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  • 1. CARRERA: INGENIERIA AMBIENTAL. TEMA: LA CIENCIA :FUNDAMENTOS TEORICOS – CONCEPTUALES RESPONSABLES: Daniela Jaramillo Doreidi Castillo Elena Flores Freddy Maza Mariuxy León Alfredo Valarezo
  • 2. La Ciencia: Fundamentos Teórico-Conceptuales 1.1. Introducción 1.2. El conocimiento y sus elementos. 1.2.1. Niveles y subniveles del conocimiento. 1.2.2. Tipos de conocimiento 1.3. Definición de ciencia y clasificación. 1.4 Elementos de la ciencia 1.5. Características generales de la ciencia 1.6. La ciencia física 1.6.1. Definición de física 1.6.2. Elementos 1.7. Desarrollo de las Teorías Físicas 1.8. Clasificación de la física 1.9. Características particulares de la física 1.10. Relación de la física con otra ciencia 1.11. Importancia de la física en el estudio del Medio Ambiente.
  • 3. 1.1. Introducción • Ciencia(en latín scientia, de scire, „conocer‟), conjunto de conocimientos racionales, ciertos y probables obtenidos metódicamente, sistematizados y verificables que referencia a objetos de una misma naturaleza. •El conocimiento se origina en la interacción hombre- realidad; con dos formas empírica y racional.
  • 4. Elementos de la ciencia. Objeto: Todo lo que puede ser Investigación: materia de Método: que tiene por fin Teoría: Hipótesis conocimiento o Procedimiento que ampliar el cuyas consecuencias ELEMENTOS DE sensibilidad de se sigue en las conocimiento se aplican a toda LA CIENCIA parte del sujeto, ciencias para hallar científico, sin una ciencia o a parte incluso este mismo. la verdad y perseguir, en muy importante de Materia o asunto de enseñarla. principio, ninguna ella. que se ocupa una aplicación práctica. ciencia o estudio
  • 5. 1.2. El Conocimiento y sus Elementos  Actividad por la cual el hombre adquiere certeza de la realidad, se manifiesta como un conjunto de representaciones.  Proceso mental mediante el ser humano adquiere certeza de la realidad con leyes sociales y naturales.
  • 6. REALIDAD- INVESTIGACION- CIENCIA : Son elementos que permiten toda relación científica. La ciencia se nos presenta como un cuerpo de conocimientos respecto a la realidad, de hechos y fenómenos que en ella acontecen. La ciencia es un quehacer crítico no dogmático, que somete todos sus supuestos a ensayo y critica.
  • 7. 1.2.1 Niveles y subniveles del conocimiento. La sensación. Se refiere a La percepción. Incluye la experiencias inmediatas interpretación de esas Nivel Sensorial básicas, generadas por sensaciones, dándoles estímulos aislados simples significado y organización (Matlin y Foley 1996) (Matlin y Foley 1996) Juicio. Según Aristóteles, el juicio es el pensamiento La representación. Se compuesto de más de una utiliza para procesar idea, pero dotado, a la vez de Nivel Racional. conceptos en un sistema de una unidad especial que se información. logra por medio de la cópula. Conceptos. Son Razonamientos. Se contribuciones o imágenes entiende como la ocasión en mentales, por medio de las que el alumno llega a cuales comprendemos las conclusiones lógicas con experiencias relacionados datos que disponen sobre con nuestros conocimientos una situación determinada. previos.
  • 8. Messer clasifica las ciencias en: Ciencias ideales: (lógica, matemática, ética, estética) Ciencias reales: (Ciencias naturales, ciencias sociales, metafísica)
  • 9. 1.2.2. Tipos de conocimiento Conocimiento  Es la capacidad de actuar, procesar e interpretar información.  Puede ser interpretado y entendido por seres humanos e incluso por máquinas a través de agentes inteligentes.  Los científicos e investigadores definen de dos maneras el conocimiento: como una representación mental de la realidad y como la información que se puede transmitir de un ente a otro por vías no genéticas.
