Introducción - Ciencia en la Escuela

Introducción

II
Leonor Giménez de Mendoza. Presidenta
Morella Pacheco Ramella. Vice-Presidenta
Directores
Alfredo Guinand Baldó
Leopoldo Márquez Áñez
Vicente Pérez Dávila
Carlos Eduardo Quintero Mancera
Asdrúbal Baptista
Rafael Antonio Sucre Matos
José Antonio Silva Pulido
Manuel Felipe Larrazábal Aguerrevere
Alejandro Yanes Puigbó
Gerentes
Alicia Pimentel. Gerente General
Daniela Egui. Gerente de Proyectos
Rubén Montero. Gerente de Administración y Servicios Compartidos
Juan Alberto Seijas. Gerente de Relaciones con el Entorno
Alejandro Reyes. Gerente de Investigación y Desarrollo
Coordinadores de Área
María Bellorín. Desarrollo Comunitario Oriente
Gisela Goyo. Ediciones
Higinia Herrera. Voluntariado Corporativo
Elizabeth Monascal. Desarrollo Comunitario Centro Occidente
Isabel Mosqueda. Educación para el Trabajo y Formación Docente
Manuel Rodríguez Campos. Historia de Venezuela
Renato Valdivieso. Educación Básica
Miranda Zanón. Donaciones y Salud
Centros Especializados
Casa Alejo Zuloaga
Rafael Castro. Director
Casa de Estudio de la Historia de Venezuela
“Lorenzo A. Mendoza Quintero”
Susana Sará. Coordinadora
Fundación Empresas Polar
2da. Avenida de Los Cortijos de Lourdes
Edificio Fundación Empresas Polar, piso 1.
Teléfonos: (0212) 202.75.30 y 202.58.65
www.fundacionempresaspolar.org
© Fundación Empresas Polar. 2007
Colección Física a diario
HECHO EL DEPÓSITO DE LEY
Depósito legal lf2592008530837
ISBN 978-980-379-186-5
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
Coordinador de la colección
Renato Valdivieso (Fundación Empresas Polar)
Coordinador Académico
Claudio Mendoza (IVIC/CeCalCULA)
Colaboradores
Carlos Abad (CIDA)
Manuel Bautista (IVIC)
Ismardo Bonalde (IVIC)
Ángel Manuel Bongiovanni (CIDA)
César Briceño Ávila (CIDA)
Gustavo Bruzual (CIDA)
Rogelio Chovet
Ángel Delgado (UPEL)
Ignacio Ferrín (ULA)
Yajaira Freites (IVIC)
Jesús González (ULA)
Luis Emilio Guerrero (USB)
Grupo de Tecnologías Educativas (CPTM)
Luis Herrera Cometta (UCV)
Institute of Physics*
Natalia León (UCV)
Elizabeth Loseto (CSLC)
Gladis Magris (CIDA)
Arístides Marcano (Delaware State University)
Isbelia Martín (USB)
Miguel Martín (UCV)
Rodrigo Medina (IVIC)
Ernesto Medina Dagger (IVIC)
Alejandra Melfo (ULA)
Luis Núñez (ULA/CeCalCULA)
Marielba Núñez (Periodista de Ciencia)
Ricardo Paredes (IVIC)
Ermanno Pietrosemoli (ULA)
Héctor Rago (ULA)
Álvaro Restuccia (USB)
Inírida Rodríguez (UCV)
América M. Sáenz Guzmán (CSLC)
Pedro A. Serena (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid)
Leonardo Trujillo (IVIC/CIFT-Trieste)
Víctor Villalba (IVIC)
Kathy Vivas (CIDA)
Validador
Rodrigo Medina (IVIC)
Corrección
Teresa Casique
Diseño, investigación gráfica, ilustraciones y desarrollo
Rogelio F. Chovet
* La tira cómica “Inténtalo en casa” se publica originalmente en Interactions, el
periódico de los miembros del Institute of Physics del Reino Unido. Es reproducido
aquí con el permiso de esta Institución (www.iop.org).
CeCalCULA: Centro Nacional de Cálculo Científico de la Universidad de Los Andes
CIDA: Centro de Investigaciones de Astronomía
CPTM: Corporación Parque Tecnológico de Mérida
CSLC: Colegio Santiago León de Caracas
IVIC: Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
UCV: Universidad Central de Venezuela
ULA: Universidad de Los Andes
UPEL: Universidad Pedagógica Experimental Libertador
USB: Universidad Simón Bolívar

