Estructura celular

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Como vimos en la anterior entrada la célula es la mínima unidad  que constituye a todo ser vivo,para poder cumplir con todas sus funciones, la célula cuenta con diversas estructuras en su interior que cumplen diversas actividades, entre ellas tenemos: la membrana celular, el citoplasma y el núcleo. Así que veamos cada una de estas estructuras en detalle, además de todos los organelos contenidos en cada de estas partes-

1- La membrana celular o membrana plasmática

La definición más simple de membrana celular es referirse a ella como el medio que separa la parte interna de la célula (citoplasma) de la parte externa (plasma en el caso de las membranas plasmáticas), que son medio muy acuosos y que además es crucial para mantener a la célula. Por otra parte estas propiedades también rigen para las membranas internas de los organelas presentes en el citoplasma, que permiten a la célula desarrollar muchas de sus actividades bioquímicas en forma simultánea, que de otro modo serian incompatibles. Sin embargo las funciones de la membrana son mucho más complejas, ya que además de participar en el transporte activo de moléculas y iones en ambos sentidos mediante canales y bombas, lo que permite que determinadas sustancias entren y salgan de la célula en forma selectiva, envía y recibe mensajes químicos y eléctricos incluyendo señales para sus divisiones y síntesis de proteínas, además contiene otras proteínas como receptores y enzimas que también cumplen funciones vitales para la célula. Da entonces la importancia de la membrana resulta curioso que no se conozca en detalle sus estructuras moleculares. (1)

Composición química

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.

Lípidos

El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.

Proteínas

El porcentaje de proteínas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de las neuronas y un 70% en la membrana interna mitocondrial;[1] el 80% son intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas desempeña diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular y adhesión) y enzimas. Según su grado de asociación a la membrana se clasifican en:

 Integrales o Intrínsecas: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior, por consiguiente, son anfipáticas. Solo se pueden separar de la bicapa si esta es destruida (por ejemplo con un detergente neutro). Algunas de éstas, presentan carbohidratos unidos a ellas covalentemente (glucoproteínas).

Periféricas o Extrínsecas: No presentan regiones hidrófobas, así pues, no pueden entrar al interior de la membrana. Están en la cara interna de esta (en el interior celular). Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico.

Glúcidos

Están en la membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicocalix. Representan el 8% del peso seco de la membrana plasmática. Sus funciones principales son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular (colaboran en la identificación de las señales químicas de la célula). (2)

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– La pared celular

En algunos organismos como las plantas,los hongos  y las bacterias además de membrana celular existe una capa muy fuerte llamada Pared celular, la cual tiene diversas funciones. La pared celular protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura celular, provee un medio poroso para la circulación y distribución de agua, minerales, y otras pequeñas moléculas nutrientes; además de contener moléculas especializadas que regulan el crecimiento de la planta y la protegen de las enfermedades.

La substancia que constituye la pared celular de las plantas es un carbohidrato: la celulosa, formado por miles de moléculas de glucosa.

2- El núcleo celular

Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.

Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominan procariontes.

En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:

– Ser voluminoso.

– Ocupar una posición central en la célula.

– Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.(3)

Es el componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al microscopio es el núcleo.

Es el centro de control celular y encierra la información genética que le otorga a cada célula las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es imprescindible para la sobrevida de la célula.

Características del núcleo interfásico

En los períodos no divisionales el núcleo no presenta en general cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico.

Ø ESTRUCTURA

En todas las células se encuentra un núcleo con características morfológicas similares y constituido por una membrana nuclear, jugo nuclear, cromatina o cromosomas y nucléolo, hablándose en estos casos de núcleos típicos.

(Nucleoide: no existe núcleo como una estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el citoplasma no existe carioteca que limite y encierre lo componentes nucleares)

Ø FORMA

La forma del núcleo puede ser regular o irregular

Regular: esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la célula. Es decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula.

Irregular: como en los glóbulos blancos polimorfonucleares, su morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al núcleo.

Ø TAMAÑO

Su tamaño es variable pero en general guarda relación con la célula. Podemos referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en micrones. O hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación núcleo citoplasma.

Ø POSICION

La posición del núcleo varía según el tipo de célula considerada y según la materia acumulada en la célula.

Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal.  (4)

Dentro del núcleo se encuentra una sustancia acuosa llamada carioplasma, en la que se encuentran suspendidas los cromosomas (cuya forma es la de filamentos). Los cromosomas están compuestos por DNA y proteínas. Mientras la célula no se encuentra en proceso de división las hebras que conforman los cromosomas forman una especie de red irregular de fibras a la que llamamos cromatina.

También es posible localizar dentro del núcleo otro cuerpo conocido como nucleolo. La forma del nucleolo también semeja a la de una esfera, pero su forma puede variar. Además podría desaparecer temporalmente del núcleo, cuando la célula está a punto de dividirse. En otros casos puede observarse la presencia de más de un nucleolo en el mismo núcleo.

Parece que el nucleolo tiene un papel indispensable en la división de la célula, ya que si se destruye el nucleolo no se produce la división de la célula.

Se han realizado importantes experimentos para determinar el comportamiento del núcleo y del nucleolo en la separación celular y los resultados tienden a demostrar lo expresado aquí. Uno de los científicos que han realizado estos trabajos es Hämmerling quien experimentó con varios grupos de amibas. A un grupo las perforo varias veces sin tocar el núcleo. Por otra parte destruyó el núcleo del otro grupos de amibas. Hecho esto, las amibas que habían sido perforadas sin destruir el núcleo siguieron creciendo y reproduciendo. Por otro lado, aquellas a las que se les destruyó el núcleo, siguieron viviendo por algún tiempo pero no pudieron crecer ni reproducirse. (5)

3- El citoplasma

Es la parte de la célula comprendida entre la membrana celular y el núcleo. Químicamente el citoplasma está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.  y unos pequños organelos llamados asi porque tienen forma propia y cumplen con una funcion determinada.

Funciones del citoplasma

Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.

De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.

Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.

Los organelos celulares

Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos

– Las mitocondrias

Son organelos citoplasmáticos membranosos característicos de las células eucarióticas. Se habrían originado, al igual que los cloroplastos, en momentos tempranos de la evolución a partir de la endocitosis de bacterias fotosintéticas (teoría endosimbiótica). Las mitocondrias poseen una gran importancia, ya que en ellas se realizan una serie de reacciones de óxido-reducción que permiten el
sustento energético de la célula. De esta manera, y de forma general, células que realizan un mayor gasto de energía poseerán una mayor cantidad de mitocondrias. Su dimension varia entre 1 a 10 u.
Se las pueden observar in vivo mediante técnicas de coloracion vital :verde jano(se tiñen de color rojo) ;o con hematoxilina ferrica.-
Pudiendo las mismas adoptar distintas formas :
• Granular
• Bastoniforme
• Filamentosas

En la actualidad algunos investigadores considerando que las mitocondrias :

• Son autorreproducibles y semi autonomas
• Constan de información genética propia y un equipo de síntesis proteicas con ADN propio mitocondrial(circular enrollado y retorcido,mas rico en guanina y timina que el ADN nuclear)
• Que su ADN y sus ribosomas son mas parecidos a los de los organismos procariotes . (5)

– Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.

Poseen su propio material genético llamado DNA plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.

En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.

Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.

– Los Ribosomas.

Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membrana. Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosomico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras.

Su estructura es sencilla: dos subunidades (una mayor o otra menor) de diferente coeficiente de sedimentación.

Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas. (6)

Retículo Endoplasmático.

El retículo endoplasmático es un sistema membranoso cuya estructura consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globosos o vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa. Dentro de esos sacos aplanados existe un espacio llamado lúmen que almacena las sustancias. Existen dos clases de retículo endoplasmático: R.E. rugoso (con ribosomas adheridos) y R.E. liso (libres de ribosomas asociados).

Su función primordial es la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificación de la célula.

**

Aparato de Golgi.

El aparato de Golgi forma parte del sistema membranoso celular. Está formado por una estructura de sacos aplanados o cisternas (dictiosoma) acompañados de vesículas de secreción. Se sitúa próximo al núcleo y en células animales rodeando al centríolo. Las cisternas poseen una cara cis y otra trans, con orientaciones diferentes. La cara cis se orienta hacia el RER y la trans hacia la membrana citoplasmática. Las conexiones entre cisternas se realizan por vesículas de transición.

Las funciones del Ap. De Golgi son diversas: desempeña un papel organizador dentro de la célula, participa en el transporte, maduración, clasificación y distribución de proteínas, termina la glucosilación de lípidos y proteínas y sintetiza mucopolisacáridos de la matriz extracelular de células animales y sustancias como pectina, celulosa y hemicelulosa que forman la pared de las vegetales.

– Lisosomas.

Los lisosomas son vesículas procedentes del Ap. De Golgi que contienen enzimas digestivas como hidrolasas ácidas, se encargan de la digestión celular. Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula, englobándolos, digiriéndolos y liberando sus componentes en el citosol. De esta forma los orgánulos de la célula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestión de los orgánulos se llama autofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas. (7)

Vacuolas e inclusiones.

Las vacuolas son vesículas constituidas por una membrana plasmática en cuyo interior existe fundamentalmente agua. Cuando además de agua existen otras sustancias de forma predominante se llaman inclusiones.

Se forman a partir del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. En animales suelen ser pequeñas y se llaman vesículas. En vegetales son muy grandes y se llaman tonoplastos que pueden llegar a formar hasta un 50-90% del volumen celular.

Sus funciones son: acumular agua aumentando el volumen de la célula sin aumentar el tamaño del citoplasma ni su salinidad; almacenar sustancias energéticas, tóxicas, venenos, sustancias de desecho, etc. Constituyen el medio de transporte de sustancias entre orgánulos del sistema endomembranoso. En células animales existen además vacuolas fagocíticas, pinnocíticas y pulsátiles.

Entre las inclusiones, las funciones más importantes son almacenar resinas o látex. (8)

Peroxisomas y glioxisomas.

Los peroxisomas son orgánulos similares a los lisosomas pero que contienen, en vez de hidrolasas, enzimas oxidasas como la peroxidasa y la catalasa. Su función es participar en reacciones metabólicas de oxidación como las de las mitocondrias; sibn embargo, en los peroxisomas la energía resultante se disipa en forma de calor y no de energía de síntesis de ATP.

Los glioxisomas son una clase de peroxisomas que sólo existen en células vegetales. Poseen enzimas del ciclo del ácido glioxílico que es una variante del ciclo de Krebs de las mitocondrias que permite sintetizar azúcares a partir de grasas. Es indispensable en semillas en germinación.

 

Fuentes:

(1) http://www.ciencia-ahora.cl/Revista13/EstructuraMolecularMembranasCelulares.pdf

(2) http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica

(3) http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Celula.htm

(4) http://www.alipso.com/monografias/nucleo_celular/

(5) http://apuntes.infonotas.com/pages/biologia/la-celula/el-nucleo.php

(6) http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/contenidos9.htm#ribosomas

(7) http://es.wikipedia.org/wiki/Lisosoma

(8) http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/contenidos11.htm#vacuolas

 

La célula: unidad de la vida

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Todo organismo por simple que sea está compuesta por células, por eso al estudiar a cualquier organismo tenemos necesidad de adentrarnos un poco en la célula, la forma como funciona, que organelos hacen parte de ella, y como es que se encadena formando tejidos,órganos y sistemas. De igual forma es muy interesante conocer la manera en que las células se reproducen, así que amigos los invito a que hagamos un recorrido por este mundo en pequeño y que sin embargo son ellas los ladrillos que forman a cualquier organismo. así que empecemos por definirla y conocer la manera en que se hizo este descubrimiento.

