LA FISICA

La Física es la ciencia que observa la Naturaleza, y trata de describir las leyes que la gobiernan mediante expresiones matemáticas.

CIENCIA EXPERIMENTAL

Una ciencia experimental es la que recurre a experimentos o situaciones pre escogidas y controladas en las que el resultado en esas condiciones no es conocido. En su mayoría, las ciencias naturales son además ciencias experimentales, aunque en general la astronomía no se considera una ciencia experimental, ya que en la mayoría de los casos no es posible escoger de antemano las condiciones de movimiento de los astros. Muchas ciencias sociales pueden recurrir a experimentos: por ejemplo, las ciencias cognitivas y la psicología frecuentemente recurren a sujetos en laboratorio que responden ante situaciones preparadas. Ciencia experimental es la ciencia que realiza experimentos con el fin de encontrar razón o cualquier modo de explicar o de hallar fenómenos físicos.

MAGNETISMO

Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

Teoría electromagnética

Hans Christian Oersted descubrió que una aguja magnética podía ser desviada por una corriente eléctrica. Este descubrimiento, que mostraba una conexión entre la electricidad y el magnetismo, fue desarrollado por Ampère, que estudió las fuerzas entre cables por los que circulan corrientes eléctricas, y por Arago, que magnetizó un pedazo de hierro colocándolo cerca de un cable recorrido por una corriente. Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en éste una corriente eléctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted. Así, Oersted demostró que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que Faraday demostró que puede emplearse un

campo magnético para crear una corriente eléctrica. La unificación de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió a Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético.

Los estudios posteriores se centraron en la comprensión del origen atómico y molecular de las propiedades magnéticas de la materia. Langevin desarrolló una teoría sobre la variación con la temperatura de las propiedades magnéticas de las sustancias paramagnéticas, basada en la estructura atómica de la materia. Esta teoría es un ejemplo de la descripción de propiedades macroscópicas a partir de las propiedades de los electrones y los átomos. La teoría de Langevin fue ampliada por Pierre ErnestWeiss, que postuló la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro. Este concepto, combinado con la teoría de Langevin, sirvió para explicar las propiedades de los materiales como la piedra imán.

La teoría de Neils Bohr sobre la estructura atómica, hizo que se comprendiera la tabla periódica y mostró por qué el magnetismo aparece en los elementos de transición como el hierro o los lantánidos o en compuestos que incluyen estos elementos. Samuel Abraham Goudsmit y Uhlenbeck demostraron que los electrones tienen espín y se comportan como pequeños imanes con un momento magnético definido. El momento magnético de un objeto es una cantidad vectorial que expresa la intensidad y orientación del campo magnético del objeto. Werner Karl Heisenberg dio una explicación detallada del campo molecular de Weiss basada en la mecánica cuántica.

EL CAMPO MAGNÉTICO

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un c ampo magnético. Los campos magnéticos suelen representarse mediante líneas de flujo magnético. En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de flujo, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas de flujo.

En el caso de una barra imantada, las líneas de flujo salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera.

En los extremos del imán, donde las líneas de flujo están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de flujo están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de flujo. La estructura de las líneas de flujo creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de flujo magnético. Por tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de flujo. Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de papel o un plástico por encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de flujo y permiten así visualizar su estructura.

Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas. Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectrógrafos de masas.

BRÚJULA

Instrumento que indica el rumbo, empleado por marinos, pilotos, cazadores, excursionistas y viajeros para orientarse. Hay dos tipos fundamentales de brújula: la brújula magnética y el girocompás o brújula giroscópica.

Brújula magnética: En su forma más sencilla este tipo de brújula está formado por una aguja magnetizada montada en un pivote situado en el centro de un círculo graduado fijo (denominado rosa de los vientos) de modo que la aguja pueda oscilar libremente en el plano horizontal. En la brújula magnética el rumbo se determina a partir de una o varias agujas magnetizadas que señalan al polo norte magnético bajo la influencia del campo magnético terrestre. El compás náutico, una brújula magnética utilizada en la navegación, tiene varios haces de agujas magnetizadas paralelas fijados a la parte inferior de la rosa que pivota sobre su centro en un recipiente de bronce cubierto de vidrio. El recipiente está montado en un balancín, por lo que la rosa mantiene una posición horizontal a pesar del balanceo y cabeceo del barco.

