Latex, escribiendo con clase (parte 3)

Un episodio más de esta serie de escritos dedicados a LaTeX. Una entrega imperdible porque empezaremos a untarnos de código y los primeros resultados llegarán para deleitar la vista y llenar de satisfacción a aquellos entusiastas que decidieron aventurarse en el mundo de la preparación de documentos “con clase”.

Me parece, por comodidad y practicidad, que aprender mediante ejemplos concretos será la mejor forma de introducirnos en el mundo de LaTeX de acuerdo a los propósitos de estas entregas. Desglosando cada código entenderemos qué estamos haciendo y pronto todo será algo “natural”. Empezaremos con un artículo sencillo y progresivamente veremos qué podemos ir agregando.

“Lo importante no es qué se dice sino cómo se dice” (Cicerón)

Sugiero enormemente complementar la información dada en este(estos) artículo(s) con documentos de la Red para aclarar las dudas que pudieren darse. Aunque se procurará hablar del tema con la mayor claridad, las posibilidades de LaTeX son tantas que no podrían tratarse todas durante toda la serie de entregas. Mi intención es “picar” el intelecto ante algo nuevo, eliminar el temor (injustificado) por el que muchos deciden desistir y por supuesto, dar a conocer algo que me apasiona. Si cumplo con ésto, estimado lector, tendrá tantas preguntas (bendita curiosidad) que de antemano le digo que vaya documentándose. Pero Usted es un usuario de GNU/Linux… seguro que ya lo está haciendo. Bueno, a escribir!!!

Mi primer artículo usando TeXMaker

(Si usted es un “codigofóbico” aún así le recomiendo leer este apartado aun cuando desee usar LyX)

Llamamos “clases” a los diferentes estilos de documentos para trabajar con LaTeX. La clase article (artículo) es una de las más sencillas y su finalidad es de entregar un documento corto (como un paper, un ensayo, u otro similar). Se caracteriza principalmente por la división estructural propia del mismo: parte, sección, subsección, subsubsección, párrafo y subpárrafo.
Supongamos que en clase se nos ha pedido consultar sobre las Leyes de Newton, y por supuesto nos queremos “lucir” con un documento limpio, claro y tipográficamente correcto. Consultamos en la Wikipedia (a que a nadie se le había ocurrido) y lo que encontramos lo plasmaremos en nuestro documento.

Lo primero es abrir el editor. TeXMaker usaremos. Crearemos un documento nuevo (por ejemplo “LeyesNewton.tex”) y comenzaremos pegando lo siguiente:

documentclass[10pt,letterpaper]{article}
usepackage[utf8]{inputenc}
usepackage[spanish]{babel}
usepackage{amsmath}
usepackage{amsfonts}
usepackage{amssymb}
usepackage{graphicx}
author{Fulanito de Tal}
title{Las leyes de Newton}
date{21 de diciembre de 2012}
begin{document}
maketitle
% aquí va todo el documento
end{document}

La pregunta obvia en este caso es ¿¡¡¡qué es todo esto!!!?
Primero diremos que cualquier orden en LaTeX viene precedida por un “”. Las llaves “{}” son para especificar la orden y si es necesario aclarar ciertos parámetros utilizamos los corchetes “[]”. Veamos:

documentclass[10pt,letterpaper]{article}

Indica que nuestro documento es un artículo, cuya fuente tendrá un tamaño base de 10 puntos (puede ser 10, 11 o 12), y el tamaño del papel será carta (puede ser a4, legalpaper, etc.)

usepackage[utf8]{inputenc}

Es par especificar que nuestra codificación es utf8, muy útil ya que permite poner tildes, eñes y otros caracteres de manera inmediata (TeX y LaTeX son “gringos” y en el inglés tales caracteres no existen)

usepackage[spanish]{babel}

LaTeX está diseñado para automatizar muchas labores como por ejemplo los índices, títulos, etc. Pero si no lo ponemos nos saldrían cosas como “Table of contents”, “List of figures”, “Chapter 1”, etc. Este comando soluciona estos detalles.

usepackage{amsmath}
usepackage{amsfonts}
usepackage{amssymb}

Estos paquetes nos permiten repotenciar la escritura matemática. Los usaremos ya que nuestro documento presentará un par de fórmulas.

usepackage{graphicx}

Nos facilita la inserción de gráficos.

author{Fulanito de Tal}
title{Las leyes de Newton}
date{21 de diciembre de 2012}

Son los tres elementos básicos del título. La fecha puede omitirse si se pone date{} en su lugar, ó %date{} para que LaTeX ponga la fecha actual. Hay que aclarar que el formato básico del título puede resultar algo simple para algunos (es que los estándares académicos no incluyen muchos adornos). A futuro haremos títulos “personalizados”.

