INSTITUTO TECNOLOGICO TECNOLOGICO SUPERIOR DE LAS CHOAPAS
MATERIA: FISICA
DOCENTE: ING. RAFAEL BELTRAN MARQUEZ
ALUMNO: CESAR CRUZ SOLORZANO
UNIDAD 1
SEMESTRE: 4
GRUPO: “C ”
APORTACIONES DE LOS PRINCIPALES PADRES DE LA FISICA Y SUS APLICACIONES Albe! E"#$!e"# 14 de marzo de 1879-Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de orien !udío, nacionalizado des"u#s suizo $ estadounidense% Es considerado como el científico más conocido $ "o"ular del silo &&% Albert Einstein
En 19'5, cuando era un !o(en físico desconocido, em"leado en la ficina de Patentes de *erna, "ublic+ su teoría de la relati(idad es"ecial% En ella incor"or+, en un marco te+rico sim"le fundamentado en "ostulados físicos sencillos, conce"tos $ fen+menos estudiados antes "or enri Poincar# $ "or endri .orentz% /omo una consecuencia l+ica de esta teoría, dedu!o la ecuaci+n de la física más conocida a ni(el "o"ular0 la eui(alencia masa-enería, E2mc3% Ese ao "ublic+ otros traba!os ue sentarían bases "ara la física estadística $ la mecánica cuántica% En 1915 "resent+ la teoría de la relati(idad eneral, en la ue reformul+ "or com"leto el conce"to de ra(edad% Una de las consecuencias fue el surimiento del estudio científico del orien $ la e(oluci+n del Uni(erso "or la rama de la física denominada cosmoloía% En 1919, cuando las obser(aciones británicas de un ecli"se solar confirmaron sus "redicciones acerca de la cur(atura de la luz, fue idolatrado "or la "rensa% Einstein se con(irti+ en un icono "o"ular de la ciencia mundialmente famoso, un "ri(ileio al alcance de mu$ "ocos científicos% Por sus e"licaciones sobre el efecto fotoel#ctrico $ sus numerosas contribuciones a la física te+rica, en 1961 obtu(o el Premio obel de ísica $ no "or la eoría de la :elati(idad, "ues el científico a uien se encomend+ la tarea de e(aluarla no la entendi+, $ temieron correr el rieso de ue lueo se demostrase err+nea% En esa #"oca era a;n considerada un tanto contro(ertida% 6 con destino a Estados Unidos, donde se dedic+ a la docencia en el ?nstitute for
APORTACIONES Y APLICACIONES AL DIA Efecto fotoeléctrico
El "rimero de sus artículos de 19'5 se titulaba Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz % En #l Einstein "ro"onía la idea de BuantoB de luz Ca=ora llamados fotones) $ mostraba c+mo se "odía utilizar este conce"to "ara e"licar el efecto fotoel#ctrico% .a teoría de los cuantos de luz fue un fuerte indicio de la dualidad onda-cor";sculo $ de ue los sistemas físicos "ueden mostrar tanto "ro"iedades ondulatorias como cor"usculares% Este artículo constitu$+ uno de los "ilares básicos de la mecánica cuántica% Una e"licaci+n com"leta del efecto fotoel#ctrico solamente "udo ser elaborada cuando la teoría cuántica estu(o más a(anzada% Por este traba!o, $ "or sus contribuciones a la física te+rica, Einstein recibi+ el Premio obel de ísica de1961%
APLICACIONES AL DIA
Movimiento browniano
El seundo artículo, titulado Sobre el movimiento requerido por la teoría cinética molecular del calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario , cubría sus estudios sobre el mo(imiento broDniano% El artículo sobre el mo(imiento broDniano, el cuarto en rado de im"ortancia, está estrec=amente relacionado, con el artículo sobre teoría molecular% @e trata de una "ieza de mecánica estadística mu$ elaborada, destacable "or el =ec=o ue Einstein no =abía oído =ablar de las mediciones de *roDn de la d#cada de 186' =asta finales de ese mismo ao C19'5) así "ues, escribi+ este artículo titulándolo B@obre la teoría del mo(imiento broDniano El artículo e"licaba el fen+meno =aciendo uso de las estadísticas del mo(imiento t#rmico de los átomos indi(iduales ue forman un fluido% El mo(imiento broDniano =abía desconcertado a la comunidad científica desde su descubrimiento unas d#cadas atrás% .a e"licaci+n de Einstein "ro"orcionaba una e(idencia e"erimental incontestable sobre la eistencia real de los átomos% El artículo tambi#n a"ortaba un fuerte im"ulso a la mecánica estadística $ a la teoría cin#tica de los fluidos , dos cam"os ue en auella #"oca "ermanecían contro(ertidos%
APLICACIONES AL DIA
Relatividad especial
El tercer artículo de Einstein de ese ao se titulaba Zur Elektrodynamik bee!ter "#rper CB@obre la electrodinámica de cuer"os en mo(imientoB)% En este artículo Einstein introducía la teoría de la relati(idad es"ecial estudiando el mo(imiento de los cuer"os $ elelectromanetismo en ausencia de la fuerza de interacci+n ra(itatoria% .a relati(idad es"ecial resol(ía los "roblemas abiertos "or el e"erimento de Fic=elson $ Forle$ en el ue se =abía demostrado ue las ondas electroman#ticas ue forman la luz se mo(ían en ausencia de un medio% .a (elocidad de la luz es, "or lo tanto, constante $ no relati(a al mo(imiento% Ha en 1894 Geore itzerald =abía estudiado esta cuesti+n demostrando ue el e"erimento de Fic=elson $ Forle$ "odía ser e"licado si los cuer"os se contraen en la direcci+n de su mo(imiento% Ae =ec=o, alunas de las ecuaciones fundamentales del artículo de Einstein =abían sido introducidas anteriormente C19'>) "or endri .orentz, físico =oland#s, dando forma matemática a la con!etura de itzerald% Esta famosa "ublicaci+n está cuestionada como traba!o oriinal de Einstein, debido a ue en ella omiti+ citar toda referencia a las ideas o conce"tos desarrollados "or estos autores así como los traba!os de Poincar#% En realidad Einstein desarrollaba su teoría de una manera totalmente diferente a estos autores deduciendo =ec=os e"erimentales a "artir de "rinci"ios fundamentales $ no dando una e"licaci+n fenomenol+ica a obser(aciones desconcertantes% El m#rito de Einstein estaba "or lo tanto en e"licar lo sucedido en el e"erimento de Fic=elson $ Forle$ como consecuencia final de una teoría com"leta $ eleante basada en "rinci"ios fundamentales $ no como una e"licaci+n ad$hoc o fenomenol+ica de un fen+meno obser(ado
Equivalencia masa-energía
El cuarto artículo de auel ao se titulaba %st die &r'!heit eines "#rpers von seinem Ener!ieinhalt abh'n!i! $ mostraba una deducci+n de la f+rmula de la relati(idad ue relaciona masa $ enería% En este artículo se e"onía ue Bla (ariaci+n de masa de un ob!eto ue emite una enería (, es0
Aonde ) era la notaci+n de la (elocidad de la luz usada "or Einstein en 19'5% Esta f+rmula im"lica ue la enería E de un cuer"o en re"oso es iual a su masa m multi"licada "or la (elocidad de la luz al cuadrado0
Fuestra c+mo una "artícula con masa "osee un ti"o de enería, Benería en re"osoB, distinta de las clásicas enería cin#tica $ enería "otencial% .a relaci+n masaIenería se utiliza com;nmente "ara e"licar c+mo se "roduce la enería nuclear midiendo la masa de n;cleos at+micos $ di(idiendo "or el n;mero at+mico se "uede calcular la enería de enlace atra"ada en los n;cleos at+micos% Paralelamente, la cantidad de enería "roducida en la fisi+n de un n;cleo at+mico se calcula como la diferencia de masa entre el n;cleo inicial $ los "roductos de su desinteraci+n, multi"licada "or la (elocidad de la luz al cuadrado%
