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FISICA MODERNA (ELECTRONICA, ATOMISTICA, NUCLEAR Y SIDERAL)


Enviado por   •  3 de Diciembre de 2012  •  6.323 Palabras (26 Páginas)  •  6.094 Visitas

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FISICA MODERNA:

La física moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, 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. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores.

Los temas anteriormente tratados de la física clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas.

En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran 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 fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas.

Se divide en:

 La mecánica cuántica

 La teoria 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.

ELECTRÓNICA

CONCEPTO

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.

Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.

LEYES

Leyes de la Electrónica Básica

Se exponen a continuación las principales Leyes y Teoremas de la Electrónica:

LEY DE OHM

Es la Ley básica de la corriente de flujo. Con la ley de Ohm se calcula corrientes a partir de voltajes y resistencias o viceversa.

La cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.

Esta ley se expresar por la fórmula I = U/R, donde I = intensidad de corriente en amperios; U la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios.

Es de aplicación a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como de alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales de los que forman parte la inductancia y la capacitancia.

Los materiales que cumplen con la relación lineal de Ohm reciben el nombre de materiales ohmicos, mientras que a los materiales que no cumplen con la ley de Ohm se les llama materiales no ohmicos

La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO, simbolizado por la letra griega W (omega)

Los multiplosmos usuales del Ohmio son:

El Kilohmio que es igual a 1.000 Ohmios => 1KW = 1.000 W

El Megaohmioques es igual a 1.000.000 Ohmios => 1MW = 1.000.000 W

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LEYES DE KIRCHHOFF

Aplicables cuando un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas para obtener el flujo de corriente de las derivaciones.

1)Ley de los nudos: En cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.

2)Ley de las mallas: Comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas.

Obsérvese que esta Ley es prácticamente una ampliación a la Ley de Ohm.

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TEOREMA DE THÓVENIN: Se puede reemplazar toda la red, excluyendo la carga, por un circuito equivalente que contenga solo un fuente de voltaje independiente en serie con una resistencia de tal forma que la relación-corriente-voltaje en la carga se conserve sin cambios.

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TEOREMA DE NORTON: Similar al teorema de Thóvenin, añadiendo que el circuito equivalente es una fuente de corriente independiente en paralelo con una resistencia.

Nos dice que examinando una red desde un par de terminales, sabemos que con respecto a esas terminales toda la red es equivalente a un circuito simple consistente a una fuente de voltaje independiente en serie con una resistencia o una fuente de corriente independiente en paralelo con una resistencia.

CLASES O TIPOS

Electromecánica:

La electromecánica es la combinación de las ciencias del electromagnetismo de la ingeniería eléctrica y la ciencia de la mecánica. La Ingeniería electromecánica es la disciplina académica que la aborda.

Los dispositivos electromecánicos son los que combinan partes eléctricas y mecánicas para conformar su mecanismo. Ejemplos de estos dispositivos son los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos movidos por estos, así como las ya obsoletas calculadoras mecánicas y máquinas de sumar; los relés; las válvulas a solenoide; y las diversas clases de interruptores y llaves de selección eléctricas. E|E

Electrónica de control

Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado planta, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema planta, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación.

Electrónica de potencia

La expresión Electrónica de Potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles.

Electrónica de señal

Electrónica de señal es la parte de la electrónica que se encarga del análisis, diseño y estudio de circuitos y dispositivos de baja potencia. Debe su nombre a que frecuentemente estos circuitos sirven para tratar señales eléctricas que no suelen sobrepasar los milivatios.

Microelectrónica

La microelectrónica es la aplicación de la ingeniería electrónica a componentes y circuitos de dimensiones muy pequeñas, microscópicas y hasta de nivel molecular para producir dispositivos y equipos electrónicos de dimensiones reducidas pero altamente funcionales.

