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INTRODUCCIÓN
Como está expresado en la estrategia curricular del Departamento de Física de la Universidad Central de Las Villas en función de la Defensa Nacional, al tomar en consideración la idea de esta estrategia y su extensión a las diferentes carreras de la Educación Superior en nuestro país, el trabajo educativo debe ocupar el primer lugar en el desarrollo de valores como la ética, la honestidad científica, la responsabilidad y el compromiso social. Obviamente, ello lleva implícito la consolidación de los sentimientos patrióticos, cívicos y morales en los futuros profesionales de nuestra nación. Estos valores permean y rebasan su connotación profesional y, al trascender el contexto del especialista universitario, se expresan en el plano de las convicciones y las motivaciones.
El funcionamiento de los medios de combate y otros componentes de nuestro sistema defensivo está regido en una importante proporción por las leyes de la Física, en cuyo cumplimiento tienen lugar los fenómenos y procesos físicos, lo que queda sintetizado en los conceptos correspondientes. Esto trae a colación la trilogía fenómeno-proceso-concepto, introducida y reiterada en diferentes trabajos. En el primero, «Fundamentos de una concepción de desarrollo del pensamiento físico-matemático» (Nieto Sánchez, 2016), se establece una analogía entre el pensamiento táctico (militar) y el pensamiento físico-matemático, a partir del estímulo de potencialidades creativas en ambos tipos de pensamiento. Desde esta analogía, son discutidas las cuestiones fundamentales para desarrollar el pensamiento físico-matemático en la formación de físicos y otros especialistas de acuerdo con sus perfiles profesionales. Así, se describe un procedimiento esencial para el desarrollo de este pensamiento en la Física Teórica con alcance a la Física General en sus diferentes campos y niveles. También están presentes, en la Doctrina Militar de nuestro país y en la concepción defensiva que la completa como un todo estratégico, los aportes de otras disciplinas académicas muy importantes. Algunas de ellas se incluyen en este trabajo en relación con la defensa nacional y la seguridad nacional.
Como es igualmente obvio, se añaden a la bibliografía los principales exponentes de nuestra Guerra de Liberación Nacional y de la lucha clandestina contra la tiranía de Batista, de la concepción estratégica de Guerra de Todo el Pueblo (GTP), de la lucha armada irregular y de guerrillas, del enfrentamiento al enemigo imperialista hasta las últimas consecuencias mediante el combate defensivo territorial (CDT), extendido a toda la nación con el lógico descuelle del Comandante en Jefe Fidel Castro Ruz, del General de Ejército Raúl Castro Ruz y del Comandante Ernesto Guevara de la Serna. Además, no faltan otros exponentes de nuestros valores éticos y de la prédica martiana, así como el internacionalismo de la Revolución Cubana en algunas obras literarias representativas.
En la Universidad Central de Las Villas se cuenta con una amplia experiencia en el empleo de sus potencialidades en la preparación integral de los estudiantes para la defensa nacional y la seguridad nacional. Esto abarca un conjunto de dimensiones cuya eficacia de aplicación fue validada científicamente en la primera década de este siglo, en las que la interrelación curricular tiene una función de especial peso, pues incluye el empleo, en interés de la preparación militar de los estudiantes, de los contenidos de las asignaturas que forman parte de las disciplinas de las carreras que pueden cumplir esa función. Además, interrelaciona las estrategias de Preparación Para la Defensa (PPD) de cada carrera y emplea también la extensión universitaria con el propósito de trasladar de una a otra carrera la información de interés para la preparación militar, y asociada a las aplicaciones militares en general, aportada por los contenidos de las asignaturas a los estudiantes que no tienen esos contenidos en sus planes de estudio. Esto permite acceder a la información con independencia de la carrera.
Esta dimensión se complementa directamente con la dimensión táctico-conceptual. Incluye, entre otros componentes, el empleo de los recursos materiales y la tecnología académica del conjunto de facultades universitarias, así como otros recursos materiales de empleo factible, además de las disciplinas y asignaturas curriculares en interés de la preparación táctica en el terreno y de la propia extensión universitaria de forma multilateral. Esa experiencia, corroborada en la teoría, la práctica y el experimento, está recogida en la tesis doctoral «Una concepción pedagógica para apoyar la preparación militar de los estudiantes en la Universidad Central de Las Villas» (Nieto Sánchez, 2009). En este contexto se inscriben las aplicaciones que se exponen a continuación junto a los contenidos que las sustentan.
1. APLICACIONES DE LA FÍSICA EN FUNCIÓN DE LA DEFENSA
Como resultado de las investigaciones realizadas, las siguientes tablas resumen la contribución de la Física General (Tabla 1) y otras disciplinas de la carrera de Física, Matemática (Tabla 2), Inglés (Tabla 3), Computación (Tabla 4), Electrónica (Tabla 5), Educación Física (Tabla 6), Optativas (Tabla 7), a la preparación para la defensa nacional y la seguridad nacional.
Luego de lo resumido en las tablas anteriores, puede concluirse que:
Cada asignatura y disciplina tiene la responsabilidad de buscar elementos de contribución y apoyo a la preparación para la defensa que complementen y enriquezcan los aquí expuestos.
La disciplina Física Teórica puede repetir muchos de los elementos expuestos para la Física General, pero con un nivel de profundidad mayor, además de agregar sus propios elementos de contribución.
Un ejemplo de esto último lo constituye el estudio e interpretación de los potenciales retardados en relación con sistemas de cargas eléctricas en movimiento, en un contexto de campos electromagnéticos variables.