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
Presentación
ísica a diario es la séptima colección de materiales educativos que Empresas Polar, a través
de su Fundación, pone a disposición de la juventud venezolana. Con este nuevo esfuerzo
editorial damos continuidad a nuestro empeño de contribuir, por diversas vías, a mejorar la
educación venezolana en todos sus niveles y, particularmente, en lo tocante a la enseñanza de la
ciencia en las escuelas y liceos de todo el territorio nacional, pues no sólo reconocemos la innegable
importancia de la ciencia y la tecnología en el mundo de hoy sino también la imperiosa necesidad
de informar y entusiasmar a miles y miles de jóvenes para que se incorporen a la maravillosa aventura
del conocimiento.
Física a diario está dirigida, principalmente, a los estudiantes de secundaria y sus docentes, pero los
más jóvenes encontrarán información divertida y experimentos sencillos que podrán realizar en las
aulas de clase, junto con sus maestros y estamos seguros de que esta obra también atraerá la atención
de lectores de todas las edades por la manera en que están tratados los temas y porque todos
podemos y debemos seguir aprendiendo a lo largo de nuestra vida desde lo que sabemos y lo que
nos interesa.
En los veintiséis fascículos de Física a diario un grupo de calificados científicos y docentes venezolanos
nos transportará hasta las lejanas galaxias o nos hará penetrar el micromundo de los átomos y las
moléculas para explicarnos los conceptos fundamentales de la física y sus implicaciones en nuestra
vida cotidiana. La energía, la electricidad, el Sol, el calor, la luz, la nanotecnología, la gravitación universal,
el modelo estándar de la materia, el Big bang, son algunos de los grandes temas que encontrarán
en esta nueva colección. También se reseñarán los retos de la física del siglo XXI, mostrando además
detalles interesantes y curiosidades en torno a los fenómenos de la naturaleza, la física médica o
sobre toda la ciencia que hay en los deportes.
Finalmente, queremos reconocer y agradecer a la Cadena Capriles por su extraordinaria disposición
y cooperación para hacer posible que Física a diario llegue, encartado gratuitamente en el diario
Últimas Noticias, a las manos de millones de lectores de todo el país, como expresión de la
responsabilidad social de Empresas Polar y de su compromiso con Venezuela.
Leonor Giménez de Mendoza
Presidenta Fundación Empresas Polar
III

IV
ara las personas que trabajan como
físicos, así sean investigadores, académicos,
profesores de secundaria,
estudiantes universitarios, inclusive aquéllos
que se graduaron como físicos pero
ejercen otra carrera, el día a día se manifiesta
como una aventura intelectual. Son
mentes inquisitivas que manejan con
agilidad la espada de los modelos matemáticos
y las mediciones, un arte marcial
anciano que cabalga sobre los hombros
de gigantes y se aprende con paciencia y
humildad. No hay problema que se resista,
no hay solución a la que le falte estética.
La física siempre funciona, regula las cosas
más chiquitas, más grandes, más complejas,
más absurdas. Está en el tic-tac de la
cotidianidad, el Universo pues.
¿Cómo hacemos para que los potenciales
físicos lleguen temprano al templo del
saber? ¿Qué tenemos que inventar para
que nuestros vecinos se sensibilicen por
el tejido de la realidad, para que el maestro
transmita la emoción que llega desde las
fronteras del conocimiento? Éstos son
algunos de los retos que nos ha propuesto
Fundación Empresas Polar en esta serie de
fascículos que en su primer día bautizamos
con el nombre de Física a diario, y para la
cual nos dieron total libertad de realización.
Nos pareció, primeramente, que Física a
diario no debía competir con los libros de
texto que utilizan los estudiantes de secundaría.
Más que una serie de monografías,
sería algo así como un “periodiquito”
parecido a los que encartan los diarios los
domingos y cuyos formatos poco han
cambiado en décadas. Lorenzo y Pepita,
Popeye, Dick Tracy, Olafo, El Fantasma son
algunos de los héroes dominicales donde
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
buscamos inspiración. Nos decidimos
entonces por series temáticas de experimentos
y material de lectura variado con
todos los potenciales lectores en mente:
niños y adultos, teóricos y experimentalistas,
aficionados e indiferentes.
Aunque la columna vertebral de la serie
son los conceptos básicos de la física –las
leyes de Newton, momento, energía, leyes
de conservación, el calor, el electromagnetismo,
la luz, etc.– también tratamos de
plasmar la diversidad del universo físico.
Esto en sí es un reto ya que implica la
conjugación de conceptos, objetos y procesos
físicos que van desde las partículas
fundamentales hasta las galaxias, pero
también nadar en las aguas más profundas
de las nuevas revoluciones tecnológicas
como la nanotecnología, la informática,
las comunicaciones, la fotónica, la espintrónica,
la optrónica, la e-ciencia y la bioingeniería.
Para este propósito, afortunadamente,
contamos con las contribuciones
de una comunidad amplia de físicos de las
Universidades Central de Venezuela, Simón
Bolívar, de Los Andes, Pedagógica Experimental
Libertador, del Estado de Delaware
de Estados Unidos, el Instituto Venezolano
de Investigaciones Científicas, el Centro
de Investigaciones de Astronomía, el
Instituto de Ciencia de Materiales de
Madrid en España, la Corporación Parque
Tecnológico de Mérida y el Colegio
Santiago de León de Caracas. Cada colaborador
sumó su perspicacia, enfoque personal
y entusiasta para terminar con veintiséis
fascículos de primera calidad. Los
podemos considerar un manifiesto de
compromiso de esta comunidad por la
popularización de la ciencia.

