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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