Con ésto termina nuestro preámbulo. Lo que sigue a continuación es el “cuerpo” del documento. Más adelante incluiremos más paquetes y aprenderemos cómo usarlos.

begin{document}

Acá inicia propiamente nuestro escrito.

maketitle

Da la orden a LaTeX para que ponga el título del documento.

% aquí va todo el documento

Bueno, esto no es una orden. Simplemente quiero decir que lo que será nuestro escrito irá aquí. El signo de porcentaje es un elemento muy útil que nos sirve para hacer anotaciones dentro del documento sin que se tengan en cuenta como parte del escrito (esto es muy común en los lenguajes de programación).

end{document}

Termina el documento.

Ahora empezaremos el plagio… digo, nuestra consulta. Lo que sigue a continuación va después de la orden maketitle.

begin{abstract}
Las leyes de Newton son el pilar de la mecánica clásica. El llamado ``credo de las tres leyes'' es el fundamento de esa parte de la física que procura explicar la causa del movimiento de los cuerpos. $F=ma$ (segunda ley) es de hecho la expresión matemática más famosa y usada de toda la física.[2mm]
textbf{Palabras claves:} Fuerza, masa, aceleración, inercia, equilibrio.
end{abstract}
tableofcontents

Veamos: siempre que tengamos algo como begin{***} (…) end{***}, decimos que  tenemos un “entorno” y hay una gran cantidad de entornos en LaTeX para realizar ciertas labores. En este caso creamos un resumen (requerido en ciertos documentos que requieren algo de rigor).

Nótese que introducimos nuestra primera fórmula ($F=ma$) dentro de la línea del texto. Hay ciertas reglas para escribir fórmulas usando caracteres especiales para lo cual sugiero visitar la página
http://www.codecogs.com/components/eqneditor/editor.php
si en su labor necesita de usar fórmulas matemáticas complejas. Escriba la fórmula con ayuda del asistente y el código puede copiarse y pegarse luego.

Ahhh… otra cosa: nótese la particularidad de las comillas en LaTeX («»). Así deben ponerse.

La orden textbf{***}, escribe en negrita el texto entre llaves. Usualmente decimos que este es un tipo de entorno es más simple ya que se usa para abarcar un espacio del documento mucho más reducido. Otras órdenes para manipular texto son textit{***} (para itálicas o cursivas), textbf{***} (para fuente sin serifas), textsl{***} (para letras inclinadas), texttt{***} (monoespaciadas o máquina de escribir).

El comando tableofcontents genera de manera automática la tabla de contenido o índice (maravilloso!). También pueden generarse índices de tablas (listoftables), figuras (listoffiguress), entre otros.

section{Introducci'on}
Las textbf{Leyes de Newton}, también conocidas como Leyes del movimiento de Newtonfootnote{textsl{Newton. Vida, pensamiento y obra, col. Grandes Pensadores}, Planeta DeAgostini-El Mundo/Expansión, Madrid, 2008.}, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo, en tanto que
begin{quote}
textit{constituyen los cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones... La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos.footnote{Dudley Williams y John Spangler, textsl{Physiscs for Science and Engineering}, ápud Clifford A. Pickover, De Arquímedes a Hawking..., pág. 133.}}
end{quote}

Las divisiones estructurales del documento como se aprecia arriba en donde iniciamos una sección (nótese la manera muy particular que usé para escribir la tilde de la palabra “Introducción”; en el caso de que no usar la codificación apropiada así sería lo correcto y es útil saberlo si como en mi caso, su teclado no es en español). La lista completa de seccionado en el TeXMaker se halla en la barra superior en “LaTeX >> Secciones”.
El entorno quote crea citas resaltadas. En mi caso decidí usar también itálicas para resaltar aún más. La orden footnote{***} crea una nota al pie.

En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos:

begin{itemize}
item Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica;
item Por otro, al combinar estas leyes con la Ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.
end{itemize}

Así, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.par

El entorno itemize crea listas pero usando bullets. Para listas enumeradas se usa el entorno enumerate. Pueden crearse listas dentro de listas. Los entornos de lista se hallan en el TeXMaker en “LaTeX >> Entornos de lista”.

