Fisica I CBTis 226

I. CONCEPTOS INTRODUCTORIOS

A partir del marco de la Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico, el estudio de la Física como ciencia, contempla un enfoque interdisciplinario. Tal enfoque se dirige al estudio de conceptos fundamentales y subsidiarios que permitan al estudiante construir un pensamiento categorial o complejo.

Esto es fundamental para sentar las bases y adquirir las herramientas que les permitan comprender el por qué de los fenómenos naturales propios del estudio de Física. Lo anterior requiere que sea el estudiante quien construya sus propios aprendizajes, para que estos le sean significativos. Construir tales aprendizajes implica que el docente juegue un papel de mediador y facilitador durante el proceso de aprendizaje.

Dichos aprendizajes deberán ser abordados en relación con los valores universales de Libertad, Justicia, Equidad y Solidaridad, así como con los procedimientos vinculados a los avances tecnológicos.

Por lo tanto, los propósitos generales de la Materia de Física son:

1. Comprender y analizar los fenómenos que ocurren en la naturaleza, además de dimensionarlos en relación con su entorno.

2. Desarrollar la habilidad para resolver problemas a partir de aplicar sus conocimientos en la utilización de los recursos en forma racional y equilibrada.

3. Estructurar su pensamiento formal a partir de categorías, así como de conceptos fundamentales y subsidiarios que le permitan comprender y analizar los fenómenos naturales en su complejidad.

• UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA.

El Bachillerato Tecnológico se integra de tres componentes de formación:

• I. Componente de Formación Básica.

• II. Componente de Formación Propedéutica.

• III. Componente de Formación Profesional.

DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE FISICA PARA EL BACHILLERATO

Campo de conocimiento: Ciencias Naturales

Área de formación propedéutica: Físico – Matemática

Materia: Física

ESTRUCTURA DE LAS ASIGNATURAS DE FÍSICA

Para la elaboración del mapa conceptual general de la materia de Física se consideró la jerarquización de sus conceptos generales, a través de un proceso de inclusión en cada uno de ellos. Consideramos que el análisis realizado en este sentido hace una diferencia con respecto a los programas anteriores.

Los contenidos temáticos de la materia (disciplina) de Física se han distribuido en tres asignaturas: Física I, Física II y Temas de Física.

Las asignaturas Física I y Física II forman parte del componente básico de la estructura curricular del bachillerato tecnológico, cuyo contenido tiene como propósito fundamental: formar en el alumno una base cognitiva sólida que le permita conocer y comprender la naturaleza de los fenómenos físicos que forman su contexto.

La asignatura de Temas de Física pertenece al componente propedéutico y su finalidad es la de preparar al alumno para que pueda incursionar en estudios de nivel superior, particularmente, en las áreas de ciencia e ingeniería. Esta asignatura, es además optativa para aquellos alumnos que cursan el área económico – administrativas y el área químico – biológica.

Uno de los aspectos relevantes en la elaboración de los programas de estudio del bachillerato tecnológico en el área de Física, es el hecho de iniciar con estas asignaturas a partir del cuarto semestre. Esto permite tratar con alumnos de una mayor madurez académica y, por ende, de una mayor experiencia en el manejo de conceptos y de herramientas matemáticas como la geometría analítica, la estadística y el cálculo, posibilitándolo para que pueda incursionar en temas de mayor complejidad.

La distribución de los conceptos en las tres asignaturas permite que el alumno se inicie en el estudio de la Física comprendiendo los fenómenos naturales a partir de conceptos fundamentales y de ubicar temas de mayor complejidad como los ofrecidos en la asignatura de Temas de Física, debido a su grado de complejidad o de importancia para quienes desean cursar estudios superiores relacionados con estos temas.

Física I

En esta asignatura no se consideró el tema de "herramientas matemáticas" que se incluía en el primer curso del programa anterior, debido a la mayor experiencia de los alumnos al haber cursado tres semestres previos. Además, se incluyen conceptos relacionados con fuerza gravitacional, impulso, masa, cantidad de movimiento, energía, propiedades de los sólidos y de los líquidos, que antes se estudiaban en Física II. Esto se debe a la estrecha relación que se tiene con los conceptos básicos de la Física I, los cuales se engloban en tipos de movimiento mecánico.