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
En las diferentes series de fascículos que
hasta ahora ha producido Fundación
Empresas Polar sobre ciencia y matemáticas
básicas, siempre se ha destacado
el aspecto histórico de las respectivas
disciplinas. En nuestro caso, en vez de picotear
la densa e ilustre historia de la física
que se remonta a los griegos hace 2.500
años, empieza a consolidarse con la revolución
científica del siglo XVII para poco a
poco darle cuerpo a la vendimia del siglo
XX, el “siglo de la física”, nos conformamos
con una meta más modesta y necesaria:
empezar a delinear de la mano de la Dra.
Yajaira Freites (IVIC) la historia de la física
en Venezuela. Nuestros protagonistas son
entonces Alejandro von Humboldt, Andrés
Bello, Alejandro Ibarra, Luis Ugueto, Clemencia
García Villasmil, Alberto Smith,
Manuel Bemporad, Humberto Fernández
Morán, Guillermo Rada, Jurgen Stock, por
mencionar algunos.
Más aún, con el propósito de reseñar la
versatilidad del físico en la arena profesional,
los problemas que encuentra en el
ejercicio de su carrera o físicos que cultivan
seriamente otras actividades como la
música, incluimos una serie de entrevistas
realizadas por la periodista Marielba
Núñez. La selección de los entrevistados
ha sido hecha buscando diversidad más
que notoriedad, y con el propósito de
ilustrar el rango de posibilidades que tiene
un individuo que se decide por estudiar
física.
En el sutil proceso de resaltar nuestra disciplina
en el entorno cotidiano, de aclarar
una explicación mediante el apoyo gráfico,
de vestir los fascículos con un formato
atractivo y fresco, o como dicen los chamos,
para que la cosa sea fina, tenemos
que darle crédito a la experiencia, ingenio
y dedicación de Rogelio Chovet, diseñador
gráfico y productor de Física a diario. En
especial, su sección “Deportes”, que además
de detallar los curiosos aspectos físicos
en una gama amplia de actividades deportivas,
constituye un merecido reconocimiento
a los logros internacionales de
nuestros más destacados atletas.
Por otra parte, los fascículos hacen énfasis
en experimentos caseros, en la construcción
de dispositivos rudimentarios para
medir y en la comprobación de hipótesis
experimentalmente. Incluimos setenta
experiencias de este tipo, muchas de ellas
descritas en la tira cómica “Inténtalo en
casa” que reproducimos y traducimos con
el amable permiso del Institute of Physics
del Reino Unido.
Una cosa importante que emerge de esta
experiencia es que encontramos virtualmente
imposible hoy en día hablar de física
sin aludir a la teoría cuántica y a la relatividad
de Einstein. Los fascículos de Física
a diario están llenos de estas referencias,
lo que nos lleva a la conclusión de que la
enseñanza de la física básica en los liceos
debe ser, de alguna forma, repensada para
introducir de manera somera estos enfoques
teóricos y a fin de fomentar discusiones
en clase sobre la actualidad científica
y tecnológica. Para una generación
que ha crecido en la Internet y que merienda
en los cybers, más que prácticas de
laboratorio demanda participación activa
en los grandes experimentos científicos
del momento. Cosa que ya se puede si se
aprovecha la ubicuidad y el potencial del
cyberespacio: aprender ciencia como los
científicos, es decir, haciendo ciencia y en
equipos globales.
Claudio Mendoza, IVIC/CeCalCULA
V

VI
El coco de la física
on frecuencia escuchamos expresiones
como “el coco de la física”
y “para saber física hay que ser un
coco”. ¿Es esto cierto o podemos cambiar
la percepción de la realidad?
Es común encontrar niños a temprana
edad con deseos de ser científicos cuando
sean grandes. Los cautiva hacer experimentos
llamativos y contestar preguntas
sobre la naturaleza y los fenómenos que
los rodean; sin embargo, a medida que
pasan los años de escolaridad, esa inquietud
va disminuyendo hasta llegar casi a
extinguirse en la mayoría de los casos.
¿Qué ocurre? ¿Será que todo está inventado
y que no tiene sentido intentar responder
esas preguntas? ¿O es que la escuela
formal, sus programas y sus métodos de
enseñanza nos alejan del pensamiento
intuitivo?
Años de experiencia en docencia me han
enseñado que se debe fomentar esa
iniciativa infantil de generar preguntas y
buscar las respuestas para que no decaiga
la curiosidad por los fenómenos naturales.
Es necesario generar espacios durante las
clases destinados a la lectura de artículos
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
de actualidad científica y a su respectiva
discusión. Es importante un cambio de
cultura en las escuelas que enseñe al niño
que las respuestas no son inmediatas y
que el docente no tiene por qué saberlas,
que el reto es buscarlas entre todos. Cuando
acostumbramos al alumno a que todo
lo recibe del docente empezamos el proceso
de extinguir la necesidad de seguir
buscando, conformándolo con una pequeña
parte de la respuesta. Lo que
queremos es desarrollar un pensamiento
lógico que prepare al estudiante para el
momento en que se enfrente con los
programas formales.
En la serie de fascículos Física a diario de
Fundación Empresas Polar que encarta el
diario Últimas Noticias encontraremos una
gran cantidad de artículos y experimentos
que permitirá a estudiantes, maestros, padres
y al público en general conocer la
increíble diversidad que tiene la física y
que, seguramente, aumentará el número
de preguntas cuyas respuestas todos trataremos
de responder.
Elizabeth Loseto
Colegio Santiago de León de Caracas
Proyecto Ciencia en la Escuela, Fundación Empresas Polar

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
Contenido de Física a diario
Temas principales
• El espacio y el tiempo
• Fuerza y movimiento
• Las interacciones fundamentales
en la naturaleza
• Los tres momentos de la física
• Energía, eterno encanto
• El comportamiento del calor
• Simetrías y leyes de conservación
• Todo en una bicicleta
• Los fluidos
• Líquidos cuánticos
• El sonido y las emociones
• La electricidad, energía de la modernidad
• ¿Qué es el campo electromagnético?
• El Sol de cerca
• La luz, esencia del Universo
• Las maravillosas posibilidades de la óptica
• De la electrónica a la espintrónica
• La física de las comunicaciones
• La nanotecnología
• La relatividad especial
• El modelo estándar de la materia
• La gravitación universal
• El Big Bang, el Universo y la cosmología
• El caos, discreto encanto de la simplicidad
• Climas extremos
• Complejidad biológica: la vida
• La nueva ciencia, la nueva sociedad
Ip
I s
VII

