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La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en la
ingeniería ambiental
Samuel David Cruz Curbelo
Fundación universitaria de san Gil unisangil
Facultad de ciencias naturales e ingeniería
Yopal – Casanare
2015
La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en la
ingeniería ambiental
Samuel David Cruz Curbelo
Ingeniería Ambiental
Física 1
Fundación universitaria de san Gil unisangil
Facultad de ciencias naturales e ingeniería
Yopal – Casanare
2015
Introducción
Se conoce como relación cuando existe conexión entre dos o más cosas en este
caso hablaremos de la física y demás ciencias. Como objetivo de este trabajo
especificaremos algunas relaciones de la física con otras ciencias, en este caso la
química, la biología, la astronomía y matemáticas. También se quiere distinguir
algunos ejemplos de la aplicación de la física en campos de trabajo de la ingeniería
ambiental.
La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en
la ingeniería ambiental
Relación entre física y química
Una de las ciencias que ha tenido mayor efecto de la física es la química. Históricamente
en su inicio la química manejaba completamente lo que ahora llamamos química inorgánica,
la química de las sustancias que no están asociadas con los objetos vivientes. Hubo que
hacer 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.
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. 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.
Relación entre física y biología
La ciencia de la biología es el estudio de las cosas vivas En los primeros días de la biología,
los biólogos tenían que tratar con problemas puramente descriptivos de buscar qué cosas
son vivas, y así, tenían sólo que contar cosas tales como los pelos de las patas de las
pulgas. Después que se resolvieron estos asuntos con gran interés, los biólogos se
dirigieron hacia la maquinaria interior de los cuerpos vivos, primero desde un punto de vista
global, naturalmente, porque se requiere algún esfuerzo para entrar en los detalles más
finos.
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 membranatiene 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. 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.
La física es de gran importancia en la biología y otras ciencias por otra razón aún, que tiene
que ver con técnicas experimentales. En realidad, si no fuera por el gran desarrollo de la
física experimental, estos cuadros bioquímicos no se conocerían hoy. La razón es que la
herramienta más útil de todas para el análisis de este sistema fantásticamente complejo es
marcar los átomos que se usan en las reacciones. Así, si pudiéramos introducir en el ciclo
algún dióxido de carbono que tiene una "marca verde", y luego medir después de tres
segundos donde está la marca verde, y de nuevo medir después de 10 segundos, etc.,
podríamos seguir el curso de las reacciones.
Relación entre física y 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.
Los átomos liberan luz que tiene frecuencias definidas, algo así como instrumento musical
que tiene tonos definidos o frecuencias de sonido. Cuando escuchamos varios tonos
diferentes podemos distinguirlos, pero cuando miramos con nuestros ojos una mezcla de
colores no podemos distinguir los colores que la componen, porque el ojo no puede, ni
cercanamente, discernir como el oído, en este respecto. Sin embargo, con un
espectroscopio podemos analizar las frecuencias de las ondas luminosas y de esa manera
podemos ver los tipos de átomos que hay en las diferentes estrellas. De hecho, dos
elementos químicos se descubrieron en una estrella antes que se encontraran en la tierra.
El helio se descubrió en el sol, de ahí su nombre, y el tecnecio se descubrió en ciertas
estrellas frías. Esto, por supuesto, nos permite progresar en comprender por qué las
estrellas están hechas de los mismos tipos de átomos que existen en la tierra. Ahora
sabemos mucho acerca de los átomos, especialmente en cuanto a su comportamiento bajo
condiciones de alta temperatura, pero no de alta densidad: así podemos analizar con la
mecánica estadística el comportamiento de la sustancia estelar. 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.
Relación entre física y matemáticas
La física es una ciencia que necesariamente necesita de las matemáticas para existir, si
queremos analizar un fenómeno físico, necesitamos traducirlo de algún modo a una
expresión matemática, como una ecuación.