En la Física I también se contemplan las ondas mecánicas y el sonido debido a que en esta asignatura se estudian los diversos conceptos de movimiento.

Cabe mencionar que todo el proceso de medición se manejará como un eje transversal, es decir, durante todo el contenido temático de la materia, dado que todos los fenómenos estudiados por la Física son susceptibles de ser medidos.

Física II

En la asignatura de Física II se han contemplado los temas de calor y temperatura con excepción de Termodinámica, la cual tiene mayor grado de complejidad y, por ser muy específica, la ubicamos en Temas de Física.

Los conceptos de electricidad se incluyen en Física II desde el concepto de fuerza eléctrica, campo y potencial eléctrico, capacitancia y magnetismo.

El tema correspondiente a las leyes de Kirchoff, por su complejidad, también es ubicado en la asignatura de Temas de Física.

Temas de Física

Se ha considerado que los temas de mayor grado de dificultad para el alumno se traten en el curso propedéutico "Temas de Física". Por otra parte, al considerar los requerimientos de la educación superior se incluyeron los sistemas mecánicos en dos y tres dimensiones, procesos termodinámicos, temas fundamentales de óptica, circuitos eléctricos e interacciones entre materia-energía.

A continuación se presentan los diagramas que ilustran la estructura general de la materia de física y la de cada una de sus asignaturas, así como los contenidos temáticos para cada una de ellas.

1.2. RELACIÓN INTERDISCIPLINARIA.

1. Física-biología-ecología

???Procesos termodinámicos

???Equilibrio

???Energía luminosa

???Elasticidad

???Absorción de nutrientes

???Sonido

???Propiedades de la materia

2. Física- tecnologías de la información y comunicación

???Modelado de sistemas

???Utilización de software

???Acceso a la información actualizada

???Uso de laboratorios virtuales

???Simuladores

???Bases de datos

3. Física-inglés–lectura, expresión, oral y escrita

???Comunicación verbal y escrita

???Interpretación de textos

???Elaboración de documentos

???Búsqueda a través de la red ( Web)

???Traducción de biografías de científicos

4. Física-matemáticas

???Procedimientos para resolver operaciones con vectores

???Utilización del álgebra

???Aplicaciones de razones trigonométricas

???Usos y aplicación de curvas geométricas

5. Física-química-bioquímica

???Estudio del átomo

???Principales partículas del átomo

???Movimiento

???Equilibrio térmico

???Procesos termodinámicos

???Usos y aplicaciones de la energía

PROPÓSITOS GENERALES DE LA ASIGNATURA DE FISICA I

Que el estudiante:

• Comprenda y analice la importancia del estudio de la Física y su relación con el entorno, mediante la participación en secuencias didácticas en el aula y el desarrollo de actividades fuera de ella.

• Construya conceptos propios de la disciplina, tales como: movimiento, fuerza, masa y propiedades de la materia para que los vincule con el desarrollo tecnológico.

• Adquiera habilidades procedimentales que le permitan plantear y solucionar problemas, propiciando con ello la construcción del pensamiento categorial que conlleve a su aplicación en otras áreas del conocimiento.

1.3. FENÓMENOS NATURALES.

FENÓMENO NATURAL:

Es la manifestación de las fuerzas de la naturaleza, tales como terremotos, huracanes, erupciones volcánicas y otros.

Ejemplos: Lluvia, mareas, vientos, sismos, terremotos, geísers, volcanes, etc.

Toda expresión de la naturaleza y actividad de la Tierra es llamada "fenómeno natural", independientemente de su incidencia al hombre y su forma de vida.

Clases de Fenómenos Naturales.

Fenómenos Naturales Hidrológicos:

• Oleajes de tempestad.

• Tsunamis.

• Maremotos.

Fenómenos Naturales Geofísicos:

• Avalanchas.

• Movimientos sísmicos.

• Erupción de volcanes.

• Aluviones.

• Aludes.

Fenómenos Biológicos:

• Marea roja (sobre la superficie del agua aparecen moluscos que transportan toxinas y alteran la cadena trófica).

Algunas expresiones de la naturaleza son diarias y estamos acostumbrados a ellas, y otras nos conmueven profundamente pues ocurren esporádicamente.

