jueves, 18 de marzo de 2010

Teoria relativista


Teoria cuantica

Es uno de los pilares fundamentales de la fisica actual, recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas alo largo del primer tercio del siglo XX para dar explicacion a procesos cuya comprencion se hallaba en conflicto con las concepciones fisicas vigentes.

Las ideas que sustentan la teoria cuantica surgieron pues como alternativa al tratar de explicar el comportamiento de sistemas en los que el aparato conceptual de la fisica clasica se mostraba insuficiente es decir una serie de observaciones empiricas cuya explicacion no era abordable a traves de los metodos existentes.

Fisica antes de los griegos

El hombre prehistorico practico el conocimiento empirico de la naturaleza. Se vio obligado a actuar conforme a su entorno de manera hostil y de un modo precario esto lo llevo a un descubrimiento practico al que le tomaria cientos de años comprenderlo de manera cientifica: la transformacion de la energia ( en este caso de mecanica a calorifica).
El fuego aplicado a las sociedades nomadas fue el principio ala integracion. La revolucion agricola hace unos 7000 años modifico las conductas nomadas y genero el diseño de utencilios y a su vez produjo una cierta uniformidad en las medidas de las cosas.

Fisica antes de los griegos

Fisica durante los Griegos

Se conoce que la mayoria de las civilizaciones de la antiguedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno, miraban las estrellas y pensaban como ellas podian regir su mundo. Esto llevo a muchas interpretaciones de caracter mas filosofico que fisico, no en vano en esos momentos la fisica se le llamaba filosofia natural. Muchos filosofos se encuentran en el desarrollo primigenio de la fisica, como Aristoteles, Tales de Mileto o Democrito por ser los primeros en tratar de buscar algun tipo de explicacion alos fenomenos que los rodeaban. Apesar de que las teorias descriptivas del universo que degaron estos pensadores eran erradas, estas tuvieron validez por mucho tiempo casi dos mil años en parte por la aceptacion de la iglesia catolica de varios de sus preceptos como la teoria Geocentrica o las tesis de Aristoteles.
Sin duda un bosquejo de ciencia ( sin olvidar que la fisica es la base) se inicio en Grecia con los primeros grandes pensadores griegos, tendentes a explicar racionalmente los hechos abandonando en lo posible las creencias en sus argumentos pretendieron alejar alos dioses de los fenomenos naturales y solo requerirlos en explicaciones dificultosas. A los griegos se les atribuye la invencion de la filosofia natural.
Durante los Griegos se buscaba explicar los hechos naturales, muchas de sus ideas eran erradas, buscaban explicaciones racionales no basadas en deidades, planteaban explicaciones filosoficas no fisicas, no experimentaban, tenian pensamiento deductivo no inductivo.

Fisica en la Edad Media

Durante el siglo XIII, las universidades mediavales fundadas en Europa por las oredenes monasticas, no registraron grandes avances para la fisica y otras ciencias. Esto quiere decir que durante este periodo historico se produjeron pocos avances. Sabios como Averroes o Ibn-Nafis, conservando muchos tratados cientificos heredados de la Grecia Antigua.

Durante la edad media no se observaron grandes adelantos cientificos en el campo de la fisica. Sin embrago despues del renacimiento a fines del siglo XVI y comienzos del XVII cuatro astronomos fueron los responsables de interpretar el movimiento de los cuerpos celestes convirtiendose en los mas famosos fisicos de la historia los cuales son:
  • Nicolas Copernico: propuso el teorema heliocentrico.
  • Tycho Brahe: concluyo que eran cinco los planetas incluida la tierra giraban alrededor del sol.
  • Galileo Galilei: sus investigaciones sobre las leyes de la naturaleza constituyen los fundamentos de la ciencia experimental moderna.
  • Isaac Newton: sus tres leyes del movimiento fueron un aporte trascendental y la base de la fisica dinamica.

Debe advertirse que el termino "Edad Media" convoca en realidad diferentes periodos historicos, circunstancias culturales heterogeneas y resultados historicos que seria mejor separa o distinguir.

La edad media fue una supuesta "Edad de las Tinieblas"

FISICA EN EL RENACIMIENTO

Es el nombre dado al amplio momento de revitalizacion culturar que se produjo en Europa Occidental en los siglos XV y XVl.