APLICACIONES AL DIA
G%l"le& G%l"le" Galileo Galilei CPisa, 15 de febrero de 15J44 -
?n(enci+n del telesco"io En ma$o de 1J'9, Galileo recibe de París una carta del franc#s Macues *ado(ere, uno de sus antiuos alumnos, uien le confirma un rumor insistente0 la eistencia de un telesco"io ue "ermite (er los ob!etos le!anos% abricado en olanda, este telesco"io =abría "ermitido $a (er estrellas in(isibles a sim"le (ista% /on esta ;nica descri"ci+n, Galileo, ue $a no da cursos a /osme ?? de F#dicis, constru$e su "rimer telesco"io% '' m solamente Galileo ofrece su instrumento $ lea los derec=os a la :e";blica de Oenecia, mu$ interesada "or las a"licaciones militares del ob!eto% En recom"ensa, es confirmado de "or (ida en su "uesto de Padua $ sus emolumentos se du"lican% @e libera "or fin de las dificultades financieras @in embaro, contrario a sus aleaciones, no dominaba la teoría +"tica $ los instrumentos fabricados "or #l son de calidad mu$ (ariable%
APLICACIONES AL DIA
bser(aci+n de la .una Aurante el otoo, Galileo continu+ desarrollando su telesco"io% En no(iembre, fabrica un instrumento ue aumenta (einte (eces% Em"lea tiem"o "ara (ol(er su telesco"io =acia el cielo% :á"idamente, obser(ando las fases de la .una, descubre ue este astro no es "erfecto como lo creía la teoría aristot#lica% .a física aristot#lica, ue "oseía autoridad en esa #"oca, distinuía dos mundos0 •
el mundo LsublunarK, ue com"rende la ierra $ todo lo ue se encuentra entre la ierra $ la .una en este mundo todo es im"erfecto $ cambiante
•
el mundo su"ralunar, ue comienza en la .una $ se etiende más allá% En esta zona, no eisten más ue formas eom#tricas "erfectas Cesferas) $ mo(imientos reulares inmutables Ccirculares)%
Galileo, "or su "arte, obser(+ una zona transitoria entre la sombra $ la luz, el terminador , ue no era "ara nada reular, lo ue "or consiuiente in(alidaba la teoría aristot#lica $ afirma la eistencia de montaas en la .una% Galileo incluso estima su altura en 7''' metros, más ue la montaa más alta conocida en la #"oca% a$ ue decir ue los medios t#cnicos de la #"oca no "ermitían conocer la altitud de las montaas terrestres sin fantasías% /uando Galileo "ublica su @idereus nuncius "iensa ue las montaas lunares son más ele(adas ue las de la ierra, si bien en realidad son eui(alentes%
@u in(estiaci+n del uni(erso En "ocas semanas, descubrirá la naturaleza de la Oía láctea, cuenta las estrellas de la constelaci+n de ri+n $ constata ue ciertas estrellas (isibles a sim"le (ista son, en (erdad, c;mulos de estrellas% Galileo obser(a los anillos de @aturno "ero no los identifica como tales sino como etraos La"#ndicesK Ccomo dos asas), no será =asta medio silo más tarde cuando u$ens utilizando telesco"ios más "erfectos, "ueda obser(ar la (erdadera forma de los anillos% Estudia iualmente las manc=as solares% El 7 de enero de 1J1', Galileo =ace un descubrimiento ca"ital0 remarca tres estrellas "eueas en la "eriferia de M;"iter % Aes"u#s de (arias noc=es de obser(aci+n, descubre ue son cuatro $ ue iran alrededor del "laneta% @e trata de los sat#lites de M;"iter llamados =o$ satélites !alileanos 0 /alito, Euro"a, Ganímedes e o% < fin de "roteerse de la necesidad $ sin duda deseoso de retornar a lorencia, Galileo llamará a estos sat#lites "or al;n tiem"o los astros mediceos ?, ??, ??? $ ?O, en =onor de /osme ?? de F#dicis, su antiuo alumno $ ran duue de oscana% Galileo no =a dudado entre *ósmica sidera $ +edicea sidera % El !ueo de "alabras entre c+smica $ /osme es e(identemente (oluntario $ es s+lo des"u#s de la "rimera im"resi+n ue retiene la seunda denominaci+n Cel nombre actual de estos sat#lites se debe sin embaro al astr+nomo @imon Farius, uien los bautiz+ de esta manera a suerencia de Mo=annes Ne"ler , si bien durante dos silos se em"le+ la nomenclatura de Galileo)%