Los fenómenos naturales no tienen por qué ser considerados "desastres".La erosión natural del viento y la lluvia son actividades de la naturaleza no desastrosas.

La erupción de un volcán, si bien puede ocasionar daños a los asentamientos del hombre, es en realidad parte de la naturaleza viva que palpita según sus propias leyes.

¿Qué es un Desastre Natural?

Ocurrencia de un fenómeno natural en un espacio y tiempo limitados que causa trastornos en los patrones normales de vida y ocasiona pérdidas humanas, materiales y económicas debido a su impacto sobre poblaciones, propiedades, instalaciones y ambiente.

En otras palabras, es la reciprocidad entre fenómenos naturales de peligro y condiciones humanas vulnerables (viviendas no preparadas para sismos o poblados indefensos ante inundaciones, asentamientos ocurridos en zonas de riesgo, economías bajas, falta de equipos y herramientas de medición y prevención).

1.4 TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD.

Relación casual con la tecnología

Estamos rodeados de elementos tecnológicos, pero en numerosas ocasiones no somos conscientes de ello, o sencillamente sólo se hacen visibles cuando suponen un peligro o plantean expectativas muy innovadoras.

¿Tiene efectos la tecnología sobre la sociedad?

Es evidente que si. Pero generan opciones que en muchos casos no obligan a nadie a pasar por ellas. Por otra parte, no es sencillo evaluar los efectos de una determinada tecnología sobre una sociedad concreta (por ejemplo los efectos de las TICs en el nivel de empleo de distintas sociedades), necesitaríamos una buena base de conocimientos sobre esa sociedad.

 A modo de conclusión: Utopías y realidades

Más allá de las miradas tecnofílicas y tecnofóbicas, podemos abordar estos temas desde una perspectiva crítica.

TECNOLOGIA Y SOCIEDAD: ¿MARIDAJE O DIVORCIO?

En nuestra cultura contemporánea, el empleo de la noción "tecnología", es algo casi obligado en los distintos tipos de discurso que habitualmente empleamos; empero no siempre nos detenemos por un momento a determinar los sentidos más frecuentes de dicho concepto. Parece ser algo ya decantado debidamente en nuestra psiquis. Así, al hablar de tecnología inmediatamente nos viene implícito -en el plano de las representaciones mentales- un desfile de imágenes que aluden a máquinas, aparatos o artificios diversos, que estimamos que colaboran en la comunidad científica y en los procesos productivos más frecuentes del orden social y tecnológico en el que estamos inmersos. Y por otra parte, intuimos con timidez, que dichos artificios están en un plano de "intromisión" o de interferencia con nuestra vida cotidiana. Así por ejemplo -estimulados por el cine y la televisión– cuando pensamos en las expresiones de la tecnología, nos imaginamos salas con paredes cubiertas por decenas de computadores con pantallas luminosas y botones en serie, comandadas por profesionales de distintos credos y razas, vestidos de blanco, que están tomando nota de las características más relevantes de sus objetos de estudio; v. gr.: volumen, destellos, humedad, temperatura, velocidad, etc., o confeccionando gráficos, o afinando sus instrumentos de mensuración u observación microscópica. O bien, nos imaginamos amplias y cómodas industrias, donde operan en serie, cada vez con mayor presencia, distintos tipos de robots; ello dentro de un marco de higiene, de confort y de una alta funcionalidad que ha dejado atrás, la antigua percepción de las industrias del período de la Revolución Industrial, obscuras, grises, ruidosas y contaminantes; en fin, sea con unos visos más o unos matices menos, nuestra imaginación se ubica entre estos parámetros cada vez que pensamos en la tecnología.