La célula: definición e historia del descubrimiento

“Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma.  Una célula (del latín cellula, diminutivo de cellam, celda, cuarto pequeño) es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.[1] De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano (1)

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen. Características generales de las células Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida.” (2)

Cómo se consiguió conocer a la célula: desarrollo histórico del concepto

Las primeras aproximaciones al estudio de la célula surgieron en el siglo XVII;[6] tras el desarrollo a finales del siglo XVI de los primeros microscopios.[7] Éstos permitieron realizar numerosas observaciones, que condujeron en apenas doscientos años a un conocimiento morfológico relativamente aceptable. A continuación se enumera una breve cronología de tales descubrimientos:

1664 Robert Hook (físico, meteorólogo, biólogo, ingeniero, arquitecto) publicó un libro llamado Micrographia, donde describe la primera evidencia de la existencia de las células. Estudió el corcho y vio una disposición en forma de panal de abeja. A cada camarita la llamó celdilla o célula, pero él no tenía consciencia de que eso era una estructura similar a la que conocemos hoy en día como células. En realidad creía que esos espacios eran lugares por donde se moverían los nutrientes de las plantas. Aunque no intuyó que aquellas celdas eran la unidad funcional de los seres vivos, la denominación de célula ha permanecido para nombrar a lo que había dentro de esas camarillas y luego se aplicó también para descubrimientos en los animales. (3)

Hoy sabemos que lo que Hooke observaba eran las paredes celulares en tejido muerto y que, debido a esta razón, no contenían nada en su interior. Sin embargo, el propio Hooke hizo observaciones de células vivas, identificando un “jugo” en el interior de dichas celdas, que interpretó como parte del sistema de circulación de savia.

El descubrimiento de Hooke, que documentó sus observaciones con dibujos de gran precisión, no obtuvo en su momento mayores comentarios ni interés por parte de los naturalistas, aunque se seguía buscando la mínima estructura dotada de vida. Las observaciones del microscopista holandés Van Leeuwenhoek son todavía anteriores a las de Hooke e incluyen células aisladas vivas: espermatozoides, glóbulos rojos y hasta bacterias. Estas observaciones también fueron recibidas como una “curiosidad” por el resto de los naturalistas, como un objeto de admiración, pero carente de importancia para la reflexión científica. (4)

• 1830: Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con Matthias Schleiden postularon que las células son las unidades elementales en la formación de las plantas y animales, y que son la base fundamental del proceso vital.
• 1831: Robert Brown describió el núcleo celular.
• 1839: Purkinje observó el citoplasma celular.
• 1850: Rudolf Virchow postuló que todas las células provienen de otras células.
• 1857: Kölliker identificó las mitocondrias.
• 1860: Pasteur realizó multitud de estudios sobre el metabolismo de levaduras y sobre la asepsia.
• 1880: August Weismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos.
• 1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión en la Universidad de Berlín. Cuatro años más tarde, obtuvo un poder de resolución doble a la del microscopio óptico.
• 1981: Lynn Margulis publica su hipótesis sobre la endosimbiosis serial, que explica el origen de la célula eucariota. (5)

Teoría celular

La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones:

1. En principio, todos los organismos están compuestos de células.

2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas de organismo.

3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes.

4. Las células contienen el material hereditario.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no esta presente al menos una célula.

Por sus aportaciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna.(6)

A pesar de que la teoría celular empezó a funcionar como un concepto unificador para la biología, todavía no dejaba de responder preguntas como: ¿De dónde surgio la primera célula? y, si los primeros sres vivos están compuestos de células. ¿cómo se originaron los primeros seres vivos?

Como respuestas a estas inquietudes se originaron la teoría de la generación espontánea y la de la evolución bioquimica.

La hipótesis de la generación espontánea  es  una teoría, donde menciona que por la materia inerte, es decir, la materia que no tiene vida alguna(lápiz,ropa sucia,etc…)surgía vida animal y vegetal, como su nombre lo indica surgía vida espontáneamente,en otras palabras, que surgía vida de cualquier lugar que no tuviera vida.
en la teoría de La generación espontánea indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente en la Tierra a partir de esos restos de materia orgánica.
sin embargo,había médicos-biólogos que estaban en contra y a favor de que existía la generación espontanea.para ello entre los siglos 17 y 18 se llevaron a cabo varios experimentos elaborados por los biólogos para cerciorarse de que hubiera o no hubiera vida espontáneamente, uno de los mas celebres fue el del Científico francés Louis Pasteur (1822-1895) en la cual se demostró la falsedad de esta teoría:  Para su experimento Pasteur utilizó dos matraces de cuello de cisne. Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de s. En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de s era para que el aire pudiera entrar y sin embargo que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.
Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba seña alguna de la presencia de algún microorganismo y cortó el tubo de uno solo de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea.
Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo.

En la teoría de la evolución bioquímica se consideraba que que al principio no existían plantas, animales ni otro ser vivo sobre la tierra y que las condiciones reinantes en el planeta  eran muy hostiles para la vida, los volcanes y toda la lava que se encontraba en la superficie del planeta se encontraba en proceso de enfriamiento  y desprendía enormes cantidades de gases tóxicos a la atmosfera lo que no la hacia apta para la vida. Estos gases al enfriarse caían nuevamente hacia tierra en forma de lluvias torrenciales y con el paso del tiempo empezaron a formar los océanos . Además de los océanos, la atmosfera, las rocas también se encontraban los cuatro elementos esenciales para la vida: el oxigeno (O), el Hidrogeno (H), el Carbono (C), y el Nitrógeno (N), estos elementos empezaron a reaccionar unos con otros, y gracias a la energía aportada por los rayos y tormentas eléctricas y con el paso del tiempo se creo una sopa primordial que contenía las moléculas de la vida: los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, y los ácidos nucleicos, a partir de estas moléculas la síntesis de la primera célula fue solo cuestión de tiempo y un poco de azar.

Las teorías de Oparín y Haldane fueron comprobadas por Urey y Miller que colocaron en un recipiente una mezcla de agua, amoníaco, metano e hidrógeno y la sometieron a descargas eléctricas de alto voltaje o a las radiaciones ultravioletas al mismo tiempo que hacían circular vapor de agua. Luego de un tiempo observaron en el agua la formación de aminoácidos y azúcares sencillos; se demostró de esta manera la formación de materia orgánica a partir de la inorgánica.
EXPERIMENTO: Miller construyó un aparato de vidrio constituido esencialmente por un matraz de balón al que introdujo los gases que presumiblemente existieron en esa atmósfera primitiva; este matraz estaba conectado a través de dos tubos de vidrio, uno a la parte superior y otro a la inferior de otro, parcialmente lleno de agua, con llaves que permitían tomar muestras de agua. Una vez introducidos el NH3, H2O, CH4 y H2 al primer matraz, produjo descargas eléctricas en esta atmósfera para simular las condiciones iniciales de 60.000 voltios. Al cabo de una semana, examinó el contenido líquido, que inicialmente era incoloro, ahora se mostraba rojizo. Encontró, que éste contenía varios compuestos orgánicos que no estaban presentes al principio. Al examinar estos compuestos orgánicos, determinó que eran similares a los aminoácidos, constituyente fundamental de la proteína, compuestos sin los cuales no es posible la vida. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre la que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico, usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas.

   

Evaluacion

A continuación encontrarás dos ejercicios que van ayudarte a reconocer la asimilación de los anteriores conceptos, te invitamos a que realices los ejercicios_

1. Crucigrama: http://dl.dropbox.com/u/20611524/crucigrama-la%20celula.htm

2. Completa los espacios: http://dl.dropbox.com/u/20611524/complete%20celula.htm

Fuentes:

(1) http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula

(2) http://biosybios.tripod.com/celula.html

(3) http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/1-descubrimiento.php

(4) http://www.alipso.com/monografias/origenes_biologia_celymolec/

(5) http://construyetuconocimientovoca5.blogspot.com/2010/04/descubrimiento-de-la-celula.html

(6) http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelularTeoria.htm

 

Teorías del origen de la vida

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Uno de los temas mas fascinantes en las ciencias naturales se encuentra en el tema de la vida, ¿Cómo y cuándo se originó la vida?, La vida es resultado de una generación espontanea de la vida inerte que a través de millones de años se abrió paso para que ciertas moléculas lograran duplicarse dando origen a procesos que hoy llamamos vida, o fue la vida sembrada o bien por un ser superior (teoría religiosa) o bien llegó procedente en piedras u otros objetos procedentes del espacio y que de alguna forma estas “semillas” encontraron el terreno propicio para duplicarse y generar la vida (teoría de la panspermia). Como se puede apreciar encontramos toda una rama de la ciencia en la biología que trata de explicarnos sobre el cómo se originó la vida, y en nuestro interior también es una pregunta de acuciosamente y frecuentemente viene a nuestra mente y de alguna forma encontrar respuesta nos define en muchos campos, como son nuestras creencias y principios. Para nuestro caso vamos a dar un vistazo a las teorías de la vida desde la biología que es el campo de acción de este blog.

“La vida es una exuberancia planetaria, un fenómeno solar. Es la
transmutación astronómicamente local del aire, el agua y la luz que
llega a la tierra, en células. Es una pauta intrincada de crecimiento y
muerte, aceleración y reducción, transformación y decadencia. La vida
es una organización única.”

                                                                             Margulis y Sagan

Qué es la vida?

Querer dar respuesta a la pregunta: ¿Qué es la vida?, no es fácil. La dificultad está en la enorme diversidad de la vida y en su complejidad. Los seres vivos pueden ser unicelulares o estar conformados por millones de células interdependientes (metacelulares); pueden fabricar su propio alimento o salir a buscarlo al entorno; pueden respirar oxígeno o intoxicarse con él; pueden vivir a temperaturas de más de 250 grados centígrados o vivir en el hielo a varias decenas de grados por debajo del punto de congelación; pueden vivir de la energía lumínica del sol o de la energía contenida en los enlaces químicos de algunas sustancias; pueden volar, nadar, reptar, caminar, trepar,
saltar, excavar o vivir fijos en el mismo lugar durante toda su vida; se reproducen mediante el sexo, pero también pueden hacerlo sin él; pueden vivir a gran presión o casi al vacío. En fin, la vida es más fácil “señalarla con el dedo”, que definirla. (1) Y sin  embargo veamos algunos intentos por definirla

“El término vida (latín: vita )?, desde el punto de vista de la Biología, que es el más usado, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de manifestaciones de la naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar.

Científicamente, podría definirse como la capacidad de administrar los recursos internos de un ser físico de forma adaptada a los cambios producidos en su medio, sin que exista una correspondencia directa de causa y efecto entre el ser que administra los recursos y el cambio introducido en el medio por ese ser, sino una asíntota de aproximación al ideal establecido por dicho ser, ideal que nunca llega a su consecución completa por la dinámica constante del medio

Abarca una serie de conceptos del ser humano y su entorno relacionados, directa o indirectamente, con la existencia. (2)

¿Por qué es tan problemático definir la vida? Ante todo, la vida no es una cosa palpable que se pueda tocar o ver bajo el microscopio. Al ser un estado de la energía, la vida no puede inducirse en un ser inerte. En la actualidad, no podemos transferir una configuración dada de la energía a ningún sistema.

Cuando nace un ser viviente, éste no adquiere vida, sino que hereda la habilidad para construir estructuras que ponen en movimiento ese estado de la energía. (3)

La vida es un conjunto de microestados de la energía que se asocia con una demora en la dispersión espontánea de esa energía. La energía de los seres vivientes “salta” de un microestado a otro, siendo siempre controlada por ciertos operadores internos del mismo sistema termodinámico. Los Biólogos identificamos a tales operadores internos como enzimas. Esta es la razón por la cual consideramos que la transferencia de energía en los sistemas vivos es una coordinación no-espontánea de varios procesos espontáneos. Cualquier sistema en el Universo que sea capaz de coordinar los microestados de la energía en forma no-espontánea será una ser viviente.