VIII
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > introducción
Series temáticas
Construye, mide, comprueba. Dispositivos
de construcción casera para medir.
Curiosidades. Detalles interesantes y
curiosos sobre fenómenos físicos de
nuestro entorno.
Deportes. La física en funcionamiento en
diferentes actividades deportivas.
El planeta Tierra. Temas de geofísica,
geología y petróleo.
Entrevistas. Testimonios de físicos en una
variedad de actividades profesionales.
Exploraciones planetarias. Misiones
espaciales recientes a los planetas y
otros objetos de nuestro Sistema Solar.
Física y salud. Adelantos, tecnología y
nuevos diagnósticos de la física médica.
Fisicosas. Objetos, conceptos, ecuaciones
y dispositivos físicos.
Inténtalo en casa. Tira cómica con experimentos
caseros realizados por dos
amigos.
La física en… Conceptos y procesos físicos
de nuestra cotidianidad.
La física en la historia. Temas sobre la
historia de la física en Venezuela desde
la época de la colonia.
Las siete maravillas de la física. Instalaciones
en el mundo para hacer física a
gran escala.
Prueba y verás. Experimentos caseros.
Retos. Problemas y rompecabezas.
Retos del siglo XXI. Líneas de investigación
y desarrollo de la física en las
próximas tres décadas.
Sabías que… Variedades físicas.
Tras el cielo azul. Temas sobre astronomía
y el cosmos.

Fascículo 1
Sabías que...
Un luchador de Tae Kwon Do
reacciona en apenas 0,18
segundos, casi el doble de
rápido de lo que tarda un ser
humano en pestañear. En la
foto, la venezolana Adriana
Carmona, medallista olímpica
de bronce.
El espacio,
la frontera final…
Capitán James T. Kirk,
Foto: Nave espacial Star Trek
Página 4.
El lanzamiento más rápido
La velocidad más alta lanzada por un
pitcher fue de 100,9 mph, efectuada por
Lynn Nolan Ryan (Angelinos de California)
en el estadio Anaheim, estado de California,
el 20 de agosto de 1974.
Página 6.
El espacio-tiempo
La física en... un reloj
Un reloj es un dispositivo que permite contabilizar
el paso del tiempo, ese tiempo que
sólo se percibe a través de una sucesión de
acontecimientos, cambios o movimientos.
Si nada se moviera o nada cambiara, no
podríamos percatarnos del paso del tiempo.
Página 7.

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
Fisicosas
El sistema de posicionamiento global
Isbelia Martín (Universidad Simón Bolívar, Caracas) y Claudio Mendoza (IVIC/CeCalCULA)
El sistema de posicionamiento global (GPS) es un sistema
de navegación por satélite que permite determinar la
posición de un objeto en cualquier parte del mundo con
una precisión de unos cuantos metros. Consta de 31 satélites
a 20.200 km de altura que cubren sincronizadamente todo
el globo terráqueo.
Para determinar una posición geográfica (latitud, longitud
y altitud), el instrumento local recibe la posición y hora de
varios satélites (al menos cuatro) por medio de microondas,
lo que permite, al comparar los retrasos de las señales
relativas a su reloj interno, medir con gran precisión la
distancia a cada uno de ellos, y así obtener la posición por
triangulación.
Para asegurar la precisión deseada, se utilizan en cada uno
de los satélites relojes atómicos. Como el reloj interno del
instrumento no está sincronizado con los de los satélites, se
necesitan al menos cuatro satélites para obtener una posición
absoluta. Los satélites se mueven y se encuentran por su
altura en un campo gravitacional diferente al de la superficie
de la Tierra, entonces se debe usar la teoría de relatividad
general de Einstein para hacer las respectivas correcciones
temporales relativistas, junto con las correcciones por
dispersión de la luz y los cambios de sistemas de referencia
inerciales a no inerciales.
La posición se encuentra
triangulando el valor de
posición de al menos
cuatro satélites.
Cada satélite manda su
localización y hora de
conexión.
Dibujo referencial sin escala

