Física Moderna: Limitaciones Clásicas, Relatividad y Fuerzas Fundamentales

Limitaciones de la Física Clásica

La mecánica clásica está formada por las transformaciones de Galileo y las ecuaciones de Newton. Las ecuaciones de Maxwell confirmaron el carácter ondulatorio de la luz y permitieron calcular su velocidad en el vacío. De este modo, se hizo una comparación entre las ondas de la luz y el sonido.

Características del Sonido

• Necesitan un medio para propagarse.
• Se propagan con una velocidad fija respecto a su medio de propagación.
• La velocidad puede hallarse mediante la fórmula de adición de velocidades.

Características de la Luz

• Necesitaban un medio para propagarse (éter).
• Se propagan con una velocidad fija respecto al éter.
• La velocidad se puede hallar...

Para esta hipótesis se supuso la existencia del éter, una sustancia sin masa y con propiedades elásticas. También se tuvo que crear un sistema de referencia para el electromagnetismo, el sistema del éter.

Postulados de Einstein

Einstein realizó una teoría especial de la relatividad que se podía aplicar a todos los fenómenos físicos mediante dos postulados:

Postulado 1

Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. Consiste en una generalización del principio de relatividad de Galileo, el cual solo era aplicable a la mecánica. Además, las leyes de la física deben ser invariantes al pasar de un sistema inercial a otro.

Postulado 2

La velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia, sea cual sea la velocidad de la fuente. De este modo, las transformaciones de Galileo no son válidas.

Fisión y Fusión Nuclear

Fisión

Es una reacción nuclear en la que un núcleo pesado se divide en otros dos más ligeros al ser bombardeado por neutrones. En el proceso se liberan más neutrones y cantidad de energía.

Fusión

Es una reacción nuclear en la que dos núcleos ligeros se unen para formar otro más pesado. En el proceso también se libera cantidad de energía. Tanto en la fisión como en la fusión se necesita una energía de activación.

Radiaciones

Radiación Alfa

Son núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones. Son emitidos con una energía cinética de MeV.

Radiación Beta

Son electrones rápidos que proceden de los neutrones que se desintegran en el núcleo y dan lugar a un protón y un electrón. MeV.

Radiación Gamma (γ)

Radiaciones electromagnéticas de mayor frecuencia que los rayos X. Energías entre keV y MeV.

Peligrosidad de la Radiación para el Ser Humano

Fuentes Externas al Organismo

Alfa (α) - Beta (β) - Gamma (γ)

Fuentes Internas al Organismo

Gamma (γ) - Beta (β) - Alfa (α)

Medida de los Efectos de la Radiación

Dosis Absorbida

Energía absorbida por unidad de masa. Gray (Gy).

Dosis Equivalente

Es el producto de la dosis absorbida por el coeficiente de eficacia biológica relativa. Se mide en Sievert (Sv).

Fuerzas Fundamentales

Fuerza Nuclear Fuerte

Es la responsable de la cohesión del núcleo, fuerza atractiva que se manifiesta entre nucleones, nula para distancias superiores a 10^-15 metros. A distancias cortas es la fuerza más superior.

Fuerza Nuclear Débil

Es la responsable de la desintegración beta de los núcleos, se manifiesta en las partículas no sometidas a las fuerzas nucleares fuertes, es nula para distancias superiores a 10^-17 metros. A distancias cortas supera en intensidad a la fuerza gravitatoria.

Fuerza Gravitatoria

Se produce entre dos partículas que tengan masa. Siempre es atractiva y es una interacción débil, solo es apreciable cuando un cuerpo tiene una gran masa.

Fuerza Electromagnética

Se produce entre dos partículas con carga eléctrica. Puede ser atractiva o repulsiva y es de mayor intensidad que la gravitatoria. A distancias mayores a 10^-15 m supera a la nuclear fuerte.