INDICE
UNIDAD 1
INTRODUCCION A LA FISICA MEDIDAS Y VECTORES
UNIDAD 2
ESTATICA
UNIDAD 3
MOVIMIENTO ACELERADO Y PROYECTILES
UNIDAD 4
SEGUNDA LEY DE NEWTON Y LEY GRAVITACIONAL
UNIDAD 5
TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA
UNIDAD 6
IMPULSO, CANTIDAD DE MOVIMIENTO Y CHOQUES
lunes, 9 de diciembre de 2013
INTRODUCCION A LA FISICA MEDIDAS Y VECTORES
La física (del lat. physica, y este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, "naturaleza") es
la ciencia natural que estudia las propiedades y el
comportamiento de la energía y la materia (como
también cualquier cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), así
como al tiempo,
el espacio y las interacciones de estos cuatro
conceptos entre sí.
La física es una de las
más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía es
una de sus disciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue considerada
dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química,
y ciertas ramas de la matemática y
la biología,
pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió
para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo,
en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites
de la física siguen siendo difíciles de distinguir.
El área se orienta al
desarrollo de competencias de una cultura científica, para comprender nuestro
mundo físico, viviente y lograr actuar en él tomando en cuenta su proceso
cognitivo, su protagonismo en el saber y hacer científico y tecnológico, como
el conocer, teorizar, sistematizar y evaluar sus actos dentro de la sociedad.
De esta manera, contribuimos a la conservación y preservación de los recursos,
mediante la toma de conciencia y una participación efectiva y sostenida.
La física es
significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión
a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas
ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la
filosofía.
La física no es sólo una ciencia teórica;
es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus
conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría
pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo
de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras
ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que
incluye dentro de su campo de estudio a la química,
la biología y
la electrónica, además de explicar sus fenómenos.
La física, en su intento
de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a
límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas,
el nacimiento de las estrellas en el universo e
incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros
instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos
pocos campos.
Esta tarea comenzó hace más
de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos
como Demócrito, Eratóstenes, Aristarco, Epicuro o Aristóteles,
y fue continuada después porcientíficos como Galileo
Galilei, Isaac Newton, Leonhard
Euler, Joseph-Louis de Lagrange, Michael
Faraday, William Rowan Hamilton, Rudolf
Clausius, James Clerk Maxwell, Hendrik Antoon Lorentz, Albert
Einstein, Niels Bohr, Max Planck, Werner
Heisenberg, Paul Dirac, Richard
Feynman y Stephen
Hawking, entre muchos otros.
INTRODUCCION A LA FISICA MEDIDAS Y VECTORES PARTE 2
MECANICA
CLASICA
Se conoce como mecánica
clásica a la descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades
muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz. Existen dos tipos de
formulaciones de esta mecánica, conocidas como mecánica newtoniana y mecánica analítica.
La mecánica newtoniana,
como su nombre indica, lleva intrínsecos los preceptos de Newton.
A partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y
mediante el cálculo diferencial e integral, se llega a una muy exacta
aproximación de los fenómenos físicos. Esta formulación también es conocida
como mecánica vectorial, y es debido a que a varias
magnitudes se les debe definir su vector en
un sistema de referencia inercial privilegiado.8
La mecánica analítica es
una formulación matemática abstracta sobre la mecánica; nos permite desligarnos
de esos sistemas de referenciaprivilegiados y
tener conceptos más generales al momento de describir un movimiento con el uso
del cálculo de variaciones. Existen dos
formulaciones equivalentes: la llamada mecánica lagrangiana es una
reformulación de la mecánica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en
la ahora llamada ecuación de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de
segundo orden) y el principio de mínima acción; la otra, llamada mecánica hamiltoniana, es una
reformulación más teórica basada en una funcional llamada
hamiltoniano realizada por William Hamilton. En última instancia las
dos son equivalentes.8
En la mecánica clásica
en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es
absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.
ELECTROMAGNETISMO
El electromagnetismo describe
la interacción de partículas cargadas con campos
eléctricos y magnéticos.
