El GPS

¿Qué es el GPS?

El GPS es un sistema global de navegación por satélite, el cuál permite determinar en todo el mundo la posición de una persona, un vehículo o una nave, con una desviación de cuatro metros. El sistema fue desarrollado e instalado y actualmente es operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Significa Global Positioning System = Sistema de Posicionamiento Global.

¿Quién lo inventó?

Este sistema lo idearon los doctores americanos Getting y Parkinson y lo pusieron en práctica en el año 1978 con el primer satélite. El sistema se completó en 1994. Actualmente hay otro sistema más de navegación por satélite que es el GLONASS y, en un futuro, dispondremos también del sistema europeo Galileo.

¿Cómo se utiliza?

Muy fácil: los satelites se pasan el día y la noche transmitiendo una señal de radio en diversas frecuencias, en las que ofrecen una serie de datos sobre su posición y el momento exacto en que envían la señal. El GPS cuenta cuanto tiempo ha tardado en llegar y empieza a cabilar.

El GPS ha evolucionado de manera vertiginosa desde su aparición, traspasando los fines para los que en un principio fueron diseñados y llegando a utilizarse en aplicaciones que ni se imaginaron en el momento de su desarrollo.

Han sido los avances en el mundo de las comunicaciones como en el de los sistemas electrónicos los que han permitido que estas técnicas lleguen a todo tipo de usuarios, traspasando la pequeña comunidad militar o científica para las que fueron diseñadas.

Arquímedes

Científico griego (287 -212 a.C.). Estudio en Alejandría y parece que, a instancias de Herón, fortificó Siracusa y construyó diversas máquinas de guerra que resistieron el ataque de Marco Claudio Marcelo durante más de 3 años.  

Su obra científica lo catalogaba como él más ilustre físico de la antigüedad. Calculo el valor de PI con una aproximación bastante exacta, fundó la estática de los sólidos y la hidrostática, cuyos principios fijó en su obra Sobre los cuerpos flotantes, en donde sienta su famoso principio.  

Invento numerosas máquinas (el toro, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto), perfeccionó el método de numeración griego, estudió y dio las ecuaciones de las áreas de los cuerpos engendrados por revolución alrededor de un eje, y estudio los fenómenos de reflexión y refracción de la luz.  

Murió asesinado por un soldado romano en el asalto a Siracusa.  

Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci es uno de los grandes genios del Renacimiento, destacando como artista, inventor y descubridor. Leonardo da Vinci nació el 15 de abril de 1452, en Anchiano, una aldea cerca de la ciudad de Vinci en el valle del Arno, dentro de los territorios de Florencia, aunque para otros nació en Vinci, de ahí su "apellido", antes de que se adoptaran los nombres vigentes en Europa, a su nombre de pila se añadió el de su padre Ser Piero y la localidad de nacimiento siendo entonces "Leonardo di Ser Piero da Vinci". Sin embargo, Leonardo acostumbraba firmar sus trabajos como Leonardo o Io, Leonardo, sin emplear el nombre de su padre, lo que induce a pensar que era hijo ilegítimo.  

Poseía una gran capacidad de observación lo que le valió no sólo a su obra artística sino también a otros temas que estudió como la física la música o el naturalismo y un gran realismo y naturalidad. Leonardo creció con su padre en Florencia. Desde temprana edad desarrolló diversas aptitudes en la pintura, geometría… 

Pensaba que la mecánica era la más noble de las ciencias "puesto que vemos que por medio de ella realizan sus acciones todos los cuerpos animados que poseen movimiento".  

Leonardo es bien conocido por su obra pictórica, toda ella realizada con la mano izquierda, entre la que destacan La Gioconda (Mona Lisa), y La última cena. Sin embargo, hasta nuestros días sólo han llegado 70 pinturas y ninguna de sus esculturas. Sus detallados estudios de la anatomía, como por ejemplo el Hombre de Vitruvio, son quizá más impresionantes que sus trabajos pictóricos, al igual que sorprenden aún sus trabajos sobre ingeniería, los pájaros, el vuelo y otras áreas que suscitaron su insaciable curiosidad. 