Esta evidencia es tan importante que la definición de un sistema vivo, más aceptada por todos los estudiosos, se basa en parte, en ella. ¿Cómo se sabe que algo está vivo? Cuando se observa que toma sustancias del medio en el que está, las incorpora a su organismo para mantener su estructura y metabolismo, arrojando al medio el resto. Esa característica de los seres vivos tiene el sofisticado nombre 10 de autopoiesis, que quiere decir automantenimiento .

Los sistemas vivos somos máquinas autopoiéticas: transformamos la materia convirtiéndola en nosotros mismos, de tal manera, que el producto es nuestra propia organización.
Cuando se habla de la vida, también se hace referencia a su diversidad y complejidad. Si la diversidad de la vida aumenta, necesariamente se incrementa su complejidad. La diversidad de la vida o biodiversidad, se organiza de tal modo que construye complejas redes de relaciones entre las especies y entre éstas y su entorno físico: la vida cambia a quienes la componen.

Teorías del origen de la vida

– Primera hipótesis: Creacionismo

El creacionismo es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Hay diferentes visiones del creacionismo, pero dos escuelas principales sobresalen: el creacionismo religioso y el diseño inteligente.(4)

Tipos de creacionismo

  • El Diseño Inteligente (DI) infiere que de las leyes naturales y mero azar no son adecuados para explicar el origen de todo fenómeno natural. No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién el Creador es. El DI no usa textos religiosos al formar teorías acerca del origen del mundo. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.
    • El DI restringido busca evidencia de diseño al compararla con el diseño humano.
    • El DI general establece que todos los procesos naturales son inteligentemente diseñados.
    • El Creacionismo extraterrestre cree que el mundo fue creado por una raza extraterrestre que vinieron a ser adorados por los hombres como dioses y descrito en antiguos textos religiosos.

– Segunda hipótesis: La generación espontánea

La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis es una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al origen de la generación por otros organismos vivos (biogénesis). (5)

La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada.

La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca. Precisamente, esta premisa era como un fin de una observación superficial, ya que -según los defensores de esta corriente- no era posible que, sin que ningún organismo visible se acercara al trozo de carne aparecieran las larvas, a menos que sobre ésta actuara un principio vital generador de vida. El italiano Redi fue el primero en dudar de tal concepción y usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en poner carne en un tarro abierto y en otro cerrado también puso carne. Las cresas, que parecían nidos de huevos de moscas, se formaron en el tarro abierto, cuya carne se había descompuesto. El italiano dedujo que las cresas brotaban de los pequeñísimos huevos de las moscas.

En 1765, otro italiano – Spallanzani -, repitió el experimento de Redi, usando pan, un recipiente abierto y otro herméticamente cerrado, con pan hervido. Solo brotaron cresas en el pan que estuvo al aire libre. Entonces, como ha ocurrido muchas veces al avanzar la ciencia, no faltaron incrédulos y alegaron que al hervir el pan, se había destruido ¡un principio vital!

En 1952, Miller hizo circular agua, amoníaco, metano e hidrógeno a través de una descarga eléctrica y obtuvo Glicina y Alamina, dos aminoácidos simples. Años después, Abelsohn, hizo la misma experiencia, pero empleando moléculas que contenían átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, y, en su experimento, Weyschaff, aplicó rayos ultravioletas. Ambos obtuvieron los aminoácidos que forman las estructuras de las proteínas.

El francés Pasteur fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. Ideó un recipiente con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. Puso en el receptáculo pan y agua; hizo hervir el agua, y esperó. El líquido permaneció estéril. (6)

– Tercera teoría: El origen cosmico de la vida o panspermia

Según esta hipótesis, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros, y de unos sistemas solares a otros.

El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos.

La hipótesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta a planeta y de un sistema planetario a otro. Su máximo defensor fue el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida provenía del espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el espacio impulsadas por la radiación de las estrellas. (6)

Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’, aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales.

La panspermia puede ser de 2 tipos:
– Panspermia interestelar: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre sistemas planetarios.
– Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre planetas pertenecientes al mismo sistema planetario.

La explicación más aceptada de esta teoría para explicar el origen de la vida es que algún ser vivo primitivo (probablemente alguna bacteria) viniera del planeta Marte (del cual se sospecha que tuvo seres vivos debido a los rastros dejados por masas de agua en su superficie) y que tras impactar algún meteorito en Marte, alguna de estas formas de vida quedó atrapada en algún fragmento, y entonces se dirigió con él a la Tierra, lugar en el que impactó. Tras el impacto dicha bacteria sobrevivió y logró adaptarse a las condiciones ambientales y químicas de la Tierra primitiva, logrando reproducirse para de esta manera perpetuar su especie. Con el paso del tiempo dichas formas de vida fueron evolucionando hasta generar la biodiversidad existente en la actualidad. (8)

– Cuarta teoría: Teoría de la evolución química y celular.

Mantiene que la vida apareció, a partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la tierra eran muy distintas a las actuales y se divide en tres.

Evolución química.

Evolución prebiótica.

Evolución biológica.

La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.

Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico (véase Cianuro de hidrógeno) y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparin.

Estas experiencias fueron retomadas por investigadores franceses que demostraron en 1980 que el medio más favorable para la formación de tales moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua.

Con excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran satélite de Saturno en el que los especialistas de la NASA consideran que podría haber (o en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de vida. (9)

 

Fuentes:

(1) Asociación Colombiana de Zoológicos y Acuarios, ACOPAZOA,Biodiversidad  Colombia un país de vida.
(2)
http://es.wikipedia.org/wiki/Vida
(3) http://www.biocab.org/life_spanish.html
(4) http://creationwiki.org/es/Creacionismo
(5) http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_generaci%C3%B3n_espont%C3%A1nea
(6) http://j.orellana.free.fr/textos/generacion.htm
(7) http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/origen-cosmico-vida.html?x=20070417klpcnavid_348.Kes&ap=3
(8) http://www.taringa.net/posts/info/2267412/Teoria-de-la-Panspermia_-informate.html
(9) http://html.rincondelvago.com/origen-de-la-vida_principales-teorias.html

El método científico

Estándar

Es muy posible que cuando hables de ciencia o busques información de ella siempre te encontraras con una referencia básica: el método científico, y eso es asi  porque como bien sabes la ciencia es ante todo un proceso que indaga, que crea nuevo conocimiento, pero a partir de hechos comprobables,verificables y que se puedan contrastar una y otra vez, la ciencia no admite la especulación, ni mucho menos hacer postulados a partir de creencias particulares. Por eso para evitar todo este tipo de susceptibilidades la ciencia desde hace mucho tiempo hace caso riguroso del método científico porque a través de él podemos investigar un fenómeno, podemos lanzar las primeras explicaciones que nos servirán para tener una visión inicial del fenómeno, estas serán nuestras primeras hipótesis, pero tendremos que iniciar todo un proceso que nos lleve a comprobarlas o a desecharlas. Mediante todo este proceso aprendemos, manejamos diversas situaciones o variables que nos ofrecerán la información que nos permite comprender el problema estudiado. Como podrás ver viajar a través de todo este proceso nos lleva a navegar aguas a veces turbias que nos confundirán pero que al final nos conducirán a puerto en donde aprenderemos a indagar, a conocer. Solo el que investiga puede comprender en esencia un problema, por eso el camino a seguir en el mundo de la ciencia es conocer en profundidad este método y adoptar algunas de sus etapas en nuestra vida diaria, así empezamos a desarrollar una actitud investigativa que nos lleva a no conformarnos con las cosas del entorno, se busca, se indaga, a experimentar, se buscan alternativas que cambien las situaciones que no se vean claras, esa es una actitud investigativa, así que amigos bienvenidos y conozcamos de cerca esta interesante propuesta:

“Llegará una época en la que una investigación diligente y prolongada sacará a la luz cosas que hoy están ocultas.  La vida de una sola persona, aunque estuviera
toda  ella dedicada  al  cielo,  sería insuficiente para investigar  una materia tan vasta…  Por lo tanto este conocimiento sólo se podrá desarrollar a lo largo de
sucesivas  edades.   Llegará  una época  en la  que  nuestros  descendientes  se sombrarán de que ignoráramos cosas que para ellos son tan claras…  Muchos
son los descubrimientos reservados para las épocas futuras,  cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros.  Nuestro universo sería una cosa muy limitada
si  no ofreciera a cada época algo que investigar…  La naturaleza no revela sus misterios de una vez para siempre
.”
SÉNECA, Cuestiones naturales, libro 7, siglo primero

¿Qué se entiende por investigar?

El termino “investigar” puede ser interpretado de muchas formas según el contexto en el cual se le utilice. En cierta forma todos los animales son investigadores naturales del entorno en el cual se mueven y de sus “investigaciones” dependen gran parte de los aprendizajes que les permiten sobrevivir. En este sentido la investigación está asociada con la curiosidad y la capacidad de explorar el medio a través de la actividad corporal y el uso de los sentidos. En los niños pequeños esa actitud exploratoria se manifiesta desde los primeros meses de vida y de ella proviene su capacidad de desarrollar capacidades cognoscitivas que posteriormente definirán muchas de sus oportunidades  en la vida. Mas allá de  la actividad motriz, cuya importancia describió y analizó Piaget, surge la capacidad de explorar el mundo de los signos , de jugar con las palabras, de bautizar el mundo poniendo nombres a las cosas , de dibujar recuerdos y fantasías archivadas en la mente, de fabricar objetos. Todo esto hace parte de la actividad investigativa natural de los niños. Esto hace parte del programa biológico de la especie. (1) Por eso vemos que tu puedes desarrollar esa capacidad si aprendes a observar, analizar, a descifrar la información, ano conformarte con las primeras impresiones que encuentres en un fenómeno, ir más allá como el niño que no se conforma con una respuesta de su padre, porque está constantemente preguntando “hay que preguntar siempre, hay que dudar siempre” (Hermann Hesse)

¿Alguna vez has tenido que solucionar un problema que se haya planteado en tu entorno? ¿Conseguiste resolverlo? Si no fue así, ¿Cuál crees que fue tu fallo?

Para la próxima vez, utiliza un método secuencial y ordenado. ¡Aplica el método científico!

Aprende un modo de ver las cosas estructurado, racional y objetivo. Descubre el lenguaje que se utiliza en Ciencia y comprenderás que no es un código indescifrable, sino un modo de expresar la realidad de forma concisa. (2)

Qué es el método científico

No hay una única manera de hacer ciencia. Muchos investigadores realizaron grandes descubrimientos al enfocarse en anomalías, fenómenos o casos raros, en el curso de una investigación. Siguieron sus “corazonadas” y, después de un cuidadoso trabajo, escudriñaron grandes misterios, algunos de utilidad inmediata para la humanidad, otros más teóricos, que impulsaron el conocimiento general. Para hacerlo, enfrentaron sus errores y perfeccionaron sus métodos y técnicas, trabajando individualmente y en grupos. (3)

El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre.

El método científico consiste en la realización de una serie de procesos específicos que utiliza la Ciencia para adquirir conocimientos. Estos procesos específicos son una serie de reglas o pasos, bien definidos, que permiten que al final de su realización se obtengan unos resultados fiables.. (4)

Un método es una forma de trabajar ordenada y secuencial, para obtener el mayor rendimiento en ese trabajo. Así, el método científico es un procedimiento de trabajo, ordenado en una serie de pasos, con el que se trata de explicar un hecho físico.

