Los modelos sobre el universo buscan explicar los movimientos que suceden en él. A lo largo de la historia, esos modelos han recorrido un largo y variado camino hasta llegar a los que hoy se aceptan.
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Son los elementos constitutivos más destacados de las galaxias. Las estrellas son enormes esferas de gas que brillan debido a sus gigantescas reacciones nucleares. Cuando debido a la fuerza gravitatoria, la presión y la temperatura del interior de una estrella es suficientemente intensa, se inicia la fusión nuclear de sus átomos, y comienzan a emitir una luz roja oscura, que después se mueve hacia el estado superior, que es en el que está nuestro Sol, para posteriormente, al modificarse las reacciones nucleares interiores, dilatarse y finalmente enfriarse.
Al acabarse el hidrógeno, se originan reacciones nucleares de elementos más pesados, más energéticas, que convierten la estrella en una gigante roja. Con el tiempo, ésta vuelve inestable, a la vez que lanza hacia el espacio exterior la mayor parte del material estelar. Este proceso puede durar 100 millones de años, hasta que se agota toda la energía nuclear, y la estrella se contrae por efecto de la gravedad hasta hacerse pequeña y densa, en la forma de enana blanca, azul o marrón. Si la estrella inicial es varias veces más masiva que el Sol, su ciclo puede ser diferente, y en lugar de una gigante, puede convertirse en una supergigante y acabar su vida con una explosión denominada supernova. Estas estrellas pueden acabar como estrellas de neutrones. Tamaños aún mayores de estrellas pueden consumir todo su combustible muy rápidamente, transformándose en una entidad supermasiva llamada agujero negro.
Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que emiten con periodos regulares. La palabra Púlsar significa pulsating radio source (fuente de radio pulsante). Se detectan medianteradiotelescopios y se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar sus cambios de ritmo. Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la Nebulosa del Cangrejo. Su densidad es tan grande que una muestra de cuásar del tamaño de una bola de bolígrafo tendría una masa de cerca de 100.000 toneladas. Su campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir gran cantidad de energía en haces de radiación que aquí recibimos como ondas de radio.
La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi estelares). Se identificaron en la década de 1950. Más tarde se vio que mostraban un desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era el Efecto Doppler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan. El primer Cuásar estudiado, denominado 3C 273, está a 1.500 millones de años luz de la Tierra. A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares, algunos alejándose de nosotros a velocidades del 90% de la de la luz.
Se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra; prácticamente la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que llega en algunos casos es muy grande, equivalente la recibida desde miles de galaxias: como ejemplo, el s50014+81 es unas 60.000 veces más brillante que toda la Vía Láctea.
Ejemplos de algunas estrellas conocidas: (sigue los enlaces para más información).
A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias. Las galaxias son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes en las que se organiza la materia en el universo. A través del telescopio se manifiestan como manchas luminosas de diferentes formas. A la hora de clasificarlas, los científicos distinguen entre las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treinta galaxias más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia (la Vía Láctea), y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".
Las galaxias están distribuidas por todo el universo y presentan características muy diversas, tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las más pequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de mayor tamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas pueden tener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no suelen exceder de los 6.000 años luz.
Además de estrellas y sus astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxias contienen también materia interestelar, constituida por polvo y gas en una proporción que varia entre el 1 y el 10% de su masa.
Se estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones de galaxias, aunque estas cifras varían en función de los diferentes estudios.
EL SISTEMA SOLAR
ESTÁ FORMADO POR UNA ESTRELLA, EL SOL, LOS PLANETAS, ASTEROIDES, SATÉLITES, GASES Y POLVO ESTELAR. EL SOL ES SOLO UNA DE LOS MILLONES DE ESTRELLAS QUE FORMAN LAS GALAXIAS DEL UNIVERSO. MUCHOS DE LOS FENÓMENOS QUE OCURREN EN LA TIERRA SE DEBEN A LOS MOVIMIENTOS QUE REALIZA A TRAVÉS DEL ESPACIO JUNTO A OTROS ASTROS.
METEORITOS, ASTEROIDES Y COMETAS
LOS PLANETAS
LA TIERRA: MOVIMIENTOS DEL PLANETA, ROTACION, TRASLACION.
Todos los objetos del universo cambian de posición con respecto a otros. Al hacerlo, recorren trayectorias con diferente rapidez. Desde un planeta hasta un átomo, todos los cuerpos y partículas manifiestan movimientos.
CINEMÁTICA
La rama de la física que estudia cómo es el movimiento, sin importar cuáles son las causan que lo provocan, se llama cinemática. Esta palabra deriva del vocablo griego kynema, que justamente significa "movimiento". Vulgarmente, decimos que algo se mueve cuando cambia de lugar.
¿QUÉ ES EL MOVIMIENTO? El movimiento puede definirse como el cambio de posición de los cuerpos desde un punto de referencia. Al cuerpo que se mueve se le llama móvil. Sin embargo, los cuerpos no se mueven solos, para que exista movimiento es necesario que se aplique una fuerza al objeto. Conocer cómo se mueven los objetos ha permitido inventar muchas cosas útiles que facilitan la vida diaria de las personas. La posición
En física, al lugar se lo llama posición. Se puede decir que un cuerpo se mueve cuando cambia su posición a medida que transcurre el tiempo. Pero la posición no se puede caracterizar solo cin una medida. Por ejemplo, para explicar cómo encontrar una plaza no basta con decir que está a cinco cuadras, debemos aclara hacia qué punto cardinal. Esta aclaración establece, además de una medida, una referencia para hallar la posición. Análisis de una situación:
En el patio de una casa, una nena está mostrándole a su papá cómo aprendió a encestar la pelota dentro de un aro de básquet. Su padre está quieto, con la espalda apoyada sobre la pared del fondo, mirándola. La chica, en un momento, está lanzando la pelota a distancia; en el otro, está debajo del aro y, en otro, está corriendo en busca de la pelota que se le escapó. Sistema de referencia: En el ejemplo anterior, la chica cambia de posición respecto del aro de básquet. Este cuerpo quieto o en reposo que se tomó como referencia es lo que se llama punto fijo o sistema de referencia Podemos decir entonces que un cuerpo cambia de lugar si se compara su ubicación con la de otro cuerpo al que se lo considera un punto fijo o sistema de referencia. Movimiento relativo al sistema de referencia
Analicemos ahora otra situación cotidiana: un viaje en ómnibus. Una familia le hace señas al conductor de un autobús, este detiene el vehículo, el padre asciende, la mujer y la hija lo despiden desde la vereda. El hombre saca su pasaje y camina hacia el interior dentro del transporte, donde ya hay otras personas sentadas.
Se puede decir que un cuerpo puede estar moviéndose con respecto de otro y, a la vez, estar quieto con respecto de un tercero. Los sistemas de coordenadas
Para indicar los cambios de posición de un cuerpo se pueden usar coordenadas.
Para poder ubicar una posición sobre una recta, por ejemplo el lugar en donde se halla un tren sobre la vía, hace falta un eje de coordenadas X. Será necesario elegir un origen de coordenadas (al que se le asigna posición = 0) y distinguir las posiciones a un lado y otro de dicho punto. Esto se hace asignando un signo al valor de la posición, positivo (+) a las posiciones que están a un lado y negativo (-) a las que están al otro lado. Así la mitad de la recta corresponderá a posiciones positivas y la otra mitad, a negativas. Para saber cuál es el signo que se asigna a cada mitad, se suele indicar una flecha del lado positivo. Ejemplos: (ficha 39 punto 2) *Un tren va de un lugar a otro por una vía, es decir que se mueve por una recta que se puede simbolizar con el eje de coordenadas X. Una estación determinada puede ser el cero. La posición del tren en cada instante queda determinada por una coordenada, el eje X con valor (+) o (-) según para donde vaya el tren. * Si las posiciones que se quieren medir están en un plano, ya no alcanza con una sola coordenada, sino que son necesarias dos. Por ejemplo, para localizar en un instante determinado a un perro que se mueve en el plano del piso se necesitan dos coordenadas: los ejes X e Y. * Cuando se quiere ubicar se mueve en el espacio -por ejemplo, un pájaro que vuela-, se necesitan tres coordenadas para poder señalar en donde se encuentra en un instante determinado: los ejes X; Y y Z.