El 4 de marzo de 1J1', Galileo "ublica en lorencia sus descubrimientos dentro de El mensa,ero de las estrellas CSidereus nuncius ), resultado de sus "rimeras obser(aciones estelares% Para #l, M;"iter $ sus sat#lites son un modelo del @istema @olar % Gracias a ellos, "iensa "oder demostrar ue las +rbitas de cristal de
I$%%' Ne(!&# ?saac eDton CRoolst=or"e, .incolns=ire 65 de diciembre de 1J46S 4 de enero de 1J4>Nensinton, .ondres 6' de marzoS >1 de marzo de 1767) fue un físico, fil+sofo, te+loo, in(entor , aluimista $ matemático inl#s% Es autor de los -hilosophi. naturalis principia mathematica , más conocidos como los -rincipia, donde describe la le$ de la ra(itaci+n uni(ersal $ estableci+ las bases de la mecánica clásica mediante las le$es ue lle(an su nombre% Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los traba!os sobre la naturaleza de la luz $ la +"tica Cue se "resentan "rinci"almente en su obra /pticks) $ el desarrollo del cálculo matemático% eDton com"arte con Gottfried .eibniz el cr#dito "or el desarrollo del cálculo interal $ diferencial, ue utiliz+ "ara formular sus le$es de la física% ambi#n contribu$+ en otras áreas de la matemática, desarrollando el teorema del binomio $ las f+rmulas de eDton/otes% Entre sus =allazos científicos se encuentran el descubrimiento de ue el es"ectro de color ue se obser(a cuando la luz blanca "asa "or un "risma es in=erente a esa luz, en
luar de "ro(enir del "risma Ccomo =abía sido "ostulado "or :oer *acon en el silo &???) su arumentaci+n sobre la "osibilidad de ue la luz estu(iera com"uesta "or "artículas su desarrollo de una le$ de con(ecci+n t#rmica, ue describe la tasa de enfriamiento de los ob!etos e"uestos al aire sus estudios sobre la (elocidad del sonido en el aire $ su "ro"uesta de una teoría sobre el orien de las estrellas% ue tambi#n un "ionero de la mecánica de fluidos, estableciendo una le$ sobre la (iscosidad%
.e$ de la ra(itaci+n uni(ersal *ernard /o=en afirma ue LEl momento culminante de la :e(oluci+n científica fue el descubrimiento realizado "or ?saac eDton de la le$ de la ra(itaci+n uni(ersalK% /on una sim"le le$, eDton dio a entender los fen+menos físicos más im"ortantes del uni(erso obser(able, e"licando las tres le$es de Ne"ler % .a le$ de la ra(itaci+n uni(ersal descubierta "or eDton se escribe0 , donde 0 es la fuerza, 1 es una constante ue determina la intensidad de la fuerza $ ue sería medida aos más tarde "or enr$ /a(endis= en su c#lebre e"erimento de la balanza de torsi+n, m1 $ m6 son las masas de dos cuer"os ue se atraen entre sí $ r es la distancia entre ambos cuer"os, siendo el (ector unitario ue indica la direcci+n del mo(imiento Csi bien eiste cierta "ol#mica acerca de ue /a(endis= =ubiera medido realmente G, "ues alunos estudiosos afirman ue sim"lemente midi+ la masa terrestre)%