Ahora bien, si nos detenemos a pensar en las interacciones de la tecnología con la sociedad, el tema se complica y de la imaginería iconográfica se pasa a la reflexión filosófica, y nos encontramos con posiciones disímiles, que se inclinan ora a criticar duramente los aspectos negativos y perjudiciales de la misma para la sociedad, como por ejemplo los análisis que aluden a los problemas ecológicos, al desempleo, a la violencia, al quiebre de las costumbres tradicionales y al aumento del tiempo libre entre otros. Y del otro lado, están las visiones que perciben a la tecnología como panacea universal, que permitirá que el hombre prácticamente se dedique a descansar y a gozar de sus hobbies privados. En nuestra opinión, juicios tales como los que visualizan una sociedad tecnológica del futuro como algo totalmente nefasto para la convivencia humana, o los enfoques que estiman que la tecnología solucionará todos los problemas del marco social y del medio ambiente o de las porciones de naturaleza que nos quede en el futuro, son presunciones apresuradas. Tales presunciones se difunden con prisa, porque nos dejamos llevar por el prejuicio generalizado que estima que la tecnología es intrínsecamente deshumanizante y negativa. Por otra parte, al juzgar a priori a la tecnología sobre su desempeño a futuro, olvidamos que hay una acción recíproca entre la sociedad y ese reservorio de constructos y artificios que hemos ido desarrollando, y que incide en la mentalidad y en los valores de los sujetos que participan de ella. Estimulando así, a caducar ciertos valores y a privilegiar otros, pero esto no significa que tengamos que aceptar todo lo que nos reporte la tecnología; simplemente debemos confiar en nuestra conciencia de lo útil, y en nuestra idea del bien, que seguirá vigente como ideal. Probablemente los sistemas educacionales nos preparen o preparen a nuestros nuevos estudiantes para ponerlos en guardia frente a los aspectos negativos emergentes de las nuevas tecnologías y se esfuercen para inculcar las condiciones cognitivas y afectivas que les permitan formular juicios más objetivos, más centrado en la realidad social y cultural y en un énfasis por la historia y el pasado.

Eso será probablemente en el futuro, actualmente la sociedad coexiste tan bien ensamblada con la tecnología, que hemos llegado a vivir en un orden tecnológico imperante, del cual ya no nos es posible alejarnos, ni tampoco salirnos abruptamente. Eso es imposible. La tecnología ya está en todas partes, en nuestras comidas, en nuestra cocina, en los supermercados, en los cines, en los medios de comunicación, en nuestras ropas, en nuestras instituciones y lugares de trabajo; en fin en toda nuestra vida. La tecnología persigue el propósito de estar al servicio de la sociedad, de actuar como un sistema dinámico que permita la producción de distintos implementos, técnicas y procedimientos, que nos reporten un mayor bienestar y comodidad; en suma, que permita la satisfacción de nuestras necesidades biológicas, sociales, lúdicas o de otra índole.Nuestra visión de la tecnología se parcializa entonces, cuando consideramos a la tecnología como un fin en sí misma, y no como un medio para el bienestar del hombre y la mujer en sociedad; o bien cuando partimos aceptando el punto de vista que sobre la tecnología tienen determinados grupos políticos, o el de ciertas cúpulas de los responsables directos del desarrollo tecnológico, que pretenden utilizarla para la realización de un determinado proyecto social o político, o como una gigantesca maquinaria generadora de lucro. La tecnología no es únicamente para sí misma, no es totalmente autosuficiente en su expansión y en su perfeccionamiento; requiere del conocimiento científico previo, o mejor dicho, va a la par con él, recibe y contribuye a gestar nuevos conocimientos. Lo que acontece es que cada vez descansamos más en ella requiriéndola y renovándola. Sin embargo, esto no significa que la tecnología sea una panacea universal, y que debamos confiar en ella a ultranza. Tampoco significa que no tenga ninguna responsabilidad sobre los aspectos negativos anteriormente enunciados, v. gr. el impacto ambiental o la disminución de la biodiversidad. En rigor, no es la tecnología la responsable del confort o daño que pueda generar, es la comunidad de tecnólogos y científicos por una parte, quienes optan por implementar o desarrollar tal o cual artificio para la paz, o para la destrucción. Pero más que ellos, los responsables directos son en última instancia los exponentes de la clase política, y las cúpulas empresariales, pues ellos son los que fomentan, sugieren, o apoyan expresamente con recursos privados o públicos, determinados programas de desarrollo científico o tecnológico, los cuales traen un mayor o menor impacto natural y social.Empero, aunque no podemos dejar de lado los aspectos éticos y morales en juego, que ameritan una amplia reflexión; hay que reconocer que desde el punto puramente epistemológico, la tecnología contemporánea, desde si misma, en cuanto a sus potencialidades y a su extenso radio de acción; está en condiciones de superar muchos de los problemas del hombre de los albores del siglo XXI. El punto riesgoso más que en el alcance de la tecnología, está en ese universo de personas que toman las decisiones sobre el bien público; o dicho de otra manera: con el nivel de desarrollo tecnológico actual que descansa en una alta mecanización, automatización, robotización y dominio de la cibernética y de la informática, así como del conocimiento de las leyes del mundo físico natural en general; la tecnología puede desarrollar procesos no-contaminantes o mucho menos contaminantes, por ejemplo. Pero para que la tecnología apunte en esa dirección se necesita la comprensión y el apoyo de la clase política y de los intelectuales con espíritu crítico, para orientar una nueva redistribución de los gastos. Este último aspecto a menudo es olvidado, pues son pocos los intelectuales como Ortega y Gasset, Heidegger o Mc Luhan, en su tiempo; o García de la Huerta en Chile, o los distintos colegas miembros de la Cátedra Ciencia, Técnica, Sociedad e Innovación del Salvador, que han estado analizando sus fases y destacando el impacto ora de la técnica, ora de la tecnología en la sociedad y en el individuo. 