En el compás líquido, el más estable de los compases náuticos, el recipiente está lleno de líquido, una mezcla de alcohol y agua. El líquido ayuda a sostener la rosa, que en este tipo de brújula pivota sobre su centro y flota en el líquido, con lo que se reduce la fricción en el pivote y se amortiguan las vibraciones de la rosa causadas por el movimiento del buque. Estas ventajas hacen que el compás

líquido se emplee más que el compás seco. En ambos tipos hay trazada una línea negra vertical, conocida como línea de fe, en la superficie interior del recipiente, orientada según la proa del barco. El rumbo del buque se obtiene leyendo los grados que marca la rosa frente a la línea de fe. La brújula magnética sólo apunta al norte magnético si el barco está libre de magnetismo y si no hay objetos grandes de hierro o acero en las proximidades. Si el barco está magnetizado o la aguja se ve afectada por objetos de hierro o acero, se produce el error conocido como desviación. Para corregir la desviación la brújula se instala en un soporte denominado bitácora de compensación, equipado con un sistema de imanes que compensan las influencias perturbadoras.

Para obtener el norte verdadero en una brújula magnética también hay que efectuar las correcciones debidas a la declinación magnética (el ángulo formado entre el meridiano magnético y el meridiano verdadero). Este ángulo (también llamado variación magnética) puede ser positivo o negativo, y varía con la posición geográfica y en cierta medida con el tiempo. Se han determinado la magnitud, el signo y el cambio anual de la declinación de la mayoría de los lugares de la superficie terrestre, y estos datos están registrados en todas las cartas náuticas. Las tormentas magnéticas provocan cambios transitorios e impredecibles de la declinación, sobre todo en las latitudes más elevadas.

El compás náutico convencional resulta poco fiable en las aeronaves debido a los errores introducidos por los giros y aceleraciones bruscas del avión. Para eliminar estos errores, los compases aeronáuticos tienen un diseño especial, con unidades direccionales magnéticas estabilizadas respecto al movimiento del avión mediante péndulos o giróscopos.

Girocompás: Este dispositivo, dotado de uno o más giróscopos, se emplea para la navegación de todos los buques de cierto tamaño. El girocompás, que no resulta afectado por el magnetismo terrestre, consiste en un giróscopo cuyo rotor gira alrededor de un eje confinado al plano horizontal de forma que dicho eje se alinea con la línea Norte-Sur paralela al eje de rotación terrestre, con lo que indica el norte verdadero, sin estar sometido a los errores inherentes de desviación y declinación que afectan a la brújula magnética. Los girocompases cuentan con dispositivos de corrección para compensar la deriva hacia el Este debida al movimiento de la Tierra y los errores de velocidad y rumbo. En la mayoría de los barcos oceánicos, el girocompás está conectado eléctricamente con un piloto automático, un dispositivo que dirige el timón del barco de forma automática y mantiene su rumbo de acuerdo a las señales del girocompás.

TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS

Las propiedades magnéticas de los materiales se clasifican siguiendo distintos criterios. Una de las clasificaciones de los materiales magnéticos (diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos) se basa en la reacción del material ante un campo magnético. Cuando se coloca un material diamagnético en un campo magnético, se induce en él un momento magnético de sentido opuesto al campo

magnético. En la actualidad se sabe que esta propiedad se debe a las corrientes eléctricas inducidas en los átomos y moléculas individuales. Estas corrientes producen momentos magnéticos opuestos al campo aplicado. Muchos materiales son diamagnéticos; los que presentan un diamagnetismo más intenso son el bismuto metálico y las moléculas orgánicas que, como el benceno, tienen una estructura cíclica, que permite que las corrientes eléctricas se establezcan con facilidad.

El comportamiento paramagnético se produce cuando el campo magnético aplicado alinea todos los momentos magnéticos ya existentes en los átomos o moléculas individuales que componen el material. Esto produce un momento magnético global que se suma al campo magnético. Los materiales paramagnéticos suelen contener metales de transición o lantánidos con electrones no emparejados. El paramagnetismo en sustancias no metálicas suele caracterizarse por una dependencia de la temperatura: la intensidad del momento magnético inducido varía inversamente con la temperatura. Esto se debe a que al aumentar la temperatura, cada vez resulta más difícil alinear los momentos magnéticos de los átomos individuales en la dirección del campo magnético.