El movimiento y las trayectorias La naturaleza ha sido el modelo para que las personas imiten sus formas y diseñen mejores transportes. Los animales vuelan y nadan porque en su cuerpo hay energía que se transforma para darles la fuerza necesaria y mover las alas o las aletas; las personas también tienen que aplicar fuerza cuando quieren mover algo. Para empujar una caja por el pasillo del salón, es necesario empujarla con fuerza para arrastrarla. Si la caja está pesada, se necesitará aplicar más fuerza y el cuerpo habrá empleado mayor cantidad de energía para moverla. La fuerza es necesaria para empujar, para jalar o para detener algo que está en movimiento.
Dos características del movimiento son el tipo de recorrido que realiza el cuerpo que se mueve y la modificación de la posición. En ciencias, la primera se denomina trayectoria y la segunda, distancia.
Cuando un cuerpo se mueve, cambia de lugar con respecto a un sistema de referencia fijo. Si unimos con un trazo las posiciones que ocupò el cuerpo mientras transcurría el tiempo, surge una línea, que es el recorrido del móvil. Esa línea imaginaria que une las posiciones que fue ocupando el cuerpo mientras transcurría el tiempo se llama trayectoria.
Las trayectorias pueden ser:
* Sencilla: es la de un auto en una carretera que siempre avance en línea recta o que haya hecho algunas curvas.
*Compleja: es el vuelo de una mosca o de un mosquito, que en un pequeño espacio va y viene, sube y baja; de modo que si dibujamos la línea correspondiente aparecen rulos y entrecruzamientos.
Las trayectorias pueden ser abiertas o lineales, como la de un tren entre dos estaciones, o cerradas, aquellas que encierran una figura como la que describen los autos en una pista de carreras. La trayectoria total de un cuerpo o una porción de ella puede ser recta o curva. Cuando son curvas, se las suele denominar con el nombre de la figura que describe el móvil.
TIPOS DE TRAYECTORIAS SIMPLES Y COMUNES
Cuando un cuerpo se mueve recorre un línea que puede ser recta o curva. Esa línea se llama TRAYECTORIA.
La trayectoria recorrida se refiere al camino que sigue un cuerpo al ir cambiando de posición durante su movimiento.
Como los movimientos no son iguales y siguen diferentes caminos o trayectorias, éstas también puede ser de varios tipos:
1. Movimiento con Trayectoria rectilínea:
El cuerpo sigue una línea recta durante su movimiento, los cuerpos que tienen este tipo de movimiento se dice tienen un movimiento rectilíneo, por ejemplo: la caída de un objeto, caminar en línea recta, etc.:
2. Movimientos con Trayectoria curvilínea:
El cuerpo sigue una curva continua y puede ser de varios tipos:
a) Movimiento con Trayectoria circular:
El cuerpo se desplaza dibujando una circunferencia en su movimiento, por ejemplo, un reloj, la rueda de la fortuna, una licuadora, un ventilador, etc.
b) Movimiento con Trayectoria parabólica:
El cuerpo sigue une parábola durante su movimiento, por ejemplo el lanzamiento de una bala, una pelota, etc.
c) Movimiento con Trayectoria elíptica:
El cuerpo que se mueve describe una forma llama elipse, por ejemplo: el movimiento de los planetas alrededor del sol, etc.
d) Movimiento con Trayectoria oscilatoria o vibratoria:
El cuerpo se mueve en oscilaciones o vibraciones en torno a un punto de equilibrio, por ejemplo: un resorte, un péndulo, un sismo, la fuente vibratoria del sonido de un tambor, una ola, etc.
3. Movimiento con Trayectoria errática:
Cuando el movimiento es imprevisible, la trayectoria también lo es y su forma geométrica resulta muy irregular, no se sabe con seguridad cuál será la trayectoria, por ejemplo: el vuelo de una mariposa, niños jugando, etc.
TRAYECTORIA- DISTANCIA Las distancias recorridas
Cuando un cuerpo se mueve, se produce un cambio de posición, es decir que va desde un lugar o posición inicial a otro lugar o posición final. A ese cambio de posición se lo llama distancia.
Ejemplo: un niño vive en una casa que se encuentra a tres cuadras del colegio donde estudia. Su casa se toma como punto fijo, o cero del sistema de referencias, y la distancia que recorre para ir desde su casa a la escuela, es decir, la medida del segmento entre el colegio (posición final) y la casa (posición inicial), es de tres cuadras. Si ahora el niño realiza el movimiento inverso desde el colegio a su casa, se toma como punto fijo o cero del sistema de referencias el colegio; pero la distancia entre el colegio (posición inicial) y la casa (posición final) es la misma: tres cuadras.
La distancia entre dos posiciones de un movimiento siempre es la misma, aunque las posiciones sean distintas de acuerdo con el sistema de referencia elegido.
LA RAPIDEZ Y SUS CAMBIOS
Según el tiempo que el móvil o cuerpo en movimiento emplee en ir de un lugar a otro, puede recorrer una misma distancia, más rápido o más lentamente. Cuando un cuerpo cambia su rapidez se dice que se acelera.
Relación entre distancia y tiempo (para ficha 41)
Cuando un cuerpo se mueve, varía su posición a medida que transcurre el tiempo. A la relación entre variación de posición o distancia recorrida y el tiempo transcurrido se llama rapidez.
La posición es una magnitud cuya unidad puede ser, entre otras: el centímetro, el metro o el kilómetro, y el tiempo es otra magnitud cuyas unidades más comunes son las horas, los minutos, y los segundos. La rapidez (r) se calcula como el cociente entre la distancia recorrida (d) y el tiempo empleado en recorrerla (t); es decir: r = d / t; debido a esto, lleva como unidades el cociente entre las unidades de distancia y tiempo que se han utilizado para medir esas magnitudes.
Generalmente se utiliza m/s (metro sobre segundo) o km/h (kilómetro sobre hora); aunque según la situación se pueden usar otras unidades, como mm/s (milímetro sobre segundo). En el lenguaje cotidiano, cuando hablamos con las unidades de la rapidez, en lugar de decir: "metro sobre segundo" o"dividido por segundo", directamente usamos "metro por segundo".
RAPIDEZ
Un objeto en movimiento recorre una cierta distancia en un tiempo determinado. Un auto, por ejemplo, recorre un cierto número de kilómetros en una hora. La rapidez es una medida de que tán aprisa se mueve un objeto . Es la razón de cambio a la que se recorre la distancia. Recuerda que la expresión razón de cambio indica que estamos dividiendo alguna cantidad entre el tiempo. La rapidez se mide siempre en términos de una unidad de distancia divida entre una unidad de tiempo. La rapidez se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo. Aqui la palabra "por" significa "dividido entre".
El guepardo es el animal terrestre más veloz para recorrer distancia de menos de 500 metros, y es capaz de alcanzar una rapidez máxima de 100 km/h
Cualquer combinación de unidades de distancia y de tiempo que sean útiles y convenientes son válidas para describir una rapidez. Millas por hora (mi/h), kilómteros por hora (km/h), centímetros por día (quizá la rapidez de un caracol en fermo) o años luz por siglo son todas ellas unidades válidas de rapidez. La diagonal (/) se lee como "por". En este tema usaremos principalmente la unidad de metros por segundo (m/s).
