Pregúntese
1. ¿Creen que la duración de un suceso depende de quién lo esté observando?
R// Si, porque las personas perciben el tiempo de forma diferente, por ejemplo, es posible que 2 acontecimientos tengan lugar de forma simultánea o al mismo tiempo desde la perspectiva de un observador, pero que ocurran en momentos diferentes desde la perspectiva del otro.
2. ¿Por qué es importante medir el tiempo?
R// Es importante medir el tiempo, debido a que el tiempo regula nuestra vida diaria y hace posible que nos comuniquemos con otros de manera precisa alrededor del mundo. Sin un sistema, tendríamos problemas con los cultivos, las estructuras sociales, las comunicaciones y los negocios; y quizá, importantes sistemas, como el ferroviario de Estados Unidos, no hubieran podido funcionar de forma correcta al depender su funcionalidad de la medición del tiempo de manera local.
3. ¿Cuántos y cuáles instrumentos para medir el tiempo conocen?
R// Conocemos 5 instrumentos, que son:
-El reloj de sol: Indica el tiempo, proyectando la sombra sobre una superficie. El objeto que proyecta la sombra es un palo colocado en el centro, llamado gnomon. Si el reloj se encuentra bien construido, puede medir el tiempo con gran precisión e inclusive, se usó para monitorear el funcionamiento de los relojes hasta la era moderna.
-Velas y varas de incienso que se consumen a una velocidad estimada.
-El reloj de arena: Contiene arena muy fina, que pasa por un orificio a una velocidad constante e indica un tiempo determinado por el paso de la arena a través de este.
-El reloj mecánico: Fue inventado en el siglo Xlll y esto significó un gran cambio en la manera de medir el tiempo. Se basó en el balanceo de un péndulo y la vibración de un cristal de cuarzo, que era mucho más preciso que un reloj de arena.
-La clepsidra o reloj de agua: Mide el tiempo basándose en lo que tarda el agua en caer de un tubo o vaso a otro.
4. ¿El tiempo es una magnitud absoluta?
R// No, pues según Albert Einstein y su teoría de la relatividad, el tiempo no es absoluto, sino relativo, es decir, que depende del estado de movimiento del observador.
5. ¿Cómo ha evolucionado la precisión de los instrumentos de medición del tiempo?
R// Gracias a la base del tiempo científico, que es un conteo continuo de segundos basado en relojes atómicos alrededor del mundo, conocido como Tiempo Atómico Internacional.
6. ¿Qué dificultades presentan los relojes de sol y los relojes de arena?
R//
-Relojes de sol: Tienen dificultades, ya que necesitan estrictamente que el sol brille, por lo tanto, no funcionan de noche cuando está oscuro. Además, son inexactos.
-Relojes de arena: Eran usados en barcos, porque su movimiento no afectaba los relojes de arena, pero es incierto, pues existen otros dispositivos que si los alteran. Son imprecisos especialmente para medir valores intermedios (periodos de tiempo que no sean un minuto o una hora).
7. ¿Realmente con los relojes medimos el tiempo, o solo la duración de un suceso?
R// Con los relojes medimos el tiempo transcurrido entre dos eventos que suceden respecto de un observador. Sería incorrecto afirmar lo contrario, pues "la duración de un suceso", vendría siendo la definición de tiempo.
Conozcan la situación
1. ¿Expliquen la dificultad que tenían las clepsidras egipcias para medir con precisión el
lapso de tiempo de un evento?
R// Las clepsidras funcionaban más como cronómetros que como reloj, debido a que a
medida que el nivel de agua iba bajando, la presión se reducía dejando solamente un
goteo, por más intentos de mejorarla no cambiaba la problemática, ya que no podían
hacer correr el agua a velocidad constante debido a la presión.
2. ¿Cuál fue la solución de Ctesibio para evitar el problema de las clepsidras egipcias?
R// Ctesibio encontró la manera de simplificar la clepsidra egipcia, al no usar flujo saliente
de agua. Primeramente, añadió otro tanque de agua por encima del reservorio principal,
logrando que este estuviera siempre lleno, haciendo que el agua cayera fuera a la misma velocidad.
