Ondas gravitacionales

Las ondas gravitacionales.     

Por:

Andrés Felipe Cifuentes Marín

Física

Medellín

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Resumen.

En este trabajo se habla de las ondas gravitacionales, su explicación detallada y concisa de lo que son, se manifiesta la relación con los fenómenos ondulatorios conocidos, se busca hacer entender la relación con la física antigua y la moderna con un lenguaje no científico apto para todo tipo de lector.

Índice general:

1. Introducción
2. Ondas mecánicas
3. Ondas electromagnéticas
4. Ondas gravitacionales

4.1 como se producen

4.2 como se detectaron

4.3 para que sirven

1. Conclusiones
2. Bibliografía

Introducción:

Este trabajo se hace para dar a conocer que son, para que sirven, como se detectaron y como cambio la física moderna a tal magno descubrimiento de las ondas gravitacionales, se busca llegar a un lenguaje entendible para todo tipo de lectores ya que es un tema muy mencionado pero muy pocos entienden el verdadero significado o para que sirven, hablare de las ondas clásicas conocidas tales como las mecánicas y electromagnéticas para dar una explicación más detallada del tema central, estas ondas gravitacionales nos hablan acerca de pruebas indirectas de la existencia de agujeros negros, dimensiones extras he incluso destellos de conocimiento que nos da el universo acerca de su creación.

Ondas mecánicas

Para todos este tipo de ondas, no es desconocida estamos tan familiarizados con ellas que las sentimos igualmente vivimos cotidianamente con ellas, todos tenemos un conocimiento intuitivo acerca de estas como por ejemplo la perturbación en una cuerda de una guitarra, en un resorte, el sonido y hasta la superficie del agua, todos estos son fenómenos ondulatorios.

Las ondas se manifiestan en casi todos los fenómenos de la física unificándola, tales como la mecánica, electromagnetismo, gravitación y física cuántica, trabajan en base a ellas dándose una similitud de las descripciones físicas y matemáticas.

Estamos familiarizados con el hecho de que la energía y el momento lineal se transportan de un lugar a otro, en virtud del movimiento de las partículas; el movimiento ondulatorio proporciona una forma alternativa en que la inercia y el momento lineal se mueven en el espacio, sin que las partículas viajen, las ondas de agua y sonoras son ejemplos de ondas mecánicas que viajan a través de un medio deformable o elástico, debido a los propiedades elásticas del medio, dado que la perturbación se propaga a través de este.[1]

A nivel microscópico, las fuerzas entre los átomos son las causantes de la propagación de las ondas mecánicas, cuando una onda alcanza una partícula situada en el medio, pone a esa partícula en movimiento y la desplaza, transfiriéndole así energía cinética y potencial, se mueven distancia pequeñas con respecto a sus posiciones originales, sin experimentas un desplazamiento neto en la dirección del viaje de la onda.[2]

Como sabemos las ondas se van dispersando o perdiendo su fuerza de empuje y por lo tanto la cresta va disminuyendo, lo que significa es que su energía se va dispersando al medio elástico en el que se propaga.

Para la descripción más acorde para este tipo de ondas supondremos que este tipo de onda que mostrare no se dispersa en el medio de propagación, recordemos que muchas de estas se dispersan dependiendo el medio donde viajen.

Para describir el movimiento ondulatorio consideremos un pulso, que esta descrito matemáticamente por un función y=F(x), recordemos (asigna valores dependiendo la función y nos devuelve otros), en un tiempo fijo dado como el que se muestra en la figura 1.

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Figura 1.un pulso descrito por un función de y=f(x)

Si consideramos que el movimiento va hacia la derecha a una velocidad Entonces después de un tiempo todos los puntos del movimiento se han desplazado una distancia vt,como se muestra en la figura 2,de tal forma que la nueva coordenada x’=x + vt,la cual al despejarse x, se tiene que el movimiento se puede describir con una función que depende tanto de x como de t.[3]

Y = f(x,t)=f(x – vt)       (1)

La cual se denomina función de onda.

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Figura 2.un pulso descrito por una función de y = (x,t) = f(x-vt)

En forma general, si el pulso avanza hacia la derecha o hacia la izquierda, la función tendrá la combinación.

Y(x,t)=f(x±vt)=f(u)     (2)

El signo negativo se utiliza para una onda que se mueve en el sentido positivo de x,en tanto que el signo positivo se utiliza para una onda que se desplaza en sentido negativo de x.

Estos tipos de oscilaciones que se comportan como un movimiento armónico simple tienen la forma de función sinusoidal o cosenosoidal tal como se muestra en la figura 3.

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Figura 3. Esquema de una onda armónica.

Ondas electromagnéticas

Las propiedades de los campos electromagnéticos se pueden describir por cuatro ecuaciones diferenciales parciales, conocidas como ecuaciones de MAXWELL, en honor a su descubridor, dos de estas ecuaciones son las leyes de gauss, para los campos eléctrico y magnético, la tercera es la ley de Faraday y la cuarta ecuación, es una modificación y generalización de la ley de ampere que realizo el propio maxwell, estas se describen a continuación.

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En donde E es el vector de campo eléctrico y B es el vector de inducción magnética, los cuales son generados por las fuentes de carga de densidad Ƥ y la fuente de corriente de densidad J ,µo y ɛo son constantes A µo se le conoce como la permeabilidad del espacio libre, y a ɛo como la permisividad del espacio libre.[4]

La ecuación (3) se conoce como la ley de gauss eléctrica, la cual relaciona la carga eléctrica con el campo eléctrico. Esta establece que el número total de líneas de campo eléctrico que divergen a través de cualquier superficie cerrada en el espacio libre es igual a la densidad de carga eléctrica encerrada en dicha superficie dividida por ɛo[4]

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