Rapidez instantánea
Un auto no se desplaza siempre con la misma rapidez. Un auto puede recorrer una calle a 50km/h, reducir su velocidad a 0 km/h en un semáforo y luego aumentarla a sólo 30 km/h a causa del tráfico. Se puede saber la rápidez del vehículo en cualquier momento mirando el velocímetro del mismo. La rapidez en cualquer instante se conoce como rapidez instantánea. Un auto que viaja a 50km/h puede quizá mantener esa rapidedez durante un minuto. Si el auto continuara a esa rapidez durante una hora completa recorrería 50km. Si la conservara sólo durante media hora recorrería únicamente la mitad de esa distancia, es decir, 25 km. En un minuto el auto recorrería menos de 1km.
El velocímetro de un auto proporciona lecturas de rapidez instantáneas en mi/h y en km/h. Los odómetros indican las distancias en kilómetros
Rapidez Promedio
Cuando alguien planea realizar un viaje en un auto, a menudo le interesa saber cuánto tiempo le tomará recorrer cierta distancia. Desde luego, el auto no viajará con la misma rapidez durante todo el recorrido. Al conductor sólo le interes a la rapidez promedio para la totalidad del proyecto. La rapidez promedio se define como sigue:
rapidez promedio = distancia total recorrida / intervalo de tiempo
La rapidez promedio se calcula con facilidad. Por ejemplo, si recorremos una distancia de 60 kilómetros en un tiempo de 1 hora, decimos que nuestra rapidez promedio es de 60 kilómetros por hora (60 km/h). O bien, si recorremos 240 kilómetros en 4 horas veremos que:
rapidez promedio = distancia total recorrida / intervalo de tiempo = 240km/4h = 60 km/h
Observa que cuando la distancia en kilómetros (km) se divide entre un tiempo en horas (h), la respuesta se obtiene en kilómetros por hora (km/h). Puesto que la rapidez promedio es la distancia recorrida divida entre el tiempo total del viaje, no indica las vriacione de rapidez que pueden ocurrir durante el trayecto. En la práctica experimentamos diversas rapideces en la mayoría de nuestros viajes, de modo que la rapidez promedio suele ser muy diferente de la rapidez instantánea. Ya sea que hablemos de rapidez promedio o de rapidez instantánea, nos referimos a la razón de cambio a la cual se recorre una distancia .
PREGUNTAS
1. El velocímetro de un automóvil tiene también un odómetro que registra la distancia recorrida.
Si la lectura del odómetro es cero al comienzo de un viaje y 35 km media hora más tarde, ¿cuál es la rapidez promedio?
¿ Sería posible alcanzar esta rapidez promedio sin que la indicación del velocímetro exceda de 70 km/h?
2. Si un leopardo es capaz de mantener una rapidez constante de 25m/s, recorrerá 25 metros cada segundo. En estas condiciones, ¿ qué distancia recorrerá en 10 segundos? ¿En 1 minuto?
Velocidad
En el lenguaje cotidiano empleamos las palabras rapidez y velocidad de manera indistinta. En física hacemos una distinción entre ellas. De manera muy sencilla, la diferencia es que la velocidad es una rapidez en una dirección determimanda. Cuando decimos que un auto viaja a 60 km/hora estamos indicando su rapidez. Pero si decimos que un auto se desplaza a 60 km/h hacia el norte estamos especificando su velocidad. La rapidez describe qué tan aprisa se desplaza un objeto; la velocidad nos dice que tan aprisa lo hace y en que dirección.
La rapidez es el módulo del vector velocidad, mientras que la velocidad nos indica las cuatro caracterísicas de un vector
PREGUNTA
El velocímetro de un auto que viaja hacia el norte indica 60 km/h. El vehículo adelanta a otro auto que viaja hacia el Sur a 60 km/h. ¿ Tienen ambos vehículos la misma rapidez? ¿Tienen la misma velocidad?
VELOCIDAD CONSTANTE
De la definición de velocidad se deduce se deduce que para tener una velocidad constante se requiere que tanto la rapidez como la dirección sean constantes. Rapidez constante significa que el movimiento conserva la misma rapidez, es decir, el objeto no se mueve ni más aprisa ni más lentamente. Dirección constante significa que el movimiento sigue una línea recta: la trayectoria del objeto no se curva. El movimiento a velocidad constante es un movimiento en línea recta y con rapidez constante .
Un cuerpo que se mueve en una trayectoria circular puede tener rapidez constante, pero no velocidad constante, ya que la dirección del movimiento cambia a cada instante.
VELOCIDAD VARIABLE
Si la rapidez o la dirección (o ambas) cambian, entonces, la velocidad cambia. No es lo mismo rapidez constante que velocidad constante. Si un cuerpo se desplaza con rapidez constante a lo largo de una trayectoria curva, por ejemplo, no se mueve a velocidad constante porque su dirección cambia a cada instante.
Un auto tiene tres mandos que sirven para cambiar la velocidad. Uno es el acelerador, que se usa para mantener o aumentar la rapidez. El segundo es el freno, que sirve para reducir la rapidez. El tercero es el volante, con la cual se modifica la dirección.
ACELERACION
Podemos modificar el estado de movimiento de un objeto cambiando su rapidez, su dirección de movimiento, o ambas cosas. cualquiera de estos cambios constituye un cambio de velocidad. En ocasiones nos interesa saber que tan aprisa cambia la velocidad. Un conductor que quiere adelantar a otro auto en una carretera de dos carriles desearía ser capaz de aumentar su rapidez y adelantarlo en el menor tiempo posible. La razón de cambio de la velocidad se conoce como aceleración aceleración. Puesto que la aceleración es una razón de cambio, es una medida de cómo cambia la velocidad respecto al tiempo.
aceleración = cambio de velocidad / intervalo de tiempo
Todos conocemos bien los efectos de la aceleración en un automóvil. Si el conductor oprime el pedal que, adecuadamente se llama acelerador, los pasajeros experiementan entonces una aceleración y sienten una presión que los empujan hacia los asientos. La definicón de la aceleración es el cambio. Siempre que cambiamos el estado de movimiento estamos acelerando. Un auto con una buena aceleración es capaz de cambiar su velocidad rápidamente. Un vehículo que puede pasar de cero a 60 Km/h en 5 segundos tiene una aceleración mayor que otro auto que pasa de cero a 80 km/h en 10 segundos. Así pues, tener buena aceleración significa ser capaz de cambiar de velocidad en un tiempo corto y no se refiere a que tan rápido se mueve un objeto.
Un automóvil acelera siempre que se produce un cambio en su estado de movimiento
En física el término aceleración se aplica tanto a los aumentos como a las dismninuciones de rapidez. Los frenos de una auto pueden producir grandes aceleraciones retardantes. Los frenos de un auto pueden producir grandes aceleraciones retardantes, esto es, pueden producir un gran decremnto por segundo de su rapidez. A esto se le suele llamar desaceleración o aceleración negativa. Experimentamos una desaceleración cuando el conductor del autobús o un auto aplica los frenos de improviso y tendemos a inclinarnos hacia adelante.
El término aceleración se aplica tanto a cambios de rapidez como a cambios de dirección. Si recorres una curva con una rapidez constante de 50 km/h, sientes los efectos de la aceleración como una tendencia a inclinarte hacia el exterior de la curva. Puedes recorrer la curva con rapidez constante, pero tu velocidad, pero tu velocidad no es constante porque tu dirección cambia a cada instante. Tu estado de movimiento cambia; es decir, estás acelerando. Ahora puedes ver por qué es importante distinguir entre rapidez y velocidad, y por qué la aceleración se define como una razón de cambio de velocidad, no de rapidez. La aceleración, como la velocidad es direccional. Si modificamos la rapidez o la dirección, o ambas cambiamos de velocidad y aceleramos.
