La fisica ha sido considerada siempre como una ciencia con sus
leyes y pricipios , y que todo lo que apareciese seria explicado con
las leyes de Newton y Maxwell
Aparecen nuevos fenómenos, imposibles de explicar, de esta manera, surgen explicaciones como la
relatividad, la teoría cuántica y la radiactividad.
Física Relativista
La mecánica clásica presuponía que no existen movimientos
absolutos, y que la luz, al tratarse de una onda, ha de
propagarse necesariamente por un medio material:
1º El movimiento de los cuerpos a grandes velocidades
no se puede explicar por medio de las ecuaciones de la
Mecánica Clásica.
2º En los procesos de aceleración de electrones, no
toda la energía comunicada se invierte en aumentar la
velocidad del electrón.
3º La aberración existente en la luz emitida por las
estrellas impide la existencia de un éter que arrastraría
el haz de luz junto con la Tierra.
4º El experimento de Michelson-Morley determina
que la velocidad de la luz es independiente del estado
de reposo o movimiento de la fuente.
La hipótesis fundamental de la
física relativista es la limitación
de la velocidad con que puede
moverse un cuerpo.
El movimiento será absoluto si el sistema de
referencia está en reposo.
sistemas de referancia
Sistemas de referencia inerciales: son
aquellosque se encuentren en reposo o en
movimiento uniforme respecto a los primeros.
Principio de relatividad de Galileo: Las leyes de la mecánica son
invariantes respecto de todos los sistemas inerciales
Michelson y Morley idearon un experimento que tenía por objeto establecer
un sistema de referencia absoluto, lo que descubrieron fue la inexistencia
del éter y que la velocidad de la luz, c, es constante, independientemente
del sistema de referencia utilizado para medirse.
Principio de relatividad de Einstein
Primer postulado: No existe ningún experimento físico, mecánico u óptico,
que permita detectar el movimiento absoluto, los sistemas de referencia
inerciales son todos equivalentes.
Segundo postulado: Medida desde un sistema de referencia inercial, la velocidad
de la luz en el vacío es siempre la misma y es independiente del movimiento del
observador o de la fuente luminosa.
Consecuencias de la relatividad espacial
Simultaneidad de sucesos
El tiempo no transcurre de la misma manera en todos los
sistemas de referencia inerciales
Contracción de la longitud
Se define la longitud propia l0 como la distancia que
entre los puntos extremos de un objeto, cuando se
mide desde un sistema de referencia en el que el
objeto está en reposo.
La dilatación del tiempo
El intervalo de tiempo que transcurre entre dos sucesos
que se producen en el mismo lugar en un sistema de
referencia se denomina tiempo propio t0.
Masa y energía de una partícula
La energía de una partícula libre en movimiento viene
dada por: E=m•c2, donde m es la masa relativista, que
no coincide con la masa inercial (en reposo). La energía
de una partícula en reposo es: E0=m0•c2
Principio de la conservación de la energía mecánica
La energía se puede convertir en materia y la materia en
energía. Por tanto, lo que se conserva es el conjunto
masa-energía.
Física Cuántica
naturaleza de la luz
Ondulatoria (Huygens)
Corpuscular (Newton)
Electromagnética (Maxwell)
Teoria Cuántica de la luz. Fotones
Surgió para explicar el efecto fotoeléctrico, propuesta por
Einstein establece que la luz se concentra en pequeñas
regiones llamadas cuantos de luz.
E=hv, donde h es la constante de
Planck.
Emisión térmica y teoría cuántica de Plank
-Ley de Stefan-Boltzmann: relaciona la energía emitida por el
cuerpo negro y la temperatura a la que se encuentra
-Ley de Wien: proporciona la longitud de onda a la que se
produce el máximo de radiación, para cada temperatura
Efecto Fotoeléctrico
Efecto Compton
Dualidad onda-corpúsculo
Esta teoría establece que la luz tiene doble carácter, ondulatorio y
corpuscular, lo cual queda de manifiesto en experimentos como la
interferencia y la difracción.
Cuantización de la energía y modelo atómico de Bohr
-Primer postulado: El átomo de hidrógeno está formado por un núcleo
positivo (un protón) en torno al cual gira el electrón.
-Segundo postulado: Mientras permanece en alguna de las
órbitas, el electrón no emite ni absorbe energía
-Tercer postulado: La emisión o absorción de energía
corresponde al paso de una órbita estacionaria a otra.
-Cuarto postulado: Las únicas órbitas estables son aquellas en las que el momento
angular del electrón respecto del núcleo es un múltiplo entero.
El modelo de
Bohr fue muy
aplicable al
átomo de
hidrógeno.
Principio de indeterminación de Heisenberg
Este físico postuló que era imposible determinar simultáneamente la posición y
la cantidad de movimiento exactas de un electrón.
Modelo mecanocuántico del átomo
El modelo de la Mecánica cuántica permite describir el
comportamiento de los electrones y de los fotones
Orbita
lugar del espacio por el que circula el electrón
orbital
lugar del espacio donde la probabilidad de encontrar
un electro es muy alta
Física Nuclear
Núcleo atómico
constituido por protones y neutrones
los dos números que lo caracterizan son:
número atómico (Z), es el número de protones
número másico (A), es el número de protones y neutrones
Masa y Energía
se dan juntas
Energía de enlace
La energía de enlace de un núcleo es la energía liberada en la formación de éste a partir de
los nucleones libres o la necesaria para disgregar un núcleo y separar sus nucleones
Radiactividad
La radiactividad es un fenómeno nuclear que consiste en la
emisión espontánea y continua de radiaciones por ciertas
sustancias radiactivas
Tipos desintegración radiactiva
Desintegración alfa: se emiten núcleos de 4,2 He
Desintegración beta : se emite un electrón
Radiación : radiación electromagnética
Actividad radiactiva
número de
desintegraciones por
unidad de tiempo
Ley desintegración radiactiva
Vida media
es el tiempo medio necesario para que se
produzca la desintegración de un núcleo
Periodo semidesintegración
tiempo que tardaría en desintegrarse
la mitad de los núcleos de la muestra
inicial
Familias radiactivas
Una serie o familia radiactiva está formada por el conjunto de núclidos
radiactivos naturales que proceden de un mismo núclido inicial y que,
por desintegraciones sucesivas, acaban en un mismo núclido estable.
Reacciones nucleares
Las reacciones nucleares son los procesos en los que los núcleos
cambian de composición
Fisión nuclear
La fisión nuclear es el proceso en el que un núcleo,
generalmente pesado, se rompe en dos fracciones más
ligeras.