Electrónica digital: La electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico hay (1- verdadero) tensión de voltaje o hay ausencia de tensión de voltaje ( 0 - falso). Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 Voltsdependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en un radio de transistoresconvencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 Volts al igual que se utiliza en los discos duros IDE de computadora. Electrónica analógica: La electrónica digital se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el valor del voltaje. Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeración binario, se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos. La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la piedra angular de lossistemasmicroprogramados como son los ordenadores o computadoras.

IMPORTANCIA

La ingeniería electrónica es muy importante en nuestra sociedad ya que se encarga de resolver problemas como el control de procesos industriales la transformación de la electricidad para el funcionamiento de diversos dispositivos y tiene aplicación en la industria, en las telecomunicaciones en el diseño de análisis de instrumentación electrónica, micro controladores y microprocesadores.

La ingeniería electrónica es el conjunto de conocimientos técnicos, tanto teóricos como prácticos que tienen por objetivo la aplicación de la tecnología electrónica para la resolución de problemas prácticos.

La ingeniería electrónica es la aplicación práctica de la eléctronica para lo cual incorpora además de los conocimientos teóricos y científicos otros de índole técnica y práctica sobre los semiconductores así como de muchos dispositivos eléctricos además de otros campos del saber humano como son dibujo y técnicas de planificación entre otros.

Entre la ingeniería electrónica y la ingeniería eléctrica existen similitudes fundamentales, pues ambas tienen como base de estudio el fenómeno eléctrico. Sin embargo la primera se especializa en circuitos de bajo voltaje entre ellos los semiconductores, los cuales tienen como componente fundamental al transistor o el comportamiento de las cargas en el vacío como en el caso de las viejas válvulas termoiónicas y la ingeniería eléctrica se especializa en circuitos eléctricos de alto voltaje como se ve en las líneas de transmisión y en las estaciones eléctricas. Ambas ingenierías poseen aspectos comunes como pueden ser los fundamentos matemáticos y físicos, la teoría de circuitos, el estudio del electromagnetismo y la planificación de proyectos. Otra diferencia fundamental reposa en el hecho de que la ingeniería electrónica estudia el uso de la energía eléctrica para transmitir, recibir y procesar información, siendo esta la base de la ingeniería de telecomunicación, de la ingeniería informática y la ingeniería de control automático. El punto concordante de las ingenierías eléctrica y electrónica es el área de potencia. La electrónica se usa para convertir la forma de onda de los voltajes que sirven para transmitir la energía eléctrica; la ingeniería eléctrica estudia y diseña sistemas de generación, distribución y conversión de la energía eléctrica, en suficientes proporciones para alimentar y activar equipos, redes de electricidad de edificios y ciudades entre otros.

APLICACIONES

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos dos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:

 Electrónica de control

 Telecomunicaciones

 Electrónica de potencia

PERSONAJES IMPORTANTES

John Ambrose Fleming

Sir John Ambrose Fleming (Lancaster, 29 de noviembre de 1848 - Devon, 18 de abril de 1945), físico e ingeniero eléctrico británico.

En1905, patento la "Válvula Fleming" que servia de diodo rectificador antecediendo al triodo y otras estructuras.Este invento es considerado el inicio de la electrónica.

Fue considerado como uno de los precursores de la electrónica.

Thomas Alva Edison

Fue el primero que observó en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón.

Lee De Forest

El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el triodo en 1906. Este fue un paso muy importante para la fabricación de los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio, televisores, etc..

John Bardeen

Fue definitivamente con el transistor, aparecido de la mano de Bardeen y Brattain, de la Bell TelephoneCompany, en 1948, cuando se permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios

GRÁFICOS

John Ambrose Fleming

Thomas Alva Edinson

Lee De Forest

John Bardeen

Un sistema de control básico es mostrado en la siguiente figura:

Detalle de un circuito integrado SMD.

CONCLUSIÓN

La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor proyección en el futuro, junto con la informática.

