Física (eBook)

Comprender los principios que impulsan las máquinas inteligentes

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
374 Seiten
Mil Millones De Conocimientos [Spanish] (Verlag)
978-0-00-069581-9 (ISBN)

Infos

'Física' es una adición esencial a la serie 'Ciencia robótica', que une los conceptos fundamentales de la física con el mundo de vanguardia de la robótica. Este libro integral está diseñado para profesionales, estudiantes de grado y posgrado, así como para entusiastas y aficionados. Ofrece información valiosa sobre la mecánica de nuestro universo y sus aplicaciones en robótica, lo que proporciona a los lectores una comprensión más profunda de la física clásica y moderna. El conocimiento adquirido con este libro vale la pena, ya que proporciona a los lectores las herramientas para explorar temas complejos, impulsar la innovación y resolver desafíos del mundo real en robótica.

Física-presenta los principios básicos de la física, esenciales para comprender todos los demás temas de robótica.

Física de la materia condensada-explora el comportamiento de la materia en sus estados sólido y líquido, crucial para la selección de materiales en robótica.

Interacción fundamental-analiza las cuatro fuerzas fundamentales que dan forma a las interacciones entre los sistemas robóticos y sus entornos.

Historia de la física-rastrea la evolución de las teorías físicas y proporciona contexto para los avances modernos en las tecnologías robóticas.

Mecánica-se centra en los principios del movimiento y las fuerzas, fundamentales para el diseño y el control de robots.

Mecánica cuántica-profundiza en los principios cuánticos, clave para comprender el comportamiento de partículas diminutas en la robótica a escala nanométrica.

Filosofía de la física-explora los fundamentos filosóficos de la física y proporciona una visión crítica de las dimensiones éticas de la robótica.

Física clásica-cubre los conceptos básicos de la mecánica clásica, esenciales para construir sistemas robóticos estables.

Física matemática-presenta los métodos matemáticos utilizados para describir fenómenos físicos, directamente aplicables a los algoritmos de robótica.

Acción a distancia-investiga el concepto de fuerzas que actúan a distancia, relevante para la tecnología de sensores robóticos.

Física moderna-analiza los últimos avances en física, que influyen en las tecnologías robóticas de próxima generación.

Complementariedad (física)-explora el principio de complementariedad y ofrece perspectivas valiosas sobre la incertidumbre en el diseño robótico.

Introducción a la mecánica cuántica-ofrece un enfoque para principiantes de la teoría cuántica, que cierra la brecha hacia la robótica avanzada.

Historia de la mecánica clásica-destaca el desarrollo de la mecánica clásica, crucial para comprender la cinemática y la dinámica de los robots.

Mecánica clásica-profundiza en las leyes del movimiento y las fuerzas, fundamentales para la mecánica del movimiento robótico.

Física teórica-examina los modelos teóricos que dan forma al diseño y la función de los sistemas robóticos.

Ramas de la física-ofrece una descripción general de los subcampos de la física, cada uno de los cuales contribuye a una comprensión más profunda de las aplicaciones de la robótica.

Instituto de Física Racah-ofrece información sobre investigaciones de vanguardia que inspiran futuras innovaciones robóticas.

Teoría BCS-analiza la teoría Bardeen-Cooper-Schrieffer, vital para comprender los materiales superconductores utilizados en robótica.

Superconductividad-investiga el fenómeno de la superconductividad, esencial para desarrollar sistemas robóticos energéticamente eficientes.

Estado de la materia-explora los diferentes estados de la materia, que influyen en el diseño de materiales robóticos y la tecnología de sensores.

Textauszug

CapÃtulo 1 : Física

El estudio científico de la materia, incluidos sus elementos fundamentales, su movimiento y comportamiento a través del espacio y el tiempo, así como los fenómenos asociados de energía y fuerza, se conoce como física. La materia científica de la física se considera una de las más fundamentales. Un científico que centra su investigación y estudio en el tema de la física se denomina físico.

