UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SEGUNDO SEMESTRE 2014
UNIDAD 1 ORIGEN Y EVOLUCION DE LA VIDA TEMA:
ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO FECHA:
JUEVES 20 DE NOVIEMBRE 2014
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Los astrónomos están convencidos en su gran mayoría de que el Universo surgió en un instante definido, entre 13.700 y 15.000 millones de años antes del momento actual. Los primeros indicios de este hecho provinieron del descubrimiento por parte del astrónomo estadounidense Edwin Hubble, en la década de 1920, de que el Universo se está expandiendo y los cúmulos de galaxias se alejan entre sí. La teoría de la relatividad general propuesta por Albert Einstein también predice esta expansión. Si los componentes del Universo se están separando, esto significa que en el pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo se llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático (lo que se denomina una singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación de fondo cósmica, interpretada como un “eco” del Big Bang, fue considerado una confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un origen. Los astrónomos saben desde hace décadas que hay mucha más materia en el Universo de la que podemos ver. La existencia de esta materia se manifiesta a través de la atracción gravitatoria que ejerce sobre las galaxias y cúmulos de galaxias visibles, lo que afecta a la forma en que se mueven. Al menos hay 10 veces más materia oscura en el Universo que materia luminosa, y puede que haya hasta 100 veces más.
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TEORIA DEL BIG BANG O GRAN EXPLOSION En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios de la Gran Explosión, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. La teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble. Según se expandía el Universo, la radiación residual de la Gran Explosión continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radio astrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría de la Gran Explosión.
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TEORIA INFLACIONARIA
Teoría desarrollada a comienzos de la década de 1980 por el físico estadounidense Alan Guth que trata de explicar los acontecimientos de los primeros momentos del Universo. De acuerdo con la teoría de la Gran Explosión o del Big Bang, generalmente aceptada, el Universo surgió de una explosión inicial que ocasionó la expansión de la materia desde un estado de condensación extrema. Sin embargo, en la formulación original de la teoría del Big Bang quedaban varios problemas sin resolver. El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no se podían aplicar las leyes físicas normales. El grado de uniformidad observado en el Universo también era difícil de explicar porque, de acuerdo con esta teoría, el Universo se habría expandido con demasiada rapidez para desarrollar esta uniformidad. Guth basó su teoría inflacionaria en el trabajo de físicos como Stephen Hawking, que había estudiado campos gravitatorios sumamente fuertes, como los que se encuentran en las proximidades de un agujero negro o en los mismos inicios del Universo. Este trabajo muestra que toda la materia del Universo podría haber sido creada por fluctuaciones cuánticas en un espacio ‘vacío’ bajo condiciones de este tipo. La obra de Guth utiliza la teoría del campo unificado para mostrar que en los primeros momentos del Universo pudieron tener lugar transiciones de fase y que una región de aquel caótico estado original podía haberse hinchado rápidamente para permitir que se formara una región observable del Universo.
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UNIVERSO ESTACIONARIO En 1948, los astrónomos británicos Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle presentaron un modelo completamente distinto de universo, conocido como la teoría del universo estacionario. Consideraban insatisfactoria, desde el punto de vista filosófico, la idea de un repentino comienzo del Universo. Su modelo se derivaba de una extensión del “principio cosmológico”, que en su forma previa, más restringida, afirmaba que el Universo parece el mismo en su conjunto, en un momento determinado desde cualquier posición. El “principio cosmológico perfecto” de Bondi, Gold y Hoyle añade el postulado de que el Universo parece el mismo siempre. Plantean que la disminución de la densidad del Universo provocada por su expansión se compensa con la creación continua de materia, que se condensa en galaxias que ocupan el lugar de las galaxias que se han separado de la Vía Láctea y así se mantiene la apariencia actual del Universo (es la teoría de creación continua). La teoría del universo estacionario, al menos en esta forma, no la aceptan la mayoría de los cosmólogos, en especial después del descubrimiento aparentemente incompatible de la radiación de fondo de microondas en 1965. El descubrimiento de quásares también aportó pruebas que contradicen la teoría del universo estacionario. Los quásares son sistemas extra galácticos muy pequeños pero muy luminosos que solamente se encuentran a grandes distancias. Su luz ha tardado en llegar a la Tierra varios miles de millones años. Por lo tanto, son objetos del pasado remoto, lo que indica que hace unos miles de millones de años la constitución del Universo era muy distinta de lo que es hoy en día.
