Conceptos Fundamentales de Física: Relativista, Cuántica y Nuclear

Física Relativista

Según la física clásica, la velocidad aumenta para el segundo observador. Para que no lo haga y sea igual a la velocidad de la luz en el vehículo, solo quedan dos opciones: que el numerador (es decir, el espacio recorrido) disminuya (contracción del espacio) o que el denominador (es decir, el tiempo) aumente (dilatación del tiempo).

Masa y Energía Relativista

Según la teoría de la relatividad, la masa de un cuerpo en movimiento, m, aumenta con la velocidad según la siguiente expresión, donde m₀ es la masa del cuerpo en reposo (El término masa en reposo —o masa invariante— es la masa total del objeto, que es independiente del movimiento del sistema. El valor de la masa en reposo es igual en todos los marcos de referencia inerciales).

El principio de equivalencia masa-energía establece que la masa y la energía son magnitudes equivalentes, relacionadas por el cuadrado de la velocidad de la luz.

Por otro lado, el principio de conservación de la masa-energía determina que la masa puede transformarse en una cantidad equivalente de energía y viceversa. La energía relativista total de un sistema físico aislado permanece constante.

Física Cuántica

Dualidad Onda-Corpúsculo de De Broglie

Basándose en los resultados de Planck y Einstein, se asigna a la luz una doble naturaleza: como onda electromagnética (cuando se propaga) y como partícula (cuando interacciona con la materia). A cada partícula le corresponde una onda asociada. La energía se relaciona con la frecuencia de la onda asociada.

Principio de Indeterminación de Heisenberg

Existe un límite en la precisión con la que podemos determinar al mismo tiempo la posición y el momento lineal de la partícula.

Física Nuclear

Las partículas alfa son núcleos de helio, las partículas beta son electrones rápidos y la radiación gamma consiste en la emisión de rayos gamma.

• Fisión Nuclear: Consiste en la ruptura de un núcleo pesado en dos fragmentos de masas similares, con la consiguiente liberación de energía. Esta reacción libera una enorme cantidad de energía. Los dos o tres neutrones que se liberan en la fisión del núcleo de ²³⁵U pueden, a su vez, provocar nuevas fisiones y originar una reacción en cadena.
• Fusión Nuclear: Consiste en la unión de dos núcleos ligeros para formar otro núcleo más pesado, con la consiguiente liberación de energía. La fusión del deuterio y del tritio exige temperaturas de varios centenares de millones de grados. Por esta razón, las reacciones de fusión también se conocen como reacciones termonucleares. Estos procesos termonucleares tienen lugar espontáneamente en el interior del Sol y de otras estrellas.