Cuando se estudia los movimientos rectilíneos es común emplear la palabra rapidez y velocidad de manera indistinta. Cuando la dirección no cambia, la aceleración se puede expresar como la razón de cambio de la rapidez .
ACELERACION (A LO LARGO DE UNA LÍNEA RECTA) = CAMBIO DE RAPIDEZ / INTERVALO DE TIEMPO
La rapidez y la velocidad se miden en unidades de distancia por tiempo. Las unidades de aceleración son un poco más complicadas. Puesto que la aceleración es el cambio de velocidad o de rapidez por intervalo de tiempo, se expresa en unidades de velocidad entre tiempo.
Si aumentamos nuestra rapidez, sin cambiar de dirección, de cero a 10 km/h en 1 segundo, nuestro cambio de velocidad es de 10 km/h en un intervalo de tiempo de 1 segundo. Nuestra aceleración, a lo largo de una línea recta, es entonces
aceleración = cambio de rapidez /intervalo de tiempo=10 km/h / 1s = 10 km/h.s
La aceleración es de 10 km/h.s (que se lee "10 kilómetros por hora-segundo"). Observa que la unidad de tiempo aparece dos veces: una vez por la unidad de rapidez y otra más por el intervalo de tiempo en el cual cambia la rapidez .
PREGUNTAS
1. Supón que un automóvil que se desplaza en línea recta aumenta de manera constante su rapidez cada segundo, primero de 35 a 40 km/h, después de 40 km a 45 km/h . ¿ Cuál es su aceleración?
2. En 5 segundos un auto que avanza en línea recta aumenta aumenta su rapidez de 50 km/h a 65 km/h, en tanto que un camión pasa del reposo a 15 km/h en línea recta. ¿ Cuál vehículo experimenta una aceleración mayor? ¿ Cuál es la aceleración de cada vehículo?
*La velocidad de aceleración de la gravedad está determinada por la masa terrestre.
*En situaciones de vacío una plomada caerá a la misma velocidad que un papel.
*La aceleración de la gravedad no está determinada por la densidad de los cuerpos.
LOS MOVIMIENTOS
El movimiento es un fenómeno universal. Muy lejos de nosotros, se mueven las estrellase, incluso, se separan las galaxias. Junto con nosotros, gira la Tierra alrededor del Sol y sobre sí misma. Y, sin que intercedamos en ello, en el interior de nuestro cuerpo, y en el de todos los seres vivos, fluyen las sustancias.
La rotación terrestre
Es el movimiento circular que realiza la Tierra sobre sí misma. La velocidad de rotación depende de la latitud considerada.
La traslación terrestre
Es el movimiento que realiza la Tierra girando alrededor del Sol. Su velocidad es de 30 km/seg. Su trayectoria alrededor del Sol u órbita es una elipse.
Las coordenadas terrestres
Se usan para ubicar un punto sobre la Tierra. Es una proyección plana de la superficie terrestre, paralelos y meridianos forman una cuadrícula y cada punto dentro de esa cuadrícula queda determinado por un par de coordenadas.
LA NUTRICION: AUTÓTROFOS Y HETERÓTROFOS Los alimentos son las sustancias que ingieren los seres vivos. Están formados por componentes inorgánicos (agua, minerales, sales) y por componentes orgánicos (hidratos de carbono o azúcares, lípidos o grasas, proteínas y vitaminas). Todos estos componentes se denominan nutrientes. La nutrición es el conjunto de procesos donde los seres vivos intercambian materia y energía con el medio que los rodea. Por medio de la nutrición se obtiene energía y se aportan los nutrientes para crear o regenerar la materia del organismo. La función de nutrición incluye varios procesos: la captación de nutrientes, su transformación, su distribución a todas las células y la eliminación de sustancias de desecho que se producen como resultado del uso que se hace de los nutrientes en las células. Todos estos procesos son comunes tanto para animales como para vegetales. Para que se pueda llevar a cabo la nutrición, los seres vivos poseen órganos y sistemas especializados. En los animales, esos órganos forman parte de los sistemas digestivo, respiratorio, cardiovascular y excretor. De acuerdo a la forma en que obtienen los alimentos, los seres vivos se clasifican en autótrofos y heterótrofos. Son autótrofos los organismos capaces de sintetizar su propia materia orgánica. Es la nutrición propia de las plantas, que utilizan la energía solar y la clorofila presente en los cloroplastos. Los organismos heterótrofos no sintetizan sus alimentos, con lo cual es la nutrición propia de los seres que consumen a otros organismos vivos. La nutrición consiste en tomar nutrientes y oxígeno del medio para obtener energía, para luego recoger y expulsar sustancias de desecho. Se realiza en las siguientes fases: toma de alimentos, transformación de esos alimentos mediante la digestión, absorción de nutrientes, transporte de nutrientes y obtención de energía. Como último paso de la nutrición se realiza la recolección, el transporte y la eliminación de sustancias de desecho producidas en las células.
NUTRICIÓN DE LOS VEGETALES
Las algas y los vegetales se nutren de forma autótrofa. Para ello toman del medio el agua, el dióxido de carbono y las sales minerales. Por medio de las raíces toman el agua y las sales minerales del suelo y por los estomas de las hojas el dióxido de carbono de la atmósfera. Por el tallo se distribuye hacia las hojas el agua y las sales, y hacia todas las partes del vegetal los productos sintetizados en la fotosíntesis. Por lo tanto la raíz, además de fijar el vegetal al suelo absorbe el agua y las sales por unos pelos muy finos que existen en la zona pilífera. Esa agua y sales forman la savia bruta que se transporta por vasos llamados xilema a través de todo el tallo. La fuerza necesaria para que la savia bruta pueda ascender no es otra que la evaporación del agua de las hojas por transpiración.
Una vez que han llegado el agua y las sustancias inorgánicas a la hoja, se absorbe por los estomas de las propias hojas el dióxido de carbono, que junto con la energía del sol y en presencia de clorofila transforman dentro de los cloroplastos la savia bruta en savia elaborada. Esta savia elaborada, rica en azúcares y materia orgánica, es distribuida al resto del vegetal por otro tipo de vasos denominados floema.
Una vez que el vegetal ha adquirido la materia orgánica por fotosíntesis, la utiliza para generar energía. Los vegetales también necesitan de energía para crecer, dar flores y frutos, reponer partes de la planta y relacionarse con el medio. Esa energía la toman del uso que hacen de los azúcares y demás compuestos elaborados en la fotosíntesis. La materia orgánica entra en las mitocondrias de las células y en presencia de oxígeno se realiza la respiración celular. De esta forma, la materia orgánica es transformada en dióxido de carbono (que se elimina a la atmósfera), agua y energía en forma de ATP (trifosfato de adenosina).
Cabe señalar que los vegetales carecen de estructuras especializadas para la excreción de desechos. Por otra parte, la cantidad de desechos vegetales es muy baja. El dióxido de carbono producido por respiración celular se elimina al exterior a través de los estomas de las hojas, aunque una parte de ese gas puede ser reutilizado para la fotosíntesis. Las sustancias nitrogenadas de desecho se emplean para la síntesis de nuevas proteínas. Algunos desechos son almacenados dentro de las células de la propia planta.
NUTRICIÓN DE LOS ANIMALES
Los animales necesitan energía para vivir, pero no pueden tomarla del sol directamente como lo hacen los vegetales. Sólo pueden obtener la energía de la transformación de los alimentos y del oxígeno que toman del aire. Así se realiza la nutrición heterótrofa. Los seres unicelulares toman del medio externo las sustancias que necesitan. En los seres pluricelulares existen células que se especializan en tejidos, éstos se asocian en órganos y los órganos a su vez en sistemas que realizan funciones específicas dentro del organismo general.