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
Manuel Bemporad:
El mundo que nos rodea está
impregnado de física
l mp3 inunda los oídos con nuestra música favorita. Gracias a la computadora
nos trasladamos a mundos virtuales. Pocas veces nos detenemos a pensar en
que esos dispositivos que cada vez se hacen más imprescindibles existen gracias
a la física. “El mundo que nos rodea, desde la cosa más sencilla hasta la más sofisticada,
todo está impregnado de consecuencias, de leyes y fenómenos de la física”, dice el
científico Manuel Bemporad.
¿Hay que ser un “cerebrito” para entender física?
El coco de las matemáticas y el coco de la física han sido creados artificialmente, porque
el que los domina adquiere un poder especial con respecto a los demás que no lo
comprenden. Hay que perderles el miedo y, cuando eso ocurra, se descubrirá que son
interesantes y que no requieren un esfuerzo enorme. Hubo una científica muy
importante, Madame Curie, que demostró que la física se le podía explicar a los niños.
¿Por qué la física es importante?
La física es la ciencia que explica lo que ocurre en la naturaleza. Todos los fenómenos
que ocurren alrededor de nosotros son fenómenos físicos. A veces no nos damos
cuenta de que siempre está actuando sobre nosotros una ley física.
Entonces es parte de la vida cotidiana.
Sí, y ha llegado a niveles de sofisticación muy grandes. Son cosas que sorprenden a
los abuelos. Mi mamá, que vivió 90 años, a lo largo de sus cien años de vida vio cómo
los carros a caballo eran sustituidos por el automóvil. También vio aparecer la televisión
y los satélites, vio el viaje a la Luna.
¿Para qué aprender física si no la necesito para usar avances tecnológicos?
Ese es un problema que se refiere no sólo a la física sino a cualquier ciencia. ¿Para qué
voy a estudiar el cuerpo humano si tengo un recetario donde me dan las medicinas?
La cosa no es así porque en la medida en que te interesas un poquito más, cuando se
presentan problemas que no están resueltos en el mataburros, vas a requerir más
conocimientos y vas a querer adquirirlos. Si no conocemos bien los fenómenos físicos
y cómo funcionan, es muy difícil que lleguemos a entender a la naturaleza, para que
ésta haga lo que nos interesa que haga.
La física en la historia
El Meridiano Cero en Venezuela
Yajaira Freites, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Caracas
Manuel Bemporad vino a Venezuela en el año
1954, desde su nativa Argentina, donde había
estudiado física en la Universidad de La Plata.
Llegó con un amigo escritor, que lo entusiasmó
sobre un país del que sabía muy poco, pero
que se convirtió en su hogar. En esa época aún
no existía la carrera de física en el país, y él
ayudó a crearla en la Universidad Central de
Venezuela y luego a organizar el Centro de
Física del Instituto Venezolano de
Investigaciones Científicas. Amó a la física
desde niño, cuando soñaba con ser astrónomo.
Admiró a Albert Einstein y a Stephen Hawking,
dos físicos que supieron cómo derrotar la
adversidad. Bemporad murió en el año 2007
dejándonos un legado de conocimientos.
uando Lino Revenga (1832-1895) hizo sus cálculos para el Anuario del Colegio de
Ingenieros de Venezuela de 1862, calculó el Meridiano de Caracas respecto al de
Greenwich en -04:27:39,4. Para ese entonces, no existía el Meridiano Cero sino que
los países tendían a tener el suyo propio, aunque para asuntos internacionales buscaran
una referencia como la del Meridiano de Cádiz (España), de París (Francia) o de Greenwich
(Inglaterra). Siendo colonia de España, las referencias cartográficas del país eran las del
Meridiano de Cádiz, pero en la medida en que Venezuela fue construyendo su propia
cartografía, empezó a tener como referencia el Meridiano de París y, en ocasiones, el de
Greenwich. En 1884 Venezuela participó en la Conferencia Internacional del Meridiano
Cero, y votó a favor de declarar como tal al de Greenwich. Sin embargo, a principios del
siglo XX, los partes meteorológicos del Observatorio Cajigal todavía indicaban la posición
del Observatorio en referencia al Meridiano de París (-04:37:04,25). En 1912, a instancias
de Luis Ugueto (1868-1936), director del Observatorio Cajigal, el gobierno del general Juan
Vicente Gómez (ilustración) adoptó la Hora Universal (UT) al considerar como referencia
Cero al Meridiano de Greenwich. De allí en adelante la Hora Legal de Venezuela se calculó
en UT -04:30, al escogerse en Venezuela el meridiano que pasa cerca de Villa de Cura. Tal
cambio también afectó a la cartografía que de ahora en adelante usaría a Greenwich como
su referencia. En enero de 1965, se cambió al Meridiano de Punta Playa (Delta Amacuro)
y la hora se calculó en UT -04:00, pero en diciembre de 2007 se volvió al Meridiano de Villa
de Cura.

