Page 22 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada
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¿Cómo estudiar física? 3
¿Qué Importancia tienen las matemáticas?
Las matemáticas sirven para muchos fines. Son a la vez filosofía, arte, metafísica y lógica.
Sin embargo, todos estos aspectos se subordinan a su función principal: son una herramienta
para el científico, el ingeniero o el técnico. Una de las mayores satisfacciones que brinda un
primer curso de física es que se cobra mayor conciencia de la importancia de las matemáticas.
Un estudio de física revela aplicaciones concretas de las matemáticas básicas.
Supongamos que se desea predecir cuánto tarda en detenerse un automóvil que se des
plaza con cierta rapidez. Primero es necesario controlar cuantas variables sea posible. En las
pruebas, buscará que cada frenado sea uniforme, de modo que la rapidez media se aproxime
a la mitad de la rapidez inicial. Expresado en símbolos esto puede escribirse:
^ media ^
También se controlarán las condiciones y la pendiente de la carretera, el clima y otros pa
rámetros. En cada prueba se registrará la rapidez inicial (v.), la distancia a la que se detiene el
vehículo (.v) y el tiempo en que lo hace (t). También puede tomar nota de la rapidez inicial, del
cambio de rapidez, así como de la distancia y el tiempo necesarios para detener el automóvil.
Cuando todos estos factores se han registrado, los datos sirven para establecer una relación
tentativa. No es posible hacer esto sin usar las herramientas que ofrecen las matemáticas.
Con base en la definición de rapidez como la distancia recorrida por unidad de tiempo se
observa que la distancia de frenado, x en nuestro ejemplo, puede ser producto de la velocidad
media v /2 multiplicada por el tiempo, t. La relación tentativa podría ser
^ t
X = — t O X =
2 2
Obsérvese que hemos usado símbolos para representar los parámetros importantes y las ma
temáticas para expresar su relación.
Esta proposición es una h ip ó te s is v ia b le . A partir de esta ecuación es posible predecir la
distancia a la que se detendrá cualquier vehículo con base en su rapidez inicial y el tiempo de
frenado. Cuando una hipótesis se ha aplicado el suficiente número de veces para tener un grado
de seguridad razonable de que es verdadera, se le llama te o r ía c ie n tífic a . En otras palabras, cual
quier teoría científica no es más que una hipótesis viable que ha resistido la prueba del tiempo.
Por tanto, podemos damos cuenta de que las matemáticas son útiles para obtener fórmu
las que nos permiten describir los hechos físicos con precisión. Las matemáticas adquieren
mayor relevancia aun en la resolución de esas fórmulas con cantidades específicas.
Por ejemplo, en la fórmula anterior sería relativamente fácil hallar los valores de x, v y t
cuando se conocen las otras cantidades. Sin embargo, muchas relaciones físicas implican ma
yores conocimientos de álgebra, trigonometría e incluso cálculo. La facilidad con que pueda
deducir o resolver una relación teórica depende de sus conocimientos de matemáticas.
En el capítulo 2 se presenta un repaso de los conceptos matemáticos necesarios para en
tender este texto. Si desconoce alguno de los temas expuestos debe estudiar atentamente ese
capítulo. Preste especial atención a las secciones sobre potencias de 10, ecuaciones literales y
trigonometría. De su habilidad para aplicar las herramientas matemáticas dependerá en gran
medida su éxito en cualquier curso de física.
¿Cómo estudiar física?
La lectura de un texto técnico es diferente de la de otros temas. Es indispensable prestar aten
ción al significado específico de las palabras para comprender el tema. En los textos técnicos
se utilizan a menudo gráficas, dibujos, tablas y fotografías, elementos siempre útiles y a veces
incluso esenciales para describir los hechos físicos. Debe estudiarlos con detenimiento para
entender bien los principios.
Gran parte del aprendizaje se obtiene a partir de las exposiciones en el aula y de los
experimentos. El alumno principiante suele preguntarse: "¿Cómo puedo concentrarme por
