Física Moderna 2º Bach

FÍSICA MODERNA
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1.Relatividad en la Mecánica clásica
El concepto de “relatividad” también lo contempla la mecánica de Newton. Se sabe, por ejemplo, que la trayectoria de un móvil es relativa, puesto que depende del observador.
Es imposible poner de manifiesto, por experimentos mecánicos, si un sistema de referencia está en reposo o si se mueve con M.R.U.
Según este Principio, lavelocidad siempre será relativa mientras no dispongamos de un sistema de referencia que esté realmente en reposo.
Cada observador puede elegir un sistema de coordenadas distinto llamado sistema de referencia relativo.

2. Transformación de Lorentz.
Einstein desarrolló su teoría a partir de los siguientes puntos.
1-Las leyes de la Física son válidas y tienen la misma expresión matemática en todos lossistemas de referencia inerciales.
2-La velocidad de la luz es la misma para todos los sistemas inerciales. De otra manera, la velocidad de la luz es la misma cualesquiera que sean los movimientos del foco y del observador.
Fórmula: t’ = φ (t- vx/c2)

Consecuencias de la Transformación de Lorentz.
Dilatación del tiempo. Según esta premisa, un reloj en movimiento camina más lentamente que unreloj idéntico estacionario: t=φt’
El término t’ se denomina tiempo propio. Una consecuencia de la dilatación del tiempo es la conocida paradoja de los gemelos.
Contracción de la longitud. La longitud propia de un objeto se define como la longitud medida en el sistea de referencia en el cual el objeto se encuentra en reposo. La longitud de un objeto medida en un sistea de referencia respecto delcual el objeto está en movimiento es menor que la longitud propia, este efecto se llama contracción de la longitud.
l=1γl'

3. Transformación relativista de la velocidad.
Esta es la ecuación de transformación de la velocidad en la Teoría de la Relatividad. Se demuestra que al igual que en la dinámica de Newton, no es invariable.
Supongamos que la velocidad de un punto P es u para unobservador 0 y deseamos calcular la velocidad u’ para un observador 0’ que se mueve con una velocidad v.

u'=u-v1-uvc2

4. Masa relativista.
Einstein demostró que la masa de un objeto en movimiento aumenta. De la Teoría de la Relatividad se deduce que si la masa de un objeto es medida por dos observadores distintos, que están moviéndose uno respecto del otro, los resultados sondiferentes. Se deduce , que la masa no es invariante, y depende de la velocidad según la ecuación:
m=γm=>m=m01-v2c2
Donde m0 es la masa de un objeto en reposo, en el sistema de referencia del observador, y es la masa cuando se mueve con velocidad v.
5. Equivalencia entre masa y energía.
Einstein publicó un artículo donde explicaba las consecuencias del aumento relativista de la masa.
Lamasa relativista vendrá dada por: m=m0 +12 m0v2c2
La energía cinética relativista viene dada por:Ec= 12 m0v2
La energía total de un cuerpo en reposo es: E=m0c2

6. Teoría de Planck. Radiación térmica.
Se llama radiación térmica de un cuerpo a la energía electromagnética que emite debido a su temperatura. Cualquier cuerpo, cuando se calienta, irradia energía.
A finales del siglo XIX sepropuso el modelo del cuerpo negro para estudiar la radiación térmica emitida por los cuerpos.En un cuerpo negro, la radiación emitida depende solo de su temperatura.
Se conoce como cuerpo negro aquel que es capaz de absorber todas las radiaciones que llegan a él y, por tanto, de emitir todas las longitudes de onda.

La radiación de un cuerpo negro sigue las siguientes leyes experimentales:

Leyde Wien: la longitud de onda, para la cual la intensidad emitida es máxima, disminuye al aumentar la temperatura:λmáxT=2,9 . 10-3m K
Ley de Stefan-Boltzmann: la energía total emitida por un cuerpo negro, por unidad de superficie y por unidad de tiempo, o intensidad de la radiación, a una temperatura determinada, es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta:...