La Ciencia es una herramienta utilizada para comprender el funcionamiento de las cosas en la Naturaleza.

El método científico es el modo como trabajan los científicos. Comenzó a desarrollarse en el siglo XVI. Uno de sus impulsores fue Galileo Galilei, al que muchos consideran el padre de la experimentación planificada y sistemática.

Los pasos que hay que seguir en este método de trabajo son los siguientes:

  • Observación de un hecho.

  • Búsqueda de datos.

  • Formulación de una hipótesis.

  • Experimentación.

  • Elaboración de leyes, teorías o conclusiones.

Etapas del método científico

 1. La Observación

La observación consiste en la recopilación de hechos acerca de un problema o fenómeno natural que despierta nuestra curiosidad. Las observaciones deben ser lo más claras y numerosas posible, porque han de servir como base de partida para la solución. No todos observamos lo mismo¡¡

Una persona realiza observaciones científicas cuando utiliza apropiadamente un instrumento para enfocar y/o medir cuidadosamente un objeto o un evento público (que puede ser observado por otros) y cuando esta persona obtiene un registro de su observación, mediante una descripción precisa.

Observar es distinto a mirar. Normalmente cuando miras ves muy poco. Si entras en una habitación y te dicen después que describas a las personas, vestidos, objetos que has visto, al tratar de hacerlo, verás qué poco has observado.

La curiosidad intelectual fomenta la observación y hace que nos planteemos cuestiones: ¿Por qué sucede esto así?¿Cómo sucede?, etc. Nuestra mente se "lanza" y ya tenemos planteado un problema. (5)

Observar no es fácil. Frecuentemente, el mundo que percibimos se reduce a lo que esperamos (ver, sentir, oler, escuchar y degustar). Muchos fenómenos suceden sin que nos demos cuenta: la repetición del orden de los colores en el arco iris, la recurrencia de lluvia a una hora determinada en la época lluviosa, la visita de un colibrí a una planta florida a horas específicas, etc.

Para mejorar la observación es recomendable:

  • Salirse de los caminos conocidos y buscar diferentes maneras, horarios o perspectivas, que permitan apreciar un mundo más amplio y la multitud de fenómenos que en él suceden.
  • Agudizar los sentidos y, en la medida de lo posible, extenderlos con instrumentos. Por ejemplo, con una lupa podemos ver el detalle de la corteza de un árbol. Un termómetro nos lleva más allá de nuestro sentido del tacto y permite registrar la temperatura exacta de un objeto.
  • Asociar datos en patrones, para facilitar su seguimiento (6)

Pasos Que Debe Tener La Observación (7)

  1. Determinar el objeto, situación, caso, etc (que se va a observar)

  2. Determinar los objetivos de la observación (para qué se va a observar)

  3. Determinar la forma con que se van a registrar los datos

  4. Observar cuidadosa y críticamente

  5. Registrar los datos observados

  6. Analizar e interpretar los datos

  7. Elaborar conclusiones

  8. Elaborar el informe de observación (este paso puede omitirse si en la investigación se emplean también otras técnicas, en cuyo caso el informe incluye los resultados obtenidos en todo el proceso investigativo)

Recursos Auxiliares De La Observación
Fichas
Récords Anecdóticos
Grabaciones
Fotografías
Listas de chequeo de Datos
Escalas, etc.
Modalidades Que Puede Tener La Observación Científica
La Observación científica puede ser:
Directa o Indirecta
Participante o no Participante
Estructurada o no Estructurada
De campo o de Laboratorio
Individual o de Equipo

2. Planteamiento del problema

Como consecuencia de las observaciones, de su propio razonamiento, de las preguntas que se ha formulado y del objetivo científico que se ha planteado, el investigador selecciona el problema que será el motivo de su investigación:

Cuando se trata de explicar lo observado surgen uno o mas problemas debido a la inquietud y a la necesidad del hombre de entender y comprender su entorno. Para resolverlo es esencial "estar al día", saber lo que ya se conoce sobre ese tema y qué partes del problema están ya resueltas y contrastadas por la Ciencia. Antes de empezar debe reunirse toda la información posible relacionada con el fenómeno.

Con un cerebro bien preparado con curiosidad científica y con capacidad de observación, sentiremos deseos de “entender” lo que observamos. Así surgirán primero ciertas preguntas e hipótesis y después un “diseño mental” de cómo abordar las comprobaciones que nos conduzcan a enunciar las leyes.

Einstein afirmaba que lo más importante en la investigación era descubrir un buen problema. Hugo Cerda advierte que "reducir el planteamiento y la formulación de un problema a un simple acto de preguntar y responder es un acto irresponsable y anticientífico, ya que una tarea tan importante como ésta no puede quedar sólo al arbitrio de la intuición, del ingenio y de la inteligencia del investigador". Recuerda que entre mejor logres describir el problema, mejor lograr encontrar las variables que guiarán tu investigación, asi que trata de plantear el propblema en  términos claros nada rimbombantes, eso si con toda la especificidad que demanda tu trabajo.

3. Formulación de hipótesis

Recuerda que las hipótesis son todas aquellas suposiciones o ideas iniciales que se te ofrecen como posible salida o explicación aun fenómeno, pero que tienen todavía un caracter incierto debido a que debes comprobarlas.

Teniendo claro el problema, y luego de darle vueltas y vueltas para resolverlo, es como nacen y aparecen las ideas. Tener el problema muchas horas en nuestra mente conducen a una posible solución (hipótesis resolutoria)

Resumiendo, la hipótesis es una respuesta anticipada, que se da a una posible solución de un problema. Esta hipótesis surge al tratar de explicar un problema, pero debe verificarse con la experimentación.

Sin una hipótesis previa no puede surgir ningún plan de trabajo. Las hipótesis previas son de dos tipos:

  • Hipótesis de cómo montar experiencias útiles o cómo diseñar aparatos apropiados para realizar las experiencias o para medir nuevas magnitudes del fenómeno estudiado.

  • Hipótesis de por qué y cómo unas variables influyen en el fenómeno y otras no. Por ejemplo: En el tiempo que tarda el péndulo en completar una oscilación PUEDEN INFLUIR la masa, la longitud del péndulo, la separación con que lo lancemos, el color del material, la altura a que está del suelo, etc.

Todas las hipótesis se construyen siguiendo el razonamiento de que “Toda causa origina un efecto”.

4. La experimentación

 Un vez formules las hipótesis debes pensar en como vas a demostrarlas, para comprobar cual de ellas es correcta o cual debes desechar. La experimentación, consiste en la verificación o comprobación de la hipótesis. La experimentación determina la validez de las posibles explicaciones que nos hemos dado y decide el que una hipótesis se acepte o se deseche.

Experimentar significa reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes. Durante la experimentación, los científicos acostumbran a realizar múltiples medidas de diferentes magnitudes físicas. De esta manera pueden estudiar qué relación existe entre una magnitud y la otra.

El ojo humano no ve todo lo que observa y la mente no capta todas las características significativas. Por eso la experimentación, recrear el fenómeno y repetirlo, ayuda a captarlas. Hay que abstraer lo esencial del fenómeno estudiado y diseñar una réplica simplificada del mismo, despojándolo así de los aspectos que pueden ocultar lo esencial.

La experimentación puede realizarse de diversas maneras, pero la experimentación controlada es una característica propia del método científico, de tal manera que otros sistemas más sencillos no son viables para el propósito de la ciencia.

En experimentación controlada debemos tener dos grupos de prueba: un sujeto llamado grupo control o grupo testigo, y otro llamado grupo experimental. El grupo de control y el grupo experimental, son sometidos a las mismas condiciones, excluyendo la variable que se ha elegido para el estudio. El grupo de control no es sometido a la variable, sólo se somete al grupo experimental. Se observan los resultados y se registran las diferencias entre ambos grupos. Si el investigador nota una diferencia entre ambos grupos, entonces puede deducir una respuesta. Conforme la investigación avanza, las hipótesis falsas se rechazan una a una, hasta obtener la respuesta más plausible de todas las hipótesis que se presentaron inicialmente. (8)

5. Análisis y conclusiones

Una vez recogidos los datos o información de las experiencias que has desarrollado, ya puedes empezar a descartar esa hipótesis que resultaron falseadas , para ello acuda a la estadística y grafica todos los datos, eso te permitirá tener una información precisa que te  permitirá llegar a conclusiones. recuerda que para llegar a esta etapa habrás experimentado varias veces para poder desechar o validar una hipótesis, no te apresures,hasta no estar seguro es mejor no correr con tanta prisa porque puede resultarte una investigación falseada o demasiado subjetiva. Del análisis de los datos obtenemos una relación que se expresa en forma de fórmula matemática. Las ecuaciones matemáticas y sus representaciones gráficas son de gran ayuda para la comprensión y el manejo de los conceptos.

Todos los resultados arrojados por la investigación no suponen nada sin su posterior procesamiento mediante un exhaustivo análisis que dependerá del tipo de resultados que se estén manejando.

Igualmente necesario será la interpretación de dichos datos para la extracción de conclusiones.

Comunicarse bien es un arte y requiere de práctica. Elaborar una explicación interesante y convincente, basada en los datos, es un proceso que se perfecciona con el tiempo.
Para empezar, es necesario repasar el proceso seguido, priorizar lo más importante y desechar lo superfluo.

  • ¿Qué quiero comunicar?
  • ¿Con qué cuento para hacerlo?
  • ¿Qué espero argumentar o demostrar?

A partir de estas preguntas es más fácil elaborar una estructura básica, con introducción, cuerpo y conclusiones.

Sugerencias y actividades

1. Sigue el siguiente enlace para que puedas comprender de mejor manera el método científico

http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/met/met.html

2. Analiza con tus compañeros la siguiente imagen y relaciona en ella las etapas del método científico

3. Observa los siguientes videos

4. Una vez leída la información, realizadas las anteriores actividades, haz  un mapa conceptual que reúna la mayoría de las etapas que tiene el método científico, y agréguele conceptos y proposiciones que complementen tu diagrama para ser expuesto en la clase.

El método científico de Beakman
Un poco de historia del método científico

Fuentes

(1) Francisco Cajiao R. Selene, 2a expedición de pleyade. Fundación FES.

