INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE LAS CHOAPAS

MATERIA: FISICA

DOCENTE: ING. RAFAEL BELTRAN MARQUEZ

ALUMNO: CESAR CRUZ SOLORZANO

UNIDAD 1

SEMESTRE: 4GRUPO: C

APORTACIONES DE LOS PRINCIPALES PADRES DE LA FISICA Y SUS APLICACIONESAlbert EinsteinAlbert Einstein14 de marzode1879-Princeton,Estados Unidos,18 de abrilde1955) fue unfsicoalemnde origenjudo, nacionalizado despussuizoyestadounidense. Es considerado como elcientficoms conocido y popular delsiglo XX. En1905, cuando era un joven fsico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes deBerna, public suteora de la relatividad especial. En ella incorpor, en un marco terico simple fundamentado en postulados fsicos sencillos, conceptos y fenmenos estudiados antes porHenri Poincary porHendrik Lorentz. Como una consecuencia lgica de esta teora, dedujo laecuacinde lafsicams conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energa,E=mc. Ese ao public otros trabajos que sentaran bases para lafsica estadsticay lamecnica cuntica.En1915present lateora de la relatividad general, en la que reformul por completo el concepto degravedad.Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio cientfico del origen y la evolucin delUniversopor la rama de la fsica denominadacosmologa. En 1919, cuando las observaciones britnicas de uneclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa.Einstein se convirti en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos cientficos. Por sus explicaciones sobre elefecto fotoelctricoy sus numerosas contribuciones a lafsica terica, en1921obtuvo elPremio Nobel de Fsicay no por la Teora de la Relatividad, pues el cientfico a quien se encomend la tarea de evaluarla no la entendi, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errnea.En esa poca era an considerada un tanto controvertida.Ante el ascenso delnazismo, el cientfico abandonAlemaniahacia diciembre de1932con destino aEstados Unidos, donde se dedic a la docencia en elInstitute for Advanced Study. Senacionaliz estadounidenseen1940. Durante sus ltimos aos trabaj por integrar en una misma teora la fuerza gravitatoria y la electromagntica.

APORTACIONES Y APLICACIONES AL DIA Efecto fotoelctricoEl primero de sus artculos de1905se titulabaUn punto de vista heurstico sobre la produccin y transformacin de luz. En l Einstein propona la idea de "quanto" de luz (ahora llamadosfotones) y mostraba cmo se poda utilizar este concepto para explicar elefecto fotoelctrico.La teora de los cuantos de luz fue un fuerte indicio de ladualidad onda-corpsculoy de que los sistemas fsicos pueden mostrar tanto propiedades ondulatorias como corpusculares. Este artculo constituy uno de los pilares bsicos de lamecnica cuntica. Una explicacin completa del efecto fotoelctrico solamente pudo ser elaborada cuando la teora cuntica estuvo ms avanzada. Por este trabajo, y por sus contribuciones a la fsica terica, Einstein recibi elPremio Nobel de Fsicade1921.

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Movimiento brownianoEl segundo artculo, tituladoSobre el movimiento requerido por la teora cintica molecular del calor de pequeas partculas suspendidas en un lquido estacionario, cubra sus estudios sobre el movimiento browniano.El artculo sobre el movimiento browniano, el cuarto en grado de importancia, est estrechamente relacionado, con el artculo sobre teora molecular. Se trata de una pieza de mecnica estadstica muy elaborada, destacable por el hecho que Einstein no haba odo hablar de las mediciones deBrownde la dcada de 1820 hasta finales de ese mismo ao (1905); as pues, escribi este artculo titulndolo "Sobre la teora del movimiento brownianoEl artculo explicaba el fenmeno haciendo uso de las estadsticas del movimiento trmico de los tomos individuales que forman un fluido. El movimiento browniano haba desconcertado a la comunidad cientfica desde su descubrimiento unas dcadas atrs. La explicacin de Einstein proporcionaba una evidencia experimental incontestable sobre la existencia real de los tomos. El artculo tambin aportaba un fuerte impulso a lamecnica estadsticay a lateora cintica de los fluidos, dos campos que en aquella poca permanecan controvertidos.Antes de este trabajo lostomosse consideraban un concepto til enfsicayqumica, pero al contrario de lo que cuenta la leyenda, la mayora de los fsicos contemporneos ya crean en la teora atmica y en la mecnica estadstica desarrollada porBoltzmann,MaxwellyGibbs; adems ya se haban hecho estimaciones bastante buenas de los radios delncleoy delnmero de Avogadro. El artculo de Einstein sobre elmovimiento atmicoentregaba a los experimentalistas un mtodo sencillo para contar tomos mirando a travs de unmicroscopioordinario.

