Física moderna

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Introducción

Desde un principio, el hombre ha intentado explicarse todos los fenómenos que ocurren a su alrededor, desde un simple movimiento hasta la complejidad de la composición de la luz. La Física es la disciplina que se encarga del estudio de todos los componentes del universo, las fuerzas que ejercen entre sí y los efectos que estas tienen.

Para su estudio y por el tipo deconocimientos, la Física se divide en Física Clásica y Física Moderna. La primera se encarga de estudiar los fenómenos macroscópicos, es decir, la mecánica, la termodinámica, la óptica, la acústica, entre otras; mientas que la segunda se encarga del estudio de las fuerzas cuánticas y lo relacionado con las teorías de la relatividad.

Los principales fenómenos estudiados por la Física moderna son losque involucran cuerpos microscópicos como los átomos y las moléculas, y velocidades muy grandes, cercanas o iguales a la de la luz.

Cuando se trabaja con objetos grandes y velocidades pequeñas con respecto a la velocidad de la luz, todas las leyes y afirmaciones de la Física clásica son validas, pero cuando se está inmerso en el estudio de la Física moderna se tienen que utilizar otras teoríascomo son la Teoría Cuántica y la Teoría de la Relatividad.

Albert Einstein (1879-1955) fue uno de los personajes más importantes de la Física moderna, ya que en 1905 publicó su trabajo sobre la Teoría Especial de la Relatividad, la cual hace una descripción de de las leyes físicas en los llamados sistemas de referencia inerciales (sistemas sin aceleración), por lo cual es una de las teoríasbase de esta parte de la Física.



Teorías de la relatividad

-Teoría Especial de la Relatividad
Como ya se mencionó, el físico alemán, Alberte Einstein (1897-1955) en 1905 publicó su Teoría especial de la relatividad. Esta surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de sacar todas las consecuencias delprincipio de relatividad, según el cual cualquier experiencia hecha en un sistema de referencia inercial se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial.

La teoría de la relatividad especial estableció nuevas ecuaciones que permitían pasar de un sistema de referencia inercial a otro. Las ecuaciones correspondientes conducen a fenómenos que chocan con el sentido común,siendo uno de los más asombrosos y más famosos la llamada paradoja de los gemelos. Esta paradoja consiste en suponer que dos hermanos gemelos sincronizan sus relojes con un mismo tiempo, pero uno de ellos aborda una nave espacial y realiza un viaje de dos años medidos con su reloj y a una velocidad de 285mil Km/s; al regresar a la Tierra se percatará de que han transcurrido 200 años, y que su hermano ydescendientes ya no existen. Dicha paradoja se explica al considerar que al viajar a una velocidad cercana a la de la luz, el gemelo retrasó todos sus procesos fisiológicos y el ritmo de la marcha de su reloj con respecto al tiempo de la Tierra.

De la teoría especial de la relatividad se infiere lo siguiente:
1.- La velocidad de la luz en el vacío (300000 km/s) es una velocidad límite en eluniverso que no puede ser rebasada por ningún tipo de partícula o radiación.

2.- Cuando un cuerpo se mueve su masa no permanece constante, sino que aumenta según se incrementa su velocidad y toda vez que el movimiento es una forma de energía, la masa incrementada en el cuerpo móvil debe provenir de su energía incrementada.

E=mc2

Donde: E= Energía contenida en un cuerpo en Julesm= masa del cuerpo en kilogramos
c= Velocidad de la luz en el vacío (300000 km/s)


La elución relativista que relaciona el incremento de la masa en función del incremento de su velocidad es:

m=m0 / √1-(v2/c2)

Donde: m= Masa del cuerpo a la velocidad “v” en kilogramos
m0= Masa del cuerpo en reposo en kilogramos
c= Valor de la velocidad de propagación de la luz en...
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