(2) http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2ESO/Metodo/index.htm

(3) http://www.cientec.or.cr/ciencias/metodo/metodo.html

(4) http://www.fullexperimentos.com/2010/07/que-es-el-metodo-cientifico.html

(5) http://www.fullexperimentos.com/2010/08/etapas-del-metodo-cientifico.html

(6) http://www.cientec.or.cr/ciencias/metodo/1observacion.html

(7) http://www.rrppnet.com.ar/tecnicasdeinvestigacion.htm

(8) http://biocab.org/ciencia.html

Etimología de la ciencia

Estándar

Cuando hablamos de la ciencia  nos referimos a una de las grandes construcciones humanas que ha permitido que el hombre saliera de las cavernas y lograse el nivel de conocimiento que hoy poseemos, sin embargo en el mundo de la ciencia subyacen gran cantidad de inquietudes; como  si la ciencia puede explicar todos los fenómenos que ocurren o bien por el contrario la ciencia solo puede hablar de lo que se puede experimentar, dentro de toda esta discusión subyace un significado de qué es la ciencia, cual es su campo y que aportes ha ejercido en nuestro desarrollo cultural y social. estos es precisamente lo que intentaremos abordar en esta entrada. La ciencia es un proceso que nos ha permitido conocer, explorar, imaginar, solucionar, crear, es un intento de abordar el conocimiento y poder explicarlo. Para ello uno de los ingredientes fundamentales es la curiosidad, y esta es una cualidad que ha estado presente en la historia humana, somos curiosos, tratamos de explicarnos lo que no logramos entender, lo que nos rodea,  cuando miramos al cielo en nuestras noches primigenias, el hombre entornaba sus ojos y siempre buscaba explicaciones aquellos fenómenos que no  lograba entender, y sino como explicar el movimiento de los astros, los eclipses, el día y la noche, ese eterno movimiento,   e inicialmente se  recurre a una serie de hipótesis (mitos) para lograr superar ese nivel de desinformación, pero las hipótesis deben ser demostradas, son intentos que por si solas no lograr llegar a consensos y por eso hubo diferentes explicaciones, algunas se adoptaron como oficiales y otras quedaron en el olvido. Y no solo la imaginación ha sido uno de nuestros guías en la construcción de conocimiento, lo es también nuestra forma de pensamiento racional, estamos dotados de un pensamiento que nos lleva a mirar las cosas dentro de un contexto, un analisis, contrastando cosas, comparando, buscando diferencias, si nace nuestro sistema de razón, expresado muy bien por Descartes. Como vemos la construcción del conocimiento ha seguido una escala de evolución para llegar a una sistematización del mismo. Veamos ahora un poco lo que es la ciencia y como ha sido este proceso que nos ha llevado a nuestro nivel actual. Para construir este tema nos valdremos fundamentalmente de articulo Introducción a la ciencia de Isaac Asimov porque creo que hila de una manera muy comprensible el desarrollo histórico de la ciencia, además de hacerlo muy ameno, y matizaremos con algunos otros apuntes cuya web grafía encontrará al final de esta entrada.

Hacia una definición de la ciencia

la Ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales.

La principal herramienta para obtener conocimientos, y sobre todo, la más eficiente es el llamado Método Científico. Muchos hemos aprendido en el colegio alguna vez que el Método Científico consta de una serie de pasos que incluyen:

1- Hacerse una pregunta o tener una idea (hipótesis).

2- Hacer un experimento para comprobar si la realidad concuerda con nuestra idea.

3- En caso de que lo haga, formular una Teoría.

Y lo que es más importante, y para muchos, desagradable, desilusionante, aburrido o similar, es intentar destruir nuestra propia teoría. De la misma forma, intentar tumbar teorías de los demás, o invitar a colegas a que intenten destruir la nuestra, de forma racional, y con pruebas reales.

Mientras más golpes resista nuestra teoría, más sólida será, y lógicamente, más cercana estará de una verdad universal, si existiese tal cosa. Una forma muy común de esquivar la crítica y/o autocrítica, es la de Cosechar Cerezas. En una plantación de cerezas podemos encontrar algunas maduras, y otras secas o podridas. Si sólo tomamos las más bellas, y las presentamos en una canasta, las personas podrían creer que son todas así, porque no les estamos mostrando que hay cerezas que no concuerdan con nuestra teoría. Las ocultamos de forma voluntaria o involuntaria, pero sesgamos información al fin.

Esto puede estar referido a mediciones de alguna cosa que queremos concluir, o pueden ser anécdotas de personas que curaron su enfermedad de tal manera. Lógicamente quienes murieron en el camino no pueden mostrar su mala experiencia. Por eso hay que prestar mucha atención a las estadísticas, siempre. (1)

La Ciencia, en un sentido amplio, se refiere a un sistema de conocimiento objetivo. En un sentido más restringido, la ciencia es un sistema para adquirir conocimientos haciendo uso del método científico, así como de un cuerpo organizado de conocimientos obtenidos mediante este mismo tipo de investigaciones.

Los campos de la ciencia comúnmente se clasifican en dos:

• Las ciencias naturales, que estudian fenómenos naturales, incluyendo la vida.

• Las ciencias sociales, que estudian el comportamiento humano y las sociedades.

Estos campos conforman las ciencias empíricas, lo que quiere decir, que el conocimiento proviene de fenómenos observables y capaces de ser evaluados por otros investigadores que trabajen bajo las mismas condiciones.

Los científicos utilizan modelos para sus descripciones, especialmente aquellos que pueden servir para hacer predicciones que se puedan evaluar mediante la observación o la experimentación.

Una hipótesis es un argumento que no ha sido ni sustentado ni rechazado por algún experimento.

Una teoría, en el contexto científico, es un modelo o marco de referencia lógicamente consistente, para describir el comportamiento de cierto fenómeno natural. Típicamente, una teoría describe este comportamiento en un sentido más amplio que la hipótesis (comúnmente un gran número de hipótesis pueden ligarse lógicamente dentro de una sola teoría).

Una ley física o una ley de la naturaleza es una generalización científica basada en una gran cantidad de observaciones empíricas, que se considera completamente verificada. (2)

Como vemos entonces la ciencia nos proporciona un método  para abordar un camino que nos lleve a las diferentes explicaciones sobre el por qué de un fenómeno en particular, en otras palabras las metas que nos proporciona la ciencia esta en producir modelos de la realidad que resulten utiles, para logar esto nos basamos en hipótesis, deducciones que nos permiten una primera aproximación o comprensión del hecho estudiado. Sin embargo detrás de todo este intrincado proceso que mas adelante veremos como método científico, que es lo que ha animado al ser humano a desarrollar este proceso que hoy llamamos ciencia, y que puede producir muchos conflictos con otros conceptos que ha desarrollo el hombre como la religión, veamos un poco mas acerca de este interesante aspecto:

¿Qué es la Ciencia? (3)

“Y, al principio, todo fue curiosidad.

La curiosidad, el imperativo deseo de conocer, no es una característica de la materia inanimada. Tampoco lo es de algunas formas de organismos vivos, a los que, por este motivo, apenas podemos considerar vivos.
Un árbol no siente curiosidad alguna por su medio ambiente, al menos en ninguna forma que podamos reconocer; por su parte, tampoco la sienten una esponja o una ostra. El viento, la lluvia y las corrientes oceánicas les llevan lo que necesitan, y toman de ellos lo que buenamente pueden. Si el azar de los acontecimientos es tal que llega hasta ellos el fuego, el veneno, los depredadores o los parásitos, mueren tan estoica y silenciosamente como vivieron.
Sin embargo, en el esquema de la vida, algunos organismos no tardaron en desarrollar ciertos movimientos independientes. Esto significó un gran avance en el control de su medio ambiente. Con ello, un organismo móvil no tenía ya por qué esperar largo tiempo, en estólida rigidez, a que los alimentos se cruzaran en su camino, sino que podía salir a buscarlos.

Esto supuso que habían entrado en el mundo la aventura y la curiosidad. El individuo que vacilaba en la lucha competitiva por los alimentos, que se mostraba excesivamente conservador en su exploración, simplemente perecía de hambre. Tan pronto como ocurrió eso, la curiosidad sobre el medio ambiente fue el precio que se hubo de pagar por la supervivencia.
El paramecio unicelular, en sus movimientos de búsqueda, quizá no tenga voliciones ni deseos conscientes en el sentido humano, pero no cabe duda de que experimenta un impulso, aún cuando sea de tipo fisicoquímico «simple», que lo induce a comportarse como si estuviera investigando, su entorno en busca de alimentos. Y este «acto de curiosidad» es lo que nosotros más fácilmente reconocemos como inseparable de la forma de vida más afín a la nuestra.
Al hacerse más intrincados los organismos, sus órganos sensitivos se multiplicaron y adquirieron mayor complejidad y sensibilidad. Entonces empezaron a captar mayor número de mensajes y más variados desde el medio ambiente y acerca del mismo. A la vez (y no podemos decir si, como causa o efecto) se desarrolló una creciente complejidad del sistema nervioso, el instrumento viviente que interpreta y almacena los datos captados por los órganos de los sentidos, y con esto llegamos al punto en que la capacidad para recibir, almacenar e interpretar los mensajes del mundo externo puede rebasar la pura necesidad. Un organismo puede haber saciado momentáneamente su hambre y no tener tampoco, por el momento, ningún peligro a la vista. ¿Qué hace entonces?
Tal vez dejarse caer en una especie de sopor, como la ostra. Sin embargo, al menos los organismos superiores, siguen mostrando un claro instinto para explorar el medio ambiente. Estéril curiosidad, podríamos decir. No obstante, aunque podamos burlarnos de ella, también juzgamos la inteligencia en función de esta cualidad. El perro, en sus momentos de ocio, olfatea acá y allá, elevando sus orejas al captar sonidos que nosotros no somos capaces de percibir; y precisamente por esto es por lo que lo consideramos más inteligente que el gato, el cual, en las mismas circunstancias, se entrega a su aseo, o bien se relaja, se estira a su talante y dormita. Cuanto más evolucionado es el cerebro, mayor es el impulso a explorar, mayor la «curiosidad excedente». El mono es sinónimo de curiosidad. El pequeño e inquieto cerebro de este animal debe interesarse, y se interesa en realidad, por cualquier cosa que caiga en sus manos. En este sentido, como en muchos otros, el hombre no es más que un supermono .

El cerebro humano es la más estupenda masa de materia organizada del Universo conocido, y su capacidad de recibir, organizar y almacenar datos supera ampliamente los requerimientos ordinarios de la vida. Se ha calculado que, durante el transcurso de su existencia, un ser humano puede llegar a recibir más de cien millones de datos de información. Algunos creen que este total es mucho más elevado aún. Precisamente este exceso de capacidad es causa de que nos ataque una enfermedad sumamente dolorosa: el aburrimiento. Un ser humano colocado en una situación en la que tiene oportunidad de utilizar su cerebro sólo para una mínima supervivencia, experimentará gradualmente una diversidad de síntomas desagradables, y puede llegar incluso hasta una grave desorganización mental.

Por tanto, lo que realmente importa es que el ser humano sienta una intensa y dominante curiosidad. Si carece de la oportunidad de satisfacerla en formas inmediatamente útiles para él, lo hará por otros conductos, incluso en formas censurables, para las cuales reservamos admoniciones tales como: «La curiosidad mató el gato», o «Métase usted en sus asuntos».
La abrumadora fuerza de la curiosidad, incluso con el dolor como castigo, viene reflejada en los mitos y leyendas. Entre los griegos corría la fábula de Pandora y su caja. Pandora, la primera mujer, había recibido una caja, que tenía prohibido abrir. Naturalmente, se apresuró a abrirla, y entonces vio en ella toda clase de espíritus de la enfermedad, el hambre, el odio y otros obsequios del Maligno, los cuales, al escapar, asolaron el mundo desde entonces.
En la historia bíblica de la tentación de Eva, no cabe duda de que la serpiente tuvo la tarea más fácil del mundo. En realidad podía haberse ahorrado sus palabras tentadoras: la curiosidad de Eva la habría conducido a probar el fruto prohibido, incluso sin tentación alguna. Si deseáramos interpretar alegóricamente este pasaje de la Biblia, podríamos representar a Eva de pie bajo el árbol, con el fruto prohibido en la mano, y la serpiente enrollada en torno a la rama podría llevar este letrero: «Curiosidad». Aunque la curiosidad, como cualquier otro impulso humano, ha sido utilizada de forma innoble, la invasión en la vida privada, que ha dado a la palabra su absorbente y peyorativo sentido, sigue siendo una de las más nobles propiedades de la mente humana. En su definición más simple y pura es «el deseo de conocer».
Este deseo encuentra su primera expresión en respuestas a las necesidades prácticas de la vida humana: cómo plantar y cultivar mejor las cosechas; cómo fabricar mejores arcos y flechas; cómo tejer mejor el vestido, o sea, las «Artes Aplicadas». Pero, ¿qué ocurre una vez dominadas estas tareas, comparativamente limitadas, o satisfechas las necesidades prácticas? Inevitablemente, el deseo de conocer impulsa a realizar actividades menos limitadas y más complejas.