Resucitó Leonardo las ideas de Arquímedes sobre la presión de los fluidos. También se metió con la hidrodinámica. En el campo de la astronomía concibió una máquina celeste ajustada a determinadas leyes, lo cual constituía en sí un avance sobre las ideas de Aristóteles sobre las esferas etéreas. Descubrió cómo la sangre recorre constantemente todo el cuerpo humano. En sus investigaciones urbanísticas realizó un plano del sistema de desagües de una ciudad, y la construcción de esta en dos niveles: uno para peatones y otro para vehículos. Su devoción por el ideal de la medida se manifiesta en los instrumentos científicos que intentó mejorar. También supo apreciar el interés por las proporciones del caballo y de la arquitectura. 

De Leonardo podríamos decir muchas cosas como que fue el inventor del helicóptero; sospechoso de practicar la pederastia; diseñador de las armas más mortíferas que hubiera podido haber en su tiempo, los cañones; un excelente tocador de lira, capaz de doblar con los dedos la herradura de un caballo; modelo, cuando era joven, para el David de Verrocchio y de viejo para el Platón de La Escuela de Atenas, de Rafael. 

Falleció una semana antes de su 67 cumpleaños, en Cloux (Francia) en 1519 en los brazos del Rey de Francia Francisco I, amigo personal del artista. De acuerdo a sus deseos, 60 mendigos siguieron su ataud. Fue enterrado en la capilla de Saint-Hubert en el Castillo de Amboise.  

El autogiro

Fue inventado por el murciano Juan de la Cierva, y desarrolló el rotor articulado del cual tomó su idea Igor sikorsky para sus primeros helicópteros, pagando incluso la patente y los derechos de utilización al inventor español. En su primer vuelo el autogiro logró recorrer 200 metros en 1923 y más tarde, realizó el primer viaje entre aeródromos desde Getafe a Cuatro vientos en 1924.  

El autogiro puede llegar a velocidades de vuelo muy lentas, no obstante, no tiene la posibilidad de detenerse en el aire. El nacimiento de los helicópteros, propició el declive de los autogiros, casi hasta su desaparición, aunque en tiempos más recientes ha habido un cierto resurgir entre la aviación deportiva, tanto por iniciativas comerciales como por aficionados que construyen sus propios autogiros. Es un aparato muy seguro, teniendo solamente un momento crítico: tras el aterrizaje, mientras el rotor aún no se ha detenido, una ráfaga fuerte de viento lo puede volver a elevar. El helicóptero no tiene esta ventaja, el piloto tiene que actuar sobre el paso colectivo y pasar el rotor a auto rotación para que la aeronave se comporte como un autogiro.

Isaac Peral y Caballero

(1851-1895), ingeniero y marino español, conocido sobre todo por diseñar un submarino propulsado eléctricamente que revoluciono la navegación subacuatica. Sus pruebas resultaron un éxito, pero la Marina española desautorizo el proyecto. Nació el 1 de junio en Cartagena (Murcia). Ingreso muy joven en el colegio naval militar de san Fernando (Cádiz) y en 1882 fue nombrado profesor de física matemática en la escuela de ampliación de estudios de la armada.  

En 1885 puso en conocimiento de la Marina su proyecto de navegación submarina. Las obras del torpedero submarino peral comenzaron en el arsenal de la carrara (Cádiz) el 23 de octubre de 1887 y se boto el 8 de septiembre de 1888. El submarino consistía en una nave de ensayo de veintidós metros de eslora, pesaba 79 toneladas en desplazamiento en superficie y 87 toneladas sumergido. El casco, cuadernas y mamparas eran de acero e iba armado con dos torpedos. Se sumergía mediante unos acumuladores eléctricos que suministraban corriente a unas dinamos. Estas, a su vez, por, rotación, hacían girar dos hélices dispuestas en el eje vertical del submarino. Las hélices iban hundiendo la nave hasta que su resistencia era inferior a la presión del agua. Aunque las pruebas definitivas tuvieron gran éxito, el Consejo Superior de la marina no autorizo la construcción de nuevos submarinos.  

Isaac Peral fue un excelente ingeniero eléctrico que concibió numerosos proyectos e inventos: el acumulador eléctrico, un varadero de torpedos (premiados con mellada de oro en la Exposición Universal de Barcelona en 1888), un proyecto numeroso y una ametralladora eléctrica. Fue un experto geógrafo y escribió dos libros sobre la astronomía. Fundó diversas empresas industriales, una de ellas en Madrid dedicada a la fabricación de acumuladores eléctricos, y monto las veintidós primeras centrales de alumbrado de España. Murió en Berlín a donde se había trasladado para que le fuera extirpado un tumor cerebral.