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Relatividad especialEl tercer artculo de Einstein de ese ao se titulabaZur Elektrodynamik bewegter Krper("Sobre la electrodinmica de cuerpos en movimiento"). En este artculo Einstein introduca la teora de la relatividad especial estudiando el movimiento de los cuerpos y elelectromagnetismoen ausencia de la fuerza deinteraccin gravitatoria. La relatividad especial resolva los problemas abiertos por elexperimento de Michelson y Morleyen el que se haba demostrado que las ondas electromagnticas que forman la luz se movan en ausencia de un medio. La velocidad de la luz es, por lo tanto, constante y no relativa al movimiento. Ya en1894George Fitzgeraldhaba estudiado esta cuestin demostrando que el experimento de Michelson y Morley poda ser explicado si los cuerpos se contraen en la direccin de su movimiento. De hecho, algunas de las ecuaciones fundamentales del artculo de Einstein haban sido introducidas anteriormente (1903) porHendrik Lorentz, fsico holands, dando forma matemtica a la conjetura de Fitzgerald. Esta famosa publicacin est cuestionada como trabajo original de Einstein, debido a que en ella omiti citar toda referencia a las ideas o conceptos desarrollados por estos autores as como los trabajos dePoincar. En realidad Einstein desarrollaba su teora de una manera totalmente diferente a estos autores deduciendo hechos experimentales a partir de principios fundamentales y no dando una explicacin fenomenolgica a observaciones desconcertantes. El mrito de Einstein estaba por lo tanto en explicar lo sucedido en el experimento de Michelson y Morley como consecuencia final de una teora completa y elegante basada en principios fundamentales y no como una explicacin ad-hoco fenomenolgica de un fenmeno observado

Equivalencia masa-energa

El cuarto artculo de aquel ao se titulabaIst die Trgheit eines Krpers von seinem Energieinhalt abhngigy mostraba una deduccin de la frmula de la relatividad que relaciona masa y energa. En este artculo se expona que "la variacin de masa de un objeto que emite una energaL, es:

DondeVera la notacin de la velocidad de la luz usada por Einstein en 1905.Esta frmula implica que la energaEde un cuerpo en reposo es igual a sumasammultiplicada por lavelocidad de la luzal cuadrado:

Muestra cmo una partcula con masa posee un tipo de energa, "energa en reposo", distinta de las clsicas energa cintica y energa potencial. La relacin masaenerga se utiliza comnmente para explicar cmo se produce la energa nuclear; midiendo la masa de ncleos atmicos y dividiendo por el nmero atmico se puede calcular la energa de enlace atrapada en los ncleos atmicos. Paralelamente, la cantidad de energa producida en la fisin de un ncleo atmico se calcula como la diferencia de masa entre el ncleo inicial y los productos de su desintegracin, multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado.

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Galileo GalileiGalileo Galilei(Pisa,15 de febrerode15644-Arcetri,8 de enerode1642)fue unastrnomo,filsofo,ingeniero, matemticoyfsicoitaliano, relacionado estrechamente con larevolucin cientfica. Eminente hombre delRenacimiento, mostr inters por casi todas lascienciasyartes(msica,literatura,pintura). Sus logros incluyen la mejora deltelescopio, gran variedad de observaciones astronmicas, laprimera ley del movimientoy un apoyo determinante alcopernicanismo. Ha sido considerado como el padre de la astronoma moderna, el padre de la fsica moderna8y el padre de la cienciaSu trabajo experimental es considerado complementario a los escritos deFrancis Baconen el establecimiento del modernomtodo cientficoy su carrera cientfica es complementaria a la deJohannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las teoras asentadas de la fsicaaristotlicay su enfrentamiento con laInquisicin romana de laIglesia catlicasuele presentarse como el mejor ejemplo de conflicto entrereliginycienciaen lasociedad occidental.