  • 10. Este es un Todos los resultados que pensamiento dinámico Este utiliza modelos, se adquiera del Conocimiento el cual utiliza métodos métodos, conocimiento científico Conocimiento Científico: científico, procedimientos e son fundamentados en la Artístico: investigaciones, información abstracta . realidad y en las experimentación. investigaciones. Se utiliza para El conocimiento Conocimiento comunicar emociones, Conocimiento Es más aplicado a la revelado por Dios, y el Revelado: Este pensamientos, teología o identidades Empírico: religiosas. conocimiento revelado conocimiento tiene dos sentimientos, además por nuestra conciencia. formas: de descubrir la belleza y sencillez de las cosas. A partir de esta clasificación se han es propio de las generado otros tipos Se da por casualidad personas sin de conocimiento Sea cual sea el de la vida, es decir, al Su fuente principal de formación, pero que como: el conocimiento, el fin es azar, permitiendo a conocimiento son los tienen conocimiento demostrativo, el mismo, y es los seres humanos sentidos. del mundo exterior, lo intuitivo, sensible, desarrollar las conducirse en su vida que les permite actuar dinámico, inteligible, capacidades de los y las diferentes y determinar acciones, y otros, La mayoría de seres humanos para actividades que hechos y respuestas estos están aportar a la sociedad. desarrollan. casi por instinto. representados en la clasificación presentada.
  • 11. 1.3. Definición de ciencia y clasificación Definición:  “La ciencia es un quehacer crítico no dogmático, que somete todos sus supuestos, a ensayo y critica”.  Es imposible Hacer cualquier planteamiento científico a espaldas de la ciencia, por ello la base y punto de partida del científico es la realidad, que mediante la investigación le permite llegar a la ciencia.  La ciencia es, entonces, un cuerpo de conocimiento que reproduce las leyes y teorías de los procesos naturales y sociales. Realidad Investigación Ciencia
  • 12. Clasificación de la ciencia Lógica Forma Matemática Física Química Ciencia Natural Biología Psicología Individual Psicología social Sociología Economía Fácticas Ciencias políticas Ciencias políticas Cultural Historia material Historia de las ideas
  • 13. 1.4. Elementos de la ciencia Encontramos cuatro elementos importantes: 1. El objeto de la Ciencia:  Lo constituye toda la realidad que existe, o sea la materia en movimiento (transformación, evolución), así como las formas de su reflejo en la conciencia del hombre. 2. El Método:  Los métodos se pueden ver de dos maneras: por un lado como un procedimiento para lograr conocimientos, y por otro como la forma de justificación.  Existen métodos generales que se utilizan en las ciencias como son: EL teórico; el experimental 3. La investigación:  Tiene que ver con el conjunto de actividades que se desarrollan durante el proceso de elaboración de los conocimientos  En los problemas científicos se distinguen tres formas fundamentales:  a) Investigaciones teóricas fundamentales  b) Investigaciones teóricas dirigidas a un fin  c) Investigación aplicada  4. La Teoría:  Es un conjunto de resultados en el proceso de elaboración de los conocimientos, constituido por generalizaciones, leyes, teorías y principios, gracias a la investigación concreta del objeto del conocimiento.
  • 14. 1.5 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CIENCIA Entre las mas importantes tenemos las siguientes: a) Su desarrollo no es lineal, el conocimiento no empiezan desde cero pero a medida que transcurre el tiempo se va aprendiendo cosas hasta llegar a un determinado punto. b) Su desarrollo no es histórico. c) Su desarrollo no es neutro. d) No es dogmatica. e) El conocimiento es verificable: El conocimiento puede ser entendido de diversas formas:  Contemplación: Conocer es ver  Asimilación: Es nutrirse  Creación: Es engendrar
  • 15. 1.6. La Ciencia Física 1.6.1 Definición:  Dedicada a estudiar todos los fenómenos que se producen en la naturaleza.  Es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.  Es una ciencia experimental.  Se la puede considerar la ciencia fundamental o central.
  • 16. 1.6.2. Elementos A) Objeto: Consideramos en la materia propiedades, que se relacionan directamente con nuestras capacidades sensoriales.  Estas propiedades pueden sufrir modificaciones de dos tipos: físicas y químicas. B) Método científico:  La física es una ciencia experimental que se basa en la observación de procesos naturales.  Cualquier teoría física tiene en el experimento su último test de validez.
  • 17. Subdivisión del Método Científico  1. Observación. La observación es un fenómeno ya que implica una primera idea sobre su naturaleza.  Se inducen las leyes: Para alcanzar el objetivo, es preciso identificar las causas de los efectos observados y encontrar una ley.  3. Principios: Es una hipótesis fundamental del enunciado muy general y simple que se admite como demostrada por la experiencia.  4. Modelos: Los modelos lógicos sobre los que se calcan las estructuras de las teorías físicas.  5. Teoría Física: Sirven para predecir fenómenos que aun no han sido observados.  6. Se deducen las leyes: La ley llamada de carácter empírico y puede no ser realmente comprendida.
