lunes, 21 de mayo de 2012


CUESTIONARIO FISICA MODERNA

1.       ¿DE DÓNDE SURGE LA TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD?
R= Surge de la necesidad de resolver las contradicciones serias y profundas de la vieja teoría, de las cuales parecía no haber solución.

2.       ¿QUÉ EXPLICA LA TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD?
R= Explica fenómenos físicos que tienen importantes consecuencias como el retraso de relojes y la contracción de la longitud en marcos de referencia que se mueven con rapidez cercana a la de la luz, medida por observadores en reposo.

3.       ¿QUÉ ES UN MARCO DE REFERENCIA?
R= Es aquel en el cual se observa que un objeto no se acelera cuando no actúa fuerza alguna sobre el.

4.        ¿QUÉ ES EL TIRO PARABÓLICO?
R= Es la composición de un movimiento rectilíneo uniforme y un movimiento uniformemente acelerado.

5.       ¿QUÉ ES UN EVENTO?
R= Es algo que ocurre y que uno o varios observadores pueden registrarlo cada uno en distinto marco de referencia por medio de coordenadas.

6.       ¿QUÉ CONSIDERA LA MECÁNICA CLÁSICA?
R= Considera que el tiempo transcurre de la misma manera para marcos inerciales sin importar la rapidez a la que se muevan.

7.       ¿QUÉ CREÍAN LOS FÍSICOS A FINALES DEL SIGLO XIX?
R= Creían que al ser la luz de naturaleza ondulatoria, debería existir un medio por e cual se pudiera desplazar.

8.       ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS MUY ESPECIALES DEL ÉTER?
R= El éter debía ser un solido transparente que podía transportar ondas transversales y al mismo tiempo era un fluido perfecto que los planetas podían atravesar sin esfuerzo alguno.





9.       ¿QUÉ HIZO LA EXISTENCIA DEL ÉTER COMO MACO DE REFERENCIA ESPECIAL Y ABSOLUTO?
R= Hizo que los físicos afirmaran que la luz se comportaba de manera similar a cualquier otro tipo de ondas clásicas.

10.   ¿POR QUÉ FRACASO EL EXPERIMENTO REALIZADO POR MICHELSON Y MORLEY?
R= Porque la rapidez de la luz se mantiene constante, sin importar el sistema de referencia en el que se mida su rapidez.

11.   ¿QUÉ CONTENÍA EL PRIMER ARTÍCULO QUE PUBLICO EINSTEIN?
R= Contenía la teoría del movimiento browniano que fue de mucha importancia para la interpretación mecánica de los fenómenos del calor.

12.   ¿QUÉ EXPLICA EL SEGUNDO ARTÍCULO PUBLICADO POR EINSTEIN?
R= Explica las leyes del efecto fotoeléctrico a partir de la resiente hipótesis e los cuantos de energía a los que llamo fotones.

13.   ¿CÓMO FUE TITULADO EL ÚLTIMO ARTÍCULO PUBLICADO POR EINSTEIN Y QUE DESENCADENO?
R= Electrodinámica de los cuerpos en movimiento y desencadeno la teoría de la relatividad.

14.   ¿CUÁLES SON LOS POSTULADOS EN LOS QUE SE BASÓ EINSTEIN PARA SU TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD?
R= El principio de la relatividad y la constancia de la velocidad de la luz.

15.   ¿CUÁL ES LA CONSECUENCIA DE LOS DOS POSTULADOS EN LOS QUE SE BASO EINSTEIN?
R= La simultaneidad es un concepto relativo: los eventos que son simultáneos para un observador, no lo son para otro que se encuentra en movimiento relativo respecto del primero.


CUESTIONARIO TEORIA DE LA RELATIVIDAD

1.       EXPLICA POR QUÉ SE DICE QUE NUESTRO ESPACIO ES DE CUATRO DIMENSIONES Y NO SOLO DE TRES.
R= Porque la cuarta parte dimensión es el tiempo ya que nuestro al tiempo, sin que nosotros lo sepamos y podamos advertirlo de manera que no todos los puntos de nuestro cuerpo están en el mismo instante de tiempo.

2.       EXPLICA POR QUE LA ECUACIÓN DE TRANSFORMACIÓN GALILEANO NO ES VALIDA PARA OBJETOS QUE SE MUEVEN CON RAPIDEZ CERCANA A LA DE LA LUZ.
R= Porque se mueve paralelamente al eje horizontalmente el cual las coordenados no tienen el mismo valor respectivas de S.

3.       ¿PUEDE MOVERSE UNA PARTÍCULA EN UN MEDIO CON UNA RAPIDEZ MAYOR QUE LA DE LA LUZ EN EL VACIO?
R= Falso, ya que es menor a la rapidez de la luz.

4.       EL PRIMER POSTULADO DE EINSTEIN NOS DICE QUE LOS RESULTADOS DE ESTE SUBTEMA DE UN EXPERIMENTO REALIZADO EN UN LABORATORIO UBICADO DENTRO DEL VAGÓN DE UN TREN QUE ESTA EN REPOSO SERÁN DISTINTOS SI EL EXPERIMENTO SE REALIZA CUANDO EL TREN SE MUEVE CON RAPIDEZ UNIFORME.
R= Falso, porque este enunciado describe el lamamiento dentro de un tren en movimiento uniforme.

5.       DE ACUERDO CON EL SEGUNDO POSTULADO DE EINSTEIN, SI VAS DENTRO DE UNA NAVE ESPACIAL QUE LLEVA UNA RAPIDEZ CONSTANTE DE C Y ENCIENDES UNA LÁMPARA LA LUZ ESTARÁ EN REPOSO.
R= Esto sucede si la nave esta en reposo o se mueve con rapidez constante.

6.       SE DICE QUE DOS EVENTOS SON SIMULTÁNEOS SI SUCEDEN A LA MISMA HORA.
R= Falso, porque depende del movimiento del observador y la posición en la que se encuentre.

7.       LA SIMULTANEIDAD ES CONCEPTO ABSOLUTO.
R= Falso, porque depende del movimiento del observador.


8.       ESCRIBE DOS EJEMPLOS DONDE SE APRENDE LA VERACIDAD DEL PRIMER POSTULADO DE EINSTEIN.
R= un objeto lanzado por una persona que esta parada en la tierra.

9.       ESCRIBE DOS EJEMPLOS DONDE SE APRENDE LA VERACIDAD DEL SEGUNDO POSTULADO DE EINSTEIN.
R= El caso del sonido, si el observador se aproxima hacia la fuente aumenta la velocidad del sonido.

Una breve explicación en el siguiente vídeo:


La física moderna comienza desde comienzos del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía invisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuantica).


En los temas anteriormente tratados, la física clásica no servia para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, el cual le costo adaptarse a los físicos de la época.

En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física de ese entonces, que trataban de “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Además, años mas tarde se descubre por  medio de telescopios la existencia de otras galaxias, así como la superconductividad, el estudio de el núcleo del átomo, y otros; los cuales logran que años mas tarde surjan avances tecnológicos como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.

La misión final de la física actual, es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la energía nuclear fuerte y la nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas.
Casi todo lo planteado en el siglo XIX, fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, de esta misma manera puede ocurrir ya que existen investigaciones más complejas, y los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.

Se divide en:
La mecánica cuántica

La teoría de la relatividad   



Casi todo lo planteado en el siglo XIX fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, y de esta misma forma puede ocurrir actualmente, a medida que se produzcan resultados las nuevas investigaciones, y se materialicen los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.


LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

En 1906 el físico Albert Einstein (1879 - 1955) formuló la Teoría de la Relatividad Especial



El trabajo de Einstein comenzó con un acertijo:

Un móvil emite luz 
 hacia adelante y hacia atrás. ¿Cuál de los dos rayos de luz se mueve con mayor velocidad en relación al suelo?

La respuesta correcta es:
  • ¿El rayo de luz delantero se mueve con mayor velocidad? NO
  • ¿El rayo de luz trasero se mueve con mayor velocidad? NO
  • ¿Los dos rayos se mueven a igual velocidad? SI
Según la Mecánica clásica la primera respuesta sería la correcta, sin embargo un experimento realizado en 1887 por los físicos A. Michelson y E. Morley encontró que la respuesta correcta es la última.
La velocidad de la luz es constante sin importar quién ni cómo se emitió

¿Qué dice la teoría de la Relatividad Especial?

La Relatividad Especial toma el hecho de la constancia de la velocidad de la luz como condición básica para la construcción de la teoría.
Además, Einstein introduce otro elemento:
La coordenada del tiempo se debe tratar simplemente como una coordenada más del espacio.

Las consecuencias de esta teoría son inimaginables:
  • Un intervalo de tiempo medido en tierra no es igual al mismo intervalo medido desde un móvil
  • Una distancia medida en tierra no es igual a la misma distancia medida desde un móvil
  • La masa y la energía son conceptos equivalentes. La masa puede convertirse en otras formas de energía (como, por ejemplo, ondas de luz) y al contrario. De aquí sale la famosa fórmula
E = mc

  • (E = energía, m = masa, c = velocidad de la luz)
Ejemplos donde se ha comprobado la conversión de masa en energía son la fusión nuclear y la creación y aniquilación de materia.




RELATIVIDAD GENERAL

La gravedad es una fuerza de atracción universal que sufren todos los objetos con masa, sea este un electrón o una estrella.

En 1916 Einstein extendió los conceptos de la Relatividad Especial
 para explicar la atracción gravitacional entre masas.
La estructura del espacio-tiempo es modificada por la presencia de un agujero negro.


Según Newton
 la fuerza de gravedad aparece automáticamente siempre que hayan dos masas.
¿Cuál es el problema con esta teoría?

Para entender las dificultades con la teoría de Newton, que motivaron a Einstein a buscar una solución mejor, considere el siguiente experimento imaginario:
  • La Tierra y la Luna se atraen gravitacionalmente de forma recíproca. Supongamos que la Luna cambia de lugar repentinamente (por ejemplo como consecuencia de un impacto con un asteroide). La Tierra siente ahora una fuerza de gravedad más intensa porque la Luna se encuentra más cerca. La pregunta es: ¿Cuánto tiempo le toma a la Tierra para 'sentir' la nueva posición de la Luna?


Según la teoría clásica de Newton este tiempo es 0.0 segundos, es decir, la acción de la gravedad se transmite a una velocidad infinita!!!

Esto es imposible! ya sabemos que la máxima velocidad que se da en la naturaleza es la velocidad de la luz,
 lo cual es justamente el postulado primordial que usó Einstein para su teoría de la relatividad. Este dilema se resuelve con la teoría de la gravedad de Einstein o Teoría de la Relatividad General.
¿Qué dice la teoría de la Relatividad General?

  • La gravedad (o atracción entre cuerpos con masa) es consecuencia de la forma del espacio.
  • La fuerza que sentimos cuando nos movemos en un sistema acelerado (por ejemplo cuando la buseta frena) tiene la misma naturaleza que la fuerza de atracción entre masas (por ejemplo la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra sobre la Luna).

Una forma muy compacta de expresar el punto central de la Teoría de la Relatividad General es diciendo que
La gravedad es equivalente a la curvatura del espacio.

Pero, ¿Qué significa todo esto?
Para entenderlo, vamos a tomar un ejemplo en el que tenemos que poner a trabajar nuestra imaginación. Supongamos que vivimos en un mundo de dos dimensiones (en vez de tres), por ejemplo en una hoja de papel (sin profundidad).
Vamos a medir la forma del espacio usando una rejilla. La distancia entre un nodo y su vecino es el patrón de medida:

Cuando no existe materia alguna el espacio es plano. Todas las celdas de la rejilla son del mismo tamaño.

Coloquemos una estrella en medio de este espacio. La presencia de la estrella (por su masa) ha deformado el espacio dandole una 'curvatura' en la región vecina a la estrella. Notar como la distancia patrón se modifica de forma más pronunciada en cercanías de la estrella:

¿Qué ocurre si en vez de la estrella colocamos un agujero negro muy masivo? En este caso la deformación del espacio es mayor:

La fuerza que siente un planeta hacia el sol, en realidad es simplemente el efecto producido por su movimiento en el espacio que ha sido deformado por la masa del Sol.


¿Cómo sabemos que la Teoría de la Relatividad General es correcta?
Se han realizado una gran cantidad de experimentos y observaciones y hasta el día de hoy (1999) no se han encontrado datos en contradicción con esta teoría. La mayoría de las predicciones se han podido comprobar y se pueden resumir así:
Predicción
Confirmación experimental
La luz se devía al pasar por el Sol
Fenómeno observado por Arthur Eddington en el eclipse solar del 29 de mayo de 1919
Precesión de la órbita de Mercurio
Conocida antes de que Einstein formulara la teoría
Cambio en la rapidez con la que fluye el tiempo en un campo gravitacional
Medido experimentalmente por J. C. Hafele y R. Keating en 1971
Evidencia indirecta por observaciones del sistema binario PSR 1913 realizadas por Hulse y Taylor en 1975.
Varias observaciones de núcleos galácticos activos
Observado a diario con potentes telescopios
Equivalencia entre masa gravitacional y masa inercial
Comprobado por Roll, Krotkov y Dicke en 1964
Corrimiento espectral 'hacia el rojo' de la luz en un campo gravitacional
Medido por Pound y Rebka en 1960 

Integrantes:
Rosa Guadalupe Coazozón Villegas
Maritza Espejo Morales
Diana Guadalupe Pitalúa Velázquez
Angélica Tome Campechano