Se puede dividir en electrostática,
el estudio de las interacciones entre cargas en
reposo, y la electrodinámica, el estudio de las
interacciones entre cargas en movimiento y la radiación.
La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de
Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell.
La electrostática es el
estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en reposo. Como se
describe por la ley de Coulomb, estos cuerpos ejercen fuerzas
entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos de la idea de un
campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que otro cuerpo
cargado colocado dentro del campo estará sujeto a una fuerza proporcional
a la magnitud de su carga y de la magnitud del campo en su ubicación. El que la
fuerza sea atractiva o repulsiva depende de la polaridad de la carga. La
electrostática tiene muchas aplicaciones, que van desde el análisis de
fenómenos como tormentas eléctricas hasta el estudio del
comportamiento de los tubos electrónicos.
La electrodinámica es el
estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en movimiento y a los
campos eléctricos y magnéticos variables. Dado que una carga en movimiento
produce un campo magnético, la electrodinámica se refiere a efectos tales como
el magnetismo, la radiación electromagnética, y la inducción electromagnética, incluyendo las
aplicaciones prácticas, tales como el generador eléctrico y el motor
eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como
electrodinámica clásica, fue sistemáticamente explicada por James Clerk Maxwell, y las ecuaciones de
Maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Una novedad
desarrollada más reciente es la electrodinámica cuántica, que incorpora
las leyes de la teoría cuántica a fin de explicar la
interacción de la radiación electromagnética con la materia. Paul Dirac, Heisenberg y Wolfgang
Pauli fueron pioneros en la formulación de la electrodinámica
cuántica. La electrodinámica es inherentemente
relativista y da unas correcciones que se introducen en la descripción de los
movimientos de las partículas cargadas cuando sus velocidades se acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos
involucrados con aceleradores de partículas y con
tubos electrónicos funcionando a altas tensiones y corrientes.
El electromagnetismo
abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo, la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que
se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la
mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de
electromagnetismo.
Los principios del
electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales
como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite,bioelectromagnetismo, plasmas, investigación
nuclear, la fibra óptica,
la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de
energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación
remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés, radio / TV, teléfonos,
motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda, fibras
ópticas yláseres.
INTRODUCCION A LA FISICA MEDIDAS Y VECTORES PARTE III
RELATIVIDAD
La relatividad es la
teoría formulada principalmente por Albert
Einstein a principios del siglo XX,
y se divide en dos cuerpos de investigación: larelatividad especial y la relatividad general.
En la teoría de la
relatividad especial, Einstein, Lorentz y Minkowski,
entre otros, unificaron los conceptos de espacio y tiempo, en un
ramado tetradimensional al que se le denominó espacio-tiempo.
La relatividad especial fue una teoría revolucionaria para su época, con la que
el tiempo absoluto de Newton quedó relegado y conceptos como la invariabilidad
en la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la equivalencia entre masa y energía fueron
introducidos. Además, con las formulaciones de la relatividad especial, las
leyes de la física son invariantes en todos los sistemas de referencia inerciales;
como consecuencia matemática, se encuentra como límite superior de velocidad a
la de la luz y se elimina la causalidad determinista que tenía la
física hasta entonces. Hay que indicar que las leyes del movimiento de Newton
son un caso particular de esta teoría donde la masa, al viajar a
velocidades muy pequeñas, no experimenta variación alguna en longitud ni se
transforma en energía, y al tiempo se le puede considerar absoluto.
Por otro lado, la relatividad general estudia la interacción gravitatoria como una
deformación en la geometría del espacio-tiempo.
En esta teoría se introducen los conceptos de la curvatura del espacio-tiempo como la
causa de la interacción gravitatoria, el principio de equivalencia que dice
que para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad
especial son invariantes y la introducción del movimiento de un partícula por
líneasgeodésicas.
La relatividad general no es la única teoría que describe la atracción
gravitatoria, pero es la que más datos relevantes comprobables ha encontrado.