La física es una de las áreas de estudio que más tiempo lleva existiendo. En el transcurso de los últimos dos milenios, la filosofía natural abarcó una serie de ciencias naturales, incluyendo la física, la química, la biología y ciertas partes de las matemáticas. Sin embargo, durante la Revolución Científica, que ocurrió en el siglo XVII, estas ciencias naturales comenzaron a convertirse en sus propias empresas de estudio distintas. Los límites de la física no están estrictamente definidos, y el campo de la física se cruza con una amplia variedad de campos interdisciplinarios de investigación, como la química cuántica y la biofísica. Con frecuencia, nuevos conceptos en el campo de la física proporcionan una explicación para los mecanismos subyacentes que son investigados por otros campos científicos, y también proponen nuevas áreas de investigación en estos y otros campos académicos, como las matemáticas y la filosofía.

Con frecuencia, las nuevas tecnologías son posibles gracias a los avances de la física. Por ejemplo, los avances en la comprensión del electromagnetismo, la física del estado sólido y la física nuclear condujeron directamente al desarrollo de tecnologías que han transformado la sociedad moderna. Estas tecnologías incluyen la televisión, las computadoras, los electrodomésticos y las armas nucleares. Además, los avances en termodinámica condujeron al desarrollo de la industrialización, y los avances en mecánica inspiraron el desarrollo del cálculo.

El origen de la palabra "física" se remonta a la palabra latina "physica", que significa "estudio de la naturaleza". Este término se toma de la palabra griega "phusik", que significa "ciencia natural". La palabra griega "phusik" se deriva de la palabra griega "phúsis", que significa "origen, naturaleza, propiedad".

Es una de las ciencias naturales que más tiempo lleva existiendo. Los sumerios, los antiguos egipcios y la civilización del valle del Indo se encontraban entre las primeras civilizaciones que poseían un conocimiento predictivo y una conciencia fundamental de los movimientos del Sol, la Luna y las estrellas. Estas civilizaciones que se remontan a antes del año 3000 a.C. llegaron a existir. Era una práctica común adorar a las estrellas y los planetas, ya que se creía que representaban a los dioses. Estas primeras observaciones sentaron las bases para la astronomía posterior, ya que se descubrió que las estrellas viajaban en grandes círculos alrededor del cielo, lo que no podía explicar las posiciones de los planetas. A pesar de que las explicaciones de las posiciones registradas de las estrellas a veces no eran científicas y carecían de pruebas, estas primeras observaciones sentaron las bases de la astronomía contemporánea.

Los orígenes de la astronomía occidental se remontan a Mesopotamia, según lo afirmado por Asger Aaboe. Además, todos los esfuerzos occidentales en las ciencias exactas se remontan a la astronomía babilónica tardía. El poeta griego Homero escribió sobre una variedad de objetos celestes en su Ilíada y Odisea. Más tarde, los astrónomos griegos proporcionaron nombres que todavía se usan hoy en día para la mayoría de las constelaciones que son visibles desde el hemisferio norte. Los astrónomos egipcios dejaron monumentos que demostraban su conocimiento de las constelaciones y los movimientos de los cuerpos celestes.

La filosofía natural se remonta a Grecia durante el período arcaico (650 a.C. a 480 a.C.), cuando pensadores presocráticos como Tales rechazaron las explicaciones no naturalistas de los sucesos naturales y afirmaron que cada evento tenía una causa natural. Fue entonces cuando se estableció por primera vez la filosofía natural. Proporcionaron ideas que fueron respaldadas por la razón y la observación, y muchas de sus suposiciones resultaron correctas mediante la experimentación. Por ejemplo, se descubrió que la teoría del atomismo era precisa unos dos mil años después de que fuera propuesta por Leucipo y su discípulo Demócrito.

El desarrollo de la filosofía natural en Grecia se produjo a lo largo de una variedad de vías de investigación durante el período clásico, que duró desde el siglo VI al IV a.C., y durante el período helenístico. El filósofo griego Aristóteles, también conocido como Aristóteles, vivió del 384 al 322 a.C. Fue discípulo de Platón.

Cuando escribía en el siglo IV a.C., cubrió una amplia gama de temas, incluido un importante tratado sobre "Física". La influencia de la física aristotélica se remonta a aproximadamente dos milenios. Su estrategia consistía en una combinación de observación restringida y argumentos lógicos deductivos, pero no se basaba en la verificación experimental de las afirmaciones que se concluían. El trabajo básico que Aristóteles hizo en el ámbito de la física, a pesar de que era extremadamente defectuoso, sirvió como marco contra el cual los pensadores posteriores ampliaron aún más el campo. En este momento, su método es completamente obsoleto.