Los sistemas que intervienen en la nutrición de los animales son los siguientes:
1- Sistema digestivo: digiere los alimentos para obtener nutrientes, los absorbe para que sean utilizados por las células y elimina la materia no aprovechable en forma de excrementos.
2- Sistema circulatorio: distribuye nutrientes y oxígeno a todas las células del cuerpo y recoge los residuos y el dióxido de carbono llevándolo a los órganos excretores.
3- Sistema respiratorio: toma el oxígeno necesario para la vida celular y expulsa el dióxido de carbono que produjo la célula tras realizar la respiración celular.
4- Sistema excretor: elimina del organismo todas las sustancias nitrogenadas que produce la célula a raíz de su metabolismo.
SISTEMA DIGESTIVO
Es el encargado de transformar los alimentos que ingresan al organismo (ingestión) en sustancias más sencillas (digestión) para que puedan pasar a la sangre (absorción) y de ahí ser distribuidas a todas las células del organismo, desechando todo aquello que no ha sido utilizado (egestión). Vale decir que las etapas que cumple el proceso digestivo son la ingestión, digestión, absorción y egestión. La egestión se produce por defecación, cuando los excrementos son compactos y poseen poco agua (mamíferos) o por deyección, cuando son acuosas y se eliminan por la cloaca (aves).
La mayor parte de los animales tienen un aparato digestivo formado por:
-Un tubo digestivo con una abertura anterior (cavidad bucal) para entrada de alimentos y una salida posterior (ano) para la expulsión de excrementos. Los órganos principales que forman la parte tubular del sistema digestivo son: cavidad bucal, faringe, esófago, estómago, intestino delgado, intestino grueso, recto y ano.
-Glándulas accesorias que colaboran en los procesos digestivos y de absorción, como las glándulas salivales, el hígado, el páncreas y el hepatopáncreas, este último en organismos invertebrados.
La digestión fragmenta y reduce a los alimentos de dos formas:
-Física: a través de la masticación en la cavidad bucal y por los movimientos que realiza el estómago y los intestinos cuando las sustancias ingeridas llegan a estos órganos.
-Química: por la acción de enzimas digestivas producidas a lo largo del tracto digestivo.
Sistema digestivo en los mamíferos
Los órganos que poseen los mamíferos son los siguientes.
Cavidad bucal: contiene órganos accesorios como la lengua y los dientes. La lengua colabora en acomodar los alimentos y mezclarlos con saliva durante la masticación (insalivación), con lo cual forman el bolo alimenticio. Los dientes actúan en la digestión mecánica, ya que se utilizan para cortar, desgarrar, triturar y moler los alimentos. La saliva contiene una enzima llamada ptialina que actúa sobre los hidratos de carbono, poniendo en marcha la digestión química. Por otra parte, ejerce una función mecánica al lubricar la boca y humedecer el alimento que ingresa a la cavidad bucal.
Faringe: una vez que el bocado es deglutido, pasa hacia la faringe (garganta). En los animales superiores, por este órgano pasan los alimentos y el aire que va desde y hacia los pulmones, por lo que es un órgano que pertenece a los sistemas digestivo y respiratorio.
Esófago: es un conducto que nace en la faringe y conduce el bolo alimenticio hacia el estómago.
Estómago: en los mamíferos es el lugar donde se inicia la digestión de las proteínas, gracias a la acción del ácido clorhídrico y de las enzimas provenientes del jugo gástrico.
Intestino delgado: continúa la digestión de las proteínas y se inicia la digestión de las grasas y de los hidratos de carbono, por acción de enzimas del jugo pancreático, del jugo intestinal y de la bilis segregada por el hígado. En el intestino delgado se produce la absorción de la mayor cantidad de nutrientes a través de las vellosidades intestinales. Esos nutrientes pasan a los capilares sanguíneos y linfáticos y se dirigen al hígado, para luego distribuirse a todas las células del organismo.
Intestino grueso: su principal función es concentrar y almacenar los desechos sólidos y transformar el contenido intestinal (quimo) en materia fecal.
Las células presentes en intestino grueso reabsorben agua del quimo, sales minerales y algunas vitaminas.
Recto: última porción del sistema digestivo, ubicado entre el intestino grueso y el ano. La función del recto es almacenar la materia fecal para luego ser expulsada por la abertura anal.
Sistema digestivo en las aves
Es bastante parecido al de los mamíferos, ya que prácticamente poseen los mismos órganos y funciones similares. La cavidad bucal está representada por un pico, con una lengua puntiaguda en su interior, glándulas salivales y ausencia de piezas dentales. El pico se continúa con la faringe y luego con el esófago, que se ensancha en la parte anterior dando lugar al buche, utilizado para almacenar alimento y favorecer su ablandamiento. En algunas especies el buche elabora sustancias nutritivas para alimentar a las crías. Luego continúa el estómago, que se divide en dos partes: una anterior, el proventrículo que segrega jugo gástrico, y una parte posterior, la molleja, de gran musculatura donde se trituran los alimentos con la ayuda de piedritas que las aves tragan para favorecer el macerado. Más tarde el bolo ingresa al intestino que se dispone de manera muy flexuosa
como en los mamíferos. El intestino desemboca en dos ciegos alargados, que a su vez dan origen al recto que desemboca en la cloaca por donde se deyectan los excrementos.
Sistema digestivo en los reptiles
Hay variaciones según sea el tipo de animal que se trate. Las tortugas carecen de dientes, mientras que los caimanes y cocodrilos presentan dentición desarrollada. Las serpientes, algunas venenosas, tienen colmillos dentro de la cavidad bucal. El estómago de los reptiles, de gran capacidad, se continúa con el intestino delgado y luego con el intestino grueso que termina en una cloaca. En las serpientes, tanto el esófago como el estómago tienen una importante capacidad para distenderse, hecho que favorece la deglución de presas de gran tamaño. El hígado y el páncreas de los reptiles cumplen las mismas funciones que en los mamíferos y aves.
Sistema digestivo en los anfibios
Presentan una cavidad bucal, faringe, esófago, estómago, intestino delgado, intestino grueso y cloaca. En general, el sistema digestivo de los anfibios es bastante similar al de los reptiles.
Sistema digestivo en los peces
Formado por un largo tubo que se inicia en la cavidad bucal y se continúa con la faringe, el esófago, el estómago y los intestinos. Como no tienen glándulas salivales se reemplazan por estructuras secretoras de moco. En la parte lateral de la faringe se originan las branquias, órganos de la respiración. De la zona esofágica nace la vejiga natatoria. Una derivación del esófago forma la vejiga natatoria, órgano hidrostático de muchos peces que ayuda a mantener el equilibrio.
Sistema digestivo en los insectos
Está formado por un tubo algo enrollado que se extiende desde la boca al ano. Se divide en tres regiones separadas por esfínteres que regulan el pasaje de los alimentos. Esas regiones son el estomodeo, el mesenterón y el proctodeo.
-Estomodeo: formada por el esófago, el buche (ensanchamiento final del esófago) y los proventrículos, que en su parte final presenta la válvula estomoideal que regula el paso de alimentos hacia la siguiente región.
-Mesenterón: representa el intestino medio, con forma de saco alargado de diámetro uniforme. En su interior presenta pliegues para la absorción de los nutrientes. El mesenterón contiene jugos digestivos y enzimas para la digestión.
-Proctodeo: se divide en íleo, delgado tubo que es continuación del mesenterón y en recto, parte final con forma de saco ubicado en la parte posterior del abdomen.
SISTEMA CARDIOVASCULAR
El sistema cardiovascular (cardiocirculatorio) tiene las siguientes funciones:
-Transportar la sangre con oxígeno y nutrientes hacia todas las células del organismo
-Llevar los desechos celulares y el dióxido de carbono hacia los órganos encargados de su eliminación.