Las sustancias ferromagnéticas son las que, como el hierro, mantienen un momento magnético incluso cuando el campo magnético externo se hace nulo. Este efecto se debe a una fuerte interacción entre los momentos magnéticos de los átomos o electrones individuales de la sustancia magnética, que los hace alinearse de forma paralela entre sí. En circunstancias normales, los materiales ferromagnéticos están divididos en regiones llamadas dominios; en cada dominio, los momentos atómicos están alineados en paralelo. Los momentos de dominios diferentes no apuntan necesariamente en la misma dirección. Aunque un trozo de hierro normal puede no tener un momento magnético total, puede inducirse su magnetización colocándolo en un campo magnético, que alinea los momentos de todos los dominios. La energía empleada en la reorientación de los dominios desde el estado magnetizado hasta el estado desmagnetizado se manifiesta en un desfase de la respuesta al campo magnético aplicado, conocido como histéresis.

Un material ferromagnético acaba perdiendo sus propiedades magnéticas cuando se calienta. Esta pérdida es completa por encima de la temperatura de Curie (la temperatura de Curie del hierro metálico es de 770 °C).

OTROS ORDENAMIENTOS MAGNÉTICOS

La mejor comprensión de los orígenes atómicos de las propiedades magnéticas ha llevado al descubrimiento de otros tipos de ordenamiento magnético. Se conocen casos en los que los momentos magnéticos interactúan de tal forma que les resulta energéticamente favorable alinearse entre sí en sentido anti paralelo; estos materiales se llaman anti ferromagnéticos. La temperatura por encima de la cual desaparece el orden anti ferromagnético se denomina temperatura de Néel,.

También se han hallado otras configuraciones más complejas de los momentos magnéticos atómicos. Las sustancias ferrimagnéticas tienen al menos dos clases distintas de momento magnético atómico, orientados entre sí de forma anti paralela. Como ambos momentos tienen magnitudes diferentes, persiste un momento magnético neto, al contrario que en un material anti ferromagnético, donde todos los momentos magnéticos se anulan mutuamente. Curiosamente, la piedra imán es ferrimagnética, y no ferromagnética; en este mineral existen dos tipos de ion hierro, con momentos magnéticos diferentes. Se han encontrado disposiciones aún más complejas, en las que los momentos magnéticos están ordenados en espiral. Los estudios de estos ordenamientos han proporcionado mucha información sobre las interacciones entre los momentos magnéticos en sólidos.

APLICACIONES

El electroimán es la base del motor eléctrico y el transformador. El desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias de computadora utilizando dominios burbuja. Estos dominios son pequeñas regiones de magnetización, paralelas o anti paralelas a la magnetización global del material. Según que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema binario empleado por los ordenadores. Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para almacenar datos.

Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas. Los imanes superconductores se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas

IMPORTANCIA DE LA ONDA ELECTROMAGNETICA

Los científicos establecieron que la electricidad y el magnetismo son, en efecto,

fenómenos relacionados. En 1820 Hans Oersted descubre que una brújula sé

deflecta cuando se coloca cerca de un circuito que lleve corriente eléctrica. En

1831, Michael Faraday, y simultáneamente, Joseph Heary, demuestran que,

cuando un magneto o imán (o de manera equivalente, cuando el magneto se

mueve cerca de un alambre), una corriente eléctrica se observa en el alambre. En

1873, James Clerk Maxwell uso estas observaciones y otros factores

experimentales como base, y formula leyes del electromagnetismo que se

conocen actualmente. (Electromagnetismo es el nombre dado a la combinación de

los campos eléctrico y magnético.) Poco tiempo después (alrededor de 1888),

Heinrich Hertz verifica las predicciones de Maxwell produciendo ondas

electromagnéticas en el laboratorio. Esto fue seguido por desarrollos prácticos

como la radio y la televisión.

Las contribuciones de Maxwell a la ciencia del electromagnetismo fueron

especialmente significativas debido a que las leyes formuladas por él son básicas

para todas las formas de los fenómenos electromagnéticos. Su trabajo es

comparable en importancia al descubrimiento de Newton con sus leyes del

movimiento y la teoría de la gravitación.