FÍSICA ATOMÍSTICA

CONCEPTO

Física atómica. Ciencia que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos. John Dalton (1766-1844), generalmente reconocido como el fundador de la teoría atómica de la materia, pese a que el atomismo tuvo continuados exponentes desde el tiempo de Demócrito. Dalton dio a la teoría contenido científico sólido y la transformó así en la base de la física y de la química. Los átomos de un elemento, dijo, son iguales pero el átomo de un elemento difiere del átomo de otro. Creyó que los átomos eran indivisibles.

LEYES

Las leyes ponderales y volumétricas, La teoría atómica de Dalton y la hipótesis o principio de Avogadro son un claro ejemplo del desarrollo del método científico.

Teoría atómica de Dalton.

Las leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación satisfactoria en lateoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientes postulados o hipótesis,partiendo de la idea de que la materia es discontinua:

Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;

Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.

Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades

Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.

Justificación de las leyes ponderales.

Las suposiciones de DALTON permiten explicar fácilmente las leyes ponderales de las combinaciones químicas, ya que la composición en peso de un determinado compuesto viene determinada por el número y peso de los átomos elementales que integran el«átomo» del compuesto.

Ley de la conservación de la materia.

Por ser los átomos indivisibles e indestructibles los cambios químicos han de consistir únicamente en un reagrupamiento de átomos y, por tanto, no puede haber en el mismo variación alguna de masa al no variar el número de átomos presentes.

Ley de las proporciones definidas.

Si se combinan n átomos del elemento A con m átomos del elemento B y los pesos respectivos de estos átomos son a y b

Ley de las proporciones múltiples.

Si dos elementos se unen en varias proporciones para formar distintos compuestos quiere decir que sus átomos se unen en relaciones numéricas diferentes. Si un átomo del elemento A se une, por ejemplo, con uno y con dos átomos del elemento B, se comprende que la relación en peso de las cantidades de este elemento (uno y dos átomos) que se unen con una misma cantidad de aquél (un átomo) estén en relación de 1 : 2. Si los átomos de los elementos A y B se unen en otras cualesquiera relaciones numéricas, siempre de números enteros sencillos, se encontrará igualmente una relación sencilla entre las cantidades de uno de los elementos que se unen con una cantidad determinada del otro elemento.

Ley de las proporciones recíprocas.

Si suponemos que los elementos se uniesen siempre en la relación atómica 1 : 1, la ley de las proporciones recíprocas no sólo sería evidente sino que los pesos de combinación serían a su vez los pesos atómicos. Aunque los elementos se unen en relaciones atómicas diferentes, 1 : 2, 1 : 3, 2 : 3 etcétera, puede fácilmente calcularse que las cantidades en peso de distintos elementos que se unen con una cantidad fija de un elemento dado han de estar en relación sencilla con sus respectivos pesos atómicos y que dichas cantidades, multiplicadas necesariamente en todo caso por números enteros sencillos, han de ser las que se combinen entre sí en las correspondientes combinaciones mutuas.

IMPORTANCIA

Para apreciar la importancia que ha cobrado la física atómica, en la fusión, cabe señalar que a temperaturas adecuadas para el quemado termonuclear (15 a 20 keV), los procesos atómicos se desarrollan a velocidades de ocho a diez órdenes de magnitud más rápidas que la de las reacciones termonucleares de deuterio-tritio (D-T). Dado que la mayoría de los procesos atómicos son endotérmicos, consumirían la energía del plasma mucho antes de que pudiera comenzar la reacción de fusión. Incluso en un plasma de D-T puro, la radiación de frenado emitida en los choques de los electrones con los iones del plasma libera mayor cantidad de energía que la que pueden producir las reacciones de D-T, cuando las temperaturas son inferiores a —4 keV. Este mecanismo de refrigeración de la radiación del plasma por sí solo impide la ignicióndel plasma a temperaturas inferiores a 5 keV. Las especies atómicas más pesadas, aunque sólo estén presentes