-Transportar hacia los tejidos sustancias como el agua, hormonas, enzimas y anticuerpos, entre otros.
-Mantener constante la temperatura corporal.
Una vez que los heterótrofos han digerido los alimentos en los intestinos y obtenido así los nutrientes, estos son absorbidos hacia la sangre, quien los ser transportará hacia todas las células del organismo.
El transporte de nutrientes se realiza por medio del sistema cardiovascular, formado por el corazón, las arterias, las venas y los capilares sanguíneos, estos últimos muy pequeños y en estrecho contacto con las células del organismo. Es la sangre que corre por dichos vasos quien transporta a las proteínas, glúcidos, lípidos, agua, sales, enzimas, hormonas, oxígeno, etc. hacia todas las células para que puedan cumplir sus funciones vitales.
Los órganos que componen el sistema cardiovascular de los vertebrados son el corazón y los vasos sanguíneos, estos últimos diferenciados en arterias, arteriolas, venas, vénulas y capilares sanguíneos. Las arterias salen del corazón transportando sangre hacia el organismo. Poseen una capa muscular bien desarrollada capaz de soportar la presión de la sangre que es bombeada por el corazón. Las venas llegan al corazón transportando sangre desde el organismo. A diferencia de las arterias, las venas tienen válvulas para evitar el movimiento retrógrado de la sangre. Luego de múltiples ramificaciones donde el diámetro de los vasos arteriales se va reduciendo de centímetros a micrones se forman los capilares sanguíneos, cuya misión es entregar oxígeno y nutrientes a las células y recibir dióxido de carbono y desechos del metabolismo celular.
El corazón presenta aurículas y ventrículos. Las aurículas reciben sangre proveniente de las venas. Los ventrículos impulsan la sangre fuera del corazón.
La circulación de los animales puede ser:
-Simple: cuando la sangre circula solo una vez por el corazón, como en los peces, que poseen una aurícula y un ventrículo.
-Doble: la sangre pasa dos veces por el corazón ya que existe un circuito pulmonar y otro general, tal como sucede en aves y mamíferos. Estos animales tienen dos aurículas y dos ventrículos.
-Incompleta: cuando la sangre venosa se mezcla con la sangre arterial, como en los reptiles y los anfibios.
-Completa: la sangre arterial y la venosa nunca se mezclan (aves y mamíferos).
-Cerrada: cuando la sangre circula únicamente por vasos y no toma contacto con el exterior. Es propia de los anélidos y los vertebrados.
-Abierta: cuando la sangre no circula completamente por los vasos, abriéndose en un tramo con el exterior para bañar directamente a las células. Es propia de moluscos y artrópodos, donde la sangre (hemolinfa) sale de los vasos para entregar nutrientes a los tejidos y luego vuelve a penetrar en los vasos para llegar al corazón.
Los animales inferiores no tienen un verdadero sistema circulatorio (esponjas o celentéreos).
Circulación en las aves y mamíferos
En el corazón de las aves y de los mamíferos existen cuatro cámaras: dos aurículas, una derecha y otra izquierda y dos ventrículos, derecho e izquierdo. La sangre pobre en oxígeno recogida de todas las células del organismo ingresa a la aurícula derecha del corazón a través de las venas cavas. Pasa al ventrículo derecho, luego a la arteria pulmonar y llega a los pulmones para oxigenarse. Esa sangre oxigenada es conducida por las arterias pulmonares al corazón, más precisamente a la aurícula izquierda. La sangre pasa luego al ventrículo izquierdo que la impulsa con gran presión hacia todo el cuerpo a través de la arteria aorta.
La circulación de las aves y mamíferos es doble, cerrada y completa, ya que la sangre atraviesa dos veces el corazón, no se comunica con el exterior y nunca se mezcla.
Circulación en los reptiles y anfibios
Poseen un corazón con tres cavidades, dos aurículas (derecha e izquierda) y un ventrículo. La sangre desoxigenada de todo el cuerpo llega a la aurícula derecha, pasa al ventrículo y llega a los pulmones a través de la arteria pulmonar. En los pulmones se oxigena y regresa por las venas a la aurícula izquierda, pasa nuevamente al único ventrículo y es llevada por la arteria aorta a todo el organismo. Los reptiles y anfibios tienen una circulación doble, cerrada e incompleta. No obstante, la mezcla entre la sangre oxigenada y desoxigenada es menor, ya que el ventrículo está parcialmente dividido.
El cocodrilo, uno de los mayores predadores del planeta, es un reptil cuyo corazón posee cuatro cavidades bien definidas (dos aurículas y dos ventrículos), como las aves y los mamíferos.
Circulación en los peces
El corazón de los peces tiene forma de tubo, con una aurícula y un ventrículo. La sangre desoxigenada es transportada por las venas hacia la aurícula y luego al ventrículo, que la impulsa hacia las branquias para que pueda oxigenarse. Luego circula por las arterias y llega a todas las células del organismo para entregar oxígeno y nutrientes. Es de notar que la sangre pasa una sola vez por el corazón en cada circuito. Es por ello que la circulación de los peces es simple, cerrada y completa. Los anfibios no adultos, como los renacuajos, tienen una circulación similar a la de los peces.
Circulación en los insectos
Estos animales poseen un corazón y un solo vaso que transporta hemolinfa. El corazón tiene forma de tubo, con aberturas laterales llamadas ostiolos. La hemolinfa circula por todo el cuerpo y luego regresa al corazón, de ahí a una pequeña arteria dorsal y luego a todos los tejidos para irrigarlos nuevamente. La hemolinfa distribuye todos los nutrientes a las células pero no el oxígeno, que es llevado exclusivamente por el sistema respiratorio a través de las tráqueas.
SISTEMA RESPIRATORIO
La función del sistema respiratorio es tomar el oxígeno de la atmósfera o del agua (peces) y llevarlo, a través del sistema circulatorio, a las células del organismo. También actúa desalojando el dióxido de carbono producido en las células como material de desecho. La respiración de los vertebrados terrestres consiste en una inspiración, donde penetra el oxígeno atmosférico por las cavidades nasales rumbo a los pulmones para ser entregado por la sangre a las células, y en una espiración, donde el dióxido de carbono es eliminado al exterior. El intercambio que se produce entre el oxígeno y el dióxido de carbono se denomina hematosis.
En los distintos organismos animales existen diferentes tipos de respiración.
-Respiración pulmonar
Los pulmones son las estructuras respiratorias que toman contacto con el exterior por medio de una serie de tubos. Están irrigados por una gran cantidad de capilares sanguíneos. Los pulmones pueden presentar forma de saco, como en mamíferos, reptiles y anfibios, o forma tubular, como los sacos aéreos de las aves.
-Respiración branquial
Las branquias son estructuras propias de animales de vida acuática, como los peces, anfibios, crustáceos y moluscos. Hay branquias externas y branquias internas, estas últimas más evolucionadas.
-Respiración traqueal
Es la que poseen los insectos y artrópodos terrestres, mediante un sistema de tubos llamados tráqueas. Estas estructuras ponen en contacto el oxígeno atmosférico con todas las células del organismo animal. Como se mencionó anteriormente, el sistema cardiocirculatorio de los insectos no participa en el transporte de oxígeno, ya que la circulación abierta que poseen es muy lenta para tal efecto. Los tubos traqueales se conectan con el exterior por medio de orificios llamados espiráculos. -Respiración cutánea
El intercambio gaseoso se efectúa a través de la piel, como sucede en los gusanos terrestres o en animales acuáticos, como medusas y esponjas. Los anfibios también recurren a este tipo de respiración, que se complementa con la respiración pulmonar como en ranas, sapos y salamandras.