Por tanto, la pregunta señalada que sirve de epígrafe a esta comunicación, es un falso dilema; no se trata de que la tecnología se apropie de la sociedad o que la sociedad se esfuerce por alejarse de la primera. Plantear así las cosas, es sólo el resultado de una ignorancia manifiesta y del ímpetu de dejarse llevar por los prejuicios imperantes, fomentadas las más de las veces, por intereses de grupos anti-ciencia o por grupos políticos definidos. Al intentar valorar la tecnología, creemos que hay que tener una actitud que no raye en los antagonismos desatados, como adelantáramos; esto es dejar atrás el menosprecio o el optimismo sobredimensionado y pensar en términos positivos, en un cierto estado de alerta cuidadosa, que nos permita observar las distintas interconexiones de la tecnología y sus producciones más recientes y su impacto en los distintos grupos sociales. Y en especial, en relación a los modos de convivencia social esperados, es decir focalizar la atención por la tecnología en el marco del ideal de la democracia, con un claro énfasis por el medio natural, y cuidando las implicancias en el plano educativo.

La educación se nos presenta así, como un universo que puede regular y reorientar a la tecnología, toda vez que los tecnólogos y científicos, necesariamente tienen que pasar por los sistemas educacionales de sus países, antes de alcanzar un reconocimiento como exponentes de la ciencia aplicada. Es aquí, donde estos agentes sociales principian a formarse una idea de la tecnología y de sus posibilidades de acción. Es de esperar, entonces, que la visión que entreguen los docentes, no sea la de las posiciones antagónicas ya expuestas; sino más bien la de mostrar la tecnología como una forma de vida tan digna como cualesquiera otra, que no está desprovista ni de humanismo ni del buen sentido. Hoy parece muy necesario seguir el ejemplo de la Heidegger y de Ortega y Gasset y ocuparse seriamente de este nuevo orden tecnológico y social que hemos construido. Al respecto, comparto con Donald Michael, la tesis que sostiene que la técnica debemos hacerla productiva y no destructora, tal como lo señala en su obra. La Innovación Tecnológica y la Sociedad. En rigor, la tecnología es un factum inevitable en nuestras vidas, pero también es un referente tanto para que la retroalimentemos como para que reflexionemos sobre ella, o para que le impulsemos una nueva dirección.. Ella hará únicamente lo que nosotros queramos que haga, ni más ni menos que eso. 

Asistimos a nuevas formas de organización social y cultural; estamos inmersos en la sociedad global y la cibercultura. Las nuevas tecnologías nos enfrentan a desafíos pero también a contradicciones o paradojas. Para unos la globalización es inclusión y para otros, exclusión; la comunicación es poder y está distribuida en forma desigual.La globalización unifica pero también fragmenta. Podemos utilizar para ello el término de Borges que hemos analizado en nuestras sesiones de chat: el oximorónHay una evidente emergencia de desigualdades: la sociedad informacional tiende a reproducir y ahondar las diferencias.

El progreso tecnológico no implica necesariamente el progreso social.