en cantidadades de traza en el plasma de fusión pueden radiar enormes cantidades de energía (fundamentalmente por medio de la radiación de frenado y la radiación directa). Por eso, las concentraciones de iones de hierro por encima del 1% de la densidad del plasma

impiden la ignición de un plasma de D-T a cualquier temperatura. Este valor de concentración crítica asciende sólo al 0,1 % en el caso del tungsteno. Los efectos perniciosos de las especies atómicas más pesadas, que aparecen en el plasma hidrogénico como impurezas, ya se han reconocido en las primeras etapas de las investigaciones sobre fusión. Con todo, la presencia de impurezas en un plasma confinado es inevitable debido a su interacción con las paredes del recipiente contenedor. Mantener el nivel de impurezas del plasma entre límites tolerables es uno de los requisitos previos para alcanzar elevadas temperaturas del plasma y su ignición.

Para reducir al mínimo el contacto del plasma con las paredes e impedir que penetren en éste gran cantidad de impurezas de las paredes, debe colocarse un limitador material o magnético en el borde del plasma. Posteriormente, el flujo del plasma límite se dirige hacia regiones localizadas, que en el caso de los limitadores (diversores) magnéticos pueden estar situadas incluso fuera de la

cámara principal del plasma. Este flujo dirigido del plasma límite arrastra las impurezas liberadas de las paredes (así como las partículas de plasma que se difunden hacia las paredes) hasta regiones especiales, desde donde pueden bombearse fuera del sistema. Además de

esta función de doble blindaje, los diversores y los limitadores ejercen otros efectos beneficiosos sobre el sistema de confinamiento, a saber, reducen significativamente las cargas térmicas de la primera pared, recirculan los isótopos de hidrógeno dentro del sistema y crean una capa refrigerante de las radiaciones en el borde del plasma que mantiene frío al plasma cercano a la pared y, por tanto, éste no podrá inducir una liberación significativa de materiales de las paredes.

APLICACIONES

Tecnología

Entre los logros de la física atómica que tienen incidencia sobre la tecnología están: El láser, la manipulación de átomos con ayuda de láseres, y los fulerenos, que son nuevos materiales formados a partir de conglomerados de átomos de carbono. El dinámico desarrollo de esta ciencia se puede captar observando algunos de los avances obtenidos en 1994 y 1995:

 Nano-estructuras formadas al enfocar átomos con luz láser.

 Medida de las masas atómicas usando iones atrapados con campos electro-magnéticos.

 Búsqueda de nuevos fenómenos físicos con el helio.

 Iones de carga muy alta atrapados.

 Condensación de Bose-Einstein en conglomerados de pocos átomos.

 Interferometría de átomos.

 Nano-estructuras para guiar átomos.

PERSONAJES IMPORTANTES

Demócrito

Demócrito (en griego Δημόκριτος), fue un filósofo griego presocrático y matemático que vivió entre los siglos V-IV a. C. (n. Abdera, Tracia ca. 460 a. C. - m. ca. 370 a. C.) 1 2 discípulo deLeucipo. Se le llama también "el filósofo que se ríe".

Demócrito desarrolló la “teoría atómica del universo”, concebida por su mentor, el filósofo Leucipo. Esta teoría, al igual que todas las teorías filosóficas griegas, no apoya sus postulados mediante experimentos, sino que se explica mediante razonamientos lógicos. La teoría atomista de Demócrito y Leucipo se puede esquematizar así:

 Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles.

 Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas.

 Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

John Dalton

El modelo atómico de Dalton surgido en el contexto de la química fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton.

-El modelo atómico de Dalton explicaba porqué las substancias se combinaban químicamente entre sí sólo en ciertas proporciones.

Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de substancias diferentes, estas podían ser explicadas en términos de una cantidad más bien pequeña de constituyentes elementales o elementos.

-En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la química orgánica del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria realmente simple.

Louis-Victor Pierre

Príncipe Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie, séptimo Duque de Broglie, y par de Francia ( Dieppe, Francia, 15 de agosto de 1892 - † París, Francia, 19 de marzo de1987) fue un físico francés conocido a veces en castellano como Luis de Broglie.

