Espacio, Tiempo e Impulso

Introducción

La observación y el estudio de los movimientos han atraído la atención del hombre desde tiempos remotos. Así, es precisamente en la antigua Grecia en donde tiene su origen la sentencia "Ignorar el movimiento es ignorar la naturaleza", que refleja la importancia capital que se le otorgaba al tema. Siguiendo esta tradición, científicos y filósofos observaron los movimientos de los cuerpos y especularon sobre sus características.

Espacio y Tiempo

-Espacio:

La palabra espacio implica otros conceptos secundarios como lo son la distancia y la longitud. Así, por ejemplo, una longitud constituye un espacio unidimensional; dos longitudes constituyen un espacio bidimensional, y tres longitudes constituyen un espacio tridimensional. Al espacio se le asigna la longitud como su propiedad básica.

–Tiempo:

El tiempo es considerado como el intervalo de duración de un fenómeno. Así, por ejemplo, el intervalo transcurrido entre el momento de la luz de un relámpago y el momento del sonido del trueno.

Unidades y Sistemas de Unidades

• La medición:

Es una técnica a través de la cual se le asigna un número a una propiedad física, como resultado de comparar dicha propiedad con otra similar seleccionada como patrón, la cual ha sido adoptada como unidad. El resultado de una medición es un número acompañado de una unidad correspondiente.

• Magnitudes:

Una magnitud se define como toda aquella propiedad que puede ser medida. Son magnitudes: la temperatura, la masa, el tiempo, la longitud, el volumen, la superficie, la velocidad, la fuerza.

• Clasificación de las magnitudes:

Las magnitudes para su estudio se clasifican en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.

-Magnitudes fundamentales: son aquellas que no provienen de otras magnitudes o que no pueden ser definidas con respecto a las otras magnitudes y con las cuales la física puede ser descrita. La física considera actualmente como magnitudes fundamentales: la longitud, la masa, el tiempo, la intensidad de la corriente eléctrica, la cantidad de sustancia, la temperatura y la intensidad luminosa.

-Magnitudes derivadas: son aquellas que provienen de la combinación de los magnitudes fundamentales a través de relaciones matemáticas. Entre las magnitudes derivadas tenemos: la velocidad, la fuerza, la aceleración, el trabajo mecánico y la potencia mecánica.

• Unidades:

Cada una de las magnitudes, tanto fundamentales como derivadas posee su correspondiente conjunto de unidades. Esto nos indica que para medir una magnitud se hace necesario el uso de las unidades.

• Clasificación de las unidades:

Las unidades se clasifican en: fundamentales, derivadas y secundarias.

-Las unidades fundamentales: son las unidades de las magnitudes fundamentales que, elegidas libremente, se fijan como base del sistema.

Para la magnitud de longitud la unidad fundamental es el metro.

Para la magnitud masa la unidad fundamental es el kilogramo.

Para la magnitud tiempo la unidad fundamental es el segundo.

-Las unidades derivadas: son aquellas que provienen de la combinación de las unidades fundamentales.

Al calcular el área de un rectángulo estamos haciendo el producto de dos longitudes expresadas cada una en metros.

Sistemas de unidades

Un sistema de unidades es un conjunto de unidades formado, tomándose una unidad de cada magnitud.

En física, a los largo de los años se usaron numerosos sistemas de unidades, pero no fue sino a partir de 1960 en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas, cuando un comité internacional se encargó de establecer las reglas para seleccionar un conjunto de patrones, partiendo de las magnitudes fundamentales. El sistema establecido es una adaptación del sistema métrico decimal y recibe el nombre de Sistema Internacional de Unidades, el cual se abrevia así SI.

Según el Sistema Internacional, las magnitudes fundamentales de la física son siete, las cuales son mostradas en la siguiente tabla con sus respectivas unidades y símbolos:

-Otros sistemas de unidades:

Existen otros sistemas de unidades, los cuales trabajan con las mismas magnitudes fundamentales: longitud, masa, tiempo, que sólo se diferencian por las unidades que utilizan.

• Notación Científica:

La notación científica sirve para expresar en forma cómoda aquellas cifras de números enteros muy grandes o decimales extremadamente pequeños. Para entender la forma de escribir los números en notación científica recordemos que éstos pueden escribirse en potencia de base diez.

En general, la notación científica se define así:

Es la forma de escribir un número en potencias de base diez como producto de dos factores, siendo el primer factor un número comprendido entre 1 y 10 y el segundo una potencia de base diez con exponente entero.

• Forma de expresar un número en notación científica

Un número puede escribirse en notación científica a través de los siguientes pasos:

-Primer paso:

Se desplaza la coma hacia la izquierda o hacia la derecha, de acuerdo al caso, hasta obtener un número comprendido entre 1 y 10.

-Segundo paso: El exponente de la base diez queda determinado de acuerdo al número de cifras que la coma se desplazó. Si las cifras las contamos hacia la izquierda el exponente es positivo; en cambio si las contamos hacia la derecha es negativo.

Práctica

Se llevó a cabo un experimento, con la finalidad de demostrar la aplicación de un impulso en un determinado movimiento.

En esta práctica de laboratorio se emplearon los siguientes materiales: un balón de básquet, el cual fue el cuerpo para la demostración, y una cinta métrica para determinar las variaciones de altura. El experimento consistió en lanzar el objeto, en este caso el balón, desde la altura máxima de la cinta métrica, es decir 1.5 m; al tocar el suelo el balón rebotaría y alcanzaría una determinada altura.

La velocidad es negativa, puesto que es hacia abajo,

• Cantidad de movimiento:

Conclusión

-De acuerdo con Einstein el espacio y el tiempo no son conceptos independientes, sino que están estrechamente vinculados y forman un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, en el que el tiempo es la cuarta dimensión.

-La conclusión más interesante que podemos sacar de esta discusión es que el campo gravitacional afecta los intervalos de tiempo. Pero, el tiempo y el espacio no pueden separarse. El verdadero escenario para los sucesos naturales es el espacio tiempo. Lo que se afirme para el espacio o lo que se diga para el tiempo es una expresión verdadera sólo en un marco de referencia particular. Las cuestiones relativistas se expresan en el espacio tiempo.

-Podemos concluir haciendo énfasis en que el impulso es la acción transmitida a un objeto cuando se le aplica una fuerza, como en el caso del balón estaba bajo el efecto de la gravedad. Y el impulso además disminuye proporcionalmente a medida que decrece la fuerza aplicada.

Autor:

Pablo Turmero