3. ¿Qué es el tiempo?
R// El tiempo es una colección de sucesos en diferentes años.
Los científicos creen que el tiempo es una ilusión creada por la mente, por otro lado,
para la física el tiempo depende del movimiento mismo.
Algunos afirman que el tiempo es relativo y depende de otras cosas como la
fuerza gravitacional.
Existen teorías que explican que en algún lugar del universo sigue existiendo
nuestro pasado,
creando la relación espacio-tiempo.
4 ¿Por qué las personas con mayor edad perciben el tiempo más rápido?
R// Las personas mayores sienten que el tiempo pasa más rápido porque la percepción
del
tiempo cambia a medida que cambia el tiempo de procesamiento de la imagen
mental física y
la rapidez de las imágenes que se captan.
Cada persona tiene su propio “tiempo mental” que no está relacionado con el paso
de las horas,
los días o los años, sino con los propios estímulos. A diferencia de cuando somos
jóvenes, al
llegar a una edad avanzada, la producción de imágenes mentales se ralentiza y
parece que el
tiempo pasa más rápido.
5 ¿El tiempo es absoluto o relativo?
R/ El tiempo es relativo, es decir, que varía gracias a la influencia de varios factores, como
la percepción de los sucesos que tenga cada persona u observador.
6¿Es posible medir el tiempo con precisión?
R// Con ayuda de la avanzada tecnología y debido a la era en la que no encontramos,
si es posible, implementado cronómetros, relojes atómicos, etc; y
gracias a sistemas, como el TAI.
El principio de Torricelli
Hasta el siglo XVII era imposible aceptar la idea de que el vacío era parte del espacio.
Aristóteles había intentado sin éxito verificar el peso del aire y durante mucho tiempo
afirmó
que el vacío era un concepto inconsistente. Sin embargo, el camino de la investigación
y la experimentación, iniciado por los descubrimientos de Galileo, Newton y Torricelli,
cambió de
manera radical el punto de vista de la ciencia. Torricelli fue quien demostró que el aire es
un fluido gaseoso que nos rodea, nos envuelve y nos presiona. Su aporte fue muy
importante, ya que muchos fenómenos que ocurrían en la naturaleza
(hasta esos entonces extraños) eran derivados simplemente de la presión atmosférica.
¿Qué hizo Torricelli? Llenó un tubo con mercurio, lo invirtió y sumergió la parte
abierta en un recipiente con más mercurio. El nivel de este en el tubo descendió algunos
centímetros, lo que dio lugar en el extremo cerrado a un espacio sin mercurio, que
no podía estar sino vacío. Al principio muchos hombres de ciencia de la época
se negaron a aceptar la
teoría de Torricelli, verificada por el barómetro que él mismo había construido.
Tuvo que
transcurrir un tiempo para que la sociedad reconociera que por sobre la columna
de mercurio
operaba el propio peso de la atmósfera que rodea la Tierra.
Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido
contenido en un
recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A
partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un
líquido
por un orificio. “La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio,
es la
que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel
del líquido
hasta el centro de gravedad del orificio”:
¿Qué relación tienen el principio de Torricelli y el teorema de Bernoulli?
La teoría de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un
contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad.
Es decir, que ambas estudian el flujo del agua a través de un orificio de algún recipiente.
¿Cuál es la expresión matemática que permite calcular el caudal de salida de un
líquido por un orificio?
El tiempo es una de las magnitudes fundamentales en la Física, en donde su unidad de medida en el Sistema Internacional es el segundo. Tradicionalmente la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, situada en París, ha conservado patrones físicos de otras magnitudes fundamentales, como por ejemplo el patrón de longitud, una barra de platino e iridio, y el de masa, un cilindro del mismo material, pero no existe un patrón de la unidad de tiempo susceptible de ser mostrado en un museo a la manera tradicional.
¿Por qué el tiempo debe medirse mediante la observación de eventos periódicos?
El tiempo debe medirse mediante la observación de eventos periódicos, debido a que la importancia de estos radica en que todo movimiento periódico se puede considerar el resultado de un conjunto de movimientos vibratorios armónicos simples simultáneos. Un evento periódico es aquel que ocurre cada cierto tiempo y que vuelve y se repite, por tanto se puede tomar como referencia para calcular el tiempo.