Así, pues, el deseo de conocer parece conducir a una serie de sucesivos reinos cada vez más etéreos y a una más eficiente ocupación de la mente, desde la facultad de adquirir lo simplemente útil, hasta el conocimiento de lo estético, o sea, hasta el conocimiento «puro».
Por sí mismo, el conocimiento busca sólo resolver cuestiones tales como: ¿A qué altura está el firmamento?», o « ¿Por qué cae una piedra?». Esto es la curiosidad pura, la curiosidad en su aspecto más estéril y, tal vez por ello, el más perentorio. Después de todo, no sirve más que al aparente propósito de saber la altura a que está el cielo y por qué caen las piedras. El sublime firmamento no acostumbra interferirse en los asuntos corrientes de la vida, y, por lo que se refiere a la piedra, el saber por qué cae no nos ayuda a esquivarla más diestramente o a suavizar su impacto en el caso de que se nos venga encima. No obstante, siempre ha habido personas que se han interesado por preguntas tan aparentemente inútiles y han tratado de contestarlas sólo por el puro deseo de conocer, por la absoluta necesidad de mantener el cerebro trabajando.

El mejor método para enfrentarse con tales interrogantes consiste en elaborar una respuesta estéticamente satisfactoria, respuesta que debe tener las suficientes analogías con lo que ya se conoce como para ser comprensible y plausible. La expresión «elaborar» es más bien gris y poco romántica. Los antiguos gustaban de considerar el proceso del descubrimiento como la inspiración de las musas o la revelación del cielo. En todo caso, fuese inspiración, o revelación, o bien se tratara de la clase de actividad creadora que desembocaba en el relato de leyendas, sus explicaciones dependían, en gran medida, de la analogía. El rayo, destructivo y terrorífico, sería lanzado, a fin de cuentas, como un arma, y a juzgar por el daño que causa parece como si se tratara realmente de un arma arrojadiza, de inusitada violencia. Semejante arma debe de ser lanzada por un ente proporcionado a la potencia de la misma, y por eso el trueno se transforma en el martillo de Thor, y el rayo, en la centelleante lanza de Zeus. El arma sobrenatural es manejada siempre por un hombre sobrenatural.

El primero en afrontar este empeño, según la tradición griega, fue Tales de Mileto hacia el 600 a. de J.C. Aunque sea dudoso el enorme número de descubrimientos que le atribuyó la posteridad, es muy posible que fuese el primero en llevar al mundo helénico el abandonado conocimiento babilónico. Su hazaña más espectacular consistió en predecir un eclipse para el año 585 a. de J.C., fenómeno que se produjo en la fecha prevista.
Comprometidos en su ejercicio intelectual, los griegos presumieron, por supuesto, que la Naturaleza jugaría limpio; ésta, si era investigada en la forma adecuada, mostraría sus secretos, sin cambiar la posición o la actitud en mitad del juego. (Miles de años más tarde, Albert Einstein expresó, también esta creencia al afirmar: «Dios puede ser sutil, pero no malicioso») Por otra parte, creíase que las leyes naturales, cuando son halladas, pueden ser comprensibles. Este optimismo de los griegos no ha abandonado nunca a la raza humana.
Con la confianza en el juego limpio de la Naturaleza el hombre necesitaba conseguir un sistema ordenado para aprender la forma de determinar, a partir de los datos observados, las leyes subyacentes. Progresar desde un punto basta otro, estableciendo líneas de argumentación, supone utilizar la «razón». Un individuo que razona puede utilizar la «intuición» para guiarse en su búsqueda de respuestas, mas para apoyar su teoría deberá confiar, al fin, en una lógica estricta. Para tomar un ejemplo simple: si el coñac con agua, el whisky con agua, la vodka con agua o el ron con agua son brebajes intoxicantes, puede uno llegar a la conclusión que el factor intoxicante debe ser el ingrediente que estas bebidas tienen en común, o sea, el agua. Aunque existe cierto error en este razonamiento, el fallo en la lógica no es inmediatamente obvio, y, en casos más sutiles, el error puede ser, de hecho, muy difícil de descubrir.
El descubrimiento de los errores o falacias en el razonamiento ha ocupado a los pensadores desde los tiempos griegos hasta la actualidad, y por supuesto que debemos los primeros fundamentos de la lógica sistemática a Aristóteles de Estalira, el cual, en el siglo IV a. de J.C., fue el primero en resumir las reglas de un razonamiento riguroso.
En el juego intelectual hombre-Naturaleza se dan tres premisas: La primera, recoger las informaciones acerca de alguna faceta de la Naturaleza; la segunda, organizar estas observaciones en un orden preestablecido. (La organización no las altera, sino que se limita a colocarlas para hacerlas aprehensibles más fácilmente. Esto se ve claro, por ejemplo, en el juego del bridge, en el que, disponiendo la mano por palos y por orden de valores, no se cambian las cartas ni se pone de manifiesto cuál será la mejor forma de jugarlo, pero sí se facilita un juego lógico.) Y, finalmente, tenemos la tercera, que consiste en deducir, de su orden preestablecido de observaciones, algunos principios que las resuman.

Hasta aquí solo encontramos un extracto de este magnifico prologo del libro introducción a la ciencia, ahí os dejo el enlace para que lo exploren en su totalidad.

Historia del pensamiento Científico (4)

Los esfuerzos para ordenar el conocimiento se remontan a los primeros tiempos históricos (con escritura), los testimonios escritos más antiguos de  investigaciones protocientíficas proceden de las culturas mesopotámicas, y corresponden a listas de observaciones astronómicas, sustancias químicas o síntomas de enfermedades — además de numerosas tablas matemáticas — inscritas en caracteres cuneiformes sobre tablillas de arcilla. Otras tablillas que datan aproximadamente del 2000 a.C. demuestran que los babilonios conocían el teorema de Pitágoras, resolvían ecuaciones cuadráticas y habían desarrollado un sistema sexagesimal de medidas (basado en el número 60) del que se derivan las unidades modernas para tiempos y ángulos.

En el valle del Nilo se han descubierto papiros de un periodo cronológico próximo al de las culturas mesopotámicas que contienen información sobre el tratamiento de heridas y enfermedades, la distribución de pan y cerveza, y la forma de hallar el volumen de una parte de una pirámide. Algunas de las unidades de longitud actuales proceden del sistema de medidas egipcio y el calendario que empleamos es el resultado indirecto de observaciones astronómicas prehelénicas.

Orígenes de la Teoría Científica

El conocimiento científico en Egipto y Mesopotamia era sobre todo de naturaleza práctica.

Es de destacar que por su posición filosófica, los griegos fueron muy buenos en geometría pero no desarrollaron una "ciencia" fáctica (basada en la experiencia basada en hechos observados). Uno de los primeros griegos, en el siglo VI a.C., que intentó  explicar las causas fundamentales de los fenómenos naturales fue el filósofo Tales de Mileto. Fue un gran matemático que pensaba que la Tierra era un disco plano que flotaba en el elemento universal, el agua. El matemático y filósofo Pitágoras, de época posterior, estableció una escuela de pensamiento en la que las matemáticas se convirtieron en disciplina fundamental en toda investigación científica. Los eruditos pitagóricos postulaban una Tierra esférica que se movía en una órbita circular alrededor de un fuego central. En Atenas, en el siglo IV a.C., la filosofía natural jónica y la ciencia matemática pitagórica llegaron a una síntesis en la lógica de Platón y Aristóteles. En la Academia de Platón se subrayaba el razonamiento deductivo y la representación matemática; en el Liceo de Aristóteles primaban el razonamiento inductivo y la descripción cualitativa. La interacción entre estos dos enfoques de la ciencia ha llevado a la mayoría de los avances posteriores.

Por esta época — 300 a. c.— Euclides (quien probablemente estudió en Atenas con discípulos de Platón) escribe "Elementos de geometría", es un extenso tratado de matemáticas en 13 volúmenes sobre materias tales como geometría plana, proporciones en general, propiedades de los números, magnitudes inconmensurables y geometría del espacio. En esta obra se parte de conceptos que se toman como verdades absolutas (axiomas o postulados) y se los utiliza para "demostrar" propiedades (teoremas). Estos teoremas son la base para demostrar otros teoremas armando una estructura sistematisada que aún hoy se utiliza en matemática. Es de destacar que el quinto postulado (postulado de las paralelas) es de extrema importancia ya que en el siglo XIX su negación dará origen a la geometría llamada no euclidiana.

Durante la llamada época helenística, que siguió a la muerte de Alejandro Magno, el matemático, astrónomo y geógrafo Eratóstenes, tomó la distancia entre dos ciudades egipcias y calculó de forma asombrosamente precisa de las dimensiones de la Tierra. Por otro lado el astrónomo Aristarco de Samos propuso un sistema planetario heliocéntrico (con centro en el Sol), aunque este concepto no halló aceptación en la época antigua. El matemático e inventor Arquímedes sentó las bases de la mecánica y la hidrostática (una rama de la mecánica de fluidos); el filósofo y científico Teofrasto fundó la botánica; el astrónomo Hiparco de Nicea desarrolló la trigonometría, y los anatomistas y médicos Herófilo y Erasístrato basaron la anatomía y la fisiología en la disección.

Tras la destrucción de Cartago y Corinto por los romanos en el año 146 a.C., la investigación científica perdió impulso hasta que se produjo una breve recuperación en el siglo II d.C. bajo el emperador y filósofo romano Marco Aurelio. Durante este breve lapso el astrónomo Claudio Ptolomeo propuso la teoría donde la Tierra era el centro del Universo (teoría geocéntrica). También surgieron las obras médicas del filósofo y médico Galeno que se convirtieron en tratados médicos de referencia para las civilizaciones posteriores.

Un siglo después surgió la nueva ciencia experimental de la alquimia a partir de la metalurgia. Sin embargo, hacia el año 300, la alquimia fue adquiriendo un tinte de secretismo y simbolismo que redujo los avances que sus experimentos podrían haber proporcionado a la ciencia.

La Ciencia Medieval Y Renacentista

Durante la edad media existían seis grupos culturales principales: en lo que respecta a Europa, de un lado el Occidente latino y, de otro, el Oriente griego (o bizantino); en cuanto al continente asiático, China e India, así como la civilización musulmana (también presente en Europa), y, finalmente, en el ignoto continente americano, desligado del resto de los grupos culturales mencionados, la civilización maya. El grupo latino no contribuyó demasiado a la ciencia hasta el siglo XIII; los griegos no elaboraron sino meras paráfrasis de la sabiduría antigua; los mayas, en cambio, descubrieron y emplearon el cero en sus cálculos  astronómicos, antes que ningún otro pueblo. En China la ciencia vivió épocas de esplendor, pero no se dio un impulso sostenido. Las matemáticas chinas alcanzaron su apogeo en el siglo XIII con el desarrollo de métodos para resolver ecuaciones algebraicas mediante matrices y con el empleo del triángulo aritmético. Pero lo más importante fue el impacto que tuvieron en Europa varias innovaciones prácticas de origen chino. Entre ellas estaban los procesos de fabricación del papel y la pólvora, el uso de la imprenta y el empleo de la brújula en la navegación. Las principales contribuciones indias a la ciencia fueron la formulación de los numerales denominados indoarábigos, empleados actualmente, y la modernización de la trigonometría. Estos avances se transmitieron en primer lugar a los árabes, que combinaron los mejores elementos de las fuentes babilónicas, griegas, chinas e indias. En el siglo IX Bagdad, situada a orillas del río Tigris, era un centro de traducción de obras científicas y en el siglo XII estos conocimientos se transmitieron a Europa a través de España, Sicilia y Bizancio.