  • 18. 1.7. Desarrollo de las teorías físicas Torricelli, inventor del La física en barómetro, instrumento los ss. XVI y que unos años más tarde Boyle formuló la ley de la Pascal utilizó para compresión de los gases XVII (ley de Boyle-Mariotte). determinar la presión atmosférica. En el s. XVI surgieron algunas En el mundo helénico, figuras importantes (Copérnico, Arquímedes estudió Steven, Cardano, Gilbert, Brahe), estudio en el s. III a. C. pero hubo que esperar hasta diversas máquinas Entre otros.. principios del siglo XVIII para que, simples (torno, palanca, con Galileo, se impusiese el empleo sistemático de la verificación tornillo sin fin) y fundó la experimental y la formulación Hidrostática. matemática de las leyes físicas. Si bien con el pensamiento filosófico de los pitagóricos, Platón y Aristóteles surgió la voluntad de comprender el mundo en Galileo descubrió la ley de términos las ideas físicas de estos la caída de los cuerpos y pensadores eran fruto de sistemas a del péndulo, y puede ser prioridad y no de una investigación considerado como el experimental. creador de la mecánica.
  • 19. Muchos grandes hombres de la física de este siglo son Bemoulli, Euler asimismo y D'Alembert Euler estudió el D'Alembert y La física grandes nombres fueron también movimiento de Lagrange de la historia de en el s. las matemáticas. los fundadores rotación de un crearon la XIII de la teoría sólido con un mecánica Daniel Bernoulli matemática de punto fijo. analítica. D'Alembert, las vibraciones. Pitot, Venturi, Euler y Lagrange desarrollaron la hidrodinámica.
  • 20. Foucault ideo también un En el campo de la hidrostática, Young, célebre experimento en el desarrolló el punto de vista que asimila la que logró demostrar la superficie libre de un líquido a una La física en el rotación de la Tierra. membrana s. XIX El s. XIX también conoció el Fizeau y Foucault fueron desarrollo de la teoría del potencial En las primeras décadas del los primeros en medir la siglo, Young y Fresnel velocidad de la luz con newtoniano (Laplace, Poisson) y de la estudiaron los fenómenos de teoría de la elasticidad Toisson. Lamé, interferencia y difracción de la métodos terrestres (1850) luz, y el segundo formuló las Beltrami), así como progresos en leyes que los rigen hidrodinámica (Stokes) y acústica (lord Rayleigh). Herschel. F. zeau y Rubens, Gauss creó la teoría el espectro infrarrojo general de los El s. XIX es el siglo del desarrollo del sistemas centrados. electromagnetismo y la termodinámica. El desarrollo del electromagnetismo esta ligado a los nombres de Volta, Laplace, Ampere, Wollaston y Becquerel Oersted Gauss, Arago, Joule, Kirch Kirchhoff y Bunsen descubrieron las Faraday, Webwry, introdujeron el análisis radiaciones ultravioleta espectral Entre otros.