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TEORIA CREACIONISTA En general, la teoría creacionista es más fácil de entender que la evolución, que aún tiene muchas lagunas que no se pueden explicar con datos empíricos. Por eso, suele ser una teoría muy utilizada y que muchas personas creen, ya que está “al alcance de la mano”.
Aunque todas las religiones tienen sus propias explicaciones de cómo Dios creó al mundo, esta teoría se basa en las creencias de cristianos protestantes, especialmente. Esta teoría, por ende, no cree que el ser humano y otras especies hayan evolucionado, sino más bien considera que los humanos siempre fueron de una forma –como los creó Dios– y aunque se hayan adaptado al ambiente de diferentes formas, nunca se han transformado completamente. Esto quiere decir que desechan por completo la idea de que primero existieron organismos unicelulares y luego fueron volviéndose cada vez más complejos. Por otra parte, se cree en un científico ya el código genético no es más que una forma que Dios tiene de demostrar su existencia, pero no es algo realmente significativo. ¿Cómo explican los creacionistas que muchas especies diferentes tengan rasgos en común? El simple hecho de que Dios aprovechó estos materiales, sin tener en cuenta que puede ser que todos hayamos descendido de algo que hace millones de años solo era un organismo unicelular. Además, creen que los cambios en los fósiles no son tan grandes como para creer en la evolución de la que Darwin habla.
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UNIDAD 1 ORIGEN Y EVOLUCION DE LA VIDA
TEMA:
EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA MATERIA Y ENERGIA FECHA:
SABADO, 22 DE NOVIEMBRE/ 2014
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ESTRUCTURA DE LA TIERRA
Tierra, es el tercer planeta desde el Sol y quinto en cuanto a tamaño de los nueve planetas principales. La distancia media de la Tierra al Sol es de 149.503.000 km. Es el único planeta conocido que tiene vida, aunque algunos de los otros planetas tienen atmósferas y contienen agua. La Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene forma de pera. Cálculos basados en las perturbaciones de las órbitas de los satélites artificiales revelan que la Tierra es una esfera imperfecta porque el ecuador se engrosa 21 km; el polo norte está dilatado 10 m y el polo sur está hundido unos 31 metros. Se puede considerar que la Tierra se divide en cinco partes: la primera la atmósfera, es gaseosa; la segunda la hidrosfera, es líquida; la tercera, cuarta y quinta, la litosfera, el manto y el núcleo son sólidas. La atmósfera, es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Aunque tiene un grosor de más de 1.100 km, aproximadamente la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos. La hidrosfera, se compone principalmente de océanos, comprende un 70.8% de la superficie de la tierra, comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas
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subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes. La litosfera, compuesta sobre todo por la fría, rígida y rocosa corteza terrestre, se extiende a profundidades de 100 km. La litosfera comprende dos capas (la corteza y el manto superior) que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. La corteza misma se divide en dos partes: La corteza sálica o superior, de la que forman parte los continentes, está constituida por rocas cuya composición química media es similar a la del granito y cuya densidad relativa es de 2,7. La corteza simática o inferior, que forma la base de las cuencas oceánicas, está compuesta por rocas ígneas más oscuras y más pesadas como el gabro y el basalto, con una densidad relativa media aproximada de 3. La litosfera también incluye el manto superior. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera.
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EDAD DE LA TIERRA
Fueron los Geólogos más que los biólogos, quienes prepararon el camino para la teoría moderna de la evolución. Uno de los que tuvieron mayor influencia fue James Hutton (1726-1797). Hutton propuso que la tierra había sido moldeada, no por hechos repentinos y violentos, sino por procesos lentos y graduales: el viento, el clima y el fluir del agua. Esta teoría de Hutton fue conocida como uniformitarismo. Hay un acuerdo generalizado de que la tierra es poseedora de una rica historia de 4.500 Millones de años. Aunque las piedras más antiguas de la Tierra datadas de esta forma, no tienen más de 4.000 millones de años, los meteoritos, que se corresponden geológicamente con el núcleo de la Tierra, dan fechas de unos 4.500 millones de años, y la cristalización del núcleo y de los cuerpos precursores de los meteoritos, se cree que ha ocurrido al mismo tiempo, unos 150 millones de años después de formarse la Tierra y el Sistema Solar. Después de condensarse a partir del polvo cósmico y del gas mediante la atracción gravitacional, la Tierra habría sido casi homogénea y relativamente fría. Pero la continuada contracción de estos materiales hizo que se calentara, calentamiento al que contribuyó la radiactividad de algunos de los elementos más pesados. En la etapa siguiente de su formación, cuando la Tierra se hizo más caliente, comenzó a fundirse bajo la influencia de la gravedad. Esto produjo la diferenciación entre la corteza, el manto y el núcleo, con los silicatos más ligeros moviéndose hacia arriba para formar la corteza y el manto y los elementos más pesados, sobre todo el hierro y el níquel, sumergiéndose hacia el centro de la Tierra para formar el núcleo. Al mismo tiempo, la erupción volcánica, provocó la salida de vapores y gases volátiles y ligeros de manto y corteza. Algunos eran atrapados por la gravedad de la Tierra y formaron la atmósfera primitiva, mientras que el vapor de agua condensado formó los primeros océanos del mundo.