Según Faraday, un campo magnético variable, induce un campo eléctrico también

variable, como en electrostática se hace hincapié de que toda carga eléctrica en

reposo crea a su alrededor un campo eléctrico, cuya intensidad difiere en cada

punto.

El científico Maxwell, basado en consideraciones puramente teóricas, sospecho

que sería posible demostrar que un campo eléctrico variable debería inducir un

campo magnético también variable, semejante al creado por cargas eléctricas en

movimiento, como lo demostró en el experimento de Oersted.

Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse.

Así, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar

a la Tierra desde el Sol y las estrellas

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000

km/s) pero no infinita.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos

eléctricos y magnéticos.

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento

complejo del mundo actual.

TEORIA DE LA REALTIVIDAD

La teoría de la relatividad incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.

La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.

RELATIVIDAD ESPECIAL

La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, publicada por Albert Einstein en 1905, describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen número de problemas del electromagnetismo y daba una explicación del experimento de Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una descripción relativista del campo gravitatorio.

Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva teoría de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y los matemáticos, de hecho personas como Poincaré o Lorentz habían estado muy cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geométrica definitiva de la teoría se debe a HermannMinkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de Zürich; acuñó el término "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma matemática adecuada.4 El espacio-tiempo de Minkowski es una variedadtetradimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partícula se representa mediante su línea de

universo(Weltlinie), una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales ( , , ) y el tiempo ( ). El nuevo esquema de Minkowski obligó a reinterpretar los conceptos de la métrica existentes hasta entonces. El concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de evento. La magnitud de distancia se reemplaza por la magnitud de intervalo.

RELATIVIDAD GENERAL

Esquema de la curvatura del espacio-tiempo alrededor de una masa con simetría

esférica.

La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teoría deben tener una forma de covariancia más general que la covariancia de Lorentz usada en la teoría de la relatividad especial. Además de esto, la teoría de la relatividad general propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De hecho la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será percibida como un campo gravitatorio.

Debe notarse que el matemático alemán David Hilbert escribió e hizo públicas las ecuaciones de la covarianza antes que Einstein. Ello resultó en no pocas acusaciones de plagio contra Einstein, pero probablemente sea más, porque es una teoría (o perspectiva) geométrica. La misma postula que la presencia de masa o energía «curva» al espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los cuerpos móviles e incluso la trayectoria de la luz.

APLICACIONES TECNOLOGICAS DE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

Respecto a aplicaciones tecnológicas la relatividad ha ayudado a desarrollar la

energía nuclear sobre todo. La termodinámica tiene más aplicaciones tecnológicas

que la relatividad, ha ayudado a desarrollar las máquinas térmicas, entre ellas

motores, reactores, calderas, también las reacciones químicas, aerodinámica, etc.

Einstein predijo la existencia de nuevos objetos celestes: los hoyos negros,

objetos tan densos que atrapan incluso a la luz. La equivalencia entre masa y

energía, consecuencia de la teoría especial de la relatividad, permitió entender las

reacciones nucleares que ocurren en el interior de las estrellas y dio los

fundamentos para aprovechar la energía nuclear.

Las contribuciones de Einstein a la física tienen hoy muchas aplicaciones

tecnológicas indirectas, como las celdas fotoeléctricas de los elevadores y el láser

que usamos diariamente en nuestros aparatos de sonido, video y computadoras.

En todo lo anterior, muchos físicos han hecho contribuciones importantes y lo

siguen haciendo. Pero Einstein destacó no sólo como investigador en física, sino

en muchas otras áreas.

INTERACCIONES FUNDAMENTALES EN LA NATURALEZA

Todos los fenómenos que se producen en el Universo se deben a las interacciones entre las partículas que lo componen. Estas interacciones se describen mediante el concepto de fuerza. Así, la caída de un objeto o la "caída" de la Luna hacia la Tierra se describen mediante la fuerza gravitatoria. La estructura de un objeto, la atracción entre imanes o entre cargas eléctricas se hace mediante la fuerza electromagnética. Desde el principio los científicos han tratado de unificar y simplificar el origen de los fenómenos, intentando adjudicar todos ellos a unas pocas causas comunes y a unos tipos fundamentales de comportamiento. Así, como ya hemos estudiado, James C. Maxwell unificó las fuerzas eléctrica y magnética en un único tipo de interacción, la interacción electromagnética, que permitía explicar todos los fenómenos conocidos en su momento sobre los campos de la electricidad y el magnetismo.