El Telescopio

Se denomina telescopio (palabra compuesta de las partículas tele- y –scopio,”ver lejos”) a cualquier instrumento que permite ver objetos lejanos. Es la herramienta fundamental de la astronomía, y cada desarrollo o perfeccionamiento del telescopio ha sido seguido de avances en nuestra compresión del Universo. 

Generalmente, se atribuye su invención a Hans Lippershey, un fabricante de lentes holandés, alrededor del 1608. Galileo Galilei tuvo noticias de este invento y decidió diseñar y construir uno. En 1609 mostró  el primer telescopio registrado. Gracias al telescopio, hizo grandes descubrimientos en astronomía, entre los que destaca la observación, el 77 de enero de 1610, de cuatro de las lunas de Júpiter girando en torno a este planeta. 

Conocido hasta entonces como la lente espía, el nombre telescopio fue propuesto primero por el matemático griego Giovanni Demisiani el 14 de abril de 1611 durante una cena en Roma en honor de Galileo; cena en la que los asistentes pudieron observar las lunas de Júpiter por medio del telescopio que Galileo había traído consigo. 

Existen varios tipos de telescopio, notablemente refractores, que utilizan lentes, reflectores, que tienen en un espejo cóncavo en lugar de la lente del objetivo, y catadiótricos, que poseen un espejo cóncavo y una lente correctora. El telescopio reflector fue inventado por Isaac Newton en 1688 y constituyó un importante avance sobre los telescopios de su época al corregir fácilmente la aberración cromática característica de los telescopios refractores. 

El parámetro más importante de un telescopio es el diámetro de su objetivo. Un telescopio de aficionado generalmente tiene entre 76 y 150 mm de diámetro y permite observar algunos detalles planetarios y muchísimos objetos el cielo profundo (cúmulos, nebulosas y algunas galaxias). Los telescopios que superan los 0,20 m de diámetro permiten ver detalles lunares finos, detalles planetarios importantes y una gran cantidad de cúmulos, nebulosas y galaxias brillantes.

El Transistor

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorecentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, iPod, celulares, etc.El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EEUU en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956. 

Tipos de transistor 

- Transistor de punta de contacto. Primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector.

- Transistor de unión bipolar, BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante

- Fototransistor, sensible a la radiación electromagnética, en frecuencias cercanas a la de la luz.

-Transistor de efecto de campo, FET, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.

-Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.

-Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.

-Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.

Transistores y electrónica de potencia

Con el desarrollo tecnológico y evolución de la electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente ha permitido su uso en aplicaciones de potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia, controles para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.

Claudio Ptolomeo

Aunque griego, nació en Tolemaida (Egipto) a orillas del Nilo (año 100 d.C. probablemente). Escribió el célebre Almagesto (el más grande), que es una obra de 13 libros, uno de ellos recoge las tablas y los otros tratan sobre el sistema geocéntrico que tuvo vigencia durante más de un milenio. Fue un erudito, pese a que parece que falseó algunos datos. Elaboró un catálogo de las estrellas. A él se debe el concepto erróneo de colocar a la Tierra en el centro del Universo.

 

Elaboró un modelo cosmológico de epiciclos y excéntricas basado en las ideas de Hiparco.

 

Descubrió la ley de la refracción aunque no le dio formulación matemática (Se consiguió en el siglo XVII por Snell).

 

En Matemáticas escribió Sintaxis matemática, una obra de trigonometría en 13 libros que fue la de más influencia en la Antigüedad.

 

Escribió también una magnífica Geografía, en 8 libros, que era la Biblia de los geógrafos de la época, donde introduce los conceptos actuales de coordenadas geográficas, latitud y longitud. Cataloga más de 8000 ciudades, junto a accidentes geográficos. Sin embargo, aceptó en ella un tamaño de la Tierra inferior al real 180000 estadios (dato tomado de Posidonio), cuando el valor de Eratóstenes, conocido en la época  de 252000 estadios era mucho más correcto. La consecuencia fue que el mundo eurasiático se creía mayor de lo que era. Este error supuso a Colón aventurarse en el Océano para descubrir América, aunque de haber conocido las distancias reales, quizás nunca hubiera emprendido tal empresa.