De Broglie era un físico teórico alejado de los experimentalistas o los ingenieros. En 1924 presentó una tesis doctoral titulada:Recherches sur la théorie des quanta ("Investigaciones sobre la teoría cuántica") introduciendo los electrones como ondas. Este trabajo presentaba por primera vez la dualidad onda corpúsculo característica de la mecánica cuántica. Su trabajo se basaba en los trabajos de Einstein y Planck.

La asociación de partículas con ondas implicaba la posibilidad de construir un microscopio electrónico de mucha mayor resolución que cualquier microscopio óptico al trabajar con longitudes de onda mucho menores.

GRÁFICOS

La física atómica estudia las propiedades y comportamiento de los atomos.

Demócrito

John Dalton.

CONCLUSIÓN

La física atómica es un campo de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos (electrones y núcleos atómicos). El estudio de la física atómica incluye a los iones así como a los átomos neutros y a cualquier otra partícula que sea considerada parte de los átomos.

FÍSICA NUCLEAR

CONCEPTO

La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. La física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.

LEYES

Ley De La Desintegracion Radioactiva

Las partículas alfa son átomos de He doblemente ionizados, es decir, que han perdido sus dos electrones. Por tanto, tienen dos neutrones y dos protones. Es la radiación característica de isótopos de número atómico elevado, tales como los del uranio, torio, radio, plutonio. Dada la elevada masa de estas partículas y a que se emiten a gran velocidad por los núcleos (su velocidad es del orden de 107m/s), al chocar con la materia pierden gradualmente su energía ionizando los átomos y se frenan muy rápidamente, por lo que quedan detenidas con tan sólo unos cm de aire o unas milésimas de mm de agua. En su interacción con el cuerpo humano no son capaces de atravesar la piel. Así pues, tienen poco poder de penetración siendo absorbidos totalmente por una lámina de aluminio de 0.1 mm de espesor o una simple hoja de papel.

Cuando un núcleo emite una partícula alfa, su número másico se reduce en cuatro unidades y su número atómico en dos unidades. Este proceso se da en átomos con un número atómico elevado.

Leyes de Soddy

La ley de Soddy-Fajans, enunciada por Frederick Soddy y Kasimir Fajans, se refiere a la transmutación que rigen el proceso por el que un elemento se transmuta en otro (conseguirlo era el sueño de los alquimistas). Los elementos de número atómico elevado (Z>82) expulsan espontáneamente partículas alfa (α) (formadas por dos protones y dos neutrones).

1ª Ley de Soddy: Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa (α), su número másico disminuye en cuatro unidades y su número atómico en dos.

La ley de Fajans y Soddy para la emisión β establece, por tanto, que cuando un núcleo emite una partícula beta (β), se transforma en un nuevo núcleo cuyo número de protones ha aumentado en una unidad y sus nucleones no han variado, en general

Las partículas beta (β) se emiten con velocidades próximas a la de la luz, su masa es mucho menor que la de las partículas alfa (α) y, por tanto, su poder de penetración es mucho mayor. Son frenadas por unos metros de aire, una lámina de aluminio o unos centímetros de agua.

IMPORTANCIA

El desarrollo de la Física Nuclear ha proporcionado técnicas y metodología experimental utilísimas para la resolución de problemas en muchas áreas de la Ciencia, la Tecnología, las Humanidades y la Salud.

Detectores de radiación, aceleradores, reactores nucleares, elementos radiactivos, etc. Son potentes herramientas para la investigación en laboratorios, museos, hospitales y otras muchas y variadas instalaciones no directamente relacionadas con la Física Nuclear. Además, su uso ayuda a resolver incluso problemas sociales inmediatos. El mundo de la Física Nuclear Aplicada crece continuamente y encuentra cabida en cada vez más ámbitos científicos y sociales. Con este artículo pretendo reflejar todo este potencial de aplicaciones de la Física Nuclear. Es interesante que una vez que abordemos este tema en Secundaria y Bachillerato citemos algunas de sus aplicaciones, ya que la mayoría son desconocidas por nuestros alumnos que ven la Física Nuclear como un tema que no sirve para nada y que no comprenden.