A través de la noción de los cuatro elementos, proporcionó una explicación para conceptos como el movimiento (y la gravedad).

El antiguo filósofo griego Aristóteles creía que cada uno de los cuatro elementos clásicos (aire, fuego, agua y tierra) tenía una ubicación natural específica. Debido al hecho de que cada elemento tiene una densidad diferente, eventualmente regresará a la ubicación en la atmósfera que sea más apropiada para él. Debido al hecho de que el fuego es más pesado que el aire, se colocaría en la parte superior de la jerarquía, seguido por el agua, y luego la tierra ocuparía el último lugar. Como punto de interés adicional, mencionó que cuando una pequeña cantidad de un elemento alcanza la posición natural de otro elemento, el elemento que es menos abundante se dirigirá inmediatamente a su propio lugar natural. Por ejemplo, si hay un incendio en el suelo, las llamas se elevarán en el aire en un esfuerzo por volver a su ubicación natural, que es donde deberían estar. Sus leyes de movimiento comprendían lo siguiente: 1) los objetos más pesados caerán más rápido, siendo la velocidad proporcional al peso; y 2) la velocidad del objeto que cae depende inversamente de la densidad del objeto por el que cae (por ejemplo, la densidad del aire). También afirmó que cuando se trata de movimiento violento, que se define como el movimiento de un objeto cuando otro objeto le aplica una fuerza, el ritmo al que se mueve ese elemento solo será tan rápido o fuerte como la medida de la fuerza que se le aplique. Después de realizar una extensa investigación sobre el tema del movimiento y los factores que contribuyen a él, se le ocurrió el concepto filosófico de un "motor primario" como el origen último de todo el movimiento en el mundo (Libro 8 de su obra Física).

Un declive en las búsquedas intelectuales en Europa occidental ocurrió como consecuencia de la caída del Imperio Romano de Occidente en el siglo V, que fue causada tanto por invasores externos como por la decadencia interna. Por otro lado, el Imperio Romano de Oriente, que se conoce más comúnmente como el Imperio Bizantino, fue capaz de resistir los asaltos de los invasores y continuó progresando en una variedad de materias académicas, incluida la física.

El Palimpsesto de Arquímedes es una compilación de las obras de Arquímedes que fue compilada por Isidoro de Mileto en el siglo VI. Esta compilación se considera de gran importancia cultural.

Un erudito bizantino llamado Juan Filópono, que vivió en Europa alrededor del siglo VI, puso bajo escrutinio la enseñanza de Aristóteles sobre la física y señaló sus deficiencias. El principio del ímpetu fue presentado por primera vez por él. No fue hasta la aparición de Filopono que se examinó la física de Aristóteles; a diferencia de Aristóteles, que basaba su física en el argumento verbal, Filopono se basaba en la observación. Filopono escribió lo siguiente sobre la física de Aristóteles:

Sin embargo, esta es una afirmación totalmente falsa, y nuestro punto de vista puede ser respaldado por la observación real de una manera más convincente que por cualquier tipo de argumento verbal. Cuando dejas caer desde la misma altura dos pesos que son muchas veces más pesados que el otro, notarás que la relación de los tiempos necesarios para el movimiento no depende de la relación de los pesos, sino que la diferencia en el tiempo es muy pequeña. Esto se debe a que la proporción de los pesos no es el único factor que determina la cantidad de tiempo requerido para el movimiento. Por consiguiente, si la diferencia de peso no es significativa, es decir, si uno es, por ejemplo, el doble que el otro, no habrá diferencia, o bien una diferencia indetectable en el tiempo, a pesar de que la diferencia de peso no sea en absoluto insignificante, con un cuerpo pesando el doble que el otro.

Durante la Revolución Científica, que ocurrió diez siglos más tarde, Galileo Galilei utilizó la crítica de Filopono a los conceptos aristotélicos de la física como fuente de inspiración. Galileo hizo un uso extensivo de Filopono como fuente de evidencia en sus escritos cuando argumentó que la física aristotélica era incorrecta. A Jean Buridan, profesor de la Facultad...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.1.2025
• Übersetzer: Guilherme Costa
• Sprache: spanisch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069581-5 / 0000695815
• ISBN-13: 978-0-00-069581-9 / 9780000695819