es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia (como también cualquier cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), así como al tiempo, el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre sí, la física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía es una de sus disciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue considerada dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.

Relación de física con la astronomía

La Astronomía es más antigua que la física. En realidad, dio origen a la física al mostrar la hermosa simplicidad del movimiento de las estrellas y planetas, cuya comprensión fue el comienzo de la física. Pero el descubrimiento más notable de toda la astronomía es que las estrellas están hechas de átomos de la misma naturaleza de los que encontramos en la tierra.Aun cuando no podemos reproducir las condiciones en la tierra usando leyes básicas de la física, podemos decir, a menudo con precisión, o muy aproximadamente, qué sucederá. Así es como la física ayuda a la astronomía. Por extraño que parezca, comprendemos la distribución de materia en el interior del sol mucho mejor que lo que comprendemos el interior de la tierra. Lo que sucede en el interior de una estrella se comprende mejor que lo que pudiera adivinarse de la dificultad de tener que mirar un pequeño punto luminoso a través de un telescopio, porque podemos calcular qué deben hacer los átomos en las estrellas en la mayoría de las circunstancias. Uno de los descubrimientos más impresionantes fue el origen de la energía de las estrellas, qué hace que continúen quemándose.

Relación de la física con la química

La ciencia quizás más profundamente afectada por la física es la química.Históricamente, en su comienzo, la química trataba casi enteramente de lo que ahora llamamos química inorgánica, la química de las sustancias que no están asociadas con los objetos vivientes. Se necesitó de un análisis considerable para descubrir la existencia de muchos elementos y sus relaciones cómo forman los numerosos compuestos relativamente simples que se encuentran en las rocas, la tierra, etc. Esta química primitiva fue muy importante para la física. La interacción entre las dos ciencias era muy grande porque la teoría de los átomos fue comprobada en gran parte con experimentos de química. La teoría de la química, es decir, de las reacciones mismas, fue resumida ampliamente en la tabla periódica de Mendeleev, la cual establece numerosas relaciones extrañas entre los diversos elementos, y fue la colección de reglas sobre qué sustancia se combina con cuál otra y cómo, lo que constituyó la química inorgánica. Todas estas reglas se explicaron por fin, en principio, por la mecánica cuántica, y por tanto, la química teórica es en realidad física.

Resulta así muy difícil predecir precisamente qué sucederá en una reacción química dada; sin embargo, la parte más profunda de la química teórica debe terminar en la mecánica cuántica. Hay también una rama de la física y la química que ambas ciencias desarrollaron conjuntamente y que es en extremo importante. Este es el método estadístico aplicado a una situación en que hay leyes mecánicas, que se llama propiamente, mecánica estadística. Cualquier situación química implica un gran número de átomos y hemos visto que los átomos se agitan todos en una forma complicada y casual. Si pudiéramos analizar cada colisión y fuéramos capaces de seguir en detalle el movimiento de cada molécula, esperaríamos poder deducir lo que sucede, pero enorme cantidad de datos que se necesitan para seguir la trayectoria de todas esas moléculas exceden con mucho la capacidad de cualquier computadora, y, por cierto, la capacidad de la mente, que fue necesario desarrollar un método para tratar con tales situaciones complicadas. La mecánica estadística es entonces la ciencia de los fenómenos del calor, o la termodinámica. La química inorgánica es una ciencia, ahora reducida esencialmente a lo que se llama la físico-química y la química cuántica; la físico-química para estudiar las velocidades con que ocurren las reacciones y qué es lo que está sucediendo en detalle (¿cómo chocan las moléculas? ¿Qué parte se rompe primero?, etc.), y la química cuántica para ayudarnos a comprender 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 los seres vivos. Por un tiempo se creyó que las sustancias que están asociadas con las cosas vivientes eran tan maravillosas que no podían manufacturarse a partir de materiales inorgánicos. Esto no es cierto, en

absoluto; son exactamente lo mismo que las sustancias hechas en química inorgánica. Pero tienen arreglos más complicados de los átomos.