Además, se debe establecer la cantidad de sucesos que ocurren en la unidad que se quiere medir, lo que debe hacerse ad hoc en cada momento. Por ello, el problema de su medida se traduce en seleccionar cuales deben ser esos eventos de tipo periódico.
Ejemplos:
Los primeros fueron fenómenos naturales de carácter astronómico, y de entre ellos el más natural es la duración del día. Otros eventos periódicos, de mayor duración, fueron las fases de la Luna y los ciclos de las estaciones. Todos estos fenómenos dieron lugar a la elaboración de calendarios, que median transcursos de tiempos de larga duración. Más adelante, se emplearon eventos en el propio cuerpo humano como son los latidos del corazón, con el inconveniente de una gran irregularidad, o bien relojes basados en fenómenos físicos con periodicidad más precisa. Los primeros relojes conocidos se basan en la velocidad de salida del agua por un orificio, cuya regularidad es bastante alta, y el movimiento de una sombra originada por el sol a lo largo del día.
¿Cuál es el nombre del individuo que perfeccionó la precisión de medida del tiempo de un evento en el reloj de agua conocido como clepsidra?
Perfeccionó el mecanismo llegando a alcanzar cotas de precisión extraordinariamente altas en las fabricadas por CtesibiodeAlejandría.
El reloj de péndulo, es decir el de Shortt presenta un error de 2ms por día, mientras que el de los hermanos Curie solamente un error de 0.1ms por día, este último mostrando una precisión del casi 100% en cuanto a la medición del tiempo. Notando así una mejora del casi 90% en la precisión de medida.
¿Cuáles son las características físicas y químicas del reloj atómico?
Reloj atómico está basado en
la frecuencia natural de las partículas atómicas. Cuando un electrón cambia de estado al pasar de
de un orbital a otro, gana o pierde energía en función de cómo sea ese cambio. En ambos casos, la
energía ganada o perdida lo es mediante un fotón absorbido o emitido
El caso más sencillo es la transición hiperfina del átomo de hidrógeno que sirve para ilustrar el
funcionamiento de casi todos los relojes atómicos actuales. Para entender esta situación,
Recordemos que el átomo de hidrógeno está compuesto por un protón y un electrón. Estas partículas
tienen una propiedad física denominada espín que puede ser un valor semientero para las
denominadas fermiones, como el electrón, o entero para las denominadas bosones, como el protón.
Así, el electrón puede tomar dos valores que son 1/2 o -1/2, mientras que en el protón puede tomar
los valores 1, 0 ó -1. La cuestión es que, cuando un átomo de hidrógeno se encuentra bajo un campo
magnético externo, y el espín del protón no es nulo, el átomo se encuentra en un estado de energía
ligeramente mayor cuando los espines del electrón y protón son del mismo signo que sí son opuestos.
En la primera situación el átomo tiende a pasar espontáneamente del estado de mayor energía al de
menor, para lo que el electrón cambia su espín, y en esa transición emite un fotón con una longitud
de onda de aproximadamente 1420 MHz de frecuencia. Los relojes atómicos hacen uso de esta
propiedad y utilizan la radiación emitida para controlar la señal de un reloj de cuarzo
Describan las características y el funcionamiento del reloj diseñado por
Bernard Gitton
Las caractetorísticas del reloj de Gitton en primer lugar es la presencia de numerosos mecanismos de tubos y líquidos en constante movimiento, un líquido color verde y otro transparente, al final de la serie de tubos se puede notar un recipiente en el que se almacena el líquido en gran cantidad; en la parte izquierda y derecha una serie de recipientes ovalados, a diferencia que en la izquierda se marcan los números, que, con el constante flujo del líquido aumentan según la hora. El funcionamiento es complejo y con una estructura, dándonos así a entender que cada tubo y su respectiva ubicación tiene un uso, el cual de ser cambiado, hará fallar todo el reloj y por consiguiente el tiempo marcado no será preciso y correcto
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