En el siglo XIII la recuperación de obras científicas de la antigüedad en las universidades europeas llevó a una controversia sobre el método científico. Los llamados realistas apoyaban el enfoque platónico, mientras fue los nominalistas preferían la visión de Aristóteles. En las universidades de Oxford y París estas discusiones llevaron a descubrimientos de óptica y cinemática que prepararon el camino para Galileo y para el astrónomo alemán Johannes Kepler.

La gran epidemia de peste y la guerra de los Cien Años interrumpieron el avance científico durante más de un siglo, pero en el siglo XVI la recuperación ya estaba plenamente en marcha. En 1543 el astrónomo polaco Nicolás Copérnico publicó De revolutionibus orbium caelestium (Sobre las revoluciones de los cuerpos celestes), que conmocionó la astronomía. Otra obra publicada ese mismo año, Humani corporis fabrica libri septem (Siete libros sobre la estructura del cuerpo humano), del anatomista belga Andrés Vesalio, corrigió y modernizó las enseñanzas anatómicas de Galeno y llevó al descubrimiento de la circulación de la sangre. Dos años después, el libro Ars magna (Gran arte), del matemático, físico y astrólogo italiano Gerolamo Cardano, inició el periodo moderno en el álgebra con la solución de ecuaciones de tercer y cuarto grado.

La Ciencia Moderna

Esencialmente, los métodos y resultados científicos modernos aparecieron en el siglo XVII gracias al éxito de Galileo al combinar las funciones de erudito y artesano. A los métodos  antiguos de inducción y deducción, Galileo añadió la verificación sistemática a través de experimentos planificados, en los que empleó instrumentos científicos de invención reciente como el telescopio, el microscopio o el termómetro. A finales del siglo XVII se amplió la experimentación: el matemático y físico Evangelista Torricelli empleó el barómetro; el matemático, físico y astrónomo holandés Christiaan Huygens usó el reloj de péndulo; el físico y químico británico Robert Boyle y el físico alemán Otto von Guericke utilizaron la bomba de vacío.

La culminación de esos esfuerzos fue la formulación de la ley de la gravitación universal, expuesta en 1687 por el matemático y físico británico Isaac Newton en su obra Philosophiae naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural). Al mismo tiempo, la invención del cálculo infinitesimal por parte de Newton y del filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz sentó las bases de la ciencia y las matemáticas actuales.

Los descubrimientos científicos de Newton y el sistema filosófico del matemático y filósofo francés René Descartes dieron paso a la ciencia materialista del siglo XVIII, que trataba de explicar los procesos vitales a partir de su base físico-química. La confianza en la actitud científica influyó también en las ciencias sociales e inspiró el llamado Siglo de las Luces, que culminó en la Revolución Francesa de 1789. El químico francés Antoine Laurent de Lavoisier publicó el Tratado elemental de química en 1789 e inició así la revolución de la química cuantitativa.

Los avances científicos del siglo XVIII prepararon el camino para el siguiente, llamado a veces “siglo de la correlación” por las amplias generalizaciones que tuvieron lugar en la ciencia. Entre ellas figuran la teoría atómica de la materia postulada por el químico y físico británico John Dalton, las teorías electromagnéticas de Michael Faraday y James Clerk Maxwell, también británicos, o la ley de la conservación de la energía, enunciada por el físico británico James Prescott Joule y otros científicos.

A mediados del siglo XIX el imperio de la Razón brillaba en todo su esplendor. El programa de la Ilustración parecía plenamente realizado ante los ojos de la burguesía europea, que sobrepuesta del sobresalto de las revoluciones de 1848 consolidaba su poder político, afianzado ya su poderío económico. La publicación en 1849 del Discurso sobre el espíritu positivo de Augusto Comte constituía la expresión del espíritu de la época. Los avances de la ciencia y el progreso tecnológico a ellos asociado parecían augurar un brillante porvenir. Esta confianza en el futuro, esa fe en el Progreso, que descansaba en los logros alcanzados por la Razón, proporcionaba a las clases dirigentes del Viejo Continente la firme convicción de estar llamadas desempeñar una misión histórica, ahora ratificada sobre bases científicas, de la superioridad de la raza blanca y de la civilización por ella engendrada, que servirá de cobertura ideológica a la expansión de los imperios europeos. La aparición de El Origen de las especies de Darwin en 1859 y de El origen de la familia, la propiedad privada y el Estado de Federico Engels en 1884, marcan la culminación de este proceso, que caracteriza a la civilización occidental desde la aparición de la época moderna. Determinismo biológico y determinismo social completan el recorrido intelectual de Occidente iniciado con la revolución newtoniana. (5)

EL IMPERIO DE LA RAZON

Los hombres de la Ilustración eran conscientes de que su programa de refundación del conocimiento encontraba su máxima justificación en la revolución newtoniana, en tanto ésta alteraba radicalmente los fundamentos del conocimiento científico hasta entonces vigente. El lugar central asignado a la ciencia en La Enciclopedia y su explícita reivindicación de fundar sobre nuevas bases todo el sistema del conocimiento así lo atestiguan.

El gran éxito del sistema newtoniano a la hora de explicar los procesos físicos relacionados con el movimiento de los cuerpos y del sistema solar, así como el método científico empleado en los Principia, explican el vigor de la Filosofía Natural propuesta por Newton. El papel desempeñado por la Mecánica en el sistema newtoniano hizo que la representación mecanicista de la Naturaleza se transformase en dominante en la cultura occidental desde mediados del siglo XVIII.

La representación determinista, culminación del proyecto de la Ilustración.

Lo que en Newton eran meros postulados en Kant adquirió el rango de absoluto. La extraordinaria influencia que tuvo la filosofía kantiana durante la primera mitad del siglo XIX contribuyó decisivamente a que los físicos y matemáticos tomaran las leyes de la Física clásica por absolutamente necesarias. El concepto de Naturaleza defendido por Kant se constituyó así en la concepción dominante de la cultura occidental hasta la aparición de la Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica durante el primer tercio del presente siglo, instalándose en el centro de la episteme de la época moderna.

El darwinismo y el determinismo biológico.

La aparición de la teoría evolucionista de Darwin fue interpretada como la culminación de la representación determinista, tal como afirmó el gran físico vienés Ludwig Boltzmann en su conferencia ante la Academia Imperial de la Ciencia, el 29 de mayo de 1886: "Si ustedes me preguntan por mi convicción más íntima, sobre si nuestra época se conocerá como el siglo del acero, o siglo de la electricidad o del vapor, les contestaré sin dudar que será llamado el siglo de la visión mecanicista de la naturaleza, el siglo de Darwin".

 

Entre 1830 y 1859, año de la aparición de El Origen de las especies de Darwin, se desarrolló en Gran Bretaña un intenso debate sobre el problema del origen de los organismos, marcado por la necesidad que sentían los hombres de ciencia de encontrar una teoría metacientífica que permitiera explicar los fenómenos, y entre ellos el origen de las especies, sobre la base de la existencia de leyes naturales que debían regirse por los criterios científicos establecidos por la física newtoniana.

LA REVOLUCION DE LOS FUNDAMENTOS DE LA RAZON MODERNA

Llegados a este punto es preciso apuntar que la crisis de los fundamentos que tuvo lugar durante el último tercio del siglo XIX no puede ser contemplada como la crisis de la Modernidad, entendida ésta como la destrucción de los fundamentos epistemológicos que estructuraron el Saber moderno. Tuvo que desarrollarse la revolución científica de la física contemporánea, mediante la aparición de la Teoría de la Relatividad y de la Mecánica Cuántica para que esta crisis de los fundamentos desembocara en revolución de los fundamentos sobre los que se asentaban presupuestos epistemológicos básicos que habían configurado la episteme clásica, razón de ser de las formas del Pensar que han dominado la cultura occidental en los últimos tres siglos.

La Teoría de la Relatividad: la destrucción del Tiempo y del Espacio absolutos.

Los motivos aducidos por Einstein, en su artículo de 1905, para formular la Teoría Especial de la Relatividad, sólo mencionan de manera genérica y de pasada algunos problemas de carácter práctico. Sobre una base tan vaga -que no hace sino confirmar que las inquietudes de Einstein no residían fundamentalmente en problemas de carácter experimental- estableció que "las mismas leyes de la electrodinámica y de la óptica son válidas en todos los sistemas de referencia para los que son ciertas las ecuaciones de la mecánica". Esta conjetura fue elevada a la categoría de postulado como Principio de Relatividad; al que seguió un segundo postulado: "la constancia de la velocidad de la luz en el vacío independientemente del estado de movimiento del cuerpo emisor". Mediante estos dos postulados Einstein consideró que era posible "obtener una teoría simple y coherente de la electrodinámica de los cuerpos en movimiento basada en la teoría de Maxwell para los cuerpos estacionarios", eliminando la problemática existencia del éter, que durante la segunda mitad del siglo XIX no había hecho sino complicar extraordinariamente la teoría electromagnética, debido a la necesidad de encontrar un medio que fuera soporte de las ondas electromagnéticas: "la introducción de un éter lumífero resultará superfluo en tanto en cuanto la concepción que aquí vamos a desarrollar no requiere un espacio absolutamente necesario provisto de propiedades especiales, ni necesita asignar un vector velocidad a un punto del espacio vacío en el que tienen lugar los procesos electromagnéticos".

La mecánica cuántica: la destrucción de la validez universal del principio de causalidad estricto.

Si bien la teoría de la Relatividad eliminó algunos de los presupuestos epistemológicos básicos de la física clásica, como el espacio y el tiempo absolutos, sobre los que se asentaba la representación moderna del Universo, no puso en cuestión la representación determinista de la Naturaleza característica de la época Moderna. Ésta se asentaba en la validez universal del principio de causalidad clásico, cuyas premisas no quedaban afectadas por la revolución relativista, no resultando afectado, pues, el criterio de realidad dominante en la física moderna, postulado básico de la teoría del conocimiento desarrollada en la época Moderna.

Sin embargo, este pilar fundamental del Saber moderno pronto se vería sometido a una profunda crisis, como consecuencia del desarrollo de la Mecánica Cuántica, que cuestionó seriamente la validez universal del principio de causalidad clásico, arrastrando con ello el criterio de realidad sobre el que se había desarrollado la física moderna. El inicio de esta fractura epistemológica se sitúa en la introducción del cuanto de acción por Max Planck en 1900, resultado de su investigación sobre el problema de la radiación del cuerpo negro.

Vea el cuadro resumen de 500 años de evolución de la ciencia, aunque incompleto debido a lo complejo del diagrama es un buen resumen. Haga clic sobre la imagen para agradarla y poder ver en detalle.

Fuentes:

(1) http://www.proyectosandia.com.ar/2010/08/que-es-y-que-no-es-la-ciencia.html
(2) Vargas-Mendoza, J. E. (2008) ¿Qué es la ciencia?. México: Asociación Oaxaqueña de Psicología A.C. En http://www.conductitlan.net/que_es_la _ciencia.ppt
(3) Isaac Asimov. Introducción a la ciencia. Si desea explorar la obra completa consulta: http://www.librosmaravillosos.com/introduccionciencia/vol01cap01.html

(4) http://soko.com.ar/historia/Historia_ciencia.htm

(5) http://www.ucm.es/info/hcontemp/leoc/ciencia%20en%20europa.htm

 

Phil Plait: La Ciencia es importante!
Serie Cosmos–Origen de la ciencia
   

 

La energía

Estándar

Habitualmente usamos el concepto de energía de muchas formas algo así como para definir la energía que requiere un artefacto para funcionar, la energía que necesitamos para poder nuestras diferentes actividades diarias o a veces solemos decir “n3cesito energía para funcionar” o también “No hay energía para que funciones la TV” etc., como vemos hay diferentes expresiones que hacen que el termino se confunda, así que vamos a dedicar esta entrada a ver las diferentes formas de energía y a definirla desde la física, así que empecemos por el principio:

Qué es la energía?