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MATERIA Y ENERGIA. Materia, término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los atributos de gravedad e inercia. El filósofo griego Leucipo propone la teoría atómica de la materia, según la cual toda materia está formada por partículas idénticas e indivisibles llamadas átomos. Esta teoría fue desarrollada más tarde por su principal discípulo, el filósofo griego Demócrito. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella.
Energía, capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La energía asociada al movimiento se conoce como energía cinética, mientras que la relacionada con la posición es la energía potencial. Por ejemplo, un péndulo que oscila tiene una energía potencial máxima en los extremos de su recorrido; en todas las posiciones intermedias tiene energía cinética y potencial en proporciones diversas. La energía se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía mecánica, térmica, química, eléctrica, radiante o atómica. Todas las formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos adecuados. En el proceso de transformación puede perderse o ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante. EJEMPLOS
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ENERGIA MECANICA Caída de un objeto Los ejes de la gráfica representan la distancia al punto inicial y el tiempo transcurrido desde que se deja caer un objeto cerca de la superficie terrestre. La gravedad acelera el objeto, que sólo cae unos 20 metros en los primeros dos segundos, pero casi 60 metros en los dos segundos siguientes.
ENERGIA TERMICA
Central térmica Esta central térmica produce electricidad mediante la combustión de carbón. La combustión de combustibles fósiles libera dióxido de carbono a la atmósfera. El dióxido de carbono es el segundo gas de efecto invernadero más abundante después del vapor de agua. Las actividades humanas han incrementado significativamente la cantidad de gases de efecto invernadero y los científicos han relacionado este incremento con el calentamiento global.
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ENERGIA QUIMICA
Continuamente se produce reacciones químicas en la atmosfera, en las fábricas, en
los vehículos o
nuestros organismos.
en Sin
estos procesos no existiría la vida: las plantas no podrían llevar a cabo la fotosíntesis, automóviles
los no
se
moverían, los músculos no podrían quemar calorías, los adhesivos no pegarían y el fuego no ardería.
ENERGIA ELECTRICA
Una corriente eléctrica fluye a través de un delgado hilo de volframio filamento.
denominado La
corriente
lo
calienta hasta alcanzar unos 3.000 ºC, lo que provoca que emita tanto calor como luz. La bombilla o foco debe estar rellena con un gas inerte para impedir que el filamento arda.
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ENERGIA RADIANTE O SOLAR
Casa solar En esta casa solar placa plana (inferior derecha) proporciona energía para calentar agua bombeada por el molino. El agua se almacena en grandes bidones.
ENERGIA HIDRAULICA La energía hidráulica es un recurso natural disponible en aquellas regiones que presentan cantidad de agua.
suficiente
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ENERGIA EOLICA
Los generadores de turbina de los parques eólicos aprovechan la fuerza del viento para producir electricidad. Estos generadores dañan menos el medio ambiente que otras fuentes, aunque no siempre son prácticos, porque requieren al menos 21 km/h de velocidad media del viento.
Las observaciones empíricas del siglo XIX llevaron a la conclusión de que aunque la energía puede transformarse no se puede crear ni destruir. Este concepto, conocido como principio de conservación de la energía, constituye uno de los principios básicos de la mecánica clásica. Al igual que el principio de conservación de la materia, sólo se cumple en fenómenos que implican velocidades bajas en comparación con la velocidad de la luz. Cuando las velocidades se empiezan a aproximar a la de la luz, como ocurre en las reacciones nucleares, la materia puede transformarse en energía y viceversa. En la física moderna se unifican ambos conceptos, la conservación de la energía y de la masa.