.a le$ de ra(itaci+n uni(ersal naci+ en 1J85 como culminaci+n de una serie de estudios $ traba!os iniciados muc=o antes% .a "rimera referencia escrita ue tenemos de la idea de la atracci+n uni(ersal es de 1JJJ, en el libro +icro!raphia , de :obert ooe% En 1J79 :obert ooe introdu!o a eDton en el "roblema de analizar una tra$ectoria cur(a% /uando ooe se con(irti+ en secretario de la :o$al @ociet$ uiso entablar una corres"ondencia filos+fica con eDton% En su "rimera carta "lante+ dos cuestiones ue interesarían "rofundamente a eDton% asta entonces científicos $ fil+sofos como Aescartes $ u$ens analizaban el mo(imiento cur(ilíneo con la fuerza centrífua% ooe, sin embaro, "ro"onía Bcom"oner los mo(imientos celestes de los "lanetas a "artir de un mo(imiento rectilíneo a lo laro de la tanente $ un mo(imiento atracti(o, =acia el cuer"o central%B @uiere ue la fuerza centrí"eta =acia el @ol (aría en raz+n in(ersa al cuadrado de las distancias% eDton contesta ue #l nunca =abía oído =ablar de esta =i"+tesis% En otra carta de ooe, escribe0 Los ueda a=ora "or conocer las "ro"iedades de una línea cur(a%%% tomándole a todas las distancias en "ro"orci+n cuadrática in(ersaK% En otras "alabras, ooe deseaba saber cuál es la cur(a resultante de un ob!eto al ue se le im"rime una fuerza in(ersa al cuadrado de la distancia% ooe termina esa carta diciendo0 Lo dudo ue usted, con su ecelente m#todo, encontrará fácilmente cuál =a de ser esta cur(aK%
raba!os sobre la luz Entre 1J7' $ 1J76 traba!+ intensamente en "roblemas relacionados con la +"tica $ la naturaleza de la luz% eDton demostr+ ue la luz blanca estaba formada "or una banda de colores Cro!o, naran!a, amarillo, (erde, cian, azul $ (ioleta) ue "odían se"ararse "or medio de un "risma% /omo consecuencia de estos traba!os conclu$+ ue cualuier telesco"io refractor sufriría de un ti"o de aberraci+n conocida en la actualidad como aberraci+n cromática, ue consiste en la dis"ersi+n de la luz en diferentes colores al atra(esar una lente% Para e(itar este "roblema in(ent+ un telesco"io reflector Cconocido como telesco"io neDtoniano)% @us e"erimentos sobre la naturaleza de la luz le lle(aron a formular su teoría eneral sobre la misma, ue, se;n #l, está formada "or cor";sculos $ se "ro"aa en línea recta $ no "or
medio de ondas% El libro en ue e"uso esta teoría fue se(eramente criticado "or la ma$or "arte de sus contem"oráneos, entre ellos ooe C1J>8I17'>) $ u$ens, uienes sostenían ideas diferentes defendiendo una naturaleza ondulatoria% Estas críticas "ro(ocaron su recelo "or las "ublicaciones, "or lo ue se retir+ a la soledad de su estudio en /ambride% En 17'4, eDton escribi+ su obra más im"ortante sobre +"tica, /pticks, en la ue e"onía sus teorías anteriores $ la naturaleza cor"uscular de la luz, así como un estudio detallado sobre fen+menos como la refracci+n, la reflei+n $ la dis"ersi+n de la luz%
APLICACIONES AL DIA
.as le$es de la dinámica •
.a "rimera le$ de eDton o le$ de la inercia
odo cuer"o "ermanecerá en su estado de re"oso o mo(imiento uniforme $ rectilíneo a no ser ue sea obliado "or fuerzas eternas a cambiar su estado% En esta le$, eDton afirma ue un cuer"o sobre el ue no act;an fuerzas eternas Co las ue act;an se anulan entre sí) "ermanecerá en re"oso o mo(i#ndose a (elocidad constante%
Esta idea, ue $a =abía sido enunciada "or Aescartes $ Galileo, su"onía rom"er con la física aristot#lica, se;n la cual un cuer"o s+lo se mantenía en mo(imiento mientras actuara una fuerza sobre #l% •
.a seunda le$ de eDton o le$ de la interacci+n $ la fuerza