En la actualidad, todas las fuerzas o interacciones de la naturaleza se pueden agrupar en cuatro tipos básicos, denominados interacciones fundamentales:

INTERACCIÓN GRAVITATORIA.

Se da entre todas las partículas y se describe mediante la teoría de la relatividad general de A. Einstein o más fácilmente mediante la ley de gravitación universal de Isaac Newton. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos como la caída de los cuerpos o el movimiento de los planetas, satélites, estrellas, cometas, etc. Su alcance es infinito y actúa a grandes distancias. Es la interacción más débil de todas, pero es la responsable de la estructura general del Universo. Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas y es conservativa.

¿PORQUE PLUTON YA NO ES CONSIDERADO UN PLANETA?

Plutón, descubierto en 1930 por el científico estadounidense ClydeTombaugh

(1906-1997).

Plutón dejó de ser considerado planeta porque no reúne las características

necesarias para ser llamado así, ni cumple con la definición tradicional de planeta.

CARACTERISTICA DE UN PLANETA

Planeta es un cuerpo que no emite brillo propio, es opaco. Otra característica es

que se trata de cuerpos esféricos y grandes en tamaño y “otra razón es que

existen órbitas casi circulares alrededor del Sol y éstas están aproximadamente en

el mismo plano.

DEFINICION DE UN PLANETA

Los planetas y sus cuerpos en nuestro Sistema Solar se definen en tres

categorías, de la siguiente manera:

Primera categoría: "Un planeta es un cuerpo celeste que está en órbita

alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia para

superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma

equilibrada hidrostática, es decir, redonda, y que ha despejado las inmediaciones

de su órbita".

Segunda categoría: "Un planeta enano es un cuerpo celeste que está en

órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia

para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma

equilibrada hidrostática, es decir, redonda; que no ha despejado las

inmediaciones de su órbita y que no es un satélite."

Tercera categoría: "Todos los demás objetos que orbitan alrededor del Sol

son considerados colectivamente como 'cuerpos pequeños del Sistema Solar'".

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

La interacción electromagnética afecta a las partículas con carga eléctrica o con momento magnético, así como a los fotones. Su descripción se hace a partir de las leyes de Maxwell y su alcance es infinito. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos tan diversos como los eléctricos, los

magnéticos, la interacción entre la luz y la materia, las ondas electromagnéticas (¿cómo funciona un teléfono móvil?), las fuerzas elásticas que se dan en un muelle, la estructura interna de la materia a escala atómica y molecular, así como la química. Es una interacción inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas y es conservativa.

La interacción electromagnética explica la estructura cristalina

INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE.

La interacción nuclear fuerte afecta a los quarks, y por tanto, a los hadrones. Es la más intensa de las cuatro y se denomina también interacción fuerte o interacción hadrónica. Su alcance es muy corto, reduciéndose prácticamente a cero para distancias superiores a 10-15 m, por lo que no tiene influencia en la Química, por ejemplo. Gracias a esta interacción se puede explicar la estabilidad nuclear y muchos procesos nucleares.

¿QUE REACTOR ES?

REACTOR RP-10

El Reactor de Potencia RP-10 fue diseñado y construido para el Instituto

Peruano de Energía Nuclear (IPEN) por la Comisión Nacional de Energía

Atómica (CNEA) de la Argentina, con la participación de INVAP.

El reactor, que entró en funcionamiento en 1988, está situado en el centro

nuclear Oscar Miroquesada De la Guerra, de Huarangal, Lima. En su

desarrollo, INVAP participó como subcontratista principal de la CNEA,

proveyendo el puente de mecanismos que, sobre la pileta abierta, maneja

los sensores y barras de control del núcleo. También diseñó, construyó y

montó los detectores de radiación y el sistema informático de comando y

control del reactor.

