Fisica Moderna

Física moderna

La física aborda el estudio de la materia en sus aspectos más fundamentales, a saber, su naturaleza su composición y estructura y sus cambios. Debido a su interés por llegar a una comprensión de los sistemas material que permita explicar los fenómenos naturales conocidos y predecir otros nuevos. De sus resultados derivan con frecuencia, aplicaciones que pueden ser utilizadas al servicio del hombre.

El enfoque del presente trabajo pone en exposición los aspectos conceptuales, básicos de las principales teorías de la física moderna, poniendo acento en estos más que en los conceptos básicos para entender los fenómenos que son como los que se acercan a velocidades cercanas a las de la luz o cuyas escalas espaciales son del tamaño o inferiores a las del átomo como lo estudia la física moderna.

A finales del siglo XIX era una creencia común que todos los fenómenos naturales podían describirse mediante las leyes de Newton, esto fue hasta que comenzó a desarrollarse como lo que conocemos como la física moderna que demuestra que la física clásica no siempre es aplicable.

La definición de física que separa a la “moderna” de la “clásica”, es que en la primera se centra particularmente en la interacción entre partículas la cual será observada con la ayuda de un microscopio. A través de este enfoque se han obtenido diferentes avances tecnológicos en infinidad de campos; por ejemplo, la termodinámica desarrollada en el siglo XIX, es la encargada de establecer y cuantificar la base de las ingenierías mecánicas y químicas.

Los conceptos termodinámicos como el volumen, la temperatura y la presión de un gas son necesarios para entender el funcionamiento de los sistemas químicos e industriales que rigen en la actualidad. Durante el siglo XIX los físicos solían ser a la vez filósofos, matemáticos, biólogos, químicos o ingenieros; actualmente la física se ha desarrollado a tan grandes escalas que los físicos modernos limitan su atención sólo a dos ramas de su ciencia. Los descubrimientos más preponderantes de esta época en electricidad y magnetismo forman hoy parte del campo de ingenieros de comunicaciones y electrónicos ya que los mismos poseen propiedades de este estilo.

Hacia 1880 la física presentaba un panorama calmo ya que la mayoría de los fenómenos podían explicarse mediante la mecánica de Newton, la teoría electromagnética de Maxwell y la termodinámica de Boltzmann, sólo quedaba resolver unos pocos inconvenientes. La explicación de los espectros de emisión y absorción de los gases y sólidos y la determinación de las propiedades del éter eran fenómenos revolucionarios que estallaron en 1895 cuando Wilhelm Roentgen descubrió los rayos X; luego, Joseph Thompson descubrió el electrón y en 19896 Antoine Becquerel la radiactividad. Estos descubrimientos completaron lo que se creía “completo” y muchos de ellos desafiaban todas las teorías disponibles.

Einstein fue un físico que cambió algunos de los conceptos de la Física tradicional como es el espacio, el tiempo y la interrelación más a como una cosa única. Antes de explicar en que consiste la teoría de la relatividad general es importante conocer sus aportaciones a la Física Moderna.

En el año de 1901 Einstein publicó su primer trabajo que trata sobre el estudio de la atracción capilar, pero dicho trabajo pasó desapercibido.

Entre los años 1902 y 1903 da a conocer da a conocer a la comunidad científica dos aportaciones sobre una teoría relevante que trataba sobre “Los fundamentos estadísticos de la termodinámica”, que consistía en una nueva derivación de la mecánica estadística.

Fue hasta 1905 cuando sale a relucir el genio de Einstein en es año salieron a la luz tres trabajos: el efecto fotoeléctrico con el cual gana el premio Nóbel en 1921, cuyos principios contribuyen al desarrollo de la televisión, dispositivos para abrir y cerrar puertas y sonidos de las películas.

En el segundo trabajo trata sobre el movimiento browniano que contribuye a comprobar experimentalmente la existencia de las moléculas.

Y por ultimo su trabajo a la relatividad, la cual posteriormente se llamó relatividad especial o restringida que describe la mecánica del mundo físico a partir de tres variables: tiempo, espacio y masa. Posteriormente en 1916 se publicó otra que es derivada de ésta y se conoce como teoría de la relatividad general.

Conceptos como el último son los principales fundamentos de la física moderna además de la mecánica cuántica del átomo y la física de las partículas.

La teoría de la relatividad espacial: Publicada en 1907 por Einstein hace una descripción sobre las leyes de la física de los sistemas de referencia inerciales los cuales son aquellos sistemas carecientes de aceleración, es decir permanecen en reposo o tienen una aceleración constante.

a) La de la luz en el vacío siempre tiene el mismo valor en cualquier sistema de referencia careciente de aceleración.

b) Todas las leyes físicas son invariantes para aquellos sistemas cuyo movimiento es uniforme

1) La velocidad de la luz es de (300 mil km/s), es una velocidad limite que no puede ser rebasada en el universo.

2) Cuando un cuerpo se mueve su masa no permanece constante, a mayor velocidad mayor masa.

3) El tiempo es relativo, es decir no es intrínseco que exista en todo el universo.

4) La contracción de los cuerpos en movimiento es una consecuencia de la relatividad del tiempo.

Teoría de la relatividad general: En 1915 Einstein amplio la descripción de las leyes de la naturaleza para marcos o sistemas no inerciales, es decir con sistemas acelerados. En la que señala que la gravedad no es una fuerza sino una curvatura espacio-tiempo creada por las masas.

- El tiempo-espacio es curvo, no existen sistemas preferidos de coordenadas.

- La gravedad deforma al espacio y este le dice a la materia como moverse.

- La materia reacciona sobre el espacio y le dice como curvarse.

- El universo esta en movimiento y en expansión.

Mecánica cuántica: La mecánica aplicable a las partículas: átomo, electrón, núcleos atómicos. Nos señala lo siguiente: la energía solo puede ser absorbida o emitida por cantidades discretas o en paquetes llamados cuantos o quanta, y afirma que la luz también es emitida y absorbida en cantidades discretas o en paquetes.

Física de las partículas: Es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos. Son los constituyentes elementales de la materia. Originalmente el termino partícula elemental se usa para toda partícula subatómica como los protones electrones y neutrones.

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