  • 21. La física en el s. XX En el s. XX en el descubrimiento de Becquerel, en 1896, de la radiactividad, fenómeno que estudiaron los esposos Curie, quienes en 1898 lograron aislar el polonio y el radio. Rutherford, quien descubrió la radiactividad del torio, distinguió los rayos alfa y beta en las emisiones radiactivas (1903) y logró la primera transmutación artificial (1919). Planck 1900) se produjo la primera gran ruptura en la física del s. XX. Para llegar a esta fórmula. Planck supuso que la radiación electromagnética se emite en forma discontinua e introdujo la constante que hoy He-va su nombre. En 1905; Einstein, para explicar el efecto fotoeléctrico, amplio el supuesto de Planck postulando que. Además de ser emitida en forma descontinúa, la radiación electromagnética viaja y es absorbida en formas de paquetes» que pueden ser asimilados a partículas (fotones) Lorentz, formulaba la teoría de la relatividad restringida o de la relatividad especial, teoría de la que se deducía que la velocidad de la luz en el vacío constituye un límite físico inalcanzable y la célebre fórmula E = mc2
  • 22. 1.8. CLASIFICACION DE LA FÍSICA Mecánica clásica  MECÁNICA Mecánica de medios continuos Mecánica de fluidos MECANICA Acústica FISICA ONDULATORIA Óptica CLÁSICA TERMODINAMICA Y MECANICA ESTADISTICA ELECTROMAGNETISMO Electricidad
  • 23. CLASIFICACION DE LA FISICA Teoría especial de la relatividad  RELATIVIDAD Teoría general de la relatividad gravitacional MECÁNICA Átomo, núcleo, física- FISICA CUÁNTICA química, física del estado MODERNA solido FÍSICA DE PARTÍCULAS
  • 24. CLASIFICIÓN DE LA FÍSICA Mecánica  TERMODINÁMICA Estadística FUERA DEL EQUILIBRIO percolación Turbulencia de caos FISICA DINÁMICA NO LINEAL Fractales CONTEMPORÁNEA Socio Físico Econofísica SISTEMAS COMPLEJOS Autorganizada Redes complejas MECÁNICA DEMOSCÓPICA Puntos cuánticos
  • 25. 1.9. Características particulares de la Física 1. Es la mas fundamental y general : a. Durabilidad y permanencia b. Los conceptos y teorías 2. La física es inherentemente simple.  Conceptos Fundamentales:  Fuerza, energía y campo  Leyes fundamentales  Las 3 leyes de Newton en la mecánica  Las 3 leyes de la termodinámica  Las 4 leyes de Maxwell en el electromagnetismo
  • 26. 1.10. La física y su relación con otras ciencias Física – Química:  La química inorgánica, esta química primitiva fue muy importante para la física.  La teoría de los átomos fue comprobada en gran parte con experimentos de química.  Hay también una rama de la física y la química. Este es el método estadístico, que se llama propiamente, mecánica estadística. (calor y la termodinámica).  La química inorgánica es una ciencia, ahora reducida esencialmente a lo que se llama la físico-química y la química cuántica.
  • 27. Física – Biología  La biología ayudaba a la física en el descubrimiento de la conservación de la energía, lo cual fue demostrado por Mayer.  Si miramos más de cerca los procesos biológicos de los animales vivos, vemos muchos fenómenos físicos: la circulación de la sangre, bombas, presión.  Si no fuera por el gran desarrollo de la física experimental, los cuadros bioquímicos no se conocerían hoy.
  • 28. Física-Astronomía  La astronomía es más antigua que la física. En realidad, dio origen a la física al mostrar la simplicidad del movimiento de las estrellas y planetas.  las estrellas están hechas de átomos de la misma naturaleza de los que encontramos en la tierra.  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.
  • 29. Física – Geología  Los instrumentos de meteorología son instrumentos físicos, y el desarrollo de la física experimental hizo posible estos instrumentos.  La velocidad de las ondas sísmicas a través de la tierra y la distribución de densidades de la tierra.  Ejemplo:  Los procesos más obvios están al frente de nuestros ojos, los procesos de erosión de los ríos, los vientos, etc.
  • 30. Física – Matemática  Las matemáticas ofrecen a la física el lenguaje y los modelos lógicos sobre los que se calcan las estructuras de las teorías físicas.  La física y las matemáticas parecen desprenderse que el proceso de avance del conocimiento físico está condicionado por el progreso previo de los conocimientos matemáticos.
  • 31. Física del medio ambiente y energías renovables  La física también se encarga de aportar para la conservación del planeta gracias al desarrollo de las energías renovables o la mejora en eficiencia de las energías fósiles actuales  Placas solares  Nanotecnología  Modelos meteorológicos y climáticos  Fusión nuclear.
  • 32. 1.11. Importancia de la física en el estudio de Medio Ambiente  La presencia de la Física en el medioambiente y en las técnicas de control y medición de contaminantes se centra en tres áreas.  La contaminación en el mar o en la atmósfera pertenece a la Física Troposférica. Pero si miramos la Estratosfera, nos encontramos con la capa de Ozono es un absorbente de la radiación ultravioleta.  Para conocer el daño que se está produciendo en la Capa de Ozono, usamos una gran variedad de procesos físicos: absorción, intensidad de la radiación, espectro electromagnético, etc.
  • 33.  Ejemplo: En España las placas solares: utilizan materiales semiconductores como el silicio para producir el efecto fotoeléctrico, y generar corriente continua.