APLICACIONES

Aplicaciones médicas

Las aplicaciones médicas de la tecnología nuclear están divididas en diagnósticos y tratamientos por radiación.

Imágenes - las imágenes de rayos-X médico y dental usan cobalto-60 u otras fuentes de rayos-X. El tecnecio-99m es usado, agregado a moléculas orgánicas, como un trazador radioactivo en el cuerpo humano, antes de ser excretado por los riñones. Positrones que emiten nucleótidos son usados para la generación de imágenes de alta resolución, y corta vida en aplicaciones conocida como tomografía por emisión de positrones.

La terapia de radiación es un efectivo tratamiento para el cáncer.

Aplicaciones industriales

Exploración petrolera y de gas- El registro de pozos nuclear es usado para ayudar a predecir la viabilidad comercial de pozos nuevos o existentes. La tecnología implica el uso de una fuente de rayos gama o de neutrones y un detector de radiación que son bajados en el agujero de perforación para determinar las propiedades de la roca que lo rodea, tales como porosidad ylitografía.

Construcción de caminos - Medidores nucleares de humedad/densidad son usados para determinar la densidad de los suelos, asfaltos y concretos. Normalmente se usa una fuente de cesio-137.

Aplicaciones comerciales

Un detector de humo por ionización incluye una pequeñísima masa de americio-241 radioactivo, que es una fuente de radiación alfa. El tritio es usado con fósforo en miras de armas para aumentar su precisión en condiciones de poca visibilidad. Los letreros de salida autoiluminados usan la misma tecnología.

PERSONAJES IMPORTANTES

Harold Clayton

Harold Clayton Urey (n. Walkerton, Indiana, 29 de abril de 1893 - † La Jolla, California, 5 de enero de 1981) fue un químico y profesor universitarioestadounidense, pionero en trabajar con isótopos con lo que ganó el Premio Nobel de Química en 1934 y más tarde lo condujo a Teoría de la Evolución Paleontologica.

Irène y Frédéric Joliot-Curie

Irène Joliot-Curie (n. París, 12 de septiembre de 1897 - París, 17 de marzo de 1956) fue una física y química francesa, galardonada con el premio Nobel de Química de 1935.

Jean Frédéric Joliot-Curie (nacido Jean Frédéric Joliot en París el 19 de marzo de 1900 y fallecido en París el 14 de agosto de 1958). Físico,químico y profesor universitario francés, premio Nobel de Química en 1935.

GRÁFICOS

Harold Clayton Urey descubrió el isótopo del hidrógeno denominado deuterio y lo empleó para obtener agua pesada.

Núcleo del Átomo.

Los físicos franceses Irène y Frédéric Joliot-Curie produjeron el primer núcleo radiactivo artificial en 1933-1934, con lo que comenzó la producción de radioisótopos para su empleo en arqueología, biología, medicina, química y otras ciencias.

CONCLUSIÓN

La física nuclear es un campo de la física que estudia las propiedades y el comportamiento del núcleo del átomo.

FÍSICA SIDERAL O ASTRONOMÍA

CONCEPTO

Es la ciencia que se compone del estudio de los cuerpos celestes del Universo, incluidos los planetas y sus satélites, loscometas y meteoroides, las estrellas y la materia interestelar, los sistemas de estrellas, gas y polvo llamados galaxias y los cúmulos de galaxias; por lo que estudia sus movimientos y los fenómenos ligados a ellos. Su registro y la investigación de su origen viene a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia.