Pero… como dice la canción "no todo está perdido"…

Desde otras alternativas, podemos defender la participación social, reforzar los medios de comunicación locales donde se garantice la libertad y diversidad de expresión; poner la tecnología al servicio del ser humano, compatible con valores democráticos, solidarios y comprometidos con el desarrollo sostenible.

Desde la Educación podemos formar para convivir a través de la reflexión, de una actitud crítica frente a la identificación del pensamiento único("una visión social, una ideología, que se pretende exclusiva, natural, incuestionable"*, la economía domina a la política) y para vivir desde lo local y global, sin perder la identidad cultural o parafraseando a Roberto Aparici: "fortalecer una formación glocal, es decir potenciar los aspectos de la cultura (glo)bal y los aspectos de la cultura lo(cal)" .

Al decir de Edgar Morín "crear cabezas bien puestas más que bien llenas, enseñar la condición humana, iniciar en la vida, afrontar la incertidumbre, enseñar a transformarse en ciudadanos".

1.5 SISTEMAS FISICOS.

CONCEPTO DE SISTEMAS

Un Sistema, es un conjunto de elementos dinámicamente relacionados formando una actividad para alcanzar un objetivo, operando sobre datos, energía, materia; Para proveer información, energía, materia.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS

Es un conjunto de objetos unidos por alguna forma de interacción o interdependencia.

• Tener una ubicación en el espacio-tiempo.

• Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.

• Poderle asociar una magnitud física llamada energía.

TIPOS DE SISTEMAS

En cuanto a su constitución, pueden ser físicos o abstractos:

• 1. Sistemas físicos o concretos

• 2. Sistemas abstractos

Sistemas físicos o concretos

Compuestos por equipos, maquinaria, objetos y cosas reales. El hardware.

Sistemas abstractos

Compuestos por conceptos, planes, hipótesis e ideas. Muchas veces solo existen en el pensamiento de las personas. Es el software.

En cuanto a su naturaleza, pueden cerrados o abiertos:

Sistemas cerrados:

No presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. No reciben ningún recurso externo y nada producen que sea enviado hacia fuera. En rigor, no existen sistemas cerrados. Se da el nombre de sistema cerrado a aquellos sistemas cuyo comportamiento es determinístico y programado y que opera con muy pequeño intercambio de energía y materia con el ambiente. Se aplica el término a los sistemas completamente estructurados, donde los elementos y relaciones se combinan de una manera peculiar y rígida produciendo una salida invariable, como las máquinas.

Sistemas abiertos:

Presentan intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Intercambian energía y materia con el ambiente. Son adaptativos para sobrevivir. Su estructura es óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se organiza, aproximándose a una operación adaptativa. La adaptabilidad es un continuo proceso de aprendizaje y de auto-organización.

Los sistemas abiertos no pueden vivir aislados. Los sistemas cerrados, cumplen con el segundo principio de la termodinámica que dice que "una cierta cantidad llamada entropía, tiende a aumentar al máximo".

Entropía:

Magnitud que identifica la cantidad de desorden dentro de un sistema físico.

Magnitud termodinámica que mide la cantidad de energía de un sistema físico que no puede utilizarse para realizar trabajo mecánico.

Sistema físico

Un sistema físico es un agregado de objetos o entidades materiales entre cuyas partes existe una vinculación o interacción de tipo causal (aunque no necesariamente determinista o causal en el sentido de la Teoría de la relatividad). Todos los sistemas físicos se caracterizan por:

• Tener una ubicación en el espacio-tiempo.

• Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.

• Poderle asociar una magnitud física llamada energía.

Para la inmensa mayoría de sistemas físicos, el objeto más básico que define a un sistema físico es el lagrangiano, que es una función escalar cuya forma funcional resume las interrelaciones básicas de las magnitudes relevantes para definir el estado físico del sistema.

Sistemas físicos en relación al entorno

Los sistemas físicos pueden ser abiertos, cerrados o aislados, según que realicen o no intercambios con su entorno:

• Un sistema abierto es un sistema que recibe flujos (energía y materia) de su entorno. Los sistemas abiertos, por el hecho de recibir energía, pueden realizar el trabajo de mantener sus propias estructuras e incluso incrementar su contenido de información. El hecho de que los seres vivos sean sistemas estables capaces de mantener su estructura a pesar de los cambios del entorno requiere que sean sistemas abiertos.