¿Qué es el espacio
Isbelia Martín, Universidad Simón Bolívar,
Caracas
ichard Feynman, uno de los grandes
físicos del siglo XX, decía: “El
mundo natural es algo así como una
gran partida de ajedrez jugada por los
dioses, donde nosotros sólo somos espectadores
ignorantes de sus reglas. Pero si
observamos por un tiempo suficientemente
largo, podríamos entender algunas
de ellas. La física fundamental trata precisamente
de descubrir esas reglas.”
Una poderosa herramienta que los físicos
utilizamos para entender el mundo natural
es la de llevar una minuciosa bitácora de
las posiciones espaciales de los objetos que
estudiamos junto con su ocurrencia en el
tiempo. Este registro es necesario para
determinar el movimiento que describen
los objetos cuando interactúan entre ellos
y poder descubrir las propiedades intrínsecas
de esas interacciones para, luego,
establecer las leyes físicas que las gobiernan.
Usando la analogía de Feynman, el
espacio y el tiempo representan el tablero
donde se lleva a cabo el gran juego de ajedrez
de la naturaleza.
En el siglo XVII, la concepción del espacio
y del tiempo proveniente de una percepción
subjetiva de la naturaleza se abandonó
para convertirla en una herramienta
operacional. Ésta era la concepción clásica
de Newton donde el espacio, el tiempo y
los objetos eran independientes entre sí.
De hecho, el tiempo era sólo una cantidad
que permitía llevar el orden de los acontecimientos,
y el intervalo temporal entre dos
eventos, así como la distancia espacial entre
dos objetos en un instante, serían los mismos
para cualquier observador independientemente
de su movimiento. Pero
con el descubrimiento de la velocidad finita
y constante de la luz en el vacío para todos
los observadores que la midieran, el espacio-tiempo
rígido de Newton tuvo que
flexibilizarse. El tablero de ajedrez de la
naturaleza se podía estirar o encoger de
acuerdo con el movimiento de los observadores.
¿Pero qué tiene que ver la luz con el espacio
y el tiempo? La relación se establece
cuando respondemos a preguntas como,
¿qué significa medir distancias e intervalos
de tiempo? De una u otra manera siempre
tendremos a la luz como intermediaria en
las mediciones, y su valor constante origina
el concepto de relatividad del tiempo y
el espacio, ya que las magnitudes de estos
últimos dependen de las velocidades
relativas entre los observadores. La simultaneidad
temporal de los eventos también
va a estar sujeta al movimiento relativo de
los observadores: para uno puede que dos
eventos ocurran simultáneamente mientras
que para otro no. El tablero de ajedrez
de la naturaleza se hizo definitivamente
más flexible.
Ahora bien, si las medidas de distancia y
tiempo son relativas al movimiento de cada
observador, ¿cómo podemos entonces
hablar de reglas del juego o, más precisamente,
de leyes físicas de la naturaleza? En
respuesta, Albert Einstein propuso que la
descripción de las leyes físicas siempre sería
igual para todos los observadores “inerciales”,
o sea aquéllos que no tenían peso
y se movían entre ellos a velocidad constante.
Su Principio de Relatividad precisamente
define en la física a los que se denominan
“sistemas de referencia inerciales”.
Si los observadores pesaran estarían sometidos
a fuerzas gravitacionales, lo que signi-
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
fica que estarían acelerados. El observador
acelerado en general puede reportar
movimientos de objetos debidos a “fuerzas
ficticias” que son causadas por su propio
estado de movimiento y no por interacciones
intrínsecas entre los mismos objetos.
Inventa reglas del juego que sólo él ve pero
que los dioses originalmente no incluyeron.
Sin embargo, si los observadores pesados
se lanzaran en caída libre, podríamos considerarlos
inerciales por un instante de tiempo
momentáneo en una región muy pequeña
del espacio. En este caso las leyes
físicas que describirían serían las mismas
que las de sus colegas inerciales. Las fuerzas
atractivas gravitacionales tienen una
propiedad muy peculiar que las diferencia
del resto de las fuerzas fundamentales de
la naturaleza, y es que se pueden desaparecer
momentáneamente si el observador
escoge caer en caída libre. Este hecho fue
llevado a la categoría de principio físico por
Einstein quien le dio el nombre de Principio
de Equivalencia. Esto ocurre porque las
fuerzas gravitacionales aceleran a todos los

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
y qué es el tiempo?
Nave espacial posada
sobre la Tierra
Cohete con una
aceleración de
9,8 m/s 2
Al soltar la pelota ésta
adquiere una aceleración
de 9,8 m/s 2
El Principio de Equivalencia de Einstein enuncia
que un sistema en un campo gravitacional,
por ejemplo un cohete en la plataforma de
lanzamiento en la Tierra, es indistinguible de
uno acelerado, o sea ese mismo cohete en el
espacio externo viajando con una aceleración
igual a la que adquieren los cuerpos que caen
en la superficie de la Tierra (9,8 m/s 2).
Al soltar la pelota ésta
adquiere una aceleración
de 9,8 m/s 2
cuerpos por igual independientemente de
su composición interna, comportándose
por un instante como fuerzas ficticias que
pueden desaparecer con un simple cambio
de sistema de referencia, el de un observador
en caída libre.
¿Cómo sería el espacio-tiempo para los
observadores pesados? La presencia de
fuerzas gravitacionales hace que la luz
también "pese". Esto causa que al pasar
cerca de objetos muy masivos la trayectoria
de la luz se desvíe de una línea recta.
Las medidas de distancias e intervalos de
tiempo para los observadores pesados
entonces son distintas a las de los observadores
alejados de cuerpos masivos,
adicionalmente a las diferencias debidas a
sus velocidades relativas. De hecho los intervalos
de tiempo en la superficie de la Tierra
son más largos que los de un satélite en
órbita. Los sistemas de posicionamiento
global (GPS) permanentemente deben
corregir esas diferencias para sincronizar
El efecto de la fuerza de
gravedad es darle curvatura
al espacio-tiempo. En la
cercanía de un cuerpo, la luz
ya no viaja en línea recta.
sus relojes atómicos con los relojes en la
superficie terrestre. El tablero de ajedrez
no solamente es flexible sino que está
distorsionado por la presencia de la fuerza
de gravedad. Más aún, el espacio-tiempo
es la manifestación misma de los campos
gravitacionales y, como tal, una pieza más
del juego de ajedrez que interactúa con las
otras y cambia de estado continuamente.
Tenemos al final un juego muy complicado
donde el tablero no sólo es flexible sino
que condiciona las jugadas de las demás
piezas y éstas a su vez lo moldean a él.
Cuando queremos hacer una descripción
del espacio-tiempo a distancias y lapsos
muy pequeños, nos encontramos nuevamente
con problemas. La naturaleza impone
limitaciones a la precisión de las
medidas e inclusive en la determinación
de los instantes de tiempo en los cuales los
eventos atómicos ocurren. El Principio de
Incertidumbre de Heisenberg establece
que en los eventos microscópicos la preci-
sión de la medida de las distancias es inversamente
proporcional a la de las velocidades,
igual que la del tiempo es inversamente
proporcional a la de las energías.
En consecuencia, el tablero de ajedrez en
estas escalas se torna borroso y distorsionado.
Para medir distancias usando la luz
necesitamos del tiempo, y para medir el
tiempo requerimos que los objetos cambien
de estado. Para que cambien de estado
son necesarias la diversidad de estados y
una conciencia que pueda reconocer esa
diversidad. Entonces, ¿está el tiempo sólo
en la conciencia del que desea conocer las
reglas del juego? O en realidad, ¿tendrá
existencia física propia?
RETO
¿Cuántas veces rota
la Tierra durante un
año de 365 días?