HISTORIA

En casi todas las religiones antiguas existía la cosmogonía, que intentaba explicar el origen del universo, ligando éste a los elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua como la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de la Física. En Sajonia-Anhalt, Alemania, se encuentra el famoso Disco celeste de Nebra, que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. Quizá fueron los astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo en constelaciones. En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fueron denominadas constelaciones zodiacales. Los antiguos griegos hicieron importantes contribuciones a la astronomía, entre ellas, la definición de magnitud. La astronomía precolombina poseía calendariosmuy exactos y parece ser que las pirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy precisos.

LEYES Y TEORÍAS

Isaac Newton y la ley de la gravitación universal

La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de ley de la gravitación universal, afirma que la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos dotados de masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (ley de la inversa del cuadrado de la distancia). La ley incluye una constante de proporcionalidad (G) que recibe el nombre de constante de la gravitación universal y cuyo valor, determinado mediante experimentos muy precisos, es de:

6,670. 10-11 Nm²/kg².

Para determinar la intensidad del campo gravitatorio asociado a un cuerpo con un radio y una masa determinados, se establece la aceleración con la que cae un cuerpo de prueba (de radio y masa unidad) en el seno de dicho campo. Mediante la aplicación de la segunda ley de Newton tomando los valores de la fuerza de la gravedad y una masa conocida, se puede obtener la aceleración de la gravedad.

El electromagnetismo de Maxwell

El electromagnetismo de Maxwell es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. A mediados del s. XIX, los científicos sabían que los fenómenos eléctricos y magnéticos guardaban relación, pero desconocían cómo ni porqué. Buscaban la respuesta. Algunos como Morse y Marconi supieron ver su importancia para las telecomunicaciones.

Los principios cuánticos

Desde comienzos del siglo XX, el descubrimiento de la mecánica cuántica aporta una nueva visión del mundo. La seguridad de la física clásica se viene abajo. Hasta entonces, si sabíamos lo que había sucedido, podíamos predecir lo que iba a suceder. No había sorpresas y estábamos seguros de que las cosas eran como las vemos. La cuántica es todo lo contrario: incertidumbre, caos y azar. Ya no podemos estar seguros de nada.

Las tres leyes de Kepler

 Los planetas tienen movimientos elípticos alrededor del Sol, estando éste situado en uno de los 2 focos que contiene la elipse.

Después de ese importante salto, en donde por primera vez los hechos se anteponían a los deseos y los prejuicios sobre la naturaleza del mundo. Kepler se dedicó simplemente a observar los datos y sacar conclusiones ya sin ninguna idea preconcebida. Pasó a comprobar la velocidad del planeta a través de las órbitas llegando a la segunda ley:

 Las áreas barridas por los radios de los planetas, son proporcionales al tiempo empleado por estos en recorrer el perímetro de dichas áreas.

Durante mucho tiempo, Kepler solo pudo confirmar estas dos leyes en el resto de planetas. Aun así fue un logro espectacular, pero faltaba relacionar las trayectorias de los planetas entre sí. Tras varios años, descubrió la tercera e importantísima ley del movimiento planetario:

 El cuadrado de los períodos de la órbita de los planetas es proporcional al cubo de la distancia promedio al Sol.

CLASES O TIPOS

Astronomía amateur

La astronomía amateur es la realizada por astrónomos no profesionales. Se suele considerar astrónomo amateur a aquel astrónomo aficionado que no solo observa el cielo sino que además contribuye a la astronomía con sus propias observaciones. En muchas ocasiones, la frontera entre astrónomos profesionales y amateur es muy tenue porque algunos de ellos han contribuido de manera destacada al desarrollo de la astronomía o a nuestro conocimiento del cielo nocturno.