• Un sistema cerrado sólo intercambia energía con su entorno, en un sistema cerrado el valor de la entropía es máximo compatible con la cantidad de energía que tiene.

• Un sistema aislado no tiene ningún intercambio con el entorno.

Sistemas físicos aislados

Un sistema aislado es una parte o región del universo, que por sus peculiares condiciones puede considerarse aisladamente del resto del universo para su estudio. El que un determinado problema físico pueda ser tratado como un sistema aislado requiere condiciones peculiares dependientes de la teoría.

Por ejemplo, de acuerdo con la teoría general de la relatividad un sistema aislado debe cumplir condiciones técnicas bastante restrictivas, conocidas como planitud asintótica. En teoría de la relatividad especial, en la clásica o en termodinámica, en general, las condiciones son menos estrictas y simplemente requieren que el sistema del movimiento de las partículas que conforman el sistema esté restringido a una región compacta del espacio-tiempo.

1.6 METODOLOGIA CIENTIFICA

La ciencia, sin método, se convierte en una mera acumulación de datos inconexos. El método los ordena y proporciona al científico la oportunidad de pasar del mero registro de hechos a la postulación de hipótesis y teorías.

Metodología de las ciencias es el estudio de los procesos y métodos de conocimiento aplicados por las distintas disciplinas del saber humano. Los diversos métodos comprenden, en general, la consideración de conjunto de datos de partida, un sistema de operaciones ordenadas y unos resultados o conclusiones acordes con los objetivos iniciales del estudio.

Origen y razón de la metodología

El objetivo primordial de toda ciencia es el acercamiento del hombre a los fenómenos naturales y humanos mediante la comprensión y el dominio de los mecanismos que los rigen. Esta aproximación no requiere planteamientos previos de ningún tipo, ya que los estímulos externos penetran en la mente humana a través de los sentidos, y la acumulación de experiencias sensitivas e intelectuales supone por sí misma un determinado grado de conocimiento de cada individuo.

Sin embargo, la asimilación indiscriminada de percepciones puede dar lugar a errores de interpretación, olvidos y captación insuficiente de las informaciones recibidas, por lo que la ciencia ha de establecer un conjunto de reglas de variada tipología que la ayuden a esquematizar, recordar e interpretar los datos, lo que constituye a la vez una economía de tiempo y un sistema de transmisión racional del saber entre distintas generaciones.

El empleo de metodologías en la mayoría de las ciencias modernas pretende subsanar los problemas de clasificación de datos, según unos criterios preestablecidos, orientar las investigaciones futuras y facilitar el adiestramiento de sus especialistas y técnicos. Por el hecho de seleccionar una serie de puntos de partida, toda metodología se impregna de una filosofía particular que se refleja en las conclusiones a las que conduce. La experiencia histórica ha demostrado que una excesiva rigidez en los postulados coarta, más que favorece, el desarrollo de nuevos descubrimientos e ideas, por lo que las últimas tendencias metodológicas observan como principios fundamentales la flexibilidad y el espíritu abierto a la evolución del pensamiento humano.

Desarrollo histórico

El nacimiento de las ciencias se ha situado tradicionalmente en el ámbito de la cultura griega clásica, como derivación de las distintas escuelas filosóficas. Las concepciones de Aristóteles sobre la ciencia y el método, términos a los que el sabio daba un sentido similar, constituyen una síntesis del pensamiento racional griego heredado de Sócrates y Platón, según el cual, la fuente del conocimiento es la razón, capaz de deducir a partir de ideas y especulaciones hipotéticas las leyes de una realidad supuestamente inmutable.

El método aristotélico, utilizado entre otros por el matemático Euclides, se basa en la definición de un conjunto de proposiciones previas que conforman el marco de estudio del problema y anteponen el ideal y la actividad intelectual a los posibles datos obtenidos por medio de la experimentación.

Los planteamientos griegos perduraron a lo largo de la historia en las sociedades europeas hasta el siglo XVII, en el que la acumulación del saber científico hizo precisa una revisión de la metodología.

