La física es una de
las ciencias naturales que se encarga del estudio de la energía,
la materia y el espacio-tiempo, así como las interacciones de
estos tres conceptos entre sí.
Esta ciencia es tal vez
la más antigua de todas las disciplinas académicas, aunque hace muchos
años, la astronomía era considerada como tal.
En los últimos dos
milenios, la física fue considerada parte 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 esta ciencia
siguen siendo difíciles de distinguir.
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 basados en observaciones
previas. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su
desarrollo histórico con 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 búsqueda de encontrar la verdad absoluta de
la naturaleza, tiene varias
subdivisiones, las cuales podrían agruparse en cinco teorías principales:
la mecánica clásica, que describe el movimiento macroscópico;
el electromagnetismo, que describe los fenómenos electromagnéticos como
la luz; la relatividad, formulada por Einstein, que describe
el espacio-tiempo y la interacción gravitatoria;
la termodinámica, que describe los fenómenos de intercambio
de calor y los moleculares; y finalmente, la mecánica cuántica,
que describe el comportamiento del mundo atómico.
A
continuación adjuntaremos unos documentos para descargar dentro de los cuales
estarán estas teorías con el fin de que entiendan un poco más acerca de este
maravilloso mundo, el cuál es la física.
Mecánica
Clásica:
Para poder
nosotros entender lo que sucede en el día a día como porque cuando nos ubicamos
dentro de un carro y este frena nosotros tendemos ir hacia adelante; también
porque si nuestro planeta gira en su propio eje nosotros no nos podemos
percatar y por supuesto saber porque las cosas al soltarlas a cualquier altura
siempre caen al suelo.
Todo aquello
fue estudiado por diversos personajes dando así de entrada a la mecánica
clásica que según Semillero Física TyC se puede definir como:” la ciencia que
estudia las leyes del comportamiento de cuerpos físicos macroscópicos en reposo
y a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.”
También podemos
decir que en la mecánica clásica nosotros podemos estudiarla de forma vectorial
que se basa en el tratamiento de dos magnitudes vectoriales bajo una relación
causal: la fuerza y la acción de la fuerza, medida por la variación del
moméntum (cantidad de movimiento) también podemos estudiarla de forma analítica
ya que sus métodos son poderosos y trascienden de la Mecánica a otros campos de
la física. Porque sus métodos son menos oscuros según Leibniz que la fuerza y
el momento de newton por otras magnitudes básicas para poder resolver problemas
de energía cinética y el trabajo formulando ecuaciones diferenciales e
integrales.
La mecánica
clásica ha tenido varias divisiones, una división usual es:
Estática, que
estudia el equilibrio y sus relaciones con las fuerzas;
Dinámica, que
estudia el movimiento y cómo se relaciona con las fuerzas; y
Cinemática, que
estudia el movimiento sin preocuparse del origen del mismo.
Finalmente
nosotros podemos llegar a la conclusión de que la mecánica clásica llega a
explicar muchos fenómenos y muchos sucesos que suelen darse en nuestra vida
cotidiana por ejemplo podemos explicar que las cosas caen al suelo por la
gravedad ,también podemos afirmar que cuando estamos en un carro a una
velocidad constante y de pronto frena nuestro cuerpo por inercia suele ir hacia
adelante debido a que todo cuerpo desea estar en equilibrio.
Cinemática
En muchos de
nuestros quehaceres cotidianos nosotros nos vemos en la necesidad de
trasladarnos hacia una dirección recorriendo una trayectoria en un determinado
tiempo pues todo este acontecimiento lo estudia la cinemática según Santiago
(2000) afirma que:
La cinemática
se ocupa de la descripción del movimiento sin tener en cuenta sus causas. La
velocidad (la tasa de variación de la posición) se define como la razón entre
el espacio recorrido (desde la posición x1 hasta la posición x2) y el tiempo transcurrido.
Siendo: e: el espacio recorrido y T: el tiempo transcurrido.
Sistema de
referencia:
Para definir la
posición de un objeto en un instante cualquiera, es necesario definir
previamente un sistema de coordenadas y un medidor de tiempo (cronometro o
reloj), todo ello asociado a un cuerpo de referencia. A ese conjunto formado
por el sistema de coordenadas, reloj y cuerpo de referencia se denomina sistema
de referencia (s.r).Según Fernandez.L.”Podemos definir un sistema de referencia
como un sistema de coordenadas respecto del cual estudiamos el movimiento de un
cuerpo. Supone la posición del observador respecto al fenómeno observado”
(s.f).