Prueba y verás
La bolsa de té voladora
Parque Tecnológico de Mérida
oma una bolsita de té y con cuidado le cortas con unas
tijeras la parte superior, donde está la cabuyita. Vacía el
té de la bolsita (guárdalo para hacer tu infusión), y cuidadosamente
con un dedo abre la bolsita hasta lograr algo parecido
a un cilindro. Mantén la bolsa abierta verticalmente en un plato
de peltre o de cerámica, luego prende con un fósforo la parte
superior. Observa qué sucede.
Verás que la bolsa empieza a quemarse de arriba hacia abajo, y
cuando ya la llama está llegando a la base de la bolsa, se eleva
rápidamente como si fuera un cohete. ¿Qué pasa?
El material de la bolsa es muy liviano y al quemarse se va haciendo
más liviano. Como la llama calienta el aire circundante, éste se
hace menos denso y sube creando una corriente de aire caliente
ascendente. Mientras sube el aire caliente, llega un momento en
que el peso de la bolsa sin quemar se hace más pequeño que la
fuerza ascendente del aire, y por eso el resto de la bolsa sube. Si
observas con detenimiento verás que aunque la bolsa esté totalmente
quemada, sus cenizas seguirán subiendo.
¡Se necesita la supervisión de un adulto para encender el fósforo!
Deportes
El lanzamiento más rápido
Rogelio F. Chovet
l 20 de agosto de 1974, el pitcher Nolan Ryan lanzó una pelota de
béisbol a la velocidad de 100,9 mph (millas por hora). Esta velocidad
es la más alta medida en un juego de este deporte a nivel profesional.
La velocidad es una relación del desplazamiento que recorre un objeto
en un tiempo determinado. El valor 100,9 mph significa que la pelota lanzada
por Ryan, si mantenía esa velocidad constante, hubiera recorrido
100,9 millas (1 milla equivale a 1 609 metros) en una hora, o sea, 162 348
m/h. Si lo queremos llevar a la unidad de tiempo segundo, debemos dividir
este último valor entre 3.600 ya que una hora tiene esa cantidad de
segundos. Por ello la pelota lanzada por este pitcher recorrió un poco más
de 45 metros en un segundo.
V= d t
=
45,1m
1 s
=
162,4 km
1 h
=100,9 mph
Si la distancia entre el bateador y el lanzador de la pelota es de un poco
más de 18 metros, entonces podemos calcular el tiempo que tiene el
bateador para golpear la pelota de béisbol utilizando la fórmula:
V= d t
t= d V
= 18 m
45 m/s
= 0,4 s
Por ello, el bateador tiene un poco menos de la mitad de un segundo
desde que el lanzador arroja la bola para mover el bate y golpearla.
Sólo la práctica de este deporte puede darnos esa posibilidad, el
poder batear una bola de béisbol.
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
V= d t
V= Velocidad
d= Desplazamiento
t = Tiempo

fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
La física en... un reloj
Evento repetitivo que se cuenta
Parque Tecnológico de Mérida
n reloj es un dispositivo que permite contabilizar el paso del
tiempo, ese tiempo que sólo se percibe a través de una sucesión
de acontecimientos, cambios o movimientos. Si nada
se moviera o nada cambiara, no podríamos percatarnos del paso
del tiempo. De allí que el principio de funcionamiento de un
reloj es la generación de un acontecimiento recurrente: una
acción física que se repite de forma regular y se cuenta, lo
cual hace posible comparar el intervalo en que ocurre un
evento con el número de las acciones regulares que produce
el reloj mientras acaece dicho evento.
La acción recurrente que se cuenta en un reloj mecánico
como el antiguo “cucú” es la oscilación de un péndulo.
El número de oscilaciones se registra mediante
un mecanismo de engranajes que hace girar las agujas
del reloj.
En los hoy populares relojes digitales, se sustituyen
los engranajes por circuitos electrónicos y el péndulo
por un cristal de cuarzo integrado a un circuito eléctrico.
En este caso, la acción física regular, periódica,
que se contabiliza son las vibraciones del cristal transformadas
en una secuencia de pulsos binarios hasta
activar un exhibidor digital o numérico.
Curiosidades
¿Vuelan los aviones en
el espacio exterior?
Ángel Delgado, Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Caracas
os aviones y las aves, al igual que los
helicópteros o cualquier vehículo de
transporte aéreo a motor, están
diseñados para que las partículas de aire
se muevan por encima de las alas o hélices
con mayor velocidad que por la parte
inferior. Esto hace que la presión sobre la
parte superior de las alas o hélices sea menor
y se logre el empuje necesario hacia
arriba para que el vehículo se pueda elevar.
La presión, al ser mayor abajo, produce
como respuesta un empuje que hace que
el aparato se mantenga suspendido. En el
espacio exterior, la atmósfera es muy
A Batería
B Oscilador de cuarzo
C Circuito integrado
D Motor: magneto y
bobina
E Engranajes
liviana, no existen casi partículas de aire
que ejerzan presión sobre la nave. Por lo
tanto, se hace imposible que el aparato se
eleve al no tener el empuje necesario, esto
sin contar que los motores impulsores de
las naves utilizan el oxígeno del aire para
poder funcionar.