Las influencias de las ideas renacentistas y del humanismo, que entendían al hombre como ser creador y escrutador del cosmos, se vieron plasmadas en el llamado método hipotético-deductivo, iniciado por el físico italiano Galileo Galilei, quien introdujo medidas experimentales como postulados previos a la elaboración de teorías explicativas de los fenómenos. Según sus postulados, a partir de la construcción de hipótesis, el método científico ha de obtener una ley general, preferentemente expresada en lenguaje matemático, que permita no sólo comprender los hechos sino también predecir el comportamiento futuro de un sistema físico bajo condiciones conocidas. Durante el mismo siglo XVII, el inglés Francis Bacon aportó los fundamentos del método inductivo, según el cual, la observación experimental de los fenómenos particulares constituiría la base para la elaboración de las leyes generales que los rigen.

Las proposiciones en apariencia opuestas de Bacon y Galileo se sustentaban en principios análogos, al aceptar la experiencia como fuente primigenia del saber, el razonamiento como mecanismo de estudio, y los fenómenos naturales como hechos determinados y conocibles a partir de la mera observación.

En tal contexto, René Descartes, en su obra Discours de la méthode (1637; Discurso del método) introdujo la duda sistemática y la evidencia como principios de análisis de las cuestiones científicas.

El entramado metodológico de las ciencias de la edad moderna, apoyado en la corroboración de los fenómenos mediante leyes de inspiración matemática, sufrió un fuerte revés con la aparición de las doctrinas evolucionistas del siglo XIX y la irrupción de las teorías cuántica y relativista a principios del XX. Según tales interpretaciones, la medición de la realidad condicionaba los resultados de la misma, y el tiempo y el espacio constituían entidades interrelacionadas y variables en función de las características del entorno.

La fuerte carga lógico-matemática de estas teorías influyó de forma decisiva en la metodología de las ciencias, que adoptaron los principios de axiomatización y descripción de los problemas suministrados por los matemáticos David Hilbert y Kurt Godel.

El siglo XX asistió asimismo al afianzamiento de las ciencias humanas, aparecidas como tales en la época decimonónica, y de su preocupación por adquirir una base metodológica, inspirada en la física, que las apartaría definitivamente de su antigua consideración de disciplinas subordinadas. La historia, la economía y la sociología se beneficiaron del gran número de datos que en sus correspondientes prácticas se manejan para edificar elaborados sistemas de hipótesis y principios, cuya variedad ha originado numerosas y controvertidas escuelas de pensamiento.

Procesos metodológicos generales

La física impulsada por los numerosos descubrimientos sobrevenidos en un espacio de tiempo proporcionalmente escaso, configuró una serie de metodologías de estudio que evolucionaron con los sucesivos avances científicos. Las restantes ciencias han adoptado los métodos de la física como modelos para los suyos propios e incorporado también los enunciados lógicos y matemáticos para la expresión de sus resultados. Genéricamente, pueden considerarse varios métodos de estudio. Los procesos de razonamiento deductivo se basan en la proposición de un conjunto de postulados previos de carácter global a partir de los cuales se obtienen resultados aplicables a sucesos de naturaleza más restringida.

Por su parte, la inducción o método apriorístico construye modelos y leyes desde casos particulares mediante mecanismos lógicos de generalización.

Por otro lado, el enfoque analítico de las cuestiones científicas pretende descomponer sus aspectos más amplios en problemas de mayor sencillez y facilidad de acceso, y el método sintético procede de modo opuesto, con el fin de obtener resúmenes y asociaciones de ideas y datos desde lo particular a lo complejo.

Otros métodos adicionales de estudio son las definiciones exhaustivas del entorno, las subdivisiones y clasificaciones de los sistemas y sus elementos, la consideración de los instrumentos de medida y las condiciones de variabilidad, etc.

Principios de la metodología científica

Las distintas escuelas filosóficas y científicas de la historia han adoptado las más diversas actitudes ante el problema del conocimiento humano. Dado que la estructura de las disciplinas del saber se basa en la confrontación de sus proposiciones abstractas con los fenómenos reales observados, se distinguen desde un punto de vista general dos actitudes opuestas en el enfoque científico, conocidas como empirismo y racionalismo. Un planteamiento empírico puro obedece tan solo a los datos de entrada y los resultados de un estudio, por lo que desestima de principio las teorías sin plena justificación experimental.