Sistema respiratorio en los mamíferos
Los pulmones tienen un gran desarrollo de su superficie interna. El aire inspirado penetra por las cavidades nasales, pasa por la faringe, la laringe y la tráquea. Esta estructura se bifurca en el tórax y da origen a dos bronquios, que penetran en los pulmones y tras sucesivas ramificaciones dan lugar a la formación de los bronquiolos. Estos también se ramifican en bronquiolos de diámetro aún menor, que transportan el aire inspirado hasta los sacos alveolares, formados por muy pequeñas cámaras, los alvéolos, donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre (hematosis).
Sistema respiratorio en las aves
Los pulmones de las aves tienen forma de conductos donde el aire circula en una sola dirección. Además, poseen grandes bolsas llamados sacos aéreos, que tienen conexión con los pulmones, ya que se ubican por delante y por detrás. A diferencia de los mamíferos que poseen alvéolos para el intercambio gaseoso, las aves tienen parabronquios para tal efecto. El aire inspirado pasa de la boca a los sacos aéreos posteriores, luego a los parabronquios donde se efectúa el intercambio gaseoso y finalmente a los sacos aéreos anteriores, para ser eliminados con la espiración. El sistema posee válvulas para evitar la dirección retrógrada del aire. En determinadas especies, los sacos aéreos se introducen en los huesos.
Sacos aéreos
Sistema respiratorio en los reptiles
La respiración de estos animales es por medio de pulmones bien desarrollados, hecho que le permite la vida terrestre. El aire entra y sale del organismo a raíz de movimientos de los músculos del tórax. Las serpientes respiran a través de un solo pulmón alargado que tiene considerable desarrollo.
Sistema respiratorio en los anfibios
Los pulmones de estos animales suelen ser pequeños. El aire que por inspiración toman por los orificios nasales llena toda la cavidad bucal. Luego cierran los orificios nasales y suben el piso de la boca, obligando así a que el aire pase a los pulmones. Al ser insuficiente este tipo de respiración, los anfibios también recurren a la respiración cutánea, por lo que deben mantener en forma permanente la piel muy húmeda.
Sistema respiratorio en los peces
El intercambio gaseoso se realiza a través de prolongaciones de la piel llamadas branquias. Estas estructuras son simétricas y se ubican detrás de la cabeza. Las branquias están rodeadas de vasos sanguíneos que favorecen la entrada de oxígeno y la salida de dióxido de carbono. En los peces con esqueleto óseo, las branquias están cubiertas y protegidas por una serie de huesos llamados opérculo. Cuando el pez abre la boca penetra el agua, pasa a la faringe y el opérculo se cierra. Al cerrar la boca, el opérculo se abre para que el agua pase por las branquias entregando el oxígeno del agua. Los peces con esqueleto cartilaginoso (tiburones y rayas) carecen de opérculo, con lo cual las branquias se comunican de manera directa con el exterior.
Sistema respiratorio en los insectos
En la superficie del cuerpo se disponen unos orificios pequeños, los estigmas, por donde el oxígeno ingresa a dos troncos traqueales dispuestos en posición dorsal. A medida que progresan dentro del organismo, los túbulos traqueales van reduciendo su diámetro hasta llegar a las células, lugar donde se efectúa por difusión el intercambio gaseoso.
SISTEMA EXCRETOR
Las funciones del sistema excretor son mantener constantes en el medio interno las sustancias fundamentales para la existencia, y eliminar del organismo los productos de desecho del metabolismo celular. Así como el sistema respiratorio se encarga de expulsar el dióxido de carbono de la circulación, es el sistema excretor el responsable de eliminar las sustancias nitrogenadas de la sangre, otro de los desechos del metabolismo celular. Algunas sustancias también pueden ser eliminadas a través de la piel, aunque en menor cantidad. Los organismos poco evolucionados carecen de sistema excretor, ya que eliminan los desechos directamente al medio en donde viven.
Los productos nitrogenados de desecho se eliminan, según el organismo que se trate, como urea, ácido úrico y amoníaco.
La urea, cuya fórmula abreviada es (NH2)2CO, resulta ser una sustancia tóxica que no obstante puede permanecer en el organismo a bajas concentraciones. Los animales que eliminan urea, llamados ureotélicos, son los mamíferos, los quelonios (tortugas), los tiburones, las rayas y los anfibios adultos.
Aquellos animales limitados para acumular importantes cantidades de agua, como las aves, o que deban restringir pérdidas hídricas, como los reptiles o los artrópodos, eliminan los productos nitrogenados de desecho como ácido úrico (C5H4N4O3), en forma sólida y sin pérdida de agua. Este grupo de organismos se denomina uricotélicos.
La eliminación de productos nitrogenados en forma de amoníaco (NH3) es propia de los peces con esqueleto óseo. El amoníaco es muy tóxico, por lo que debe ser expulsado del organismo rápidamente y tomar contacto con el agua. Es por esa razón que este tipo de eliminación es propia de animales acuáticos. A los organismos que excretan amoníaco como desecho se los llama amoniotélicos.
El órgano excretor en organismos vertebrados (mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces) es el riñón, formado por minúsculos túbulos denominados nefrones. Estas estructuras se encargan de filtrar la sangre, recuperando las sustancias útiles para el organismo (agua, sales) y eliminando los desechos nitrogenados y exceso de agua en forma de orina.
Sistema excretor en los mamíferos
La orina formada en los riñones circula por dos finas estructuras tubulares, los uréteres, que desembocan en una vejiga, lugar donde se almacena esa orina. De la vejiga nace un conducto, llamado uretra, por donde la orina sale al exterior.
Sistema excretor en las aves, reptiles y anfibios
La orina sale de los riñones por los uréteres que desembocan en la cloaca, junto con el intestino y los conductos del sistema reproductor.
Sistema excretor en los peces
Estos organismos eliminan la orina directamente hacia el agua. La orina de los peces es escasa y muy concentrada.
Sistema excretor en los insectos
Poseen túbulos cerrados en un extremo y abiertos en el otro. Este último desemboca en los intestinos. Dichas estructuras, denominadas tubos de Malpighi, absorben sustancias útiles de la cavidad interna del cuerpo y expulsa los desechos nitrogenados hacia el intestino.
Gracias a los mecanismos de reproducción de las diversas especies, los seres vivos permanecen en el planeta, evolucionan, se adaptan. Pero estos mecanismos se relacionan, también, con las posibilidades de cada especie o de cada grupo.
La reproducción es un conjunto de procesos de los que surge un individuo nuevo a partir de otro u otros que ya existen.
TIPOS DE REPRODUCCION:
Existen dos tipos de reproducción, la sexual y la asexual. En general, las especies tienen una forma para reproducirse, sin embargo, también existe que en una misma especie se den las dos formas.
Se denomina reproducción asexual cuando a partir de un solo organismo, ya sea uni o pluricelular, se originan nuevos individuos idénticos a su progenitor. Estos nuevos individuos de origen asexual son idénticos a sus precursores porque poseen la misma información hereditaria o genética.
Se denomina reproducción sexual si el proceso para engendrar un nuevo individuo involucra al menos a dos individuos. Los individuos que surgen por reproducción sexual no son idénticos a sus progenitores, su información hereditaria es novedosa y es resultado de la combinación de información genética que aportaron sus antecesores.
MITOSIS Y MEIOSIS:
La reproducción, ya sea asexual o sexual, se relaciona con la forma en que se produce la división de las células y cómo son las células que surgen de esta división en cuanto a su información hereditaria. Si de la división celular se originan células con la misma cantidad de información hereditaria que las células originarias, el proceso se llama mitosis. en cambio, si de la división celular se forman células con la mitad de información genética de la célula progenitora, el proceso se denomina meiosis.