Relación de la física con la biología

Había una interesante relación primaria entre la física y la biología en la cual la biología ayudaba a la física en el descubrimiento de la conservación de la energía, lo cual fue, por primera vez, demostrado por Mayer en conexión con la cantidad de calor que recibe y cede una criatura viva Si miramos más de cerca los procesos biológicos de los animales vivos, vemos muchos fenómenos físicos: la circulación de la sangre, bombas, presión, etc. Hay nervios: sabemos qué es lo que pasa cuando pisamos una piedra puntiaguda, y que de una manera u otra la información va desde la pierna hacia arriba.

Es interesante cómo sucede. En sus estudios sobre los nervios, los biólogos han llegado a la conclusión que los nervios son tubos muy finos con una compleja pared muy delgada; a través de esta pared la célula bombea iones; así, hay iones positivos en el exterior y negativos en el interior, como en un capacitor. Ahora bien, esta membrana tiene una propiedad interesante; si se "descarga" en un lugar, es decir, si algunos iones son capaces de atravesar en algún lugar de manera que allí se reduce el voltaje eléctrico, dicha influencia eléctrica se hace sentir sobre los iones vecinos y afecta la membrana de tal manera, que deja pasar también los iones en los puntos vecinos. Esto a su vez la afecta más allá, etc., y así hay una onda de "penetrabilidad" de la membrana que recorre la fibra cuando se "excita" en un punto, al pararse sobre una piedra puntiaguda. Esta onda es algo análogo a una larga secuencia de fichas de dominó verticales; si se empuja la del extremo, esta empuja a la próxima, etc. Por cierto, esto transmitirá solamente un mensaje, a no ser que las fichas de dominó se paren de nuevo; en forma análoga, en una célula nerviosa hay procesos que bombean lentamente de nuevo los iones hacia afuera para que el nervio quede listo para el próximo impulso. Así es como sabemos lo que estamos haciendo (o por lo menos dónde estamos). Por supuesto, los efectos eléctricos asociados con este impulso nervioso pueden captarse con instrumentos eléctricos y, debido a que son efectos eléctricos, es evidente que la física de los efectos eléctricos ha tenido mucha influencia en la comprensión del fenómeno. El efecto opuesto es que, desde algún lugar del cerebro, se envía hacia afuera un mensaje a lo largo de un nervio. ¿Qué sucede en el extremo del nervio? Allí el nervio se ramifica en hilitos finos, conectadas a una estructura cerca de un músculo llamada placa terminal.

Por razones que no se comprenden con exactitud, cuando un impulso llega al término del nervio, se eyectan pequeños paquetes (cinco a diez moléculas de una vez) de un compuesto químico llamado acetilcolina que afectan la fibra muscular y la hacen contraerse -¡Cuán simple! ¿Qué hace que se contraiga un músculo? Un músculo es un número muy grande de fibras muy cerca unas de otras, que

contiene dos sustancias diferentes, miosina y actomiosina, pero el mecanismo mediante el cual la reacción química inducida por la acetilcolina puede modificar las dimensiones de la molécula es aún desconocido. Así, los procesos fundamentales en el músculo que producen los movimientos mecánicos no se conocen.

Relación de la física con los 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.

Relación de la física con la geología

Al relacionar la física con la geología surge La geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos).

Dentro de la geofísica se distinguen dos grandes ramas: La geofísica interna y la geofísica externa.El objetivo de los geofísicos es deducir las propiedades físicas de la Tierra, junto a su composición interna, a partir de diversos fenómenos físicos. Estudian el campo geomagnético, el paleomagnetismo en rocas y suelos, los fenómenos de flujo de calor en el interior terrestre, la fuerza de la gravedad y la propagación de ondas sísmicas (sismología), por ejemplo. Como subcampo, la geofísica aplicada investiga, con propósitos relacionados con el ser humano, características de escala muy pequeña y poco profundas en la corteza, como pequeños domos, sinclinales y fallas. La geofísica de exploración combina también información física y geológica para resolver problemas prácticos relacionados con la búsqueda de petróleo y gas, con la localización de estratos de agua, con la detección de yacimientos con menas nuevas de metales y con diversos tipos de ingeniería civil.

