Física Nuclear

Apuntes de Física de José Luis Serrano

Tema 5º : INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA

INDICE:
1. Insuficiencia de la Física Clásica 2. Sistemas de referencia 3. Postulados de la teoría de la relatividad especial y consecuencias sencillas sobre la longitud, el tiempo y la masa. 4. Equivalencia entre masa y energía. 5. Teoría cuántica de Planck 6. Efecto fotoeléctrico 7. Espectros discontinuos8. Hipótesis de De Broglie. Dualidad onda-corpúsculo. 9. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Relación de indeterminación posiciónmomento lineal. 10. Radiactividad natural y artificial. 11. Partículas elementales: electrón, protón, neutrón, neutrino y antipartículas. 12. Ley de desintegración radiactiva. Actividad. Constante de desintegración. 13. El núcleo atómico 14. Fuerzas nucleares. 15.Energía de enlace por nucleón. 16. Tipos de desintegración radiactiva. Ajuste y consideraciones energéticas. 17. Fisión y fusión nuclear: aspectos básicos.

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1.5- INSUFICIENCIA DE LA FÍSICA CLÁSICA A finales del siglo XIX con la mecánica clásica y con las leyes electromagnéticas de Maxwell los científicos podían explicar todos los fenómenos físicosconocidos hasta entonces, pero ya a finales del siglo XIX y a principio del siglo XX se produce una serie de descubrimientos que ponen de manifiesto la insuficiencia de las leyes de la física clásica cuando se aplica al mundo de lo muy pequeño o de lo muy grande, al átomo y al universo. Cuando la velocidad de una partícula es próxima a la de la luz, la mecánica newtoniana debe sustituirse por lateoría especial de la relatividad, aunque esta conduce a aquella cuando la velocidad es pequeña dando origen a una nueva rama de la física que es la física relativista. También sucede que cuando se estudia el comportamiento de las partículas muy pequeñas como la de los átomos y los electrones, la mecánica clásica tampoco sirve ya que tanto la luz como la materia tienen un comportamiento dual y hayque introducir otra parte de la física que es la física cuántica. Por último el descubrimiento de la radiactividad por parte de Becquerel dio origen a otra rama de la física que es la física nuclear. Estas 3 ramas de la física.    Física relativista Física cuántica Física nuclear Constituyen la física moderna

2.5- SISTEMAS DE REFERENCIA Un sistema de referencia, es un sistema de coordenadas,normalmente un sistema de ejes cartesianos, que lleva asociado un observador, provisto de un metro y un reloj, que mide la posición del móvil en cada instante. En la mecánica clásica ya se considera que el movimiento de los cuerpos es un movimiento relativo que depende del sistema de referencia elegido que en el Universo nunca es fijo. Si ahora elegimos dos sistemas de referencia para estudiar elmovimiento y uno de los cuales lo consideramos fijo podemos considerar tres casos que son:

1er Caso: que el 2º sistema de referencia permanezca fijo con respecto al primero.
Teniendo en cuenta la figura adjunta tenemos: �� = vector de posición del punto con respecto al primer sistema ����= vector de posición del origen del 2º sistema con respecto al 1º �� ′ = vector de posición del móvil conrespecto al 2º sistema 2

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�� = ���� + ��′ en donde ����= cte ���� ����0 ����′ = + ���� ���� ���� �� = 0 + ��′

Y derivando �� con respecto a t
���� ����

=

����′ ����

�� = ��′ y entonces

�� = ���� y

�� = ����′

En este caso la trayectoria, la velocidad y la aceleración es la misma para los dos observadores y solo es distinto el vectorde posición, y como la aceleración del móvil es la misma para los dos sistemas de referencia, significa que en ambos casos se cumplen las leyes de Newton.

2º Caso: cuando el sistema de referencia se mueve con velocidad constante con respecto
al 1º �� = ���� + ��′ En donde el punto O’ se mueve con velocidad cte con respecto a O. Derivando: ���� ����0 ����′ = + ���� ���� ���� Y como ����= cte...