IMPORTANCIA

La astronomía no es solo un área más, un tema más de las ciencias naturales, además de su relación con estas, (sea en física, teniendo en cuenta que la astronomía es la madre de esta ciencia, en química, cantidad de elementos que se han encontrado primero en las estrellas que aquí en nuestra tierra, o hasta incluso la biología que trabaja simultáneamente con la astronomía en la denominada Astrobiología, entre otras cosas, encontrando vida en otros planetas…) también desarrolla el conocimiento espacio-temporal trabajado en el área de las ciencias sociales, además trabaja la historia, la historia tan impresionante que la Astronomía lleva consigo, la historia que la astronomía nos ofrece y nos da a conocer, una historia que data desde los mismos comienzos del Universo. Así mismo, el estudio del cosmos requiere un conocimiento del área lógica del pensamiento, la cual, no es tan abstracta como lo sería una clase de matemáticas o geometría común, por el contrario, la Astronomía permite la práctica de números para su entendimiento, rodeada de una especial gracia que sólo esta sorprendente área integral del conocimiento humano nos puede ofrecer.

APLICACIONES

Sirve para muchísimas cosas: para establecer el calendario, para saber cuando sembrar, para saber cuando se iba a desbordar un río, para la navegación. para establecer los usos horarios, etc.

Sin astronomia no seria posible viajar al espacio, lo que nos ha traido muchisimos de los adelantos tecnólogicos, en telecomuicaciones (los satelites creen que habrian sido posibles sin astronomia).

PERSONAJES IMPORTANTES

Personajes como Aristóteles, Tales de Mileto, Anaxágoras, Aristarco de Samos, Hiparco de Nicea, Claudio Ptolomeo, Hipatia de Alejandría, Nicolás Copérnico, Santo Tomás de Aquino, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, han sido algunos de sus cultivadores. Mencionaremos los mas resaltantes:

Aristóteles

Aristóteles (en griego antiguo Ἀριστοτέλης, Aristotélēs) (384 a. C. – 322 a. C.)1 2 fue un filósofo, lógico y científico de la Antigua Grecia cuyas ideas han ejercido una enorme influencia sobre la historia intelectual de Occidente por más de dos milenios

Aristarco de Samos

Aristarco (griego antiguo: Ἀρίσταρχος, Arístarchos o Aristarjos; latín: Aristarchus; c. 310 a. C. - c. 230 a. C.) fue un astrónomo y matemático griego, nacido en Samos, Grecia. Él es la primera persona, que se conozca, que propone el modelo heliocéntrico del Sistema Solar, colocando el Sol, y no laTierra, en el centro del universo conocido.

Nicolás Copérnico

Nicolás Copérnico — en polaco Mikołaj Kopernik, en latín Nicolaus Copernicus - (Toruń, Prusia, Polonia, 19 de febrero de 1473 – Frombork,Prusia, Polonia, 24 de mayo de 1543) fue un astrónomo polaco del renacimiento que estudió la teoría heliocéntrica del Sistema Solar, concebida en primera instancia por Aristarco de Samos.

Copérnico era matemático, astrónomo, jurista, físico, clérigo católico, gobernador, administrador, líder militar, diplomático y economista. Junto con sus extensas responsabilidades, la astronomía figuraba como poco más que una distracción. Por su enorme contribución a la astronomía, en 1935 se dio el nombre «Copernicus» a uno de los mayores cráteres lunares, ubicado en el Mare Insularum

Johannes Kepler

Johannes Kepler (Weil der Stadt, Alemania, 27 de diciembre de 1571 - Ratisbona, Alemania, 15 de noviembre de 1630), figura clave en larevolución científica, astrónomo y matemático alemán; fundamentalmente conocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Fue colaborador de Tycho Brahe, a quien sustituyó como matemático imperial de Rodolfo II.

Galileo Galilei

Galileo Galilei (Pisa, 15 de febrero de 15644 - Florencia, 8 de enero de 16421 5 ), fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico italiano que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias yartes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna»6 y el «padre de la ciencia».

GRÁFICOS

Astronomía Amateur

Aristóteles:

Aristarco de Samos:

Nicolás Copernico:

Johannes Kepler:

Galileo Galilei:

CONCLUSIÓN

Es la física que estudia a los astros, tambien conocida como astronomía. Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc.

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