El RP-10 (de 10 megavatios de potencia) se utiliza para producir

radioisótopos. Además, es una “unidad escuela” de formación de personal

en irradiación de materiales y de investigación aplicada en física de

reactores e ingeniería nuclear.

El centro nuclear de Huarangal, donde está situado el reactor, tiene una

superficie de 125 hectáreas y cuenta con las siguientes instalaciones: un

laboratorio de física experimental de reactores (LabFER), un laboratorio de

ciencias, la Planta de Producción de Radioisótopos (PPRR), un laboratorio

de calibración de dosimetría (LSCD) y una planta de gestión de residuos

radioactivos (PGRR), diseñados y construidos por expertos de ambos

países coordinados por la CNEA.

INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL.

La interacción nuclear débil se produce entre partículas leptónicas o hadrónicas. Explica algunos procesos nucleares, como la desintegración b de los núcleos, en la que un neutrón se transforma en un protón y un electrón, generándose también un antineutrino electrónico. También explica las transformaciones entre leptones, como la desintegración del tauón. Su intensidad es mucho mayor que la fuerza gravitatoria, pero es menor que la fuerza electromagnética. También se denomina interacción débil.

¿QUIÉN ES?

ES MARIO BUNGE.

LA CIENCIA SU MÉTODO Y SU FILOSOFÍA

¿QUE ES LA CIENCIA?

La ciencia es el método, mediante el cual desarrollamos un conocimiento

específico, por ejemplo la Química y la Física las cuales nos enseñan a interactuar

en el mundo que nos rodea.

La ciencia se divide en dos aspectos muy importantes, que son; la ciencia formal y

la ciencia fáctica

LA CIENCIA FORMAL

Esta ciencia no es objetiva, estudia entes ideales que se dividen en los abstractos

e interpretados que sólo llegan a existir en la ciencia humana.

No existe en la realidad, sino en la imaginación del hombre.

LA CIENCIA FÁCTICA

Se refieren en su mayoría a sucesos y procesos. Necesitan mas que la lógica

formal o una teoría, necesita de sucesos reales, como la observación, para

confirmar sus enunciados.

Esto quiere decir que necesitan basarse en la realidad para poder experimentar

con esta y comprobar sus teorías

METODO CIENTIFICO

a) PLANTEO DEL PROBLEMA

1) Reconocimiento de los hechos

2) Descubrimiento del problema

3) Formulación del problema

b) CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO TEÓRICO

1) Selección de los factores pertinentes

2) Invención de las hipótesis centrales y de las suposiciones auxiliares

3) Traducción matemática

c) DEDUCCIÓN DE CONSECUENCIAS PARTICULARES

1) Búsqueda de soportes racionales

2) Búsqueda de soportes empíricos

d) PRUEBA DE LAS HIPÓTESIS

1) Diseño de la prueba

2) Ejecución de la prueba

3) Elaboración de los datos

4) Inferencia de la conclusión

e) INTRODUCCIÓN DE LAS CONCLUSIONES EN LA TEORIA

1) Comparación de las conclusiones con las predicciones

2) Reajuste del modelo

3) Sugerencias acerca de trabajo ulterior

FILOSOFIA

Bunge ha desarrollado un sistema filosófico que se puede caracterizar como:

materialista (o naturalista), pero en lugar de emergentista reduccionista; sistemista

más que sea holista o individualista, racional-empírica en lugar de cualquiera de

racionalista o empirista, orientado a la ciencia, y exacta, es decir, construido con la

ayuda de las herramientas lógicas y matemáticas en lugar de en función de la

articulación verbal. Sostiene que:

La física no puede prescindir de la filosofía, al igual que este último no se avanza si

se hace caso omiso de la física y otras ciencias. En otras palabras, la filosofía la

ciencia y de sonido (es decir, científico) se solapan parcialmente y por consiguiente

pueden interactuar fructíferamente. Sin la filosofía, la ciencia pierde en

profundidad, y sin filosofía de la ciencia se estanca.

MAGNITUD FÍSICA

Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.

Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.

Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración, y la energía. En términos generales, es toda propiedad de los cuerpos que puede ser medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de medición en la definición de la magnitud.

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas, por medio del Vocabulario Internacional de Metrología (International Vocabulary of Metrology, VIM), define a la magnitud como un atributo de un fenómeno; un cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.