Isaac Newton se dio cuenta que sin matemáticas el no podría estudiar física, entonces
tubo que desarrollar el cálculo infinitesimal
La existencia de una relación particular entre la física y las matemáticas goza de un
reconocimiento universal. A través de la historia de la física abundan los testimonios
explícitos en ese sentido, empezando por la célebre afirmación de Galileo: " La filosofía
está escrita en ese inmenso libro siempre abierto ante nuestros ojos (el Universo), pero no
se la puede comprender si no se aprende primeramente a conocer la lengua y los
caracteres en que está escrito. Está escrito en lengua matemática y sus caracteres son
triángulos, círculos y otras figuras geométricas sin cuya mediación es humanamente
imposible comprender ni una palabra.”
Ejemplos de aplicación de esta en la ingeniería ambiental
La Física aplica en TODOS los fenómenos naturales. Un Ingeniero Ambiental debe
conocer y aplicar conceptos físicos para la realización de proyectos ambientales, debe
interpretar los fenómenos de la naturaleza por medio de expresiones o modelos
matemáticos, físicos y/o químicos relacionados con el ámbito ambiental. Por ejemplo, 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 está considerada como una Ciencia Básica para un
Ingeniero Ambiental; Sino sabemos física, no somos Ingenieros, es así de simple. Pero
otro detalle que es importante, es que un Físico puede aplicar la Ingeniería ambiental para
comprender muchos fenómenos, por ejemplo, para el estudio dela energía y sus
interacciones, ya que todo lo que es el medio ambiente es energía; También para diseñar
sensores para detección de contaminantes, o temas similares de adquisición de datos
combinando electrónica, química y biología, etc. 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.
Conclusión
Podremos concluir que todas las anteriores ciencias necesitan la física, como esta
de ellas ya que mutuamente pueden formar un denominado acuerdo que afecta y a
la vez aporta al trabajo que cada una tiene por objetivo.
Bibliografía
http://pioneros.puj.edu.co/lecturas/iniciados/Otras%20Ciencias.pdf
http://labellateoria.blogspot.com/2010/01/las-matematicas-y-la-fisica.html
http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/udg/ord/documentos/curriculo08/bachillerato/Fis
ica_SGT.pdf
www.wikipedia.com
http://www.cetem.gov.br/files/docs/livros/2012/Livro_Ing_Amb_Subterranea_v2.pdf
http://www.ingenieriaquimica.org/foros/relacion-ing-ambiental-con-fisica

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  • 1. La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en la ingeniería ambiental Samuel David Cruz Curbelo Fundación universitaria de san Gil unisangil Facultad de ciencias naturales e ingeniería Yopal – Casanare 2015
  • 2. La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en la ingeniería ambiental Samuel David Cruz Curbelo Ingeniería Ambiental Física 1 Fundación universitaria de san Gil unisangil Facultad de ciencias naturales e ingeniería Yopal – Casanare 2015
  • 3. Introducción Se conoce como relación cuando existe conexión entre dos o más cosas en este caso hablaremos de la física y demás ciencias. Como objetivo de este trabajo especificaremos algunas relaciones de la física con otras ciencias, en este caso la química, la biología, la astronomía y matemáticas. También se quiere distinguir algunos ejemplos de la aplicación de la física en campos de trabajo de la ingeniería ambiental.
  • 4. La física y su relación con otras ciencias y ejemplos de aplicación de esta en la ingeniería ambiental Relación entre física y química Una de las ciencias que ha tenido mayor efecto de la física es la química. Históricamente en su inicio la química manejaba completamente lo que ahora llamamos química inorgánica, la química de las sustancias que no están asociadas con los objetos vivientes. Hubo que hacer 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. 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. 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.