Sus principales exponentes se hallan en el campo de las artes auque tambien se produjo la renovacion en la literatura y las ciencias tanto naturales como humanas.
El termino renacimiento simboliza la reactivacion del conocimiento y el progreso tras siglos de predominio de la mentalidad docmatica establecida en Europa de la edad media. Esta nueva etapa planteo una nueva forma de ver el mundo y al ser humano, el interes por las artes la politica y la ciencia.
La astronomia dio un giro drastico en el siglo XVl. La teoria Geocentrica fue sustituida por el sistema eleocentrico, con el sol en el centro. La invencion del telescopio permitio observaciones mucho mas precisas que corroboraron esta nueva teoria.
El renacimiento cultural y cientifico acelero los cambios y se produjeron multitud dde descubrimientos importantes.
Este periodo esta plagado de nombres ilustres. A continuacion se presentan algunos de los mas relevantes:
  • LEONARDO DA VINCI
  • NICOLAS COPERNICO
  • GALILEO GALILEI
  • TYCHO BRAHE
  • KLEPER
  • HUYGENS
  • NEWTON

Inventos interesantes del renacimiento

  • RELOJES Y VIDRIOS: En esta epoca se colocaron relojes publicos en la mayoria de las ciudades importantes, y tambien invento el reloj de bolsillo. Paralelamente la industria de vidrio cresio y mostro grandes progresos. Se invento el vidrio transparente incoloro y tambien cristal, con el que posteriormente se hicieron los anteojos.
  • BOMBARDAS Y MOSQUETAS(PRIMERAS ARMAS): Los chinos descubrieron la polvora, los arabes la adoptaron para usos belicos y los europeos lograron perfeccionar las armas de fuego creando los primeros cañones que llamaron BOMBARDAS.
  • GUTENBERG Y LA IMPRENTA: Como todos los grandes descubrimientos, la invencion de la imprenta en 1440 origino todo tipo de controversias y razones favorables y en contrario. Transcurriendo muchos años antes de que este sistema, creado por Juan Gutenberg fuera aceptado por los circulos cientificos intelectuales de Europa.

PERIODO CLASICO

Se hicieron avances en el campo de la mecanica, el calor, la luz y la electricidad, como si cada rama fuera mas o menos independiente, pero el trabajo de Newton desarrollo el metodo de integrar todos estos conocimientos.

Empezando con la mecanica haremos notar el trabajo de BERNOULLI en Hidrodinamica y teoria de los Gases.

Su principal exponente fue Newton:
TERMODINAMICA
OPTICA
MECANICA ONDULATORIA
ELECTROMAGNETISMO

Periodo Moderno

La fisica moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el aleman Max Planck, investiga el "cuanto" de energia, Planck decia que eran particulas de energia indivisibles, y que estas no eran continuas como lo decia la fisica clasic, por ello nace esta nueva rama de la fisica que estudia las manifestaciones que se producen en los atomos, los comportamientos de las particulas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (tambien se le fisica cuantica).
1895: se descubren los rayos X y se estudian sus propiedades.
1896-1898: se descubre la radioactividad y es aislado el radio.
1897: Se descubre el electron.
1900: Max Planck proppone el Quantum de Energia.
1905: La teoria de la relatividad redefine el tiempo y el espacio.
1911: Se propone el modelo nuclear del atomo.
1913: Se expone el modelo del atomo de Niels Bohr.
1932: Se descubre el neutron.

miércoles, 17 de marzo de 2010

Experimentos Cruciales en la Fisica

  • Analogia de Michelson y Morley.
  • Experimento de Cavendish fuerza de gravedad.
  • La maquina de Atwood 1784 George Atwood
  • Experimento de Young experimento de la doble rendija 1801 Thomas Youngluz.

Bueno existen otros experimentos cruciales en la fisica pero estos son los que yo encontre.