Anteriormente, a la interacción gravitatoria se la describía matemáticamente
por medio de una distribución de masas, pero en esta teoría
no solo la masa percibe esta interacción, sino también la energía,
mediante la curvatura del espacio-tiempo, y es por eso que se necesita otro
lenguaje matemático para poder describirla, el cálculo tensorial. Muchos fenómenos, como la
curvatura de la luz por acción de la gravedad y la desviación en laórbita de Mercurio, son perfectamente predichos por esta
formulación. La relatividad general también abrió otro campo de investigación
en la física, conocido como cosmología,
y es ampliamente utilizado en la astrofísica.
TERMODINAMICA
La termodinámica trata
los procesos de transferencia de calor, que es una de las
formas de energía, y cómo se puede realizar un trabajo con ella. En esta área se describe
cómo la materia en cualquiera de sus fases (sólido, líquido, gaseoso) va
transformándose. Desde un punto de vista macroscópico de la materia, se estudia
como ésta reacciona a cambios en su volumen, presión y temperatura,
entre otras magnitudes. La termodinámica se basa en cuatro leyes principales: el equilibrio
termodinámico (o ley cero), el principio de conservación de la energía (primera
ley), el aumento temporal de la entropía (segunda ley) y la
imposibilidad del cero absoluto (tercera ley).10
Una consecuencia de la
termodinámica es lo que hoy se conoce como mecánica estadística. Esta rama estudia, al
igual que la termodinámica, los procesos de transferencia de calor, pero, al
contrario a la anterior, desde un punto de vista molecular.
La materia, como se conoce, está compuesta por moléculas, y el conocer el
comportamiento de una sola de sus moléculas nos lleva a medidas erróneas. Es
por eso que se debe tratar como un conjunto de elementos caóticos o aleatorios, y se utiliza el lenguaje estadístico y
consideraciones mecánicas para describir comportamientos macroscópicos de este
conjunto molecular microscópico.
MECANICA
CUANTICA
La mecánica
cuántica es la rama de la física que trata los sistemas
atómicos y subatómicos, y sus interacciones con la radiación
electromagnética, en términos de cantidades observables.
Se basa en la observación de que todas las formas de energía se
liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos.
Sorprendentemente, la teoría cuántica sólo permite normalmente
cálculos probabilísticos o estadísticos de
las características observadas de las partículas elementales, entendidos en términos
de funciones de onda. La ecuación de Schrödinger desempeña el
papel en la mecánica cuántica que las leyes de Newton y
la conservación de la energía hacen en
la mecánica clásica. Es decir, la predicción del comportamiento futuro de un
sistema dinámico, y es una ecuación de onda en términos de una función de onda la
que predice analíticamente la probabilidad precisa de los eventos o resultados.
En teorías
anteriores de la física clásica, la energía era tratada únicamente como un
fenómeno continuo, en tanto que la materia se supone que ocupa una región muy
concreta del espacio y que se mueve de manera continua.
Según la teoría cuántica, la energía se emite y se absorbe en cantidades
discretas y minúsculas. Un paquete individual de energía, llamado cuanto, en
algunas situaciones se comporta como una partícula de materia. Por otro lado, se
encontró que las partículas exponen algunas propiedades ondulatorias cuando
están en movimiento y ya no son vistas como localizadas en una región
determinada, sino más bien extendidas en cierta medida. La luz u otra radiación
emitida o absorbida por un átomo sólo
tiene ciertasfrecuencias (o longitudes de
onda), como puede verse en la línea del
espectro asociado al elemento químico representado por tal
átomo. La teoría cuántica demuestra que tales frecuencias corresponden a
niveles definidos de los cuantos de luz, o fotones,
y es el resultado del hecho de que los electrones del átomo sólo pueden tener
ciertos valores de energía permitidos. Cuando un electrón pasa
de un nivel permitido a otro, una cantidad de energía es emitida o absorbida,
cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energía entre
los dos niveles.