La orden par realiza separaciones entre párrafos. También puede darse un doble espacio vertical (enter, enter). OJO: Un solo enter no separará párrafos (continuará la línea). Para separar la línea se da newline ó .

Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra textit{Philosophiae Naturalis Principia Mathematica} (ver figura ref{FIGURA1}).par
begin{figure}[h!]
begin{center}
includegraphics[scale=0.5]{IMAGEN1.png} 
caption{Primera y segunda ley en el emph{Principia} de Newton.}
label{FIGURA1}
end{center}
end{figure}

Aquí hay varias cosas interesantes: primero una referencia cruzada y segundo que insertamos una imagen. Se puede introducir una imagen con o sin el entorno figure, con la diferencia de que si está en el entorno podremos asignarle un título (caption) y una numeración automática que se tendrá en cuenta para el índice de figuras, y por supuesto una etiqueta (label) para futuras referencias. Si no se usa el entorno figure simplemente se pone la imagen y ya. Nótese que la imagen se dispone para este caso centrada (entorno center). Se sugiere dos cosas, trabajar con imágenes .png o .eps con las que LaTeX se las lleva mejor (pueden usarse otras extensiones por supuesto, pero tomando precauciones de paquetes en el preámbulo). Usaremos .png en este caso ya que al final compilaremos con PDFLaTeX (al final aclaramos).

No obstante, la dinámica de Newton, también llamada dinámica clásica, sólo se cumple en los sistemas de referencia inerciales; es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la velocidad de la luz (que no se acerquen a los 300.000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud, fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial, enunciada por Albert Einstein en 1905.

section{Las leyes}

subsection{Primera ley de Newton (Ley de la inercia)}

La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que:
begin{quote}
{it Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado
a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.}
end{quote}par
Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la fricción.par
En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.

Lo anterior es simplemente “carreta” de la consulta salvo por la novedad de que introducimos una subsección. Otra cosa es que al poner {} se puede crear un entorno dentro de otro de una manera más sencilla. Además it es una otra alternativa para poner itálicas.

subsection{Segunda ley de Newton (Ley de fuerza)}
La segunda ley del movimiento de Newton dice que
begin{quote}
{it El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.}
end{quote}
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.
En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:
$$mathbf{F}_{text{neta}}=frac{dmathbf{p}}{dt}$$
Donde $mathbf{p}$ es el momento lineal, y $mathbf{F}_{text{neta}}$ la fuerza total o fuerza
resultante.par
Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz la ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera: Sabemos que $mathbf{p}$ es el momento lineal, que se puede escribir $mmathbf{v}$ donde $m$ es la masa del cuerpo y $mathbf{v}$ su velocidad.
$$mathbf{F}_{text{neta}}=frac{d(mmathbf{v})}{dt}$$
Consideramos a la masa constante y podemos escribir $dmathbf{v}/dt=mathbf{a}$ aplicando estas modificaciones a la ecuación anterior:
begin{equation}
mathbf{F}=mmathbf{a}
label{FMA}
end{equation}
que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia.

Tenemos una novedad: acabamos de introducir fórmulas “presentadas”. A saber cuando introducimos algo como $$a+b=c$$ lo que obtendremos es una fórmula en una línea aparte para ella sola (esto es presentada). Ahora si la introducimos con el entorno equation tendremos algo más: la posibilidad de ponerle una etiqueta (label) para futuras referencias y además LaTeX la enumera automáticamente.

subsection{Tercera ley de Newton (Ley de acción y reacción)}
begin{quote}
{it Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.}
end{quote}
La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo. Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y de dirección, pero con sentido opuesto.
section{Generalizaciones}
Después de que Newton formulara las famosas tres leyes, numerosos físicos y matemáticos hicieron contribuciones para darles una forma más general o de más fácil aplicación a sistemas no inerciales o a sistemas con ligaduras. Una de estas primeras generalizaciones fue el principio de d'Alembert de 1743 que era una forma válida para cuando existieran ligaduras que permitía resolver las ecuaciones sin necesidad de calcular explícitamente el valor de las reacciones asociadas a dichas ligaduras.par
Por la misma época, Lagrange encontró una forma de las ecuaciones de movimiento válida para cualquier sistema de referencia inercial o no-inercial sin necesidad de introducir fuerzas ficticias. Ya que es un hecho conocido que las Leyes de Newton, tal como fueron escritas, sólo son válidas a los sistemas de referencia inerciales, o más precisamente, para aplicarlas a sistemas no-inerciales, requieren la introducción de las llamadas fuerzas ficticias, que se comportan como fuerzas pero no están provocadas directamente por ninguna partícula material o agente concreto, sino que son un efecto aparente del sistema de referencia no inercial.par
Más tarde la introducción de la teoría de la relatividad obligó a modificar la forma de la segunda ley de Newton, y la mecánica cuántica dejó claro que las leyes de Newton o la relatividad general sólo son aproximaciones al comportamiento dinámico en escalas macroscópicas. También se han conjeturado algunas modificaciones macroscópicas y no-relativistas, basadas en otros supuestos como la dinámica MOND.

