Escuela de física y matemáticas México

Isaac Newton estableció las leyes para todos los fenómenos de “El universo mecánico”. Como generalización de la “Ley de inercia de Galileo”, la “Primera ley de Newton” establece que todo cuerpo permanece en reposo o continua en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza resultante neta actúe sobre él. Su “Segunda ley”, la más profunda afirmación de la mecánica clásica, relaciona las causas y los cambios en el estado de movimiento para todos los objetos del cosmos. La “Tercera ley de Newton” explica el fenómeno de las interacciones: toda fuerza-acción genera una fuerza-reacción igual y opuesta. Objetivos pedagógicos: Explicar las definiciones de fuerza y masa y decir en qué consiste la Ley del movimiento de Newton. Distinguir entre masa y peso. Conocer las siguientes unidades y saber cómo se definen kilogramo, newton y dina. Reconocer que las fuerzas siempre se presentan en parejas, como “acción-reacción”, y actúan sobre cuerpos diferentes, y que nunca pueden actuar como fuerzas de equilibrio de un cuerpo. Comprender que el grado de aplicación de la “segunda ley de Newton” surge de la misma como una ecuación diferencial. Analizar el movimiento de proyectiles como consecuencia de las leyes de Newton.

La Física debe explicar no solo “por qué y cuánto”, sin también “dónde y cómo”. Los físicos y los matemáticos diseñaron un modo de describir las cantidades que tienen una dirección, un sentido y un módulo. Las leyes que tratan con fenómenos de distancias y velocidades son leyes universales. Y al describir cantidades tales como desplazamiento y velocidad, se expresa universalmente una ley de la Física de una manera que es la misma para todos los sistemas de coordenadas. Objetivos pedagógicos: Sumar y restar gráficamente vectores manejando la “regla del paralelogramo”. Indicar las componentes de un vector y utilizarlas analíticamente para la suma y la resta. Interpretar el producto escalar de dos vectores. Describir el producto vectorial de dos vectores.

Auge y caída de Galileo. Copérnico demostró que la Tierra gira sobre su eje y describe una órbita alrededor del sol. Considerando sus implicaciones, era una suposición más bien peligrosa, en esos tiempos, que provocó preguntas tan aventuradas como: ¿Por qué los objetos caen a la Tierra en vez de errar en el espacio? Y en este esquema herético de las cosas en el que la Tierra no era el centro, ¿dónde estaba Dios? Arriesgando algo más que su estatus privilegiado en Roma, Galileo contribuyó a responder a tales preguntas con la formulación de la “Ley de la inercia”.Objetivos pedagógicos: Interpretar la “Ley de la inercia”. Distinguir entre la descripción aristotélica y galileana del movimiento. Reconocer que la descripción de un movimiento no es la misma cuando este se analiza desde distintos sistemas de referencia. Indicar que las trayectorias parabólicas son el resultado de la composición de una velocidad constante en dirección horizontal y una aceleración vertical constante. Apreciar la significación histórica y la universalidad de la “Ley de la inercia” de Galileo.

La función de las matemáticas en las ciencias físicas. Como concepto teórico y herramienta práctica, la derivada ayuda a determinar la velocidad instantánea y la aceleración de un cuerpo que cae. La diferenciación se desarrolla más para calcular cómo una cantidad cualquiera cambia en relación a otra. La regla de la potencia, la regla del producto, la regla de la cadena: con unas cuantas reglas sencillas, diferenciar cualquier función resulta una tarea fácil. Objetivos pedagógicos: Definir el concepto de derivada. Interpretar la relación entre tangente y derivada. Calcular derivadas elementales usando las reglas de diferenciación.

La investigación comienza con la formulación de algunas cuestiones. Este prolegómeno nos introduce en un mundo aristotélico en conflicto. Presenta las ideas y las personas que revolucionaron el pensamiento científico desde Copérnico, pasando por Newton, hasta nuestros días; y enlaza la Física celeste con la Física en la Tierra. Objetivos pedagógicos: definir las unidades de longitud, tiempo y masa; conocer las unidades del “S. I.” y algunas unidades de “Ss. Angloamericanos”; interpretar los factores de conversión y utilizarlos para pasar de un sistema de unidades a otro; expresar números grandes y pequeños en notación científica; conocer las abreviaturas científicas usuales de las unidades.