Otro ejemplo, de alcance muy general y multifacético, es el empleo de los contenidos de la Física Estadística en interés de la preparación de los estudiantes de Licenciatura en Física para la defensa nacional y la seguridad nacional.
2. DESARROLLO DE ALGUNAS APLICACIONES
A continuación se desarrollan algunas de estas aplicaciones en balística interior y exterior:
Fenómeno del disparo: cuando el percutor del arma golpea la cápsula fulminante, la chispa que se produce incendia la pólvora del cartucho. La pólvora que se va quemando da origen a una gran cantidad de gases que generan una alta presión dentro de la vaina. El aumento de la presión de los gases desprende el proyectil de la vaina y lo empuja por el interior del ánima del cañón rápidamente, cada vez con mayor velocidad.
La presión aumenta en la primera fracción de tiempo en condiciones de volumen constante. Los gases presionan las paredes de su entorno próximo en virtud de las fuerzas determinadas por la interacción de las moléculas del gas y las propias paredes. En estas condiciones aumenta proporcionalmente la temperatura de los gases, y por la rápida conducción de calor del entorno y la de toda el arma, sobre todo la de sus partes metálicas.
Al salir los gases al exterior, producen un estampido acompañado de una llamarada que denominamos fogonazo. El estampido es el resultado de la combinación de dos causas. Por un lado, la irrupción violenta de los gases producidos por la combustión de la pólvora en el aire circundante que da lugar a la interacción de las moléculas gaseosas de ambas partes. El impacto de los gases de la combustión más calientes, que se expanden al salir del arma, con la porción del aire que se halla en las inmediaciones de la boca del cañón es el equivalente gaseoso de las olas que rompen en un acantilado. En ninguno de los dos casos, además, se cumple el principio de superposición. El fogonazo es el resultado de una mezcla peculiar de la ionización gaseosa asociada a la alta temperatura generada en el proceso y la propia combustión del oxígeno.
Fenómeno del disparo en el caso de un lanzacohetes: en el lanzacohetes, cuando la aguja percutora golpea la cápsula fulminante, la chispa que se produce incendia la pólvora de la carga de proyección. Los gases de la pólvora de la carga de proyección se desplazan hacia atrás a gran velocidad tratando de salir al exterior. El movimiento vertiginoso hacia atrás de los gases da lugar a una fuerza reactiva en dirección contraria (luego, hacia adelante) que mueve el cohete hacia el frente. En estas condiciones se cumple la conservación de la cantidad de movimiento del sistema gases-cohete. Es por esto que el lanzacohetes es un arma reactiva.
Cuando el cohete abandona la boca del tubo, sus aletas, que estaban enrolladas en el interior, se abren, al quedar libres, y estabilizan el vuelo del cohete en el aire.
Después de abandonar la boca del cañón del arma, el proyectil queda influido en su movimiento por la resistencia del aire y por la acción de la fuerza gravitatoria. Si se toma en cuenta la resistencia (fricción) del aire, nos hallamos frente a una fuerza de fricción que depende de la velocidad del proyectil, que se corresponde con la fuerza de arrastre que experimenta un cuerpo que se mueve en un medio fluido, en este caso el aire. Esta fuerza de fricción aumenta con la velocidad.
Si se considera el movimiento bidimensional del proyectil que ha sido disparado con un ángulo mayor que cero y menor que 90 grados respecto a la dirección horizontal, bajo la acción de la fuerza de fricción del aire y de la fuerza debida a la gravedad terrestre, la trayectoria no será simétrica respecto a la altura máxima y el movimiento descendente será mucho más empinado (más próximo a la vertical) que el ascendente. Cuando la resistencia del aire es tenida en cuenta, el alcance y la altura máxima se reducen en comparación con los valores que alcanzarían para el mismo ángulo de disparo y la misma velocidad inicial del proyectil si se despreciara la fricción del aire.
En el movimiento de obuses de artillería de largo alcance habría que considerar, además, el efecto de la pseudofuerza, también llamada fuerza de Coriolis y, en consecuencia, hacer correcciones de tiro por el efecto Coriolis de la rotación de la Tierra. Por ejemplo, para un obús típico de 10 km de alcance el efecto Coriolis puede causar una desviación de hasta 20 metros.
La fuerza de Coriolis, en el contexto de la Mecánica, es precisamente una pseudofuerza. Algunos la llaman fuerza ficticia y parece actuar sobre un cuerpo cuando se observa este desde un sistema de referencia en rotación. Las pseudofuerzas o fuerzas ficticias solo aparecen cuando se examina un sistema de objetos, un cuerpo o una partícula desde un sistema de referencia acelerado. Si se examinan desde un sistema de referencia no acelerado, todas las llamadas fuerzas ficticias desaparecen.
CONCLUSIONES
En este trabajo han sido expuestas y vinculadas a los contenidos que las sustentan un conjunto de aplicaciones de la Física y otras disciplinas que forman parte del plan de estudio de la Licenciatura en Física, pero que también están presentes como disciplinas académicas en otras carreras de la educación superior, en función de la defensa nacional y la seguridad nacional.
Mediante la extensión universitaria es posible trasladar estas aplicaciones a las demás especialidades que se cursan en las universidades cubanas, independientemente de las asignaturas y disciplinas que conformen sus respectivos planes de estudio. Con ello se pretende hacer un aporte a la preparación integral de los estudiantes universitarios para su potencial participación en el sistema defensivo territorial de nuestro país.
El Departamento de Física sigue trabajando en el enriquecimiento de tales aplicaciones en las carreras involucradas y a su consecución exhorta a las demás dependencias universitarias, de acuerdo con los perfiles correspondientes.
