Una superficie , como el término se usa más generalmente, es la capa más externa o más alta de un objeto físico o espacio. [1] [2] Es la parte o región del objeto que un observador puede percibir primero mediante los sentidos de la vista y el tacto , y es la parte con la que interactúan por primera vez otros materiales. La superficie de un objeto es más que "un simple sólido geométrico", sino que está "llena, esparcida o impregnada de cualidades perceptibles como el color y la calidez". [3]
El concepto de superficie se ha abstraído y formalizado en matemáticas , específicamente en geometría . Dependiendo de las propiedades en las que se haga hincapié, existen varias formalizaciones de este tipo no equivalentes, que se denominan todas superficie , a veces con algún calificativo, como superficie algebraica , superficie lisa o superficie fractal .
El concepto de superficie y su abstracción matemática se utilizan ampliamente en física , ingeniería , gráficos por computadora y muchas otras disciplinas, principalmente para representar las superficies de objetos físicos. Por ejemplo, al analizar las propiedades aerodinámicas de un avión , la consideración central es el flujo de aire a lo largo de su superficie. El concepto también plantea ciertas preguntas filosóficas, por ejemplo, qué tan gruesa es la capa de átomos o moléculas que pueden considerarse parte de la superficie de un objeto (es decir, dónde termina la "superficie" y comienza el "interior"), [ 2] [4] y los objetos realmente tienen una superficie si, a nivel subatómico, nunca entran en contacto con otros objetos. [5]
Percepción de superficies
La superficie de un objeto es la parte del objeto que se percibe principalmente. Los seres humanos equiparan ver la superficie de un objeto con ver un objeto. Por ejemplo, al mirar un automóvil, normalmente no es posible ver el motor, la electrónica y otras estructuras internas, pero el objeto aún se reconoce como un automóvil porque la superficie lo identifica como uno. [6] Conceptualmente, la "superficie" de un objeto se puede definir como la capa superior de átomos. [7] Muchos objetos y organismos tienen una superficie que de alguna manera es distinta de su interior. Por ejemplo, la cáscara de una manzana tiene cualidades muy diferentes a las del interior de la manzana, [8] y la superficie exterior de una radio puede tener componentes muy diferentes a los del interior. Pelar la manzana constituye la remoción de la superficie, dejando finalmente una superficie diferente con una textura y apariencia diferente, identificable como una manzana pelada. Quitar la superficie exterior de un dispositivo electrónico puede hacer que su propósito sea irreconocible. Por el contrario, eliminar la capa más externa de una roca o la capa más alta de líquido contenida en un vaso dejaría una sustancia o material con la misma composición, solo ligeramente reducido en volumen.
En matemáticas
En matemáticas , una superficie es, en términos generales, un objeto similar a un plano pero que no necesita ser plano. Por tanto, una superficie es una generalización de un plano, en el sentido de que la curvatura no es necesariamente cero. Esto es análogo a una curva de la generalización de un (recta) línea .
Existen varias definiciones más precisas, según el contexto y las herramientas matemáticas que se utilicen para el estudio. Las superficies matemáticas más simples son planos y esferas en el espacio tridimensional euclidiano . La definición exacta de una superficie puede depender del contexto. Normalmente, en geometría algebraica , una superficie puede cruzarse a sí misma (y puede tener otras singularidades ), mientras que, en topología y geometría diferencial , puede que no.
Una superficie es un espacio bidimensional ; esto significa que un punto en movimiento en una superficie puede moverse en dos direcciones (tiene dos grados de libertad ). En otras palabras, alrededor de casi todos los puntos, hay un parche de coordenadas en el que se define un sistema de coordenadas bidimensional . Por ejemplo, la superficie de la Tierra se parece (idealmente) a una esfera bidimensional , y la latitud y la longitud proporcionan coordenadas bidimensionales en ella (excepto en los polos y a lo largo del meridiano 180 ).
En las ciencias fisicas
Muchas superficies consideradas en física y química ( ciencias físicas en general) son interfaces . Por ejemplo, una superficie puede ser el límite idealizado entre dos fluidos (la superficie del mar) o el límite idealizado de un sólido (la superficie de una bola). En dinámica de fluidos , la forma de una superficie puede definirse por la tensión superficial . Sin embargo, son superficies solo a escala macroscópica . A escala microscópica , pueden tener cierto grosor. A escala atómica , no se ven en absoluto como una superficie, debido a los huecos formados por espacios entre átomos o moléculas .
Otras superficies consideradas en física son frentes de onda . Uno de estos, descubierto por Fresnel , es llamado superficie de onda por los matemáticos.
La superficie del reflector de un telescopio es un paraboloide de revolución .
Otras ocurrencias:
- Burbujas de jabón , que son ejemplos físicos de superficies mínimas.
- Superficie equipotencial en, por ejemplo, campos de gravedad
- superficie de la Tierra
- Ciencia de superficie , el estudio de los fenómenos físicos y químicos que ocurren en la interfaz de dos fases.
- Metrología de superficie
- Onda superficial , una onda mecánica
- Límites atmosféricos ( tropopausa , borde del espacio , plasmapausa , etc.)
En gráficos por computadora
Uno de los principales desafíos en los gráficos por computadora es la creación de simulaciones realistas de superficies. En aplicaciones técnicas de gráficos por ordenador 3D ( CAx ), tales como diseño asistido por ordenador y la fabricación asistida por ordenador , las superficies son una forma de representar objetos. Las otras formas son estructura alámbrica (líneas y curvas) y sólidos. Las nubes de puntos también se utilizan a veces como formas temporales de representar un objeto, con el objetivo de utilizar los puntos para crear una o más de las tres representaciones permanentes.
Referencias
- ^ Sparke, Penny y Fisher, Fiona (2016). El compañero de Routledge para estudios de diseño . Nueva York: Routledge . pag. 124. ISBN 9781317203285. OCLC 952155029 .
- ^ a b Sorensen, Roy (2011). Ver cosas oscuras: la filosofía de las sombras . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford . pag. 45. ISBN 9780199797134. OCLC 955163137 .
- ^ Butchvarov, Panayot (1970). El concepto de conocimiento . Evanston: Prensa de la Universidad de Northwestern . pag. 249 . ISBN 9780810103191. OCLC 925168650 .
- ^ Paseo, Avrum (1988). Superficies . Minneapolis: Prensa de la Universidad de Minnesota . pag. 205 . ISBN 9780816616947. OCLC 925290683 .
- ^ Plesha, Michael; Gray, Gary y Costanzo, Francesco (2012). Ingeniería Mecánica: Estática y Dinámica (2ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill Higher Education . pag. 8. ISBN 9780073380315. OCLC 801035627 .
- ^ Butchvarov (1970) , p. 253.
- ^ Paseo (1988) , p. 54.
- ^ Paseo (1988) , p. 81.