A diferencia de las unidades empleadas para expresar su valor, las magnitudes físicas se expresan en cursiva: así, por ejemplo, la "masa" se indica con "m", y "una masa de 3 kilogramos" la expresaremos como m = 3 kg.

TIPOS DE MAGNITUDES FÍSICAS

Las magnitudes físicas pueden ser clasificadas de acuerdo a varios criterios:

Según su expresión matemática, las magnitudes se clasifican en escalares, vectoriales y tensoriales.

Según su actividad, se clasifican en magnitudes extensivas e intensivas.

MAGNITUDES ESCALARES, VECTORIALES Y TENSORIALES

Las magnitudes escalares son aquellas que quedan completamente definidas por un número y las unidades utilizadas para su medida. Esto es, las magnitudes escalares están representadas por el ente matemático más simple, por un número. Podemos decir que poseen un módulo, pero que carecen de dirección. Su valor puede ser independiente del observador (v.g.: la masa, la temperatura, la densidad, etc.) o depender de la posición o estado de movimiento del observador (v.g.: la energía cinética)

Las magnitudes vectoriales son aquellas que quedan caracterizadas por una cantidad (intensidad o módulo), y una dirección. En un espacio euclidiano, de no más de tres dimensiones, un vector se representa mediante un segmento orientado. Ejemplos de estas magnitudes son: la velocidad, la aceleración, la fuerza, el campo eléctrico, intensidad luminosa, etc.

Además, al considerar otro sistema de coordenadas asociado a un observador con diferente estado de movimiento o de orientación, las magnitudes vectoriales no presentan invariancia de cada uno de los componentes del vector y, por tanto, para relacionar las medidas de diferentes observadores se necesitan relaciones de transformación vectorial. En mecánica clásica también el campo electrostático se considera un vector; sin embargo, de acuerdo con la teoría de la relatividad esta magnitud, al igual que el campo magnético, debe ser tratada como parte de una magnitud tensorial.

Las magnitudes tensoriales son las que caracterizan propiedades o comportamientos físicos modelizables mediante un conjunto de números que cambian tensorialmente al elegir otro sistema de coordenadas asociado a un observador con diferente estado de movimiento o de orientación.

De acuerdo con el tipo de magnitud, debemos escoger leyes de transformación de las componentes físicas de las magnitudes medidas, para poder ver si diferentes observadores hicieron la misma medida o para saber qué medidas obtendrá un observador, conocidas las de otro cuya orientación y estado de movimiento respecto al primero sean conocidos.

MAGNITUDES EXTENSIVAS E INTENSIVAS

Una magnitud extensiva es una magnitud que depende de la cantidad de sustancia que tiene el cuerpo o sistema. Las magnitudes extensivas son aditivas. Si consideramos un sistema físico formado por dos partes o subsistemas, el valor total de una magnitud extensiva resulta ser la suma de sus valores en cada una de las dos partes. Ejemplos: la masa y el volumen de un cuerpo o sistema, la energía de un sistema termodinámico, etc.

Una magnitud intensiva es aquella cuyo valor no depende de la cantidad de materia del sistema. Las magnitudes intensivas tiene el mismo valor para un sistema que para cada una de sus partes consideradas como subsistemas. Ejemplos: la densidad, la temperatura y la presión de un sistema termodinámico en equilibrio.

En general, el cociente entre dos magnitudes extensivas da como resultado una magnitud intensiva. Ejemplo: masa dividida por volumen representa densidad.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

El Sistema Internacional de Unidades se basa en dos tipos de magnitudes físicas:

Las siete que toma como fundamentales, de las que derivan todas las demás. Son longitud, tiempo, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa.

Las unidades derivadas, que son las restantes y que pueden ser expresadas con una combinación matemática de las anteriores.

UNIDADES BÁSICAS O FUNDAMENTALES DEL SI

UNIDADES BÁSICAS DEL SI.

Las magnitudes básicas no derivadas del SI son las siguientes:

Longitud: metro (m). El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos. Este patrón fue establecido en el año 1983.

Tiempo: segundo (s). El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del cesio-133. Este patrón fue establecido en el año 1967.

Masa: kilogramo (kg). El kilogramo es la masa de un cilindro de aleación de Platino-Iridio depositado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. Este patrón fue establecido en el año 1887.

