1.4. La vinculación de la física con la tecnología

En el transcurso del tiempo, a medida que el ser humano ha ido adquiriendo conocimientos sobre cómo funciona la naturaleza, los ha aplicado para su provecho. Un ejemplo de esto fue la utilización de la rueda; una vez que la inventó, el ser humano pudo usarla para hacer muchas cosas que de otra manera no hubiera podido.

De esa manera, en el transcurso del tiempo, el hombre ha ido desarrollando la tecnología.

La tecnología es el conjunto de conocimientos y procedimientos para fabricar diferentes artículos, tanto industriales como domésticos, que ayudan y facilitan al ser humano el realizar diferentes actividades.

Es claro que para tener tecnología hay que saber cómo se comporta la naturaleza, y este conocimiento es parte de la ciencia. En consecuencia, la ciencia es la base de la tecnología. La física es una ciencia que ha dado lugar a muchas aplicaciones tecnológicas. Mencionaremos algunos ejemplos.

Entre 1760 y 1840 ocurrieron, principalmente en la Gran Bretaña, una serie de cambios tecnológicos, económicos, sociales y culturales que recibieron el nombre de Revolución Industrial. Este proceso se inició en la rama textil, con los inventos de máquinas hiladoras y tejedoras que permitieron la mecanización de la industria, que anteriormente producía sus mercancías prácticamente a mano. Con estos inventos la producción aumentó de manera notable; por ejemplo: entre 1766 y 1787 la fabricación de artículos de algodón se quintuplicó.

Debido a la gran demanda de artículos fue necesario organizar la producción de una forma novedosa. Así se establecieron las primeras fábricas. Hacia 1800, en las fábricas, con la ayuda de las máquinas, se lograron grandes producciones. Así nacio la producción en masa.

Las primeras máquinas fueron impulsadas por medio de energía hidráulica. Las fábricas se establecieron, por lo tanto, en la proximidad de los ríos. Sin embargo, hacia 1800, la producción relativamente grande de estas máquinas hizo que muy pronto acabaran por agotar las posibilidades de recibir energía por medio de los ríos.

Por otro lado, en esos años la industria minera y metalúrgica también se amplió, y se generó la necesidad de máquinas más eficientes que las que entonces se utilizaban para extraer agua de las minas. Hubo diferentes intentos por construir máquinas para ese fin. En ese entonces ya se habían construido y utilizado en las minas algunas máquinas que utilizaban vapor para impulsarlas. El caso con mayor éxito fue el de la máquina de Thomas Newcomen, en 1712. Pero resultó que estas máquinas consumían cantidades enormes de vapor.

Al escocés James Watt (1736-1819) le dieron un trabajo como técnico en la Universidad de Glasgow, Escocia. Al componer máquinas de Newcomen se percató de la ineficiencia de éstas. Esto lo motivó a investigar científicamente las propiedades térmicas del vapor, y descubrió la relación de su densidad y presión con la temperatura. Con estos resultados pudo disminuir considerablemente el consumo de vapor, en comparación con las máquinas de Newcomen, que en ese entonces eran las que se usaban. En 1769 Watt obtuvo la patente de su invento, que posteriormente comercializó con mucho éxito, con la ayuda de un industiral inglés. Hacia 1783, en la mayoría de las minas británicas ya se utilizaban las máquinas de vapor de Watt.

Máquina de vapor de Newcomen

Máquina de vapor de Watt

Por primera vez en la historia de la humanidad la fuerza mecánica se lograba sin usar trabajo de animales ni el movimiento de los vientos o del agua de los ríos; se podía generar en donde uno quisiera. La máquina de vapor se convirtió en el símbolo de la Revolución Industrial.

Hacia 1800 ya se utilizaban máquinas de vapor en la industria textil, hecho que permitió lograr producciones cada vez mayores, imposibles de lograr con métodos hidráulicos.

La producción de otros productos también aumentó notablemente debido a la máquina de vapor. Esto a su vez hizo surgir la necesidad de poder transportar de manera eficiente las mercancías. Se ampliaron y mejoraron los canales y caminos; sin embargo, el desarrollo más significativo fue el ferrocarril, impulsado también por máquinas de vapor. En 1825 se inició el primer sistema ferroviario en Gran Bretaña y luego en Estados Unidos para transportar carbón de las minas a ríos, con gran éxito. En pocos años la Gran Bretaña primero y luego otros países europeos, incrementaron considerablemente sus líneas ferroviarias.

Al mismo tiempo que estos y otros acontecimientos ocurrían, se hizo cada vez más necesario, por motivos económicos, mejorar las máquinas de vapor. A pesar de los notables cambios en la teoría del calor, entre 1830-1860, con lo cual se llegó a la termodinámica. Esta ciencia a su vez permitió el diseño y construcción de mejores y más eficientes máquinas térmicas.

Lo que acabamos de describir es un ejemplo, no el único, de cómo la física se vincula con la tecnología; hecho que ha transformado la vida del ser humano.

En este curso y en el próximo estudiarás otros casos, como por ejemplo, el del electromagnetismo.