 

Pero Ptolomeo también escribió una obra decepcionante para la ciencia Tetrabiblos, aceptando las supersticiones astrológicas de la época.

 

Aristóteles

 

Nació en Estagira, una colonia griega de la Tracia y vivió durante el periodo 384-322 a.C. Fue discípulo de Platón, aunque se aleja de él tanto en contenidos como en el método. En oposición a la Academia de Platón, fundó el Liceo. Fue preceptor del ilustre macedonio Alejandro Magno.

 

Aristóteles llamó Físicos a los pensadores que estudiaban la naturaleza del Cosmos y al hombre, por cuanto forma parte de él. Él, particularmente dedicó mucho de su tiempo a estudiar fenómenos físicos ; así, por ejemplo, pensaba que la velocidad de caída de un cuerpo dependía de su peso y que un cuerpo sólo mantenía el movimiento en tanto estuviese en contacto con un motor. Los cuerpos homogéneos requieren para moverse un motor externo y los semovientes (compuestos) tienen su propio motor interno. Los cuerpos homogéneos nunca se movían libremente, como por ejemplo una piedra lanzada por una catapulta que se mantenía por el empuje del aire detrás de ella, para evitar la formación de un vacío (contrario a los atomistas que defendían que el mundo estaba formado por átomos en el vacío).

 

     Clarificó y organizó los fundamentos de las Ciencias Experimentales. Se dice de él que pasó su luna de miel recolectando especímenes marinos. Fue el primero en utilizar la observación y sus trabajos pueden englobarse en lo que se llama investigación empírica.

 

     En Biología clasificó unas 540 especies de animales, según sus formas  disecando unas 50 especies de animales y llegó a algunas conclusiones interesantes:

 

· Las ballenas que paren vivas a sus crías son más afines a los mamíferos que a los peces que ponen huevos.

 

· Los animales de 4 patas que paren sus crías vivas tienen pelo, mientras que los que ponen huevos poseen escamas.

 

· Hay una perfección creciente desde las plantas hasta el hombre. Estableció para ello una jerarquía.

 

·  Investigó el desarrollo del embrión de pollo y utilizó el criterio embrionario en su clasificación.

La escuela Pitagórica griega

   

Fue creada por Pitágoras de Samos (582-500 a. de C.). Se trasladó a Crotona, que era una colonia griega al Sur de Italia importante desde el punto de vista médico. Formaban parte de ella hombres y mujeres en régimen de comunidad.

 

Brillaba, sobre todo, por su culto a los números (utilizaban el término número para referirse a los naturales, las fracciones eran entidades compuestas) . Las unidades numéricas eran el sustrato del universo y los números ejercen su influencia en las obras de artesanía y en la música. Los números poseían no sólo un tamaño cuantitativo, sino además una figura geométrica. Descubrieron tres de los cinco sólidos regulares, tetraedro, cubo y dodecaedro (los otros dos, octaedro e icosaedro se deben a Teeteto de la Academia de Platón). Las Matemáticas se relacionaban más con el amor y con la sabiduría que con las cosas prácticas.

 

En los Diálogos  de Platón se recoge la sorpresa que supuso el descubrimiento de los inconmensurables. Así, los números naturales no bastaban para comparar, por ejemplo, la diagonal de un cuadrado con su lado. Este hecho hizo saltar el soporte de la Escuela Pitagórica basada en los números naturales (√3  y √5 son inconmensurables como las raíces de cualquier número natural que no sea cuadrado perfecto)

 

Recomendaba prácticas dietéticas y ejercicio. Sus teorías fueron rechazadas y destruida la Escuela, se trasladó a Sicilia, huyendo de la invasión persa de Jonia (región del Egeo en Turquía). Las Escuelas Pitagóricas que se establecieron en otros lugares tuvieron renombrados matemáticos, biólogos y anatomistas.

 

Una de ellas fue la de Krotón  en el Golfo de Tarento (Grecia) en el siglo VI a. de C. Uno de sus miembros, Alcmaeon, no ha sido suficientemente ponderado, pese a sus ideas. Practicaba la disección  y descubrió los nervios ópticos que conectan los ojos con el cerebro, así como las trompas de Eustaquio, que conectan oído y boca y, para él, la enfermedad es consecuencia de un equilibrio de humores. Estas ideas influyeron incluso en la célebre Escuela Hipocrática.