Intensidad de corriente eléctrica: amperio (A). El amperio o ampere es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro, en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10-7 newton por metro de longitud.

Temperatura: kelvin (K). El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua.

Cantidad de sustancia: mol (mol). El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.

Intensidad luminosa: candela (cd). La candela es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540×1012 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

UNIDADES FUNDAMENTALES EN EL SISTEMA CEGESIMAL C.G.S.

SISTEMA CEGESIMAL DE UNIDADES.

Longitud: centímetro (cm): 1/100 del metro (m) S.I. Tiempo: segundo (s): La misma definición del S.I. Masa: gramo (g): 1/1000 del kilogramo (kg) del S.I.

UNIDADES FUNDAMENTALES EN EL SISTEMA GRAVITACIONAL MÉTRICO TÉCNICO

SISTEMA TÉCNICO DE UNIDADES.

Longitud: metro (m). La misma definición del Sistema Internacional. Tiempo: segundo (s).La misma definición del Sistema Internacional. Fuerza: kilogramo-fuerza (kgf). El peso de una masa de 1 kg (S.I.), en

condiciones normales de gravedad (g = 9,80665 m/s2).

MAGNITUDES FÍSICAS DERIVADAS

UNIDADES DERIVADAS DEL SI.

Una vez definidas las magnitudes que se consideran básicas, las demás resultan derivadas y se pueden expresar como combinación de las primeras.

Las unidades derivadas se usan para las siguientes magnitudes: superficie, volumen, velocidad, aceleración, densidad, frecuencia, periodo, fuerza, presión, trabajo, calor, energía, potencia, carga eléctrica, diferencia de potencial, potencial eléctrico, resistencia eléctrica, etcétera.

ALGUNAS DE LAS UNIDADES USADAS PARA ESAS MAGNITUDES DERIVADAS SON:

Fuerza: newton (N) que es igual a kg·m/s2 Energía: julio (J) que es igual a kg·m2/s2

Cantidades físicas básicas y sus unidades.

Magnitud Nombre de la unidad SI básica Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Intensidad de corriente eléctrica

amperio A

Temperatura termodinámica

kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

CANTIDADES FÍSICAS DERIVADAS DE LAS CANTIDADES FÍSICAS BÁSICAS CON SUS UNIDADES.

Magnitud Nombre de la unidad SI derivada Símbolo

Superficie metro cuadrado m2

Volumen metro cúbico m3

Velocidad metro por segundo m/s

Aceleración metro por segundo al cuadrado m/s2

Densidad kilogramo por metro cúbico kg/m3

Densidad de corriente amperio por metro cuadrado A/m2

Fuerza de campo magnético

amperio por metro A/m

Volumen específico metro cúbico por kilogramo m3/kg

Luminancia candela por metro cuadrado cd/m2

EXPRESIÓN EN FUNCIÓN DE UNIDADES SI BÁSICAS O EN FUNCIÓN DE OTRAS UNIDADES SI DERIVADAS

magnitud nombre especial de la unidad si

derivada símbolo

Ángulo plano radián rad m·m-1 = 1

Ángulo sólido estereorradián sr m2·m-2 = 1

Frecuencia hercio Hz 1/s

Fuerza newton N kg·m/s2

Presión, tensión mecánica

pascal Pa N/m2

Energía, trabajo, cantidad de calor

julio J N·m

Potencia vatio W J/s

Cantidad de electricidad

culombio C A·s

Potencial eléctrico, diferencia de

potencial, tensión eléctrica y fuerza

electromotriz

voltio V J/C

Capacidad eléctrica faradio F C/V

Resistencia eléctrica ohmio ð V/A

Conductancia eléctrica siemens S 1/ð

Flujo magnético, flujo de inducción magnética

weber Wb V·s

Densidad de flujo magnético, inducción

magnética tesla T Wb/m2

Inductancia henrio H Wb/A

Temperatura Celsius grado Celsius ºC 1 ºC = 1 K

Flujo luminoso lumen lm cd·sr

Iluminancia lux lx lm/m2

Actividad (radiaciones ionizantes)

becquerel Bq 1/s

Dosis absorbida gray Gy J/kg

Dosis equivalente sievert Sv J/kg