  • 5. Relación entre física y biología La ciencia de la biología es el estudio de las cosas vivas En los primeros días de la biología, los biólogos tenían que tratar con problemas puramente descriptivos de buscar qué cosas son vivas, y así, tenían sólo que contar cosas tales como los pelos de las patas de las pulgas. Después que se resolvieron estos asuntos con gran interés, los biólogos se dirigieron hacia la maquinaria interior de los cuerpos vivos, primero desde un punto de vista global, naturalmente, porque se requiere algún esfuerzo para entrar en los detalles más finos. 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 membranatiene 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. 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. La física es de gran importancia en la biología y otras ciencias por otra razón aún, que tiene que ver con técnicas experimentales. En realidad, si no fuera por el gran desarrollo de la física experimental, estos cuadros bioquímicos no se conocerían hoy. La razón es que la herramienta más útil de todas para el análisis de este sistema fantásticamente complejo es marcar los átomos que se usan en las reacciones. Así, si pudiéramos introducir en el ciclo algún dióxido de carbono que tiene una "marca verde", y luego medir después de tres segundos donde está la marca verde, y de nuevo medir después de 10 segundos, etc., podríamos seguir el curso de las reacciones.
  • 6. Relación entre física y 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. Los átomos liberan luz que tiene frecuencias definidas, algo así como instrumento musical que tiene tonos definidos o frecuencias de sonido. Cuando escuchamos varios tonos diferentes podemos distinguirlos, pero cuando miramos con nuestros ojos una mezcla de colores no podemos distinguir los colores que la componen, porque el ojo no puede, ni cercanamente, discernir como el oído, en este respecto. Sin embargo, con un espectroscopio podemos analizar las frecuencias de las ondas luminosas y de esa manera podemos ver los tipos de átomos que hay en las diferentes estrellas. De hecho, dos elementos químicos se descubrieron en una estrella antes que se encontraran en la tierra. El helio se descubrió en el sol, de ahí su nombre, y el tecnecio se descubrió en ciertas estrellas frías. Esto, por supuesto, nos permite progresar en comprender por qué las estrellas están hechas de los mismos tipos de átomos que existen en la tierra. Ahora sabemos mucho acerca de los átomos, especialmente en cuanto a su comportamiento bajo condiciones de alta temperatura, pero no de alta densidad: así podemos analizar con la mecánica estadística el comportamiento de la sustancia estelar. 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.
  • 7. Relación entre física y matemáticas La física es una ciencia que necesariamente necesita de las matemáticas para existir, si queremos analizar un fenómeno físico, necesitamos traducirlo de algún modo a una expresión matemática, como una ecuación. Isaac Newton se dio cuenta que sin matemáticas el no podría estudiar física, entonces tubo que desarrollar el cálculo infinitesimal La existencia de una relación particular entre la física y las matemáticas goza de un reconocimiento universal. A través de la historia de la física abundan los testimonios explícitos en ese sentido, empezando por la célebre afirmación de Galileo: " La filosofía está escrita en ese inmenso libro siempre abierto ante nuestros ojos (el Universo), pero no se la puede comprender si no se aprende primeramente a conocer la lengua y los caracteres en que está escrito. Está escrito en lengua matemática y sus caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas sin cuya mediación es humanamente imposible comprender ni una palabra.”
  • 8. Ejemplos de aplicación de esta en la ingeniería ambiental La Física aplica en TODOS los fenómenos naturales. Un Ingeniero Ambiental debe conocer y aplicar conceptos físicos para la realización de proyectos ambientales, debe interpretar los fenómenos de la naturaleza por medio de expresiones o modelos matemáticos, físicos y/o químicos relacionados con el ámbito ambiental. Por ejemplo, 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 está considerada como una Ciencia Básica para un Ingeniero Ambiental; Sino sabemos física, no somos Ingenieros, es así de simple. Pero otro detalle que es importante, es que un Físico puede aplicar la Ingeniería ambiental para comprender muchos fenómenos, por ejemplo, para el estudio dela energía y sus interacciones, ya que todo lo que es el medio ambiente es energía; También para diseñar sensores para detección de contaminantes, o temas similares de adquisición de datos combinando electrónica, química y biología, etc. 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.
  • 9. Conclusión Podremos concluir que todas las anteriores ciencias necesitan la física, como esta de ellas ya que mutuamente pueden formar un denominado acuerdo que afecta y a la vez aporta al trabajo que cada una tiene por objetivo.