 Sus adversarios crearon otras dos Escuelas famosas, la de Cnido y la de Cos.

Historia de la máquina de vapor

Desde los albores de la humanidad, el ser humano se ha visto en la necesidad de aprovechar las diferentes formas de energía que le brindaba su entorno para mejorar su calidad de vida y acceder a nuevas cuotas de confort.

La primera energía que utilizó el hombre fue su propio esfuerzo físico, necesario para cazar animales y asegurar su alimentación (por aquel entonces eran nómadas, ya que dependían de la caza).

Tiempo después aprendió a trabajar la tierra, asentándose en aquellas zonas que les procuraban buen alimento. Delegó gran parte de su esfuerzo físico en las bestias de carga y tiro cuando consiguió domesticar a los animales.

Con el descubrimiento del fuego, el ser humano empieza a quemar leña para calentarse frente al frío, asar los alimentos, iluminar las zonas oscuras e incluso defenderse de las fieras. Al principio recogían las brasas producidas por los incendios naturales (rayos de tormentas) y mantenían el fuego añadiendo ramas y trozos de madera. Hace 10.000 años, el ser humano aprendió a dominar el fuego frotando dos palos de madera intensamente (aunque en la actualidad muy pocas personas son capaces de conseguirlo).

En el siglo II d.C., Herón de Alejandría construyó la EOLIPILA (del latín pelota, bola), lo que podría considerarse como precursora de la máquina de vapor. Parece que existe cierta controversia sobre el nombre de dicho artefacto, ya que también pueden encontrarse referencias como EOLIPILO, AELóPILO ó AELóPILA. En cualquier caso, se trataba de una esfera metálica conectada mediante dos tubos huecos (con posibilidad de rotación) a una caldera. La esfera además disponía de dos orificios diametralmente opuestos por los que, una vez calentada agua en la caldera, provocaban un movimiento de rotación sobre la esfera al escapar el vapor a presión (por efecto de acción y reacción) a través de los orificios. No se encuentran referencias sobre aplicaciones prácticas de este dispositivo, parece ser que únicamente fue utilizado como juguete y divertimento para niños.

Herón desarrolló numerosos artilugios de cierta importancia en aquella época, como un mecanismo mediante sifones de agua que permitía abrir las puertas de un teatro.

Hasta la llegada de la primera Revolución Industrial (1800), el empleo de sistemas mecánicos para transformar fuentes de energía se reducía a los molinos de viento, de agua y de sangre (movidos por personas ó animales).

En el año 1712, los británicos Thomas Newcomen y su socio Thomas Savery, comenzaron a poner los cimientos de lo que poco después sería la primera revolución industrial.

Desarrollaron una máquina de vapor atmosférica capaz de extraer agua de las minas de carbón. Estos artefactos eran denominados en aquella época como “máquinas de hierro y fuego” y sus detractores afirmaban que se necesitaba una mina de hierro para construirla y otra de carbón para alimentarla.

Unos años después y gracias a las investigaciones de Newcomen, el escocés James Watt mejoró sustancialmente el diseño de la máquina de vapor incorporando un condensador.

La máquina de Watt supuso una verdadera revolución en todos los ámbitos de la sociedad de la época: maquinarias de las fabricas, locomotoras y barcos de transporte que no dependían de los animales ni de las corrientes de aire y agua, etc. Después aparecerían las turbinas de vapor, los motores de combustión y eléctricos que utilizamos en la actualidad.

 

Enlaces de interés

http://www.pbs.org/wgbh/nova/monitor/engine2.html

Página donde puedes practicar a poner en funcionamiento una máquina de vapor. Muy divertido.

http://www.youtube.com/

Realiza búsquedas como “máquina de vapor” ó “steam engine” y verás videos muy curiosos basados en el gran invento de James Watt.

http://es.wikipedia.org

Cualquier cosa que busques, soluciones a muchas de tus preguntas encontrarás en esta página. Si buscas máquina de vapor podrás ver un gif animado de la máquina de Watt.

http://www.tecno12-18.com/

Puedes visitar unidades didácticas interactivas muy divertidas sobre la máquina de vapor y muchos otros temas. Está pensada para la ESO, pero te sorprenderá lo que puedes llegar a aprender. Requiere de suscripción.

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