TIPOS DE REPRODUCCIÓN ASEXUAL
La reproducción asexual asegura la continuidad o de perpetuación de la especie porque cada individuo puede realizarla sin depender del encuentro con otro semejante. Entre las formas asexuales de reproducción se encuentran las siguientes:
División o fisión binaria, fisión múltiple, gemación, fragmentación y partogenósis:
REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN UNICELULARES.
La división binaria y la fisión múltiple son habituales entre los organismos unicelulares como las moneras (bacterias y arquibacterias). Mientras la división binaria produce un par de individuos, la fisión múltiple produce varios individuos. La gemación en unicelulares también produce dos individuos pero con tamaños diferentes. Por ejemplo, las levaduras que son hongos unicelulares reproducen por gemación.
VIDEOS DE LA REPRODUCCIÓN:
EN LOS MONERAS O BACTERIAS
REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN PLURICELULARES
La reproducción asexual en los individuos pluricelulares se produce por gemación, fragmentación y partenogénesis. La gemación en multicelulares consiste en la multiplicación celular en zonas específicas del cuerpo. Por ejemplo, sobre el cuerpo de animales (como esponjas, hidras, medusas y corales) brotan y crecen grupos de células que adquieren la forma del individuo que los engendra y sostiene, hasta el punto en el que estos vástagos se desprenden por movimientos bruscos del agua en la que viven. Al liberarse de su progenitor, los pequeños individuos nuevos quedan a la deriva hasta que se posan sobre alguna roca donde desarrollan su proceso vital.
La fragmentación consiste en la generación de un individuo nuevo a partir de un fragmento que se desprende del cuerpo del individuo original. De cada fragmento se reestablece la forma del individuo original por la reproducción de cada célula. Este tipo de reproducción es habitual en algas marinas, estrellas de mar y en vegetales. En las plantas, la fragmentación, también llamada multiplicación vegetativa, es aprovechada por los humanos para producir, a partir de un solo individuo, un cultivo de cientos de plantas idénticas. De esta forma, se puede elegir de un grupo de plantas da un individuo que se destaque, por ejemplo, por producir mejores frutos que las demás.
La partenogénesis produce individuos nuevos a partir de células originadas exclusivamente en individuos femeninos. Un caso habitual se produce entre las abejas: la abeja reina produce células femeninas u óvulos de los que por multiplicación celular se forman abejas macho o zánganos.
La reproducción sexual requiere de dos células: una masculina y una femenina. Habitualmente las células se encuentran en individuos diferentes, pero en algunas especies ambas células se encuentran en el mismo individuo.
Este tipo de reproducción está presente en todos los seres vivos, desde las bacterias hasta los animales y plantas más complejos. Dentro de una misma especie los individuos diferentes entres sí y está variabilidad se explica a partir de la reproducción sexual. En comparación con la reproducción asexual, la sexual requiere un gasto de energía mayor. Por ejemplo, los animales deben usar mucha energía para buscar pareja y, además, tener éxito en su conquista; las plantas, por su parte, invierten mucha energía para producir millones de células que participan de la reproducción sexual.
La meiosis y la reproducción sexual.
La meiosis produce células denominadas células sexuales o gametas que contienen la mitad de la información genética que caracteriza a cada especie. dentro de una especie los seres vivos se dividen en machos y hembras de acuerdo con qué tipo de células sexuales produzcan. Las gametas pueden ser masculinas o femeninas. Para que se forme un individuo nuevo mediante este tipo de reproducción es imprescindible que se produzca la unión de las gametas que forman un cigoto. Este proceso de fusión de células masculinas y femeninas se denomina fecundación. La fecundación puede ser externa si la unión de las gametas se produce fuera del cuerpo de la hembra o interna si la fusión de las gametas ocurre en el interior del cuerpo femenino.
Reproducción sexual en protistas, hongos y plantas
Las bacterias se reproducen por conjugación y para lograrlo tienen que aproximarse entre sí. Es decir, estos seres vivos se trasladan y se encuentran. esto favorece el encuentro sexual. No ocurre lo mismo en muchos protistas, los hongos y las plantas, que son incapaces de desplazarse.
Los hongos tienen su cuerpo formado por unos filamentos multicelulares, llamados hifas, que se agrupan y forman el micelio. Por lo general, el micelio o cuerpo vegetativo del hongo crece incesantemente bajo tierra en condiciones ambientales adecuadas. Pero, si este contexto se modifica, algunas hifas denominadas cepa masculina y cepa femenina se fusionan en el micelio secundario y desarrollan una estructura que se encargará a de la reproducción sexual, llamado micelio terciario. El micelio terciario es la parte visible de los llamados hongos de sombrero. En este micelio terciario, los extremos de las hifas surgidas de la fusión de las cepas + y - se transforman en basidios donde se formarán las esporas de las que germinarán nuevos hongos.
Por su parte, las plantas, particularmente las que tienen flores, poseen estructuras especializadas para producir gametas, llamadas gametofitos. El gametofito masculino es el polen y el femenino es el saco embrionario. Cada planta con flor produce millones de granos de polen que pueden ser transportados hasta otras flores, de la misma o de otra planta. Cada grano de polen contiene una gameta masculina que puede fecundar a un óvulo contenido en el saco embrionario. Como producto de esta fecundación se producirá una semilla que al germinar producirá una nueva planta.
VIDEOS:
REPRODUCCIÓN EN LAS PLANTAS
EN LOS HONGOS
EN LOS PROTISTAS:
La reproducción sexual en los animales
En los animales más simples, las gametas es decir, las células especializadas para la reproducción, pueden ser producidas por cualquier parte del cuerpo. Por ejemplo, los cnidarios y los platelmintos parásitos producen gametas en distintas zonas de su cuerpo; sin embargo, la mayoría de los animales posee órganos especiales llamados gónadas en los que se producen las gametas. Las gónadas masculinas se llaman testículos y sus gametas se denominan espermatozoides. Las gónadas femeninas se denominan ovarios y las gametas que producen se denominan óvulos. Los espermatozoides tienen movilidad propia pero son mucho más pequeños que los óvulos que carecen de movilidad.
Además, muchos animales como los artrópodos y vertebrados poseen estructuras especiales para transportar y alojar a las gametas y al cigoto. Por lo general, los sistemas reproductores están conformados por conductos o gonoductos que transportan gametas. Entre los animales que viven en el medio acuático la fecundación es externa y esto se relaciona con la posibilidad de que los espermatozoides y los óvulos se fecunden en el agua. Los gonoductos conducen las gametas hacia el exterior del cuerpo que es el medio acuático. En cambio, los animales que no se reproducen en el agua, un medio no favorable para la fecundación externa, logran fecundarse mediante fecundación interna. Para lograr el encuentro entre las gametas, los animales que se reproducen en el medio aeroterrestre poseen órganos copuladores como la vagina de las hembras y el pene de los machos. De esta forma, los espermatozoides que se forman en los testículos circulan por los gonoductos masculinos y mediante el pene, en el momento de la cópula, son depositados en la vagina de la hembra. Ya dentro del cuerpo de la hembra, los espermatozoides se desplazan por la vagina y los gonoductos femeninos hasta encontrar y fecundar a los óvulos producidos por los ovarios.
VIDEOS SOBRE REPRODUCCIÓN SEXUAL EN ANIMALES
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LOS HERMAFRODITAS:
En algunos animales invertebrados, como los anélidos y caracoles, y en la mayoría de las plantas, las gametas pueden provenir de un mismo individuo. Se trata de organismos hermafroditas que producen tanto células sexuales femeninas como masculinas. Generalmente, la fecundación en estos individuos es cruzada, es decir, las gametas masculinas de un individuo fecundan a las células sexuales femeninas del otro individuo y viceversa. HERMAFRODITISMO