Textos Clasicos

Uno de los principales libros es el de PRINCIPIA MATHEMATICA elaborado por Isaac Newton y este nos habla de:
Éste es el resumen de seis segmentos del “Principia” de Isaac Newton, estas partes son, definiciones, axiomas, un fragmento del Libro Primero y del Libro Segundo con su escolio, otro segmento del Libro Tercero y el escolio general.
El libro comienza con un conjunto de definiciones de los conceptos que va a utilizar. Define
materia, cantidad de movimiento, fuerza ínsita de la materia, fuerza impresa, fuerza centrípeta, cantidad absoluta de una fuerza, cantidad acelerativa de una fuerza y cantidad motriz de una fuerza. Define la materia como la cantidad surgida de su densidad y magnitud. La cantidad de movimiento como la medida surgida de la velocidad y cantidad de materia. La cantidad motriz de una fuerza centrípeta como la medida proporcional al movimiento que genera en un tiempo dado. Le sigue a las definiciones un pequeño escolio en donde expone la importancia del tiempo y el espacio absoluto. Newton dice “…será conveniente distinguir allí entre lo absoluto y lo relativo, lo verdadero y lo aparente, lo matemático y lo vulgar.” Comenta que se puede distinguir de un movimiento absoluto a uno relativo, ya que el movimiento absoluto solo se puede cambiar al imprimirle una fuerza, y el relativo puede cambiar si se mueven los cuerpos con los cuales se está comparando. Termina diciendo que el fin de este trabajo es deducir los verdaderos movimientos a partir de los aparentes y viceversa.
La parte de axiomas o leyes del movimiento comienza indicándonos las famosas tres leyes de Newton.
Primera ley: Todos los cuerpos perseveran en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo que se vean forzados a cambiar ese estado por fuerzas impresas.
Segunda ley: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa, y se hace en la dirección de la línea recta en la que se imprime esa fuerza.
Tercera ley: Para toda acción hay siempre una reacción opuesta e igual. Las acciones recíprocas de dos cuerpos entre sí son siempre iguales y dirigidas hacia partes contrarias.
A estas leyes le siguen una lista de corolarios en donde explica; cómo sumar fuerzas, cómo es que una fuerza se puede separar en dos componentes, la conservación de momento de un sistema y la conservación del momento del centro de
masa de un sistema, que aunque no demuestra dice que lo hace en el Lema XXIII.
Esta sección también termina con un escolio, en el que indica no ser el autor de estas leyes ya que son “principios aceptado por los matemáticos”. Le da el crédito a
Galileo que trabajó con proyectiles y movimiento parabólico, y a Wren, Wallis y Huygens, “los mejores geómetras de nuestro tiempo”, que trabajaron con impactos. Explica una serie de experimentos para mostrar la certeza de las leyes.
El segmento del Libro primero está compuesto por una serie de lemas matemáticos. En los primeros está interesado en aproximar áreas con paralelogramos y afirma que “la suma última de esos paralelogramos evanescentes coincidirá en todas las partes con la figura curvilínea.” En lemas siguientes trabaja con arcos y cuerdas que se aproximan a tangentes y asevera que su última razón es la igualdad.
La parte del Libro Segundo también llamado, El Movimiento de los Cuerpos en Medios Resistentes, contiene dos secciones, en la primera se ocupa del el movimiento de cuerpos que son resistidos en la razón de la velocidad”, al principio hay un teorema de cuanto movimiento pierden estos cuerpos, seguida de la explicación del movimiento de un cuerpo en descenso con esta resistencia. En un corolario explica que la velocidad alcanza un máximo. La sección II trata “sobre el movimiento de los cuerpos que son resistidos como el cuadrado de su velocidad”, y contiene teoremas similares a los anteriores. Sin embargo en el escolio de la primera sección señala que éstas son más hipótesis matemáticas que físicas.
En la última parte del Libro Segundo explica por qué es errónea la representación con vórtices del sistema solar, ya que los vórtices jamás se pueden mover en elipses. Esta parte también es una introducción al Libro Tercero ya que ahí si explicará de forma completa el problema de los planetas.
Al principio del Libro Tercero Newton escribe que los libros anteriores son la herramienta matemática para poder explicar el libro tercero, y que si alguien va a leer este libro tiene que estar familiarizado con los principios precedentes. Después de explicar que se necesita la herramienta matemática de los dos primeros libros, denota la importancia de los experimentos, dice “las cualidades de los cuerpos sólo son conocidas por experimentos…no debemos abandonar la evidencia de los experimentos”. Después explica que de la observación podemos deducir propiedades universales, ya que todas las cosas que conocemos gravitan,
“debemos como consecuencia de esta regla admitir universalmente que todos los cuerpos sin excepción están dotados de un principio de gravitación.”