El concepto de energía está relacionado con la capacidad de poner en movimiento o transformar algo. En el ámbito económico y tecnológico, la energía hace referencia a un recurso natural y los elementos asociados que permiten hacer un uso industrial del mismo.

Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía. (1)

Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (generada por el movimiento) y la energía potencial (relacionada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).

Entendida como un recurso natural, la energía nunca es un bien en sí misma, sino que es que un bien intermedio que permite satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios.

La energía también clasificarse según fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

Volviendo al campo de la física la energía se asocia con la capacidad que tiene un cuerpo de poder realizar un trabajo, para que un trabajo mecánico se pueda realizar se requiere de una fuerza y que por acción de esta fuerza este cuerpo se desplace, cuando un cuerpo realiza trabajo sobre otro, decimos que el primero transfiere energía al segundo. (2)

La unidad que nos permite expresar la energía es la misma utilizada para expresar el trabajo es decir el Julio

En la naturaleza hay diversos eventos en los que se manifiesta la energía de diferentes formas: movimiento, electricidad, magnetismo, sonido, luz, calor y energía química, entre otras.

En la física, la ley universal de conservación de la energía, que es la base para el primer principio de la termodinámica, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece en el tiempo. No obstante, la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, contienen energía; además, pueden poseer energía adicional que se divide conceptualmente en varios tipos según las propiedades del sistema que se consideren. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica según el movimiento de la materia, la energía química según la composición química, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella y la energía térmica según el estado termodinámico. (3

La energía no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo una magnitud escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo.
Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las
magnitudes vectoriales como la velocidad o la posición. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.

Matemáticamente, la conservación de la energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de Noether.

Energía en diversos tipos de sistemas físicos

La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de Estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva.[1] Por lo tanto todo cuerpo es capaz de poseer energía, esto gracias a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

Formas de energía

Energía mecánica:

  Energía cinética:

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de la velocidad que posea. Se representa normalmente por las letras K (que proviene del término inglés Kinetic), T o mediante la expresión Ec.

Esta energía es propia, por consiguiente, de los cuerpos en traslación y en rotación, pudiéndose considerar dos clases de energía cinética:

  • Energía cinética de un cuerpo en traslación.
  • Energía cinética de un cuerpo en rotación.
  • La energía cinética de un cuerpo en traslación. Cuando a un cuerpo en reposo se le aplica una fuerza constante en la dirección de la traslación, el trabajo efectuado por ella para recorrer un determinado espacio será:

                  T=f x e        siendo:  T= Trabajo;  f=fuerza constante; e= espacio recorrido

          Este trabajo, queda acumulado en forma de energía cinética de traslación; luego T=fxe=E  y poniéndolo en función de la masa del cuerpo y la velocidad nos quedaría definitivamente que la energía cinética sería Ec = ½ m x v2

  • La energía cinética de un cuerpo en rotación sobre un eje. Al aplicar una fuerza F, constante, a un cuerpo de masa m, el cual puede girar alrededor de un eje, la energía cinética que adquiere hasta alcanzar la velocidad v, valdrá  Ec = ½ m x v2  como el movimiento es de rotación al ponerlo en función de la velocidad angular w, y del momento de inercia I, nos queda definitivamente que  Ec = ½ I x w2

   Energía potencial:

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su posición o configuración.

Un cuerpo sostenido a una cierta altura posee una energía potencial. Esta energía será igual al trabajo que se ha realizado para llevar el cuerpo hasta esa altura. Dicho trabajo vale  T=Pxh   donde P= Peso del cuerpo y h= altura.

Como P= m x g ; T= m x g x h = Ep

Si dejamos en libertad al cuerpo desde una altura h, la energía potencial que poseía tendrá el mismo valor que la cinética en el momento de llegar al suelo; Ec= Ep   o bien  1/2 m x v2 = m x g x h

Hay varios tipos de energía potencial: gravitacional, elástica, eléctrica, etc.

Energía eléctrica:

Forma de energía basada en la generación de diferencias de potencial eléctrico entre dos puntos, que permiten establecer una corriente eléctrica entre ambos.

La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro. Todos los cuerpos presentan esta característica, propia de las partículas que lo forman, pero algunos la transmiten mejor que otros.

Los cuerpos, según su capacidad de trasmitir la electricidad, se clasifican en conductores y aisladores.

Conductores son aquellos que dejan pasar la electricidad a través de ellos. Por ejemplo, los metales.

Aisladores son los que no permiten el paso de la corriente eléctrica. (5)

Ejemplo: La energía suministrada por una pila.

Energía química:

La que existe en estado potencial en los cuerpos y se transforma en la actual en las combinaciones químicas.

La energía química es una manifestación mas de la energía. En concreto, es uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y aunque se encuentra siempre en la materia solo se nos muestra cuando se produce una alteración intima de ésta.

     En la actualidad, la energía química es la que mueve los automóviles, los buques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combustión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como la de los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilindros de un motor de explosión, constituyen reacciones químicas.

Ejemplo: La energía de los alimentos y de los combustibles.

Energía luminosa o radiante:

   La propagada por ondas electromagnéticas. Término como los de calor, luz, rayos ultravioletas, radioondas o rayos gamma, se refieren todas a fenómenos de la misma clase: formas variadas de la radiación electromagnéticas que se mueven en el vacío a 300000 Km./ s y que solo difieren en su longitud de onda, es decir, en su frecuencia de vibración.

La luz proviene de los cuerpos llamados fuentes o emisores. Llena el Universo, emitida por el Sol y por todas las estrellas que son fuentes luminosas naturales (igual como lo son el fuego y algunos insectos como las luciérnagas). Sobre la Tierra, las plantas verdes se mantienen vivas gracias a la energía radiante del Sol, e incluso la vida de los animales —entre ellos el hombre— depende de esta energía.  Además de la luz, las ondas de radio, los rayos X, los rayos ultravioleta, son formas de energía radiante invisibles, utilizadas por el hombre.

Existen también fuentes luminosas artificiales (las ampolletas, los tubos fluorescentes y las linternas).

El hombre ha ideado diferentes formas para utilizar la energía luminosa que proviene del sol. Algunas de ellas son los colectores solares y espejos curvos especiales, que se utilizan en calefacción y para generar energía eléctrica. La energía solar tiene la ventaja de no contaminar.

Ejemplo: La energía de la luz.

  

Energía atómica o nuclear:

  La que se encuentra almacenada en los núcleos atómicos y se libera por fisión de los núcleos pesados o por fusión de los núcleos ligeros.

  Ejemplo: La energía liberada en la fisión de los átomos de uranio.

Para obtener una mejor estabilidad, el átomo inestable se transforma en otro tipo de átomo mediante la expulsión de la energía en forma de radiación: el fenómeno de la radioactividad.

En la naturaleza, la mayoría de los elementos son estables. Pero, también existen algunos inestables, y para lograr la estabilidad, se desintegran gradualmente emitiendo una o varias partículas y allí aparece la energía en forma de radiación. A esto se le llama radiactividad. Este fenómeno se produce de modo natural. Vivimos en el tiempo, y desde siempre, en un medio ambiente naturalmente radiactivo : estamos hablando de la radioactividad natural.

Para una mejor comprensión de los usos de la energía y sus implicaciones en la física veamos el siguiente enlace que nos proporciona una explicación de forma animada:

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1183

 

Fuentes:

(1) http://definicion.de/energia/

(2) Santillana. Contextos naturales 6

(3) http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

(4) http://centros5.pntic.mec.es/santat12/Departamentos/TrabajosFQ/LaEnergia05/formas_de_la_energia.htm

(5) http://www.profesorenlinea.cl/fisica/EnergiaTiposde.htm

***

 

Parte 2

Trabajo y energía

Estándar

Muchas veces escuchamos expresiones como "he tenido mucho trabajo", o "qué trabajo  tan extenuante" ó "mañana tengo que presentar un trabajo de química". En física  el significado de la palabra trabajo se relaciona con la fuerza ejercida sobre un objeto y con el desplazamiento producido por dicha fuerza. Si la dirección de la fuerza  es igual a al fuerza del desplazamiento, la fuerza realizar un trabajo mecánico, en este caso el trabajo se calcula como el producto de la fuerza por el desplazamiento.
el trabajo se calcula mediante la expresión:

Trabajo = fuerza * desplazamiento

En el sistema de medida internacional la unidad en que se expresa el trabajo se llama Julio (J), un (1)Kg de fuerza equivale a una fuerza de 9,8N (Newtons), es decir cuando sostienes en tu mano 1 kilo de sal ejerces una fuerza de 1 kg-f lo que equivale aproximadamente a 10N. si subes el kilo de salm a una altura de 1 metro ejerciendo sobre él una fuerza  de 10N, para esta situación  el trabajo que realizas es:

Trabajo = Fuerza * Desplazamiento
Trabajo =  10 N * 1 m  = 10J

Estos dos conceptos (Trabajo y energía) (2) se encuentran relacionados. Podemos decir que trabajo es todo proceso que implique demanda de energía; entendiéndose como demanda el suministro, consumo o acumulación de energía.
De la misma manera se denomina energía a la capacidad que tienen los cuerpos o partículas para realizar un trabajo.

Ejemplos

Ejemplo1

Si se tiene un cuerpo en una posición A y al trasladarlo hacia una posición B, el trabajo realizado para vencer las fuerzas de rozamiento que se oponen al desplazamiento implica un consumo de energía (realmente lo que ocurre es una transformación de energía); por lo tanto en el punto B el cuerpo tendrá menor cantidad de energía.

Trabajo 1


Todos los procesos que impliquen rozamiento producen una transformación de energía en calor y como éste no se puede aprovechar decimos que se consume energía.
Si tenemos una partícula que se mueve una distancia s=AB bajo la acción de una fuerza constante F, el trabajo realizado se define de la siguiente forma
Trabajo = Fuerza × Distancia
W=F · s
El trabajo hecho por una fuerza es igual al producto del desplazamiento de la partícula por la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento.

Ejemplo 2

Si tenemos un plano inclinado sin rozamiento, al tener un cuerpo en el punto A se le debe suministrar una cierta cantidad de energía para trasladarlo al punto B, en el cual el cuerpo poseerá mayor cantidad de energía. En este caso se ha efectuado una acumulación de energía.

Trabajo 2

Como Fs=F cos θ
W = F s cos θ

Ejemplo 3

Otro caso de acumulación de energía ocurre cuando se comprime un resorte, el cual al estar comprimido contiene la energía suministrada para comprimirlo.

Trabajo 3

Formas de energía

La energía recibe diferentes nombres de acuerdo a la forma como se manifiesta

Tipo de energía Forma en que se manifiesta
Lumínica Luz
Sonora Sonido
Eólica Viento
Mecánica Disponible en un eje
Potencial Posición
Cinética Velocidad
Eléctrica Electricidad
Latente Combustibles

Se denominan transductores a los dispositivos que convierten una forma de energía en otra por ejemplo
Lámpara Eléctrica => Lumínica Micrófono Sonora => Eléctrica Parlante Eléctrica => Sonora Motor Eléctrico Eléctrica => Mecánica

Fuentes

: 1 Contextos naturales 6, editorial Santillana, 2004
2
http://www.textoscientificos.com/fisica/trabajo-energia