Capítulo Uno: Espacio, tiempo y masa.

Capítulo Uno: Espacio, tiempo y masa.

1.1. Coordenadas y marcos de diferencia.

        Una masa puntual sin tamaño ni estructura interna discernibles se llama Partícula Ideal. En cualquier momento la partícula ideal ocupa sólo un lugar del espacio. De esta forma se tiene información casi completa de las partículas del objeto macroscópico. Éste, como está compuesto de partículas, puede ser revisado por la información que se tiene de ellas: posición, tiempo y masa.

        Para poder expresar la ubicación o posición de un lugar se ocupan las coordenadas. Los físicos las emplean también para especificar una ubicación; las coordenadas más comunes son las rectangulares x, y. Las líneas perpendiculares pasan por el origen O, estas se llaman eje x y eje y. Hacia el lado que se oriente el punto sobre el eje x, es decir, a la derecha o la izquierda del origen, indica si es positiva o negativa la coordenada, respectivamente.

        Ahora bien, estas coordenadas son bidimensionales, dan información sobre los puntos cardinales: este-oeste, norte, sur, y sirven sólo si se trata de dos dimensiones; pero si se quiere hablar de tres dimensiones: este-oeste, norte-sur, arriba-abajo, es necesario utilizar las coordenadas tridimensionales: x, y, z. Cuando se utiliza una cuadrícula bidimensional para expresar la posición de una partícula respecto del origen se llama medición relativa. Para poder indicar la posición de una partícula no sólo se requiere de las coordenadas sino del tiempo mismo en que ésta toma esa posición, para esta actividad se coloca un sistema de relojes sincronizados que están a intervalos regulares dentro de la cuadrícula. De este modo, cuando una partícula pasa por un punto en la cuadrícula, las coordenadas determinan su posición y el reloj más cercano a ese punto determina el tiempo. A esta combinación de cuadrícula y relojes se le llama marco de referencia. Y estos son normalmente a conveniencia y por lo regular se les pone un nombre para diferenciarlos.

1.2. La unidad de longitud.

        Para expresar las mediciones que se hagan de posición, tiempo y masa, en registros numéricos, se utilizan las unidades de longitud, tiempo y masa, a las que le corresponde la medida de Sistema Internacional de Unidades (SI): metro, segundo y kilogramo, respectivamente, pudiendo ser éstas expresadas en números enteros o fraccionarios. En un principio se utilizaba el metro patrón, una barra de aleación de platino con iridio marcada finamente en sus extremos, pero no fue exacta esa medida. Después vinieron los bloques de calibración, su uso está en la industria automotriz, pero los físicos, para obtener una mayor exactitud, desarrollaron los láseres estabilizados, que emiten ondas de luz uniformes en exceso. Esto ha permitido conocer una nueva definición de metro y así determinar la rapidez de la luz con una excelente precisión, siendo ésta de 299 792 458 m/s.

1.3. La unida de tiempo.

        El segundo es la unidad de tiempo, antes se definía como 1/ (60x60x24) o 1/86 400, pero esto trae consigo algunas complicaciones. Para evitar esas variaciones en el tiempo, ahora, se utiliza un estándar atómico de tiempo, y se define el segundo como el tiempo necesario para que un átomo de cesio realice 9 192 631 770.

1.4. La unidad de masa.

        La unidad de masa es el kilogramo. Se tiene un patrón para definirlo, es un bloque de aleación de platino-iridio, entonces el kilogramo se define como exactamente el peso de este bloque; aún no se tiene un estándar atómico para esta medida. La masa se mide con una balanza, sabiendo el peso que marca la balanza se puede saber también la masa de un objeto. Para poder relacionar la masa de un átomo con el kilogramo se debe conocer el Número de Avogadro NA, que es igual al número de átomos por mol.

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