Ya que manifestó la importancia de las observaciones, escribe una parte que se llama Fenómenos, que está llena de datos experimentales de los planetas. Le siguen una colección de teoremas que utiliza las demostraciones de los libros anteriores y no incluye casi nada de matemáticas. Se encuentran propiedades de la gravitación, como que la gravitación es proporcional a las cantidades de materia; que los pesos de los cuerpos no dependen de su forma, y que la gravedad es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias. Al final de esta sección demuestra que los planetas se mueven en elipses.
Otro texto importante es el de SIDERIUS NUNCIUS elaborado por Galileo Galilei este habla de:
Sidereus Nuncius (conocido como Mensajero sideral, y también bajo la acepción de Mensaje sideral) es un tratado corto escrito en Latín por Galileo Galilei y publicado en Venecia en marzo de 1610. Fue el primer tratado científico basado en observaciones astronómicas realizadas con un telescopio. Contiene los resultados de las observaciones iniciales de la Luna, las estrellas y las lunas de Júpiter. Su publicación se considera el origen de la moderna astronomía y provocó el colapso de la teoría geocéntrica.
En sus observaciones de la Luna Galileo observó que la línea que separa el día de la noche (
terminador) poseía irregularidades en las áreas brillantes siendo mucho más suave en las zonas oscuras. De estas observaciones dedujo que las regiones oscuras son planas y de poca altitud, mientras que las regiones brillantes estarían cubiertas por irregularidades orográficas. A partir de la distancia de las montañas iluminadas cerca del terminador estimó que su altura era cercana a los 6 km contradiciendo la establecida cosmología aristotélica que afirmaba que los cielos son perfectos y los cuerpos celestes esferas perfectas.
Observando las estrellas Galileo descubrió más de diez veces más estrellas con su telescopio que con el ojo desnudo publicando cartas celestes del cinturón de
Orión y de las Pléyades. Cuando observó las estrellas nebulosas descritas en el Almagesto de Ptolomeo descubrió que en vez de ser regiones nebulares estaban formadas de multitud de estrellas indistinguibles al ojo humano. De este hecho dedujo que las nebulosas y la propia Vía Láctea estaban formadas por conjuntos de estrellas demasiado pequeñas y cercanas para ser identificadas individualmente por el ojo desnudo.
Es sin embargo en la última parte del Sidereus Nuncius en la que Galileo muestra sus descubrimientos más importantes. Galileo informa de sus observaciones de cuatro estrellas cercanas a
Júpiter y de su movimiento alrededor del planeta. En el Sidereus presenta observaciones de sus posiciones relativas entre enero y marzo de 1610. Del hecho de que estos astros cambiaban su posición relativa noche tras noche conservando siempre la orientación en una misma línea recta dedujo que se trataba de lunas de Júpiter.
En la época de la publicación de esta obra Galileo era profesor de
matemáticas en la Universidad de Padua. Con el objetivo de ganar el mecenazgo de Cosimo II de Médici, cuarto Gran Duque de la Toscana, dedicó el Sidereus Nuncius a este noble italiano nombrando los cuatro satélites de Júpiter como "Planetas Mediceos". Hoy en día estos cuerpos se denominan satélites galileanos siendo sus nombres individuales: Io, Europa, Calisto y Ganímedes.
Oto escrito es el de Revolutionibus Orbium Coelestium elaborado por Nicolas Coopernico este trata de:
De Revolutionibus Orbium Caelestium (Sobre el movimiento de las esferas celestiales) es la obra fundamental del gran astrónomo Nicolás Copérnico (19 de febrero de 1473 - 24 de mayo de 1543). Comenzó a escribirla en 1506, terminándola en 1531, aunque no se publicó hasta el año de su muerte, en 1543. Copérnico pensaba que el Sistema Ptolemaico era demasiado complicado, y quería proponer un modelo alternativo más simple y correcto.
Dedicada al Papa
Pablo III, está dividida en seis volúmenes:
El primer volumen contiene una visión general de la teoría heliocéntrica, y una corta explicación de sus ideas del universo.
El segundo volumen es teórico y habla de los principios de la astronomía esférica. También contiene una lista de estrellas (para dar una base a los argumentos que se desarrollan en los siguientes volúmenes).
El tercer volumen habla principalmente de los movimientos del sol y de lo relacionado con ello.
El cuarto volumen contiene descripciones similares de la luna y de sus movimientos orbitales.
Los quinto y el sexto volúmenes contienen una explicación del nuevo sistema.
De Revolutionibus comienza con un prólogo anónimo en el que se explica que el sistema propuesto constituye una hipótesis matemática para explicar mejor el movimiento de los planetas y otros cuerpos celestes y que no se traduce forzosamente en una realidad. Johannes Kepler mostró que dicho prólogo había sido añadido por el filósofo luterano Andreas Osiander. El principal objetivo del prólogo parecía ser suavizar las controversias religiosas que el cambio de un sistema geocéntrico a un sistema heliocéntrico podía causarhh.