Invencin del telescopioEn mayo de 1609, Galileo recibe de Pars una carta del francsJacques Badovere, uno de sus antiguos alumnos, quien le confirma un rumor insistente: la existencia de un telescopio que permite ver los objetos lejanos. Fabricado enHolanda, este telescopio habra permitido ya ver estrellas invisibles a simple vista. Con esta nica descripcin, Galileo, que ya no da cursos aCosme II de Mdicis, construye su primer telescopio. Al contrario que el telescopio holands, ste no deforma los objetos y los aumenta 6 veces, o sea, el doble que su oponente. Tambin es el nico de la poca que consigue obtener una imagen derecha gracias a la utilizacin de una lente divergente en el ocularEste invento marca un giro en la vida de Galileo.El 21 de agosto, apenas terminado su segundo telescopio (aumenta ocho o nueve veces), lo presenta al Senado deVenecia. La demostracin tiene lugar en la cima de lCampanilede laplaza de San Marco. Los espectadores quedan entusiasmados: ante sus ojos,Murano, situado a 2 km y medio, parece estar a 300m solamenteGalileo ofrece su instrumento y lega los derechos a laRepblica de Venecia, muy interesada por las aplicaciones militares del objeto. En recompensa, es confirmado de por vida en su puesto dePaduay sus emolumentos se duplican. Se libera por fin de las dificultades financierasSin embargo, contrario a sus alegaciones, no dominaba la teora ptica y los instrumentos fabricados por l son de calidad muy variable. Algunos telescopios son prcticamente inutilizables (al menos en observacin astronmica). En abril de 1610, enBolonia, por ejemplo, la demostracin del telescopio es desastrosa, como as lo informa Martin Horky en una carta aKeplerGalileo reconoci en marzo de 1610 que, entre los ms de 60 telescopios que haba construido, solamente algunos eran adecuados.

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Observacin de la LunaDurante el otoo, Galileo continu desarrollando su telescopio. En noviembre, fabrica un instrumento que aumenta veinte veces. Emplea tiempo para volver su telescopio hacia el cielo. Rpidamente, observando las fases de laLuna, descubre que este astro no es perfecto como lo crea la teora aristotlica. La fsica aristotlica, que posea autoridad en esa poca, distingua dos mundos: el mundo sublunar, que comprende la Tierra y todo lo que se encuentra entre la Tierra y la Luna; en este mundo todo es imperfecto y cambiante; el mundo supralunar, que comienza en la Luna y se extiende ms all. En esta zona, no existen ms que formas geomtricas perfectas (esferas) y movimientos regulares inmutables (circulares).Galileo, por su parte, observ una zona transitoria entre la sombra y la luz, elterminador, que no era para nada regular, lo que por consiguiente invalidaba la teora aristotlica y afirma la existencia de montaas en la Luna. Galileo incluso estima su altura en 7000 metros, ms que la montaa ms alta conocida en la poca. Hay que decir que los medios tcnicos de la poca no permitan conocer la altitud de las montaas terrestres sin fantasas.Cuando Galileo publica suSidereus nunciuspiensa que las montaas lunares son ms elevadas que las de la Tierra, si bien en realidad son equivalentes.

Su investigacin del universoEn pocas semanas, descubrir la naturaleza de laVa lctea, cuenta las estrellas de laconstelacin de Oriny constata que ciertasestrellasvisibles a simple vista son, en verdad, cmulos de estrellas. Galileo observa los anillos deSaturnopero no los identifica como tales sino como extraos apndices (como dos asas), no ser hasta medio siglo ms tarde cuando Huygens utilizando telescopios ms perfectos, pueda observar la verdadera forma de los anillos. Estudia igualmente las manchas solares. El 7 de enero de 1610, Galileo hace un descubrimiento capital: remarca tres estrellas pequeas en la periferia deJpiter.Despus de varias noches de observacin, descubre que son cuatro y que giran alrededor delplaneta. Se trata de lossatlitesde Jpiter llamados hoysatlites galileanos:Calixto,Europa,Ganmedeseo. A fin de protegerse de la necesidad y sin duda deseoso de retornar a Florencia, Galileo llamar a estos satlites por algn tiempo los astros mediceos I, II, III y IV,en honor deCosme II de Mdicis, su antiguo alumno y gran duque de Toscana. Galileo no ha dudado entreCsmica siderayMedicea sidera. El juego de palabras entre csmica y Cosme es evidentemente voluntario y es slo despus de la primera impresin que retiene la segunda denominacin (el nombre actual de estos satlites se debe sin embargo al astrnomoSimon Marius, quien los bautiz de esta manera a sugerencia deJohannes Kepler, si bien durante dos siglos se emple la nomenclatura de Galileo). El 4 de marzo de 1610, Galileo publica enFlorenciasus descubrimientos dentro deEl mensajero de las estrellas(Sidereus nuncius), resultado de sus primeras observaciones estelares.Para l,Jpitery sus satlites son un modelo delSistema Solar. Gracias a ellos, piensa poder demostrar que las rbitas de cristal deAristtelesno existen y que todos los cuerpos celestes no giran alrededor de la Tierra. Es un golpe muy duro a los aristotlicos. Asimismo, corrige tambin a ciertos copernicanos que pretenden afirmar que todos los cuerpos celestes giran alrededor delSol.El 10 de abril, muestra estos astros a la corte de Toscana. Es un triunfo. El mismo mes, da tres cursos sobre el tema en Padua. Siempre en abril,Johannes Keplerofrece su apoyo a Galileo. El astrnomo alemn no confirmar verdaderamente este descubrimiento pero con entusiasmo hasta septiembre, gracias a una lente ofrecida por Galileo en persona.