Como sabemos
existen 2 tipos de sistemas de referencias según fernandez.L.son:
•“Sistemas de
referencia inerciales. Dicho de un modo simple, un sistema de referencia se
dice inercial cuando están fijos o tienen movimiento relativo uniforme.
•Sistemas de
referencia no inerciales. De un modo simple, un sistema de referencia no
inercial es aquel que está sometido a una aceleración.”(s.f).
Finalmente
llego a la conclusión que gracias a este contenido podemos diferenciar entre
distancia y recorrido también que entendemos que en una velocidad constante el
cuerpo está en equilibrio al igual que cuando el cuerpo está en reposo y
también podemos podemos deducir que dependiendo del sistema de referencia se
puede ver las cosas de un modo distinto.
Erick Obando
Electromagnetismo:
Desde la antigua Grecia se conocían
los fenómenos magnéticos y eléctricos, pero no es hasta inicios del siglo XVII
donde se comienza a realizar experimentos y a llegar a conclusiones científicas
de estos fenómenos.
A principios del siglo XIX Hans
Christian Ørsted encontró evidencia empírica
de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. De ahí es
que los trabajos de muchos físicos de ese siglo son unificados por James
Clerk Maxwell en 1861 con un conjunto de ecuaciones que describían ambos
fenómenos como uno solo, como un fenómeno electromagnético, con esta exposición
daremos a entender un poco más acerca del electromagnetismo.
Para comenzar, el electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en
una sola teoría, cuyos fundamentos fueron presentados por Michael
Faraday y formulados por primera vez de modo
completo por James Clerk Maxwell en
el año 1865.
El electromagnetismo es llamado también teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee
se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el
espacio y del tiempo.
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos
macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en
reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y
sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una
teoría macroscópica, es decir, aplicable solo a un número muy grande de
partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de estas, el
electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los
que es necesario usar la mecánica cuántica.
Las ahora llamadas ecuaciones de Maxwell demostraban
que los campos eléctricos y los campos magnéticos eran manifestaciones de un
solo campo electromagnético. Además, describía la naturaleza ondulatoria de la
luz, mostrándola como una onda electromagnética. Con una sola teoría consistente que describía estos
dos fenómenos antes separados, los físicos pudieron realizar varios
experimentos prodigiosos e inventos muy útiles como la bombilla eléctrica
por Thomas Alva Edison o el
generador de corriente alterna por Nikola Tesla. El éxito predicitivo de la teoría de Maxwell y la
búsqueda de una interpretación coherente de sus implicaciones, fue lo que llevó
a Albert Einstein a formular
su teoría de la relatividad que se
apoyaba en algunos resultados previos de Hendrik Antoon Lorentz y Henri Poincaré.
En la primera mitad del siglo XX, con el advenimiento de la
mecánica cuántica, el electromagnetismo tenía que mejorar su formulación con el
objetivo de que fuera coherente con la nueva teoría. Esto se logró en la década
de 1940 cuando se completó una teoría cuántica electromagnética o mejor
conocida como electrodinámica cuántica.
En resumen, el
electromagnetismo es una rama de la física que se dedica a estudiar los
fenómenos eléctricos y magnéticos como uno solo, dentro de ello tenemos a la
corriente eléctrica, la cuál es actualmente usada por todos nosotros, así que
nuestra vida sería completamente distinta si no se hubieran desarrollado las
teorías electromagnéticas.
Electroestática
Cuando hablamos de electrostática nos referimos a los
fenómenos que ocurren debido a una propiedad intrínseca y discreta de
la materia, la carga, cuando es estacionaria o no depende del tiempo.
La unidad de carga elemental, es decir, la más pequeña observable, es la carga
que tiene el electrón. Se dice que un cuerpo está cargado eléctricamente
cuando tiene exceso o falta de electrones en los átomos que lo
componen. Por definición el defecto de electrones se la denomina carga positiva
y al exceso carga negativa.5 La relación entre los dos tipos de
carga es de atracción cuando son diferentes y de repulsión cuando son iguales.
La carga elemental es una unidad muy pequeña para cálculos prácticos,
por eso en el Sistema Internacional la unidad de carga eléctrica,
el culombio, se define como la cantidad de carga transportada en un
segundo por una corriente de un amperio de intensidad de
corriente eléctrica.