PRINCIPALES
MAGNITUDES FISICA
·
Velocidad: cuya unidad es el metro por segundo
·
Aceleración:
cuya unidad es el metro por segundo al cuadrado
·
Frecuencia: cuya unidad es el hertz
·
Cantidad de sustancia: cuya unidad es el mol
·
Temperatura: cuya unidad es el kelvin
·
Volumen: cuya unidad es el metro cúbico
·
Área: cuya unidad es el metro
cuadrado
INTRODUCCION A LA FISICA MEDIDAS Y VECTORES
La física (del lat. physica, y este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, "naturaleza") es
la ciencia natural que estudia las propiedades y el
comportamiento de la energía y la materia (como
también cualquier cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), así
como al tiempo,
el espacio y las interacciones de estos cuatro
conceptos entre sí.
La física es una de las
más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía es
una de sus disciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue considerada
dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química,
y ciertas ramas de la matemática y
la biología,
pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió
para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo,
en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites
de la física siguen siendo difíciles de distinguir.
El área se orienta al
desarrollo de competencias de una cultura científica, para comprender nuestro
mundo físico, viviente y lograr actuar en él tomando en cuenta su proceso
cognitivo, su protagonismo en el saber y hacer científico y tecnológico, como
el conocer, teorizar, sistematizar y evaluar sus actos dentro de la sociedad.
De esta manera, contribuimos a la conservación y preservación de los recursos,
mediante la toma de conciencia y una participación efectiva y sostenida.
La física es
significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión
a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas
ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la
filosofía.
La física no es sólo una ciencia teórica;
es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus
conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría
pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo
de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras
ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que
incluye dentro de su campo de estudio a la química,
la biología y
la electrónica, además de explicar sus fenómenos.
La física, en su intento
de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a
límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas,
el nacimiento de las estrellas en el universo e
incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros
instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos
pocos campos.
Esta tarea comenzó hace más
de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos
como Demócrito, Eratóstenes, Aristarco, Epicuro o Aristóteles,
y fue continuada después porcientíficos como Galileo
Galilei, Isaac Newton, Leonhard
Euler, Joseph-Louis de Lagrange, Michael
Faraday, William Rowan Hamilton, Rudolf
Clausius, James Clerk Maxwell, Hendrik Antoon Lorentz, Albert
Einstein, Niels Bohr, Max Planck, Werner
Heisenberg, Paul Dirac, Richard
Feynman y Stephen
Hawking, entre muchos otros.
MECANICA
CLASICA
Se conoce como mecánica
clásica a la descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades
muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz. Existen dos tipos de
formulaciones de esta mecánica, conocidas como mecánica newtoniana y mecánica analítica.
La mecánica newtoniana,
como su nombre indica, lleva intrínsecos los preceptos de Newton.
A partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y
mediante el cálculo diferencial e integral, se llega a una muy exacta
aproximación de los fenómenos físicos. Esta formulación también es conocida
como mecánica vectorial, y es debido a que a varias
magnitudes se les debe definir su vector en
un sistema de referencia inercial privilegiado.8
La mecánica analítica es
una formulación matemática abstracta sobre la mecánica; nos permite desligarnos
de esos sistemas de referenciaprivilegiados y
tener conceptos más generales al momento de describir un movimiento con el uso
del cálculo de variaciones. Existen dos
formulaciones equivalentes: la llamada mecánica lagrangiana es una
reformulación de la mecánica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en
la ahora llamada ecuación de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de
segundo orden) y el principio de mínima acción; la otra, llamada mecánica hamiltoniana, es una
reformulación más teórica basada en una funcional llamada
hamiltoniano realizada por William Hamilton. En última instancia las
dos son equivalentes.8
En la mecánica clásica
en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es
absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.
ELECTROMAGNETISMO
El electromagnetismo describe
la interacción de partículas cargadas con campos
eléctricos y magnéticos.
Se puede dividir en electrostática,
el estudio de las interacciones entre cargas en
reposo, y la electrodinámica, el estudio de las
interacciones entre cargas en movimiento y la radiación.
La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de
Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell.