Relación de la física con la psicología

Existe una brecha entre los campos de la Física y la Psicología. De hecho, entre la Física y la Psicología existe un verdadero abismo. Eso es comprensible si tomamos en cuenta las diferentes historias y objetivos de cada una de estas disciplinas. Pero no tendría que seguir siendo así en el futuro, especialmente si tenemos en cuenta el hecho de que ambas disciplinas apuntan a expandir nuestro conocimiento; si tenemos en cuenta el hecho que en el mundo a nuestro alrededor todo está conectado a todo mediante una línea de comunicación. Todas las cosas parecen estar relacionadas mediante conexiones casuales o, según ha sugerido el físico Wolfgang Pauli y el psicólogo Carl Jung, mediante cierto "principio de conexión a causal".

La brecha puede cerrarse, el abismo se puede llenar. Uno de los resultados de mi artículo previo "Sintiendo el futuro: Premoniciones y Precognición - Elementos prácticos y teóricos" fue un diálogo con Tomasz Witkowski (T.W.), un reconocido representante polaco de una escuela de Psicología en particular, un autor prolífico, racionalista y escéptico. Considero ello como una señal positiva. No fue un diálogo fácil. Ambos bandos sospechan uno del otro, a veces se dejan llevar por las emociones. Los argumentos utilizados no siempre estaban bien enfocados. Esto es natural, y el psicólogo lo sabe por experiencia profesional mejor incluso que el físico.

Relación de la física con la matemática

Las ecuaciones diferenciales, pero de más antiguo la geometría y de más próximo otras ramas como la topología están tan íntimamente pegadas a la física que casi parecen parientes consanguíneos, sin embargo, lo parecen, ¿pero lo son en realidad?

Durante la primera parte del siglo XX con el nacimiento de Bourbaki hubo un distanciamiento entre ambas que sirven para recordarnos que son dos saberes distintos, dos formas de conocimiento que pueden caminar juntos, pero no siempre revueltos, y esto conviene en el tiempo en el que la modelización está tan en auge que se está banalizando la potencia de esta aparentemente casi ilimitada herramienta a fuer de usarla sin ton ni son, y no siempre con igual valor o resultado.

Ejemplos de la aplicación de la física en la ingeniería ambiental

Primero que toda la física estudia todos los fenómenos naturales, un ingeniero ambiental debe tener buenos conocimientos sobre la física y saberlos poner en práctica para la realización de distintos proyectos ambientales, debe interpretar los fenómenos de la naturaleza por medio de expresiones o modelos matemáticos,Físicos y químicos relacionados con el ámbito ambiental.El Ingeniero Ambiental aplica la Física para operar sistemas de tratamientos de aguas residuales, para sistemas de recolección y tratamiento de residuos, para hacer estudios de contaminación, para otorgar licencias ambientales a las construcciones, entre muchas otras aplicaciones. Por eso, la física es considerada como una Ciencia Básica para un Ingeniero Ambiental; Sino sabemos física, no podremos realizar ningún estudio ni actividad ya que no tendremos conocimientos sobre las ecuaciones y reglas que se utilizan.Queda claro entonces que la Física es necesaria para el estudio de la Ingeniería Ambiental, y por ende, para la consecución de un ambiente más sano y sostenible.

Conclusiones

Podemos concluir que este trabajo fue mi importante para nosotros porque nos pudimos dar cuenta lo importante que es la física para nuestra carrera como ingenieros ambientales ya que se utilizan para realizar cualquier estudio o plan ambiental, la física se relaciona con muchas otras ciencias fortaleciendo así sus ecuaciones y operaciones para obtener una mayor eficiencia en estos estudios o actividades.