Tras el cielo azul
fundación EMPRESAS POLAR > física a diario > fascículo 1
La dictadura del tiempo
Carlos Abad, Centro de Investigaciones de Astronomía, Mérida
esde su origen, la astronomía se
ha estudiado en todas partes de
la Tierra, pues el cielo y su atractivo
han sido los mismos para todos. Pronto
nos dimos cuenta de que, aparentemente,
los movimientos de los dos cuerpos más
grandes que vemos en el cielo eran periódicos;
es decir, se repetían cada cierto tiempo
y en forma constante. Nos dimos cuenta
de las fases lunares y de los movimientos
del Sol al amanecer. Muy pronto comprendimos
que debíamos acoplarnos a ellos.
Cuando falta el Sol, descansamos. Cuando
está presente, “hacemos nuestra vida”.
El ritmo cotidiano del movimiento aparente
del Sol guía nuestro ritmo biológico. Y no
sólo el nuestro, sino el de la casi totalidad
de los animales. De la misma forma, si amanecía
el Sol por un lado del horizonte,
significaba época de calor; si por otro, de
frío. O quizás de lluvia, o de clima templado,
o seco. Ambos, el Sol y la Luna, nos hablan
Física y salud
Miguel Martín, Universidad Central de
Venezuela, Caracas
esde la segunda mitad del siglo
XX y, a consecuencia del desarrollo
de la ciencia atómica y nuclear,
la medicina tuvo un gran impulso tecnológico
en la aplicación de las radiaciones
ionizantes sobre los tejidos vivos para el
tratamiento de enfermedades. Se desarrollaron
a un paso acelerado diferentes tipos
de equipamiento utilizando elementos
radioactivos como el radio y el cobalto 60;
se construyeron generadores de radioisótopos,
generadores de rayos X de alta energía
usando aceleradores lineales y muchos
dispositivos más.
Paralelamente, la proliferación del uso de
la ciencia atómica y nuclear en numerosas
aplicaciones promovió la creación de
organizaciones reguladoras, siendo la más
importante la Organización Internacional
de Energía Atómica (OIEA). Para establecer
una regulación apropiada del uso de la
alta tecnología atómica y nuclear, se reque-
del tiempo, tanto del tiempo como orden
y cronología de sucesos como de aquél
que significa clima y condiciones de vida.
Sus movimientos, sobretodo los del Sol
sobre la bóveda celeste, se asemejan a un
reloj. Con ellos aparecen los conceptos de
día, mes y año asociados a la rotación, a las
fases de la Luna y a la traslación. Necesitamos
del control del tiempo para saber
de sus hechos, pero también para recordar
y predecir los acontecimientos.
Cualquier unidad de medición de tiempo
requiere de un patrón fijo, y nos hemos
dado cuenta de que el día solar no es
uniforme a lo largo del año. Pero la universalidad
e importancia del Sol lo eligieron
como patrón de medición y, aunque en la
actualidad podemos elegir unidades más
rigurosas, nos va a ser difícil separarlas de
la dictadura que suponen el día y la noche,
de la dictadura que impone nuestro astro
rey.
¿Qué es la física médica?
Orígenes y perspectivas en Venezuela
ría de la aparición de una nueva disciplina
que abarcara el conocimiento detallado
de la física presente en este tipo de equipos
y simultáneamente las implicaciones
médicas que su acción presentaba. Esta
nueva disciplina es la física médica. El físico
médico no representa una mezcla entre
el médico y el físico, sino que se trata de
un físico con alto grado de conocimiento
en la física de aquellos equipamientos que
se utilizan en el tratamiento y diagnóstico
en pacientes. Su acción compete, por una
parte, a garantizar la calidad del funcionamiento
de los equipos utilizados en
tratamiento y diagnóstico, y por la otra, a
integrarse en equipos humanos interdisciplinarios,
constituidos por médicos, personal
paramédico y técnicos para así colaborar
en la calidad global del tratamiento
y diagnóstico en los pacientes.
En nuestro país, la física médica es nueva.
Hace cerca de diez años se crearon postgrados
para la formación del recurso humano,
tanto en la Universidad Central de
Venezuela como en el Instituto Venezolano
de Investigaciones Científicas, atendiendo
a una demanda creciente de profesionales.
Afortunadamente, también se han venido
estableciendo las regulaciones y legislaciones
correspondientes. Ante esta avalancha
de equipamiento de alta tecnología
que nos llega al país, tanto por el sector
público como por el privado, nos queda
un enorme reto por delante pues ningún
centro de tratamiento y diagnóstico debería
carecer del físico médico. ¿Te unirías a
ayudarnos a enfrentar este reto?