UN RESUMEN DE LOS RESUMEN DE SOLIDOS

Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico

Fundamentos de Física, CB6

Sneider Guillen, Karla Marimón, Karoll Meza, Ana Sarmiento

Abril 2016

RESUMEN

La mayor parte de la investigación en la teoría de la física acerca del estado sólido se centra en los cristales, cuyo estudio se profundizó en detalle a partir del siglo XX. Los metales, las sales y la mayoría de los minerales están formados por cristales, los cuales se entienden como ordenamientos regulares de átomos. En adición a ello, los materiales cuentan con ciertas propiedades tales como la densidad, la elasticidad, la tensión y comprensión, además de estudios conocidos como escalamiento.

Los Rayos X en 1912 se utilizaron para confirmar que cada cristal es un ordenamiento regular tridimensional, es decir una red cristalina de átomos. Max von Laue descubrió que un haz de rayos X dirigido hacia un cristal se difracta y forma un patrón característico, dichos patrones de difracción en las películas fotográficas muestran que los cristales son mosaicos nítidos de átomos establecidos en redes regulares. Actualmente, la difracción de rayos X es una herramienta fundamental para la física y la biología.

Se dice que los sólidos no cristalinos son amorfos. En el estado amorfo, los átomos y las moléculas de un sólido están distribuidos al azar. El caucho, el vidrio y el plástico son un ejemplo de ello.  Los átomos que los componen se mantienen unidos debido a fuerzas eléctricas de enlace. Existen cuatro clases principales de enlaces en solidos: iónicos, covalente, metálico y el más débil: de Van der Waals.

Los sólidos, además de estructuras cristalinas, presentan propiedades. Una de las propiedades fundamentales en la física es la densidad, la cual es una medida de la compacidad de la materia, de cuanta masa ocupa en determinado espacio;  Densidad es igual a masa sobre volumen:

Densidad  = [pic 1]

La densidad puede expresarse en términos de peso, en vez de masa. La densidad de peso se  define como el pesor por unidad de volumen, esta se mide en N/m3.

Densidad de peso  = [pic 2]

No sólo la densidad es una propiedad, hay otras como la elasticidad. Esta es una propiedad característica de aquellos objetos a los que se les aplica una fuerza deformante, la cual altera su forma momentáneamente pero ellos son capaces de retomar su forma original.

A aquellos que no regresan a su forma original, se les conoce como inelásticos. Adicionalmente, es importante resaltar que dicha fuerza es proporcional al cambio de longitud que presenta el objeto (Ley de Hooke), no obstante esto solo se aplica cuando la fuerza no rebasa el límite de elasticidad del cuerpo, ya que si lo hace, el cuerpo no regresa a su forma inicial.

El término anterior también está relacionado con la tensión y compresión. La primera se da cuando se estira un objeto; la segunda, cuando se apretuja. No obstante las dos pueden ocurrir al tiempo, por ejemplo, una viga doblada tendrá tensión en su cara superior y comprensión en su cara interior, el punto intermedio en el que no hay ninguna de estas dos características, se llama punto neutro.

Adicionalmente, en el estudio de los sólidos, se encuentra cierta área de estudio llamada escalamiento. Ésta analiza como el volumen y la forma (o el tamaño) de un objeto afectan la relación peso, resistencia y área superficial. La resistencia se debe al área de la sección transversal, la cual es bidimensional; el peso afecta o depende del volumen, el cual es tridimensional. Lo anterior significa que para aumentos de las dimensiones lineales del objeto, las áreas transversal y total aumentan según el cuadrado de las dimensiones; por su parte, el volumen y el peso crecen en proporción al cubo de ellas.

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