Mecanica Clasica

LA MECÁNICA CLÁSICA, LUZ Y LOS TELESCOPIOS ASTRONÓMICOS

La ciencia física moderna comenzó con la astronomía y la mecánica clásica. El practicante más temprano como Galileo y Newton hizo contribuciones importantes como los físicos y los astrónomos. Por lo tanto, la mecánica clásica, la naturaleza de la luz y astronómicos telescopios hacen corte puntos de partida para nuestro estudio.

MECANICA CLASICA

En mecánica clásica mecánica clásica la propiedad fundamental de la materia es la masa. El marco de referencia fundamental para describir la dinámica de la materia es un marco inercial, cualquier fotograma que se encuentra en reposo o, a lo sumo, se mueve a una velocidad constante en relación con las estrellas de "gira". Puesto que las estrellas no son verdaderamente "gira", más adelante tendremos que reconsiderar esta definición; Pero por ahora implícitamente asumimos que de ahora en adelante todas las leyes de la física deben ser indicadas para tales marcos de inercia.

Galileo descubrió la primera ley de la mecánica, y Descartes dio una formulación general. (Según Stillman Drake, Galileo´s las críticas de la perspectiva aristotélica le llevan a rehuir afirmando principios generales.) La primera ley, o el principio de inercia, describen la resistencia innata de la materia a un cambio en su estado de movimiento:

Un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento. A menos que el cuerpo se actúe sobre externo las fuerzas, su impulso el producto de su masa y velocidad» permanece constante.

Cuando las fuerzas externas están presentes y actúan sobre cuerpos materiales, los ímpetus de los cuerpos ya no permanecen constantes. Para describir esta situación, Newton formuló la segunda ley de la mecánica:

El tiempo-tasa de cambio del impulso de un cuerpo es igual a la fuerza aplicada.

Generalmente la masa de un cuerpo no cambia; Así, el tiempo-tasa de cambio de su impulso es simplemente su masa veces su tiempo-tasa de cambio de velocidad. El último se llama aceleración, y como la velocidad, tiene una magnitud y una dirección (es decir, es un vector). Si nos indican la masa de una partícula por m, la fuerza aplicada por F (un vector) y la aceleración por un (vector de otro), segunda ley de Newton toma la forma familiar que es probablemente la ecuación más famosa en toda la física que un resumen sucinto de las anteriores en lenguaje matemático se da en el cuadro 2.1.

El contenido físico de F = ma es la siguiente. Si sabemos que las fuerzas están actuando sobre un cuerpo, podemos usar F = ma para calcular la aceleración que es inducida por la acción de la fuerza f el. De esta manera, podemos inferir los cambios del estado de movimiento producido por las fuerzas conocidas. Por el contrario, si observamos un cuerpo a someterse a la aceleración, podemos inferir que las fuerzas deben estar presentes para producir este cambio en el estado del cuerpo del movimiento.

Es importante hacer notar que la aceleración está presente incluso si la velocidad mantiene constante la magnitud (es decir, velocidad) pero cambia de dirección. Los simples! Ejemplo es el movimiento circular con el radio r a una velocidad constante v = M. En este caso importante, la magnitud de la aceleración asociada es (véase problema ll para la derivación matemática)

La dirección de una es hacia adentro, hacia el centro del círculo.

Problema 2.1. Considerar las coordenadas polares (r, 0) de una partícula moviéndose en un círculo a velocidad constante v. Deje que el cambio de posición angular que se produce en el tiempo que a: ser A6. La velocidad, dada por v = rAB / a, es invariable, pero por un monto de Av cambia la velocidad v = n' — v en tiempo (At) debido al cambio en la dirección del movimiento. El diagrama de abajo y las fórmulas de ángulo pequeño del Apéndice B se utilizó para derivar la relación, a = {Av / At} un vAO / At-—-v2/r, con la dirección de un ser hacia adentro, hacia el centro del círculo.

Los antiguos consideran movimiento circular perfecto y por lo tanto para ser el estado "natural" del movimiento que no requiere más explicaciones. Sin embargo, desde la discusión anterior, vemos que el movimiento circular correos electrónicos aceleración (la expresión vz/r se llama la aceleración centrípeta) y por lo tanto requiere el uso de la fuerza para mantener, incluso a velocidad constante. En particular, el movimiento de la tierra alrededor del sol (casi) circular requiere el uso de la fuerza; en este caso, según explicó Newton, la fuerza gravitacional.

¿Se describe con más detalle en el capítulo 3 la teoría de Newton de la gravitación. Aquí tenemos la única observación que Newton encontró eso masa da lugar a una fuerza de atracción universal entre todas las formas de la materia. Los físicos hoy en día como hablar de la masa que actúa como una fuente de un campo de fuerza gravitacional. El concepto de un campo de fuerza prescinde de la necesidad de una partícula real cuya reacción a la fuente de la gravedad es ser observada o ser calculado. El campo alrededor de una fuente (cualquier cuerpo masivo) es un conjunto de valores (vector) que se unen a cada lugar en el espacio a cada instante en el tiempo; Si una partícula hipotética debía ser colocados en un momento dado en un instante especificado de tiempo, se sentiría una fuerza cuya magnitud y dirección se deduce el valor del campo gravitacional asociado a esa posición y del tiempo. Para ser más precisos, es convencional para definir el campo gravitatorio g tales que F, la fuerza de una partícula de masa m, equivale a mg. Desde ma m F, vemos que g es numéricamente igual a la aceleración una producida por la acción de la fuerza gravitacional. Galileo descubrió que, en ausencia de arrastre de aire, todos los cuerpos caen hacia la tierra con la misma aceleración independiente de sus propiedades físicas

(Figura 2.1}, y este hecho experimental se incorpora

Figura 2.1. Experimento de Galileo de caer diferentes pesos desde la torre inclinada de Pisa. Los historiadores de la duda, ciencia tales experimentos nunca tuvo lugar, pero no hay duda que Galileo realizó "experimentos del pensamiento" que demostraron cuerpos de diferentes pesos, liberado de resto y liberaron de fricción, deben caer en la misma proporción. de lo contrario, comenzaría una piedra cortada en dos en el aire caer en un ritmo diferente, pero ¿cómo podría importar es si el corte es real o imaginaria?

Figura 2.2. El campo gravitatorio g asociado con una masa esférica m puntos radialmente hacia adentro hacia el centro de atracción. El campo eléctrico E asociado

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