section{Referencias}
begin{itemize}
item PÉREZ, Pepito. {sl Introducci'on a la F'isica}, editorial Libros Bonitos, 2006.
item PROFESSORSON, John. {sl College Physics}, Mc-Duck print, 1982.
end{itemize}
end{document}

No hay nada nuevo que advertir con respecto a esta última parte, salvo que introducimos una bibliografía sencilla usando una nueva sección para la misma y el entorno itemize para listar los textos consultados (obviamente no citamos wikipedia para que no nos atrapen el plagio jejeje). No obstante cabe decir que LaTeX posee un poderoso sistema para organizar y automatizar las referencias bibliográficas (cosa que una vez se halla ganado confianza con el programa podremos ir introduciendo).

Ahora sólo falta compilar. Hay varias maneras de hacerlo dependiendo de ciertas necesidades específicas (como por ejemplo la inclusión de código PsTricks para gráficas superprofesionales). Por ahora usaremos PDFLaTeX yendo a la barra superior en “Herramientas >> PDFLaTeX” (o simplemente F6). La primera vez lo haremos un par de veces ya que automáticamente LaTeX crea varios archivos (para log, índices, bibliografías, etc.) que necesitamos actualizarse para que salgan apropiadamente. Luego con sólo una vez basta. En la carpeta donde creamos el .tex ya tendremos un archivo .pdf que será el documento final. En TeXMaker con presionar F7 se obtiene si se quiere una previsualización en un visor interno (o puede configurarse para que abra con evince o el visor deseado).

Me dio susto tanto código… quiero usar LyX

Bueno, una vez leído lo anterior (de verdad sugiero leerlo para entender mejor a LaTeX) diremos simplemente que en LyX lo primero que tiene que hacerse es crear el documento (“Archivo >> Nuevo”) darle las especificaciones al documento en “Documento >> Configuración”.

En la ventana de configuración nos pasearemos por las diferentes pestañas especificando la clase del documento, las márgenes (si se desean cambiar), idioma, etc. Dado que con LyX todo es gráfico, no detallaré en eso.

Para la estructura básica del documento en LyX se especifica en la medida que se escribe señalando en la parte superior izquierda (donde aparece “Normal” se despliega toda una lista de modos y entornos como Título, Autor, Fecha, Sección, Subsección, Resumen, etc).

Para insertar entornos de gráficas o tablas, ecuaciones (en línea, numeradas, y otras), índices, citas, etc,  tenemos en la barra superior a “Insertar”.

Para compilar el documento simplemente en “Archivo >> Exportar” está la solución. No obstante hay un botón para previsualizar en .pdf en cualquier momento (parte superior izquierda el botón de los ‘ojitos’)
Para mayor detalle sugiero leer la ayuda presente en el propio programa y la documentación hallada en la red. En verdad, el funcionamiento de LyX es muy intuitivo (además yo se que algunos ya lo están usando y los felicito).

Me temo que por falta de tiempo no pude hacer el mismo documento en LyX, pero estoy seguro que no fallarán.

Observaciones finales

Aunque lo que se hizo parece mucho para un documento sencillo, una vez se tenga una plantilla (ahora tiene una) ya todo es mucho más sencillo. En línea hay muchas; sugiero:

• http://www.latextemplates.com/.

Recomiendo, darle una ojeada a:

• http://www.etnassoft.com/biblioteca/latex-2012-edicion-de-textos-cientificos/

Para ir observando más cosas sobre LaTeX, adelantando contenido, y por supuesto,  para que con su ayuda dejen volar aún más su creatividad.

Un archivo comprimido conteniendo los archivos del trabajo de hoy se encuentra para descargar.
Hasta la próxima entrega.

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