física moderna

física moderna

1. física relativista

   • surge a principios del siglo XX
     • resultado de una serie de fenómenos que no se podían explicar con los conocimientos de la época
       • el movimiento de cuerpos a grandes velocidades no se puede explicar por medio de las ecuaciones de la mecánica clásica
       • no se invierte toda la energía en aumentar la velocidad del electrón
       • no es posible la existencia del éter
         • descubierto por Michelson-Morley
       • el experimento de Michelson-Morley determina que la velocidad de la luz es independiente del estado de reposo o de movimiento de la fuente
   • sistemas de referencia
     • Aristóteles
       • no existen movimientos absolutos
     • Ptolomeo
       • sistema geocéntrico
     • Copérnico
       • sistema heliocéntrico
     • Galileo
       • principio de relatividad
         • Las leyes de la mecánica son invariables respecto de todos los sistemas inerciales
     • principio relativista de Einstein
       • estudió el comportamiento de un sistema físico desde dos sistemas de referencia distintos, que se desplazan uno con respecto al otro en un MRU
       • 1. postulado
         • Todas la leyes de la física son invariables en sistema de referencia inerciales
       • 2. postulado
         • la velocidad de la luz tiene el mismo valor independientemente del sistema de referencia, por lo que la velocidad de la luz es un movimiento absoluto
       • consecuencias de la relatividad de Einstein
         • La dilatación del tiempo: el tiempo no transcurre de la misma manera en todos los sistemas de referencia inerciales, es decir, el tiempo no es absoluto, por lo que depende del sistema de referencia
         • la contracción de la longitud: cuando la longitud se mide desde un sistema de referencia que no esta en reposo, la longitud verdadera del objeto, se acorta
         • masa y energía de una partícula: la masa relativista no corresponde con la masa inercial (en reposo), y por lo tanto la energía tampoco porque esta viene dada por
           • las nuevas ecuaciones son
         • principio de la conservación denla energía relativista
           • la energía se puede convertir en materia y la materia en energía. Por tanto, lo que se conserva es el conjunto masa-energía

2. física cuántica

   • se ocupa de los fenómenos físicos a escalas microscópicas
   • teorías sobre la naturaleza de la luz
     • ondulatoria de huygens
     • corpuscular de Newton
     • electromagnética de Maxwell
       • la luz es una perturbación electromagnética que consiste en un campo eléctrico y un campo magnético, perpendiculares entre sí, y que se propagan en la dirección perpendicular a ambas
     • no son capaces de explicar varios fenómenos
       • radiación de un cuerpo negro, que es aquel que absorbe y emite toda la radiación, en cuantos de energía.
       • el efecto fotoeléctrico de Max Plank
       • efecto Compton
       • a partir de estos fenómenos surgen
         • teoría corpuscular de la luz
           • surge para explicar el efecto fotoeléctrico, en esta, Einstein, propone, que la luz no está distribuida uniformemente sobre el frente de onda, sino que se concentra en pequeñas regiones llamadas cuantos de luz, denominados por Einstein como fotones
         • emisión térmica y teoría cuántica de plank
           • • a partir de estos resultados
               • 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 tempertatura
             • para una temperatura determinada, existe un máximo de radiación para un longitud de onda
   • efecto fotoelétrico
     • cuando un fotón incide sobre un metal, es completamente absorbido, y su energía, E=hxv, pasa a uno de los electrones del metal, que escapa libremente si la energía del fotón ncidente supera un cierto valor Eo, valor umbral, el cual depende de cada metal
   • efecto compton
     • cuando un fotón incide sobre un electrón que se considera libre, con la energía necesaria,se observa que este sale con una velocidad que forma un ángulo con el fotón incidente, y , all mismo tiempo, sale otro fotón formando otro ángulo (ángulo de difusión) con dicha dirección de incidencia
       • la luz por lo tanto se comporta como una partícula
   • dualidad onda corpúsculo
     • toda partícula de masa m, que se mueve con una velocidad v lleva asociada una onda cuya longitud de onda y frecuencia vienen dadas por
   • modelo atómico de bohr
     • 1.El electrón gira alrededor del núcleo del átomo en una órbita circular. Las órbitas electrónicas son estacionarias y el electrón cuando se mueve en ellas, no radia energía.
       • 2.El impulso angular del electrón, L [L= r x p = r x (m· v); para una órbita circular, es L = rmv ] está cuantizado, lo que significa que de las infinitas órbitas que podría tener, sólo son posibles las que cumplen que el impulso angular es un múltiplo entero de h/2p (h es la constante de Plank)
         • 3. Cuando un electrón "salta" desde una órbita superior, de energía E2, a otra inferior, de energía E1, la energía liberada se emite en forma de radiación. La frecuencia (n) de la radiación viene dada por la expresión: E2 - E1 = h.n
   • principio de indeterminaciónde heisenberg
     • es imposible medir simultáneamente, y con precisión absoluta, el valor de la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.
   • modelo mecanocuántico de átomo
     • introduce el concepto de orbital, zona del espacio en el que hay más posibilidades de encontrar al electrón

3. física nuclear

   • estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos
   • para designar a un átomo, utiliza
     • numero atómico (Z)
       • número de protones
     • número másico
       • número de protones y neutrones
   • isótopos
     • átomos del mismo elemento químico, que tienen distinto número de neutrones, por lo que distinto número másico.
   • masa y energía
     • en un sistema aislado no se conservan ni la masa ni la energía individualmente, sino como un conjunto masa-energía
     • cualquier defecto de masa va acompañado de una cantidad de energía
   • energía nuclear
     • es aquella que se libera en la formación de un núcleo, a partir de sus nucleones libres o la energía necesaria para separar un núcleo
       • la energía necesaria para disgregar el núcleo tiene que ser mayor que la energía con la que están unidas las partículas del núcleo, defecto másico
   • la radiactividad
     • fenómeno nuclear que consiste en la emisión espontanea y continua de radiaciones por ciertas sustancias radiactivas
     • el núcleo de un átomo radiactivo es inestable, lo que hace que se fragmente o se desintegre emitiendo radiaciones o partículas para estabilizarse
     • desintegración
       • desintegración alfa
       • desintegración beta
       • desintegración gamma
         • se libera una radiación en forma de rayo gamma, que no afecta ni al numero másico ni al atómico
       • poder de penetración
       • ley de la desintegración radactiva
     • actividad radiactiva
       • número de desintegraciones que se producen por unidad de tiempo
       • su unidad es el bequerel, o desintegraciones por segundo
     • periodo de semidesintegración
       • tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de la muestra
   • reacciones nucleares
     • fusión nuclear
       • reacción que tiene lugar cuando dos o más núcleos ligeros dan lugar a uno más pesado y a una o más partículas de radiación
     • fisión nuclear
       • proceso en el que un núcleo se rompe en dos fracciones más ligeras
   • partículas elementales

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