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arabera Garcia Morant Patricia 3 years ago

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FÍSICA SIGLO XX

La física nuclear y de partículas del siglo XX aborda temas fundamentales como la fusión nuclear, la estabilidad nuclear, las leyes de desintegración radiactiva y las aplicaciones de los radioisótopos.

FÍSICA SIGLO XX

FÍSICA SIGLO XX

RELATIVIDAD

6. RELATIVIDAD GENERAL
Gravedad: estructura geométrica del espacio-tiempo elástico
Campo gravitatorio homogéneo es completamente equivalente a un sistema de referencia uniformemente acelerado
Sistemas de referencia acelerados y gravitatorios
5. EQUIVALENCIA MASA-ENERGÍA
Masa y energía son dos manifestaciones de la misma propiedad física, la masa es una forma de energía
4. DINÁMICA RELATIVISTA. MASA Y MOMENTO
Cantidad de movimiento relativista

Cuando v/c tiende a cero, la cantidad de movimiento es clásica

En las colisiones la cantidad de movimiento relativista se conserva

Nunca se puede alcanzar la velocidad de la luz porque entonces su masa sería infinita y por la equivalencia masa-energía, habría costado una cantidad infinita de energía el poner al objeto en ese estado
3. CONSECUENCIAS DE LOS POSTULADOS
3.2. CONTRACCIÓN DE LA LONGITUD

Longitud propia: longitud de un objeto en el sistema de referencia que se encuentra en reposo.

3.1. DILATACIÓN DEL TIEMPO

La relatividad es consecuencia de la existencia de una velocidad límite en la transmisión de las señales

Dos sucesos en un sistema de referencia son simultáneos si las señales luminosas procedentes de los sucesos alcanzan en el mismo instante a un observador situado a mitad de camino entre ellos

Dos relojes sincronizados en un sistema de referencia no están sincronizados en ningún otro sistema que se mueva respecto al primero

Tiempo: Intervalo de tiempo entre dos sucesos que se producen en el mismo punto en un cierto sistemas de referencia.

2. RELATIVIDAD ESPECIAL. POSTULADOS.
SEGUNDO

La velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales, y además es independiente del movimiento de la fuente emisora y del observador

La velocidad de la luz no sufre modificaciones aunque las fuentes emisoras estén en movimiento

PRIMERO

Todas las leyes físicas se cumplen por igual en todos los sistemas de referencia inerciales

Imposibilidad de encontrar sistemas de referencia en reposo absoluto

POSTULADO

Todo observador mide el mismo valor para la velocidad de la luz con independencia del movimiento relativo del foco y del observador

Constancia de la velocidad de la luz para cualquier sistema de referencia

1. INTRODUCCIÓN. ANTECEDENTES DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL.
ANTECEDENTES DE LA TRANSFORMACIÓN DE LORENTZ

Resultados negativos arrojados por la experiencia de Michelson y Morley

Tiempo es siempre absoluto

El espacio es absoluto para los sucesos simultáneos, pero no lo es para los no simultáneos.

Relatividad de Galileo y Newton

Si tenemos dos sistemas de referencia inerciales que se mueven con velocidad constante uno respecto del otro no existe ningún experimento mecánico que pueda decirnos cuál está en reposo y cuál está en movimiento, o si ambos están moviéndose. Es decir, no puede detectarse el movimiento absoluto.

El movimiento: Variación de la posición de un punto del espacio en cada instante de tiempo

TEORÍA ESPECIAL

Se elimina la SIMULTANEIDAD

Tiempos de dos personas coincidirían si y sólo si ambas estuvieran en reposo

La velocidad de la luz es independiente del movimiento del foco

No puede detectarse el movimiento uniforme

Consecuencias: constancia de la velocidad de la luz en el vacío, la dilatación del tiempo y la contracción de longitudes.

Comparación entre medidas en diferentes sistemas de referencia inerciales que se mueven con velocidad constante

FÍSICA NUCLEAR Y DE PARTÍCULAS

8. LOS RADIOISÓTOPOS Y SUS APLICACIONES
APLICACIONES

Restauración de objetos artísticos, verificación de objetos artísticos o históricos, etc. Arqueología: Fechar eventos geológicos, etc. Investigación: Universo, industria, medicina, etc. Farmacología: Estudiar el metabolismo de los fármacos antes de autorizar su uso público.

Cada radioisótopo tiene un periodo de desintegración o semivida características. La energía puede ser liberada, principalmente, en forma de rayos alfa (núcleos de helio), beta (electrones o positrones) o gamma (energía electromagnética).
Son isótopos radiactivos ya que tienen un núcleo atómico inestable (por el balance entre neutrones y protones) y emiten energía y partículas cuando cambia de esta forma a una más estable. La energía liberada al cambiar de forma puede detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.
7. FUSIÓN NUCLEAR
Consiste en la unión de dos núcleos ligeros en uno más pesado, obteniéndose del orden de 4 veces más energía que en la fisión
6. FISIÓN NUCLEAR. REACTORES NUCLEARES
REACTORES

Dispositivos destinados a mantener una reacción controlada de fisiones en cadena, con la consiguiente producción de energía cinética que en último término se libera en forma de calor

El proceso mediante el cual un núcleo se escinde en dos o más fragmentos al bombardear con neutrones un núcleo pesado, éste se podría dividir en dos núcleos más ligeros
5. REACCIONES NUCLEARES. ASPECTO ENERGÉTICO
VALOR Q

La cantidad de energía liberada o absorbida (exotérmica o endotérmica)

La onda asociada con una partícula determinada debe ser igual o más pequeña que la separación entre dos puntos, para poder "verlos" por separado (y no como un único punto)
4. LEYES DE LA DESINTEGRACIÓN RADIOACTIVA
ACTIVIDAD

El número de desintegraciones radioactivas por segundo

Esta dependencia exponencial con el tiempo es característica de todo proceso radioactivo e indica que la desintegración radioactiva es un proceso estadístico
La velocidad de desintegración no es constante con el tiempo disminuye exponencialmente
Los núcleos radiactivos se desintegran en otros núcleos por emisión de partículas
3. RADIOACTIVIDAD NATURAL. TIPOS DE EMISIÓN
En toda reacción nuclear ajustada, la suma de los números másicos de los reactantes son igual a valor de los productos, y lo mismo pasa con los números atómicos
TIPOS DE RADIACIÓN

Gamma, de naturaleza electromagnética y no sufre desviación

Beta, formada por electrones beta que proceden del núcleo de desintegración de un neutrón carga negativa y emitidos a unos 260000km/h

Alfa. constituida por núcleos de helio que son emitidos por los átomos a una velocidad de 16000 km/h, carga positiva

2. ESTABILIDAD NUCLEAR. ENERGÍA DE ENLACE NUCLEAR
Cuando dos o más nucleones se fusionan entre sí para formar un núcleo la masa total decrece y se desprende energía. Inversamente para dividir un núcleo en sus partes debe añadirse energía al sistema que se invierte en incrementar la masa en reposo
1. EL NÚCLEO ATÓMICO. CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS

El número total de nucleones A es el número másico del átomo

El número de protones Z es el número atómico del átomo

Contiene dos tipos de partículas: nucleones (neutrones y protones)

CRITERIOS

Por el espín: bosones (entero) y fermiones ( semientero)

Productos de desintegración: mesones (compuestos por leptones y fotones) y bariones (dar lugar a un protón)

Tipo de interacción: leptones (débil) y hadrones (fuerte9

La materia está constituida por una serie de partículas fundamentales

FÍSICA CUÁNTICA

6. DESARROLLO CIENTÍFICO Y APLICACIONES TÉCNICAS DE LA FÍSICA CUÁNTICA
La computación cuántica, la robótica o la inteligencia artificial
El surgimiento de tecnologías cuánticas con aplicaciones en distintas industrias e impactos en la vida cotidiana está dando inicio a una nueva era.
5. FÍSICA CUÁNTICA. FUNCIÓN DE ONDA
El uso del determinante como generador de la función de ondas garantiza la asimetría con respecto al intercambio de partículas así como la imposibilidad de que dos partículas estén en el mismo estado cuántico, aspecto crucial al tratar con fermiones
Para todo sistema aislado existe una función matemática de las coordenadas especiales y del tiempo que contiene toda la información del sistema
PRINCIPIO DE CORRESPONDENCIA

Todas las leyes de la Mecánica Cuántica se pueden reducir a las ecuaciones de la Mecánica Clásica en el mundo macroscópico

4. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG
No podemos medir simultáneamente y con precisión la posición y el momento de una partícula
Caso opuesto, superposición de todas las posibles longitudes de onda entre 0 e infinito

La posición x es muy conocida pero no sabemos nada del momento p porque la función de onda está muy pronunciada

Caso de una única partícula libre para moverse por cualquier lugar del espacio

La posición x de la partícula es completamente desconocida porque la función de onda es muy suave

Representación de una partícula como una superposición de ondas
3. DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA. HIPÓTESIS DE BROGLIE
La ecuación es compatible con la naturaleza corpuscular de la luz (fotones) y con la cuantización del momento angular que aparece en el modelo de Bohr
La dualidad onda-partícula es un concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa
2. ANTECEDENTES DE LA FÍSICA CUÁNTICA.
2.3. ESPECTROS ATÓMICOS. EXPLICACIÓN DE BHOR

ESPECTRO ATÓMICO

Registro de la radiación emitida por un átomo cuando se hace pasar por corriente eléctrica a través de un gas a presión muy baja

ESPECTROSCOPIA

Estudia la energía absorbida por un átomo cuando interacciona con el campo electromagnético de la radiación y los fenómenos derivados dependerán de la estructura atómica y molecular

2.2. EFECTO FOTOELÉCTRICO. TEORÍA DE EINSTEIN.

La energía incidente es igual a la energía umbral más el trabajo para frenar la emisión

LEYES EMPÍRICAS

Cuando el efecto se produce lo hace instantáneamente

La energía de los electrones arrancados al metal depende de la frecuencia de la luz incidente y propia naturaluza del metal

La intensidad de saturación de la fotocorriente es proporcional a la intensidad I de la luz incidente

Si V se hace negativo, la fotocorriente disminuye y llega a anularse para V = -V0 (potencial de corte)

La fotocorriente depende del voltaje V, si V crece la intensidad alcanza un límite constante is

No se detecta paso de corriente para cualquier tipo de luz, la frecuencia de la luz debe sobrepasar un límite (frecuencia umbral)

Consiste en la emisión de electrones de la superficie de un metal al hacer incidir un rayo de luz

2.1. RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

La energía no se transfiere en forma continua, sino mediante cantidades discretas o cuantos de energía que son proporcionales a la frecuencia de la radiación

LEYES

Ley del desplazamiento de Wien

Ley de Stefan-Boltzman

CUERPO NEGRO

Aquel que absorbe todas las radiaciones, el emisor ideal

1. INTRODUCCIÓN
3 grandes ramas de conocimiento

La termodinámica de Clausius y Boltzmann

La electrodinámica de Maxwell

La mecánica de Newton

Se postula que el estado de un sistema queda descrito por una función de onda
El paso de la Mecánica Clásica a la Mecánica Cuántica supone el paso del determiniso al probabilismo