1C = 1 A. s
Que equivale a la carga de 6,25 x 1018 electrones.
El movimiento de electrones por un conductor se denomina corriente
eléctrica y la cantidad de carga eléctrica que pasa por unidad de tiempo
se define como la intensidad de corriente. Se pueden introducir más
conceptos como el de diferencia de potencial o el de resistencia, que nos
conducirían ineludiblemente al área de circuitos eléctricos, y todo eso se
puede ver con más detalle en el artículo principal.
El nombre de la unidad de carga se debe a Coulomb, quien
en 1785 llegó a una relación matemática de la fuerza eléctrica entre
cargas puntuales, que ahora se la conoce como ley de Coulomb:
Magnetostática:
No fue sino hasta el año de 1820, cuando Hans
Christian Ørsted descubrió que el fenómeno magnético estaba ligado
al eléctrico, que se obtuvo una teoría científica para el magnetismo. La
presencia de una corriente eléctrica, o
sea, de un flujo de carga debido a una diferencia
de potencial, genera una fuerza magnética que
no varía en el tiempo. Si tenemos una carga q a una velocidad , en un campo
magnético aparecerá una fuerza magnética inducida por el movimiento
en esta carga.
Electrodinámica cuántica:
Posteriormente a la revolución cuántica de inicios
del siglo XX, los físicos se vieron
forzados a buscar una teoría cuántica de la interacción
electromagnética. El trabajo de Einstein con
el efecto fotoeléctrico y la
posterior formulación de la mecánica cuántica sugerían
que la interacción electromagnética se producía mediante el intercambio
de partículas elementales llamadas fotones. La nueva formulación cuántica lograda en la
década de 1940 describía la
interacción de este fotón portador de fuerza y
las otras partículas portadoras de materia.
Arnold Saavedra
Termodinámica:
Martin Martinez
Principio cero de la termodinámica: Este principio
tiene que ver con el estado de
equilibrio de un sistema. Si ponemos en contacto un
sistema con otros en distintos estados de forma móvil y diatérmicas, en algún
momento lograran una modificación que los llevara al equilibrio térmico, en
caso contrario fueran los sistemas rígidos y adiabáticos, entonces este no
cambiaría su estado. Teniendo en cuenta un sistema con coordenadas independientes
“y” y “x”, se dice que el estado permanece en equilibrio mientras no se modifiquen
las condiciones externas”. (Zemansky, 1985)
Primer principio de la Termodinámica: Es una ley de
conservación de energía que va en dos partes. La primera que es la accesibilidad
adiabática y la segunda, conservación de energía. El primero tiene que ver con
un sistema cerrado adiabático que conlleva a una evolución de un estado inicial
A, a un estado final B y el segundo que nos permite saber el trabajo que se
lleva acabo al verse conectados dos sistemas cerrados. Así es como lo indica Zemansky
en su libro Calor y Termodinámica: “Cuando un sistema cuyo entorno se encuentra
a distinta temperatura y sobre el cual puede realizarse trabajo experimenta un proceso,
se denomina calor a la energía transferida por medios no mecánicos, y es igual
a la diferencia entre la variación de energía interna y el trabajo realizado”.
(Zemansky, 1985)
Segundo principio de la Termodinámica:
El segundo principio introduce al estado entropía
que sería la energía no utilizable de un sistema. Existen dos enunciados
distintos del segundo principio de la Termodinámica, ambos basados en la
experiencia. Estos son los de Kelvin-Planck y Clausius.
Kelvin-Planck: “Es imposible construir un aparato
que opere cíclicamente, cuyo único
efecto sea absorber calor de una fuente de
temperatura y convertirlo en una cantidad
equivalente de trabajo”.
Clausius: “Es imposible construir un aparato que
opere en un ciclo cuyo único efecto sea
transferir calor desde una fuente de baja
temperatura a otra de temperatura mayor”.
Lo dicho por Kelvin-Planck nos hace entender que,
para que se pueda realizar un trabajo, es necesario que se entregue algo de
calor a un cuerpo a menor temperatura y lo que se
entiende del enunciado de Clausius seria, que debe
realizarse un trabajo al sistema para poder entregar calor de un cuerpo frio a
uno caliente.
En conclusión la termodinámica estudia diversos
sistemas que se encuentra en un estado de equilibrio y describe cómo reacciona
a los cambios a su entorno. Este estudio va de la mano con algunas leyes que
tienen relación con las propiedades físicas macroscópica, es así como vemos que
el principio cero de la termodinámica busca llevar un sistema a su estado de equilibrio,
de la misma manera el primer principio que es una ley que busca saber cuál es
el trabajo entre dos sistemas cerrados.
Teoría general de la relatividad
Teoría formulada por el ilustre físico Albert Einstein en 1915, que
hablaba de un punto
concreto que no se puede verificar experimentalmente entre un cuerpo que
está en
aceleración uniforme y un campo gravitatorio uniforme. Antes de Einstein
hubo algunas
teorías en lados opuestos que daban la conclusión a tal problema, y la
necesidad que se tuvo
de una teoría que abarque las anteriores llevo al mismo Einstein a negar
sus propias
creencias que solo se puede aplicar a sistemas inerciales y lo lleva a
buscar la forma de
llevar a cabo una teoría ara una referencia general. A continuación
hablaremos sobre las
características que tiene esta teoría:
Principio general de Covariancia: Este principio nos dice que las leyes
de la física
deben tener la misma forma para cualquier observador sea cual sea su
movimiento.
Matemáticamente este principio quiere hacer ver que las magnitudes
medidas por
diferentes observadores deben estar relacionadas de acuerdo a la
transformación de
coordenadas y físicamente depende de que para diversos sistemas de
referencia
coordenadas no exista procedimiento físico ara distinguir entre ellos
Principio de Equivalencia: Este principio afirma que
un sistema que esta un campo
gravitatorio es diferente de un sistema no inercial acelerado. Este
principio fue utilizado
por Albert Einstein para intuir que la trayectoria de las
partículas en caída libre en el seno
de un campo gravitatorio depende únicamente de la estructura métrica de
su entorno
inmediato o, lo que es igual, del comportamiento de los metros y los
relojes patrones en
torno suyo.
Curvatura del espacio-tiempo: Dentro de la teoría de la relatividad, el
espacio y el
tiempo forman una variedad diferenciable, llamada espacio-tiempo. La
curvatura del
espacio-tiempo es una de las principales consecuencias de la teoría de
la relatividad general
de acuerdo con la cual la gravedad es consecuencia de la geometría curva
del espacio-
tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una
trayectoria espacial curva,
aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo
lo más rectas
posibles a través de un espacio-tiempo curvado.
En conclusión nos dice cómo se mueven los objetos si sólo hay fuerzas
gravitacionales.
Esto quiere decir que los objetos se mueven a lo largo de las geodésicas
en el espacio
tiempo. Esta última es la forma de Einstein para las ecuaciones de
movimiento
reemplazando así la idea que se tenía de la acción a distancia.
Martin Martinez
Trabajo y
Energía:
En el concepto científico de trabajo se distingue
esencialmente de la idea común que de él se tiene. Es frecuente escuchar esta
palabra en conversaciones o discursos, que no necesariamente son en el ámbito
científico o académico. En el lenguaje popular o corriente la expresión trabajo
se aplica a cualquier esfuerzo físico o mental que se hace en orden a producir
un determinado resultado. Así por ejemplo, cuando los estudiantes se le oye
decir me costó mucho trabajo leer la lección del texto o quizás cuando un
hombre intenta empujar un auto. Son estas las ideas que comúnmente se tiene
sobre el trabajo, pero sabemos que esto no es necesariamente cierto. Es ahora
cuando nos surgen las interrogantes sobre dicho tema, como por ejemplo. ¿Qué es
el trabajo mecánico? ¿Cuándo se realiza trabajo? ¿En qué casos de la vida se
puede observar algún tipo de trabajo mecánico? A continuación se tratara de
resolver estas interrogantes.
La fuerza es una magnitud escalar, por lo tanto, el trabajo
comparte esta característica. En la física existen propiedades del trabajo
mecánico que se deja de lado, pero que son muy importantes.
Si se aplica una fuerza a un cuerpo y este no sufre
desplazamiento alguno, el trabajo de dicha fuerza es nulo. De modo que si una
persona sostiene un objeto muy pesado sin desplazarlo no está realizando
trabajo desde el punto de vista físico; es decir, que aunque la persona “sude
la gota gorda” sosteniendo el cuerpo, si no cambia de posición, físicamente su
trabajo realizado es nulo. (Villapuerta, 2010)
Esto quiere decir que si no hay movimiento de traslación, el
trabajo es nulo, la razón es por la ecuación del trabajo W=F×D×cos donde la fuerza es representado por el
sistema internacional (SI) por una F, la distancia por una D, el trabajo por
una W por su nombre en inglés work, en donde el trabajo se mide en joules en
honor al físico británico James Prescott Joule a quien se le debe la
teoría mecánica del calor y un newton equivale a un joule. Al no haber
movimiento, multiplicamos la fuerza por la distancia que es nula, el resultado
sería cero. Esto se debe porque siempre hay dos fuerzas; la fuerza normal
y la fuerza gravitatoria, al no haber distancia recorrida, las dos fuerzas se
mantienen iguales y como están en sentidos opuestos, se cancelan.
Para comprender más esta propiedad de trabajo mecánico, daré
un ejemplo aplicativo. Una fuerza neta de 50N actúa sobre un cuerpo de 1kg,
inicialmente en reposo, durante 2 minutos. ¿Qué velocidad alcanza y que
distancia recorre el cuerpo en ese tiempo?
W=F×D
D=V×T
50=1×10×V×120
V=124
En conclusión el trabajo mecánico es el producto escalar del
vector fuerza constante por el vector desplazamiento. Se define como el
producto de la fuerza aplicada sobre un cuerpo por la distancia que recorre el
mismo y que al no haber el recorrido se dice que el trabajo es nulo es así que
(Bragado, 2003, pág. 45) afirma que “Una fuerza aplicada
perpendicularmente a un desplazamiento no produce trabajo”
Energía mecánica
Cuando hablamos de
energía nos referimos a aquella propiedad que permite a cualquier objeto físico
realizar algún tipo de trabajo. Cabe resaltar que estamos rodeados de energía;
todo lo que se mueve y se transforma nuestro alrededor o lo que podemos
percibir en la naturaleza es producto de algún tipo de energía. Existen
diversas fuentes de energía como: la energía solar, la eléctrica, la
geotérmica, la hidráulica, la nuclear, etc. Nos enfocaremos en este texto sobre
la energía mecánica. Pero… ¿Qué es la energía mecánica? ¿En qué consiste? A continuación
hablaremos más al respecto.
La energía mecánica
es la parte de la física que estudia el equilibrio y el movimiento de los
cuerpos sometidos a la acción de fuerzas, referidos a la energía cinética y
potencial. (Figueras, 2013) Dice que:
De todas las
transformaciones o cambios que sufre la materia, los que interesan a la
mecánica son los a la posición y a la velocidad. Ambas magnitudes definen en el
marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que
este puede cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad.
La energía cinética
es representada por su ecuación, Ec=12×M×V2 donde M es masa y V es
velocidad, la energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se
encuentran en movimiento. La energía potencial es simbolizada por
Ep=M×G×H , donde M es la masa, G es la gravedad y H es la altura, la
energía potencial gravitatoria es la energía potencial que depende de la altura
asociada con la fuerza gravitatoria.
Un ejemplo de este
tema seria; un proyectil que pesa 80kg es lanzado verticalmente hacia arriba
con una velocidad inicial de 95m/s ¿Cuánta energía cinética tendrá al cabo de 7
segundos?
Vf=Vo-gt
Ec=12×80×26.3512
Vf=95-(9.807×7)
Ec=27775.01J
Vf=26.351
En conclusión la
energía mecánica se puede definir como la capacidad de producir un trabajo
mecánico, debido a causas de origen mecánico, como su velocidad o posición. Hay
mucho por aprender y descubrir acerca de la energía. ¿Qué factores o
propiedades se descubrirán en el futuro acerca de la energía? ¿Qué podemos
estudiar para entender más la energía mecánica?
Diego Cunurana
Diego Cunurana
Acústica:
Desde tiempos inmemorables la música ha sido de
ayuda para llegar a lo más profundo de nuestros sentimientos como las baladas,
la mayoría de personas les gusta escuchar música, pero difícilmente a alguien
le agrada oír ruido ¿Cuál es la diferencia física entre el sonido musical y el
ruido? ¿Está relacionada la teoría de ondas con los instrumentos musicales?
Bueno estimado lector en este texto encontrará la respuesta a esas determinadas
interrogantes y se abrirá pasa a nuevas que usted mismo se preguntará.
“De todas las ondas mecánicas que se dan en la
naturaleza, las más importantes en
nuestra vida diaria son las ondas longitudinales en
un medio (generalmente aire)
llamadas ondas sonoras” (Física Universitaria.
Sears y Zemansky, p. 509).
La razón es que el oído humano es muy sensible y
puede detectar ondas sonoras incluso de
muy baja intensidad, nuestros oídos nos permiten
captar una multitud de señales de nuestro entorno, desde el grato sonido de la
preparación de alimentos, hasta el sonido de advertencia de un vehículo que se
acerca. La definición más general del sonido es una onda longitudinal en un
medio.
Una onda sinusoidal se caracteriza por su frecuencia
“f”, longitud de onda “” y por su amplitud “A” de desplazamiento. La amplitud
de presión p más es directamente proporcional a la amplitud de desplazamiento.
La rapidez de una onda sonora en un fluido depende
del módulo volumétrico del medio de la onda La transmisión del sonido no es instantánea,
existe un retraso de la percepción del fenómeno en función de la distancia. A
mayor distancia mayor retardo, (se visualiza primero el relámpago y luego se
percibe el trueno), esto determina que la velocidad de propagación es finita.
La primera medición se realizó mediante el disparo de un cañón situado en una elevación
del terreno, al dispararse este, desde un lugar de distancia conocida se midió
la diferencia de tiempo entre la señal visual (luz) y la señal auditiva
(sonido) Quizás usted ha notado que cuando un automóvil se acerca tocando el
claxon, el tono parece bajar conforme el vehículo se aleja. Este fenómeno,
descrito por primera vez por el científico austriaco del siglo XIX Christian
Doppler, se llama efecto Doppler. Cuando una fuente de sonido y un receptor
están en movimiento relativo, las frecuencias del sonido que escucha el
receptor no es la misma que la frecuencia fuente.
Ondas Mecánicas
Cuándo se presenta un terremoto, las señales del suceso viajan por la
masa del planeta en forma de ondas sísmicas, se ha preguntado estimado lector
¿Qué aspectos de una onda sísmica determinan la magnitud de la potencia que
transporta la onda? o saliendo del campo de los terremotos, ¿cómo se interpreta
la expresión matemática de una onda sinusoidal? Bueno déjeme decirle que se
tratara de responder a las incógnitas anteriores en los párrafos siguientes.
Las ondas pequeñas en un estanque, los sonidos musicales, los temblores
sísmicos causados por un terremoto, todos estos son fenómenos ondulatorios, que
se generan cuando se perturba el estado de equilibrio de un sistema, y tal perturbación
viaja o ese propaga de una región del sistema a otra. Al propagarse una onda,
transporta energía. La energía de las ondas de la luz solar calienta la
superficie terrestre; en tanto que la energía de las ondas sísmicas puede
agrietar la corteza de nuestro planeta.
Las ondas en una cuerda desempeñan un papel importante en la música.
“Cuando un individuo toca una guitarra o un violín, produce ondas que viajan en
direcciones opuestas a lo largo de las cuerdas del instrumento” (Física
Universitaria, Sears y Zemansky, p.472). Al superponerse estas ondas de
dirección opuesta, se genera interferencia. Las cuerdas de estos instrumentos
generan únicamente ondas sinusoidales de ciertas frecuencias especiales,
llamadas frecuencias de modo normal de los instrumentos de cuerda, determinadas
por las propiedades de la cuerda.
Una onda mecánica es una perturbación que viaja a través de un material
o una sustancia que es el medio de la onda. Al viajar la onda por el medio, las
partículas que constituyen el medio experimentan desplazamientos de varios
tipos, según la naturaleza de la onda, estos pueden ser transversales si es que el desplazamiento del medio es
perpendicular a la dirección en la que la onda viaja por el medio u longitudinales si es que el movimiento
de las partículas del medio va en la misma dirección en la que viaja la onda
Una onda estacionaria es aquella en la cual, ciertos puntos de la onda
llamados nodos, permanecen inmóviles. Se forma por la interferencia de dos
ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o
frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. Los
instrumentos comunes de cuerda muestran cómo la frecuencia de estas ondas
depende de las propiedades de la cuerda. Las cuerdas largas de la sección grave
(de baja frecuencia) de un piano o de un contrabajo, comparadas con las cuerdas
más cortas de la sección soprano de un piano o del violín, ilustran la
dependencia inversa de la frecuencia con respecto a la longitud de la cuerda.
En conclusión, las ondas más que un tema más en el libro de física o una
formula larga es un fenómeno con el cual nos encontramos en nuestro día a día y
para que analice su comprensión de este texto le planteamos lo siguiente,
mientras vibre una cuerda de guitarra se toca suavemente el punto medio de la
cuerda para asegurar que la cuerda no vibre en ese punto. ¿Cuáles nodos
normales no pueden estar presentes en la cuerda, cuando se está tocando de ese
modo?
Julio Lozada
Julio Lozada
Mecánica
Cuántica:
INTRODUCCION:
¿Es necesaria en la
actualidad? ¿La luz, onda o partícula? ¿Solo se basa en un mundo físico, o
también en uno mental? ¿Por qué debemos “agradecer” a Einstein el poder usar el
GPS? Si bien no es un tema que se habla con frecuencia, es algo que se ve a
diario. No cabe duda de que para los que estudiamos más a fondo el tema, la
mecánica cuántica es bastante amplia y abarca muchos temas de la ciencia como
la física y química. Sin embargo, la definición de la física cuántica en la
actualidad consiste en estudiar, describir y explicar el comportamiento de la
materia y la radiación en las escalas atómica y subatómica, mediante
propiedades establecidas.
PROPIEDADES:
*Dualidad
Onda-Corpúsculo: Las partículas poseen la propiedad de comportarse a la vez
como ondas (tipo ondas del agua) y a la vez como corpúsculos (tipo objetos
sólidos)
*Principio de
Incertidumbre de Heisenberg: No podemos conocer con precisión arbitraria
determinadas cantidades observables de las partículas. Por ejemplo: la
variación en posición y velocidad o la variación en la energía y el tiempo.
*Mecánica
Probabilística: El mundo microscópico no es determinista. Dadas unas
condiciones iniciales, coexisten muchos estados posibles con una cierta
probabilidad. Al medir, esa probabilidad desaparece y solo “ocurre” una de esas
posibilidades
*Efecto Túnel: A
nivel cuántico las partículas tienen una probabilidad significativa de
atravesar barreras de potencial (lo que para nosotros serían paredes). En esta
propiedad y en el entrelazamiento se basan las computadoras cuánticas.
CONCLUSION:
El estudio de la
Mecánica Cuántica es importante por varias razones. En primer lugar porque pone
de manifiesto la metodología esencial de la Física. En segundo lugar porque
tuvo un éxito formidable ya que permitió dar respuestas válidas a casi todos
los problemas en los cuales se la ha aplicado. En tercer lugar porque es la
herramienta teórica básica para numerosas disciplinas de gran importancia, como
la Química Física, la Física Molecular, Atómica y Nuclear, la Física de la
Materia Condensada y la Física de Partículas.
ECUACION DE
SCHRODINGER
INTRODUCCION:
-¿Es aplicable a
una sola dimensión? ¿Qué es el efecto túnel? Si me apoyo durante 10.000
millones de años en una pared, ¿Puedo atravesarla? Para comenzar, se debe tener
un conocimiento previo sobre química, pues esta ecuación alpargata los modelos
atómicos de la Mecánica Clásica. Ahora, en Mecánica cuántica por definición
sabemos que no se puede saber dónde se encuentra exactamente un electrón (Heisenberg), pero con la famosa ecuación de
Schrodinger se conoce en que región podría encontrarse. Entonces, cada solución
de esta, nos permite saber el posible estado del electrón, por medio de una de
sus propiedades, la llamada densidad electrónica.
PROPIEDADES:
*La partícula
libre. El Hamiltoniano de una partícula libre en una dimensión espacial x es el
impulso constante del movimiento. La ecuación de Schrödinger independiente del
tiempo, siempre llegara a ser positiva o igual a cero.
*El potencial
escalón. El escalón de potencial consiste en una región x<0 en la que
la energía potencial es nula, seguida de una región x>0 en la que la
energía potencial es constante y de valor E0.
*Penetración de una
barrera de potencial. Es un problema modelo
mono-dimensional que permite demostrar el fenómeno del efecto túnel. Para ello se resuelve la ecuación de
Schrödinger independiente del tiempo para una partícula que incide sobre
una barrera de potencial.
CONCLUSION
La ecuación de Schrodinger es la ley fundamental de la mecánica cuántica
no relativista, teoría física que se ocupa de aquellos fenómenos que acontecen
a escalas microscópicas del orden de la constante de Planck, representa para
las partículas microscópicas un papel análogo a la segunda ley de Newton en la
mecánica clásica.
Lucia Cisneros
Lucia Cisneros