Isaac NewtonIsaac Newton(Woolsthorpe,Lincolnshire; 25 de diciembrede1642/4 de enerode1643Kensington,Londres; 20 de marzo/31 de marzode1727) fue unfsico,filsofo,telogo,inventor,alquimistaymatemticoingls. Es autor de losPhilosophi naturalis principia mathematica, ms conocidos como losPrincipia, donde describe laley de la gravitacin universaly estableci las bases de lamecnica clsicamediante lasleyesque llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos cientficos destacan los trabajos sobre la naturaleza de laluzy laptica(que se presentan principalmente en su obraOpticks) y el desarrollo del clculo matemtico.Newton comparte conGottfried Leibnizel crdito por el desarrollo delclculo integral y diferencial, que utiliz para formular sus leyes de lafsica. Tambin contribuy en otras reas de lamatemtica, desarrollando elteorema del binomioy lasfrmulas de Newton-Cotes.Entre sus hallazgos cientficos se encuentran el descubrimiento de que elespectro de colorque se observa cuando la luz blanca pasa por unprismaes inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma (como haba sido postulado porRoger Baconen el siglo XIII); su argumentacin sobre la posibilidad de que la luz estuviera compuesta porpartculas; su desarrollo de unaley de conveccin trmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus estudios sobre la velocidad del sonidoen el aire; y su propuesta de una teora sobre el origen de lasestrellas. Fue tambin un pionero de lamecnica de fluidos, estableciendo una ley sobre laviscosidad.

Ley de la gravitacin universalBernard Cohenafirma que El momento culminante de laRevolucin cientficafue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de laley de la gravitacinuniversal. Con una simple ley, Newton dio a entender los fenmenos fsicos ms importantes deluniversoobservable, explicando las tres leyes deKepler. La ley de la gravitacin universal descubierta por Newton se escribe:,dondeFes la fuerza,Gesuna constanteque determina la intensidad de la fuerza y que sera medida aos ms tarde porHenry Cavendishen su clebreexperimento de la balanza de torsin,m1ym2son las masas de dos cuerpos que se atraen entre s yres la distancia entre ambos cuerpos, siendoel vector unitario que indica la direccin del movimiento (si bien existe cierta polmica acerca de que Cavendish hubiera medido realmente G, pues algunos estudiosos afirman que simplemente midi la masa terrestre).La ley de gravitacin universal naci en1685como culminacin de una serie de estudios y trabajos iniciados mucho antes. La primera referencia escrita que tenemos de la idea de la atraccin universal es de 1666, en el libroMicrographia, deRobert Hooke.En 1679Robert Hookeintrodujo a Newton en el problema de analizar una trayectoria curva. Cuando Hooke se convirti en secretario de la Royal Society quiso entablar una correspondencia filosfica con Newton. En su primera carta plante dos cuestiones que interesaran profundamente a Newton. Hasta entonces cientficos y filsofos comoDescartesyHuygensanalizaban el movimiento curvilneo con lafuerza centrfuga. Hooke, sin embargo, propona "componer los movimientos celestes de los planetas a partir de un movimiento rectilneo a lo largo de latangentey un movimiento atractivo, hacia el cuerpo central." Sugiere que la fuerza centrpeta hacia elSolvara en razn inversa al cuadrado de las distancias. Newton contesta que l nunca haba odo hablar de esta hiptesis.En otra carta de Hooke, escribe: Nos queda ahora por conocer las propiedades de una lnea curva... tomndole a todas las distancias en proporcin cuadrtica inversa. En otras palabras, Hooke deseaba saber cul es la curva resultante de un objeto al que se le imprime una fuerza inversa al cuadrado de la distancia. Hooke termina esa carta diciendo: No dudo que usted, con su excelente mtodo, encontrar fcilmente cul ha de ser esta curva.

Trabajos sobre la luzEntre 1670 y 1672 trabaj intensamente en problemas relacionados con la ptica y la naturaleza de laluz. Newton demostr que la luz blanca estaba formada por una banda de colores (rojo,naranja,amarillo,verde,cian,azulyvioleta) que podan separarse por medio de unprisma. Como consecuencia de estos trabajos concluy que cualquier telescopio refractorsufrira de un tipo de aberracin conocida en la actualidad comoaberracin cromtica, que consiste en la dispersin de la luz en diferentes colores al atravesar unalente. Para evitar este problema invent untelescopio reflector(conocido comotelescopio newtoniano).Sus experimentos sobre la naturaleza de la luz le llevaron a formular su teora general sobre la misma, que, segn l, est formada porcorpsculosy se propaga en lnea recta y no por medio deondas. El libro en que expuso esta teora fue severamente criticado por la mayor parte de sus contemporneos, entre ellosHooke(16381703) y Huygens, quienes sostenan ideas diferentes defendiendo una naturaleza ondulatoria. Estas crticas provocaron su recelo por las publicaciones, por lo que se retir a la soledad de su estudio en Cambridge.En 1704, Newton escribi su obra ms importante sobre ptica,Opticks, en la que expona sus teoras anteriores y la naturaleza corpuscular de la luz, as como un estudio detallado sobre fenmenos como la refraccin, la reflexin y la dispersin de la luz.

APLICACIONES AL DIA

Las leyes de la dinmica La primera ley de Newton o ley de lainerciaTodo cuerpo permanecer en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado.En esta ley, Newton afirma que un cuerpo sobre el que no actan fuerzas externas (o las que actan se anulan entre s) permanecer en reposo o movindose avelocidadconstante.Esta idea, que ya haba sido enunciada porDescartesyGalileo, supona romper con lafsica aristotlica, segn la cual un cuerpo slo se mantena en movimiento mientras actuara una fuerza sobre l. La segunda ley de Newton o ley de la interaccin y la fuerzaEl cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre segn la lnea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Segn Newton estas modificaciones slo tienen lugar si se produce una interaccin entre dos cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, lagravedadacta sin que haya contacto fsico). Segn la segunda ley, las interacciones producen variaciones en elmomento lineal, a razn de

Siendola fuerza,el diferencial del momento lineal,el diferencial del tiempo.La segunda ley puede resumirse en la frmula

Siendola fuerza (medida en newtons) que hay que aplicar sobre un cuerpo de masa m para provocar una aceleracin. La tercera ley de Newton o ley de accin-reaccinCon toda accin ocurre siempre una reaccin igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos.Esta ley se refleja constantemente en la naturaleza: se tiene una sensacin dedoloral golpear una mesa, puesto que la mesa ejerce una fuerza sobre ti con la misma intensidad

Blaise PascalBlaise Pascal(Pronunciacin en francs:/blz paskal/;Clermont-Ferrand,19 de junio1623-Pars,19 de agostode1662) fue unmatemtico,fsico,filsofocristianoyescritorfrancs. Sus contribuciones a lasmatemticasy lasciencias naturalesincluyen el diseo y construccin decalculadoras mecnicas, aportes a lateora de la probabilidad, investigaciones sobre losfluidosy la aclaracin de conceptos tales como lapresiny elvaco. Despus de una experiencia religiosa profunda en1654, Pascal abandon las matemticas y la fsica para dedicarse a lafilosofay a lateologa.

AoSuceso o evento

1623Nacimiento de Pascal en Clermont (hoyClermont-Ferrand, en elMacizo Central) el 19 de junio.

1626Muerte de su madre, Antoinette Begon.

1631La familia se traslada aPars.

1637Comienza a frecuentar con su padre laAcadmie Mersenne(donde posteriormente se pone en contacto conRen Descartes).

1640Publicacin del teorema que se conoce como Teorema de Pascal (enEssai sur les coniques).

1641Trabajos para la construccin de la mquina de calcular (Pascalina).

1647Trabajos en fsica: Descubrimiento de la ley de los vasos comunicantes. Formulacin