La electrostática es el
estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en reposo. Como se
describe por la ley de Coulomb, estos cuerpos ejercen fuerzas
entre sí. Su comportamiento se puede analizar en términos de la idea de un
campo eléctrico que rodea cualquier cuerpo cargado, de manera que otro cuerpo
cargado colocado dentro del campo estará sujeto a una fuerza proporcional
a la magnitud de su carga y de la magnitud del campo en su ubicación. El que la
fuerza sea atractiva o repulsiva depende de la polaridad de la carga. La
electrostática tiene muchas aplicaciones, que van desde el análisis de
fenómenos como tormentas eléctricas hasta el estudio del
comportamiento de los tubos electrónicos.
La electrodinámica es el
estudio de los fenómenos asociados a los cuerpos cargados en movimiento y a los
campos eléctricos y magnéticos variables. Dado que una carga en movimiento
produce un campo magnético, la electrodinámica se refiere a efectos tales como
el magnetismo, la radiación electromagnética, y la inducción electromagnética, incluyendo las
aplicaciones prácticas, tales como el generador eléctrico y el motor
eléctrico. Esta área de la electrodinámica, conocida como
electrodinámica clásica, fue sistemáticamente explicada por James Clerk Maxwell, y las ecuaciones de
Maxwell describen los fenómenos de esta área con gran generalidad. Una novedad
desarrollada más reciente es la electrodinámica cuántica, que incorpora
las leyes de la teoría cuántica a fin de explicar la
interacción de la radiación electromagnética con la materia. Paul Dirac, Heisenberg y Wolfgang
Pauli fueron pioneros en la formulación de la electrodinámica
cuántica. La electrodinámica es inherentemente
relativista y da unas correcciones que se introducen en la descripción de los
movimientos de las partículas cargadas cuando sus velocidades se acercan a la velocidad de la luz. Se aplica a los fenómenos
involucrados con aceleradores de partículas y con
tubos electrónicos funcionando a altas tensiones y corrientes.
El electromagnetismo
abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo, la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que
se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la
mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de
electromagnetismo.
Los principios del
electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales
como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite,bioelectromagnetismo, plasmas, investigación
nuclear, la fibra óptica,
la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de
energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación
remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés, radio / TV, teléfonos,
motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda, fibras
ópticas yláseres.
RELATIVIDAD
La relatividad es la
teoría formulada principalmente por Albert
Einstein a principios del siglo XX,
y se divide en dos cuerpos de investigación: larelatividad especial y la relatividad general.
En la teoría de la
relatividad especial, Einstein, Lorentz y Minkowski,
entre otros, unificaron los conceptos de espacio y tiempo, en un
ramado tetradimensional al que se le denominó espacio-tiempo.
La relatividad especial fue una teoría revolucionaria para su época, con la que
el tiempo absoluto de Newton quedó relegado y conceptos como la invariabilidad
en la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la equivalencia entre masa y energía fueron
introducidos. Además, con las formulaciones de la relatividad especial, las
leyes de la física son invariantes en todos los sistemas de referencia inerciales;
como consecuencia matemática, se encuentra como límite superior de velocidad a
la de la luz y se elimina la causalidad determinista que tenía la
física hasta entonces. Hay que indicar que las leyes del movimiento de Newton
son un caso particular de esta teoría donde la masa, al viajar a
velocidades muy pequeñas, no experimenta variación alguna en longitud ni se
transforma en energía, y al tiempo se le puede considerar absoluto.
Por otro lado, la relatividad general estudia la interacción gravitatoria como una
deformación en la geometría del espacio-tiempo.
En esta teoría se introducen los conceptos de la curvatura del espacio-tiempo como la
causa de la interacción gravitatoria, el principio de equivalencia que dice
que para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad
especial son invariantes y la introducción del movimiento de un partícula por
líneasgeodésicas.
La relatividad general no es la única teoría que describe la atracción
gravitatoria, pero es la que más datos relevantes comprobables ha encontrado.
Anteriormente, a la interacción gravitatoria se la describía matemáticamente
por medio de una distribución de masas, pero en esta teoría
no solo la masa percibe esta interacción, sino también la energía,
mediante la curvatura del espacio-tiempo, y es por eso que se necesita otro
lenguaje matemático para poder describirla, el cálculo tensorial. Muchos fenómenos, como la
curvatura de la luz por acción de la gravedad y la desviación en laórbita de Mercurio, son perfectamente predichos por esta
formulación. La relatividad general también abrió otro campo de investigación
en la física, conocido como cosmología,
y es ampliamente utilizado en la astrofísica.
TERMODINAMICA
La termodinámica trata
los procesos de transferencia de calor, que es una de las
formas de energía, y cómo se puede realizar un trabajo con ella. En esta área se describe
cómo la materia en cualquiera de sus fases (sólido, líquido, gaseoso) va
transformándose. Desde un punto de vista macroscópico de la materia, se estudia
como ésta reacciona a cambios en su volumen, presión y temperatura,
entre otras magnitudes. La termodinámica se basa en cuatro leyes principales: el equilibrio
termodinámico (o ley cero), el principio de conservación de la energía (primera
ley), el aumento temporal de la entropía (segunda ley) y la
imposibilidad del cero absoluto (tercera ley).10
Una consecuencia de la
termodinámica es lo que hoy se conoce como mecánica estadística. Esta rama estudia, al
igual que la termodinámica, los procesos de transferencia de calor, pero, al
contrario a la anterior, desde un punto de vista molecular.
La materia, como se conoce, está compuesta por moléculas, y el conocer el
comportamiento de una sola de sus moléculas nos lleva a medidas erróneas. Es
por eso que se debe tratar como un conjunto de elementos caóticos o aleatorios, y se utiliza el lenguaje estadístico y
consideraciones mecánicas para describir comportamientos macroscópicos de este
conjunto molecular microscópico.
MECANICA
CUANTICA
La mecánica
cuántica es la rama de la física que trata los sistemas
atómicos y subatómicos, y sus interacciones con la radiación
electromagnética, en términos de cantidades observables.
Se basa en la observación de que todas las formas de energía se
liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos.
Sorprendentemente, la teoría cuántica sólo permite normalmente
cálculos probabilísticos o estadísticos de
las características observadas de las partículas elementales, entendidos en términos
de funciones de onda. La ecuación de Schrödinger desempeña el
papel en la mecánica cuántica que las leyes de Newton y
la conservación de la energía hacen en
la mecánica clásica. Es decir, la predicción del comportamiento futuro de un
sistema dinámico, y es una ecuación de onda en términos de una función de onda la
que predice analíticamente la probabilidad precisa de los eventos o resultados.
En teorías
anteriores de la física clásica, la energía era tratada únicamente como un
fenómeno continuo, en tanto que la materia se supone que ocupa una región muy
concreta del espacio y que se mueve de manera continua.
Según la teoría cuántica, la energía se emite y se absorbe en cantidades
discretas y minúsculas. Un paquete individual de energía, llamado cuanto, en
algunas situaciones se comporta como una partícula de materia. Por otro lado, se
encontró que las partículas exponen algunas propiedades ondulatorias cuando
están en movimiento y ya no son vistas como localizadas en una región
determinada, sino más bien extendidas en cierta medida. La luz u otra radiación
emitida o absorbida por un átomo sólo
tiene ciertasfrecuencias (o longitudes de
onda), como puede verse en la línea del
espectro asociado al elemento químico representado por tal
átomo. La teoría cuántica demuestra que tales frecuencias corresponden a
niveles definidos de los cuantos de luz, o fotones,
y es el resultado del hecho de que los electrones del átomo sólo pueden tener
ciertos valores de energía permitidos. Cuando un electrón pasa
de un nivel permitido a otro, una cantidad de energía es emitida o absorbida,
cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energía entre
los dos niveles.
PRINCIPALES
MAGNITUDES FISICA
·
Velocidad: cuya unidad es el metro por segundo
·
Aceleración:
cuya unidad es el metro por segundo al cuadrado
·
Frecuencia: cuya unidad es el hertz
·
Cantidad de sustancia: cuya unidad es el mol
·
Temperatura: cuya unidad es el kelvin
·
Volumen: cuya unidad es el metro cúbico
·
Área: cuya unidad es el metro
cuadrado
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