El cambio de mo(imiento es "ro"orcional a la fuerza motriz eterna $ ocurre se;n la línea recta a lo laro de la cual auella fuerza se im"rime% Esta le$ e"lica las condiciones necesarias "ara modificar el estado de mo(imiento o re"oso de un cuer"o% @e;n eDton estas modificaciones s+lo tienen luar si se "roduce una interacci+n entre dos cuer"os, entrando o no en contacto C"or e!em"lo, la ra(edad act;a sin ue =a$a contacto físico)% @e;n la seunda le$, las interacciones "roducen (ariaciones en el momento lineal, a raz+n de
@iendo
la fuerza,
el diferencial del momento lineal,
el diferencial del tiem"o%
.a seunda le$ "uede resumirse en la f+rmula
@iendo la fuerza Cmedida en neDtons) ue =a$ ue a"licar sobre un cuer"o de masa m "ara "ro(ocar una aceleraci+n % •
.a tercera le$ de eDton o le$ de acci+n-reacci+n
/on toda acci+n ocurre siem"re una reacci+n iual $ contraria las acciones mutuas de dos cuer"os siem"re son iuales $ diriidas en sentidos o"uestos% Esta le$ se refle!a constantemente en la naturaleza0 se tiene una sensaci+n de dolor al ol"ear una mesa, "uesto ue la mesa e!erce una fuerza sobre ti con la misma intensidad
Bl%"$e P%$'%l *laise Pascal CPronunciaci+n en franc#s0 Sblɛz "asalS /lermont-errand, 19 de !unio 1J6>París, 19 de aosto de 1JJ6) fue un matemático, físico, fil+sofo cristiano $escritor franc#s% @us contribuciones a las matemáticas $ las ciencias naturales inclu$en el diseo $ construcci+n de calculadoras mecánicas, a"ortes a la teoría de la "robabilidad, in(estiaciones sobre los fluidos $ la aclaraci+n de conce"tos tales como la "resi+n $ el (acío% Aes"u#s de una e"eriencia reliiosa "rofunda en 1J54, Pascal abandon+ las matemáticas $ la física "ara dedicarse a la filosofía $ a la teoloía%
Año
Suceso o evento
1J6>
acimiento de Pascal en /lermont C=o$ /lermont-errand, en el Facizo /entral) el 19 de !unio%
1J6J
Fuerte de su madre,
1J>1
.a familia se traslada a París%
1J>7
/omienza a frecuentar con su "adre la 2cadémie +ersenne Cdonde "osteriormente se "one en contacto con :en# Aescartes)%
1J4'
Publicaci+n del teorema ue se conoce como Leorema de PascalK Cen Essai sur les coniques)%
1J41
raba!os "ara la construcci+n de la máuina de calcular CLPascalinaK)%
1J47
raba!os en física0 Aescubrimiento de la le$ de los (asos comunicantes% ormulaci+n del "rinci"io0 B.a "resi+n a"licada sobre un fluido contenido en un reci"iente se transmite "or iual en todas direcciones $ a todas las "aredes del reci"iente contenedorB% Aemostraci+n de la disminuci+n de la "resi+n atmosf#rica con la altura%
1J51
Publicaci+n de &raité du vide% Aedicaci+n a las características de los cicloides% Fuerte del "adre CTtienne Pascal)
1J54
Publicaci+n de &raité du trian!le arithmétique Cteoría de "robabilidad $ combinatoria)% En el &raité des sinus utiliza el m#todo de demostraci+n de la inducci+n matemática% ?nter#s en los traba!os de .eibniz $ "or el cálculo diferencial e interal%
1J54
/omienzo de la fase mística% :etiro en el monasterio !ansenista de Port :o$al% Publicaci+n de Entretien avec Savi sur Epict3te et +ontai!ne !unto a otros traba!os% Ae esta #"oca datan además (arios escritos teol+icos%
1J5J
Publicaci+n de (ettres 4 un -rovincial CL/artas "ro(incialesK)% Aesarrollo de la "ol#mica anti!esuíta%
1J57
Publicaci+n de (5art de persuader CLEl arte de con(encerK)%
1J58
Publicaci+n de &raité !énéral de la roulette
1JJ6
Fuerte en París Cel 19 de aosto)%
1J7'
Publicaci+n de -ensées sur la reli!ion, teto dedicado a la defensa del cristianismo contra ateos $ esc#"ticos% bra incom"leta, "ublicada "+stumamente "or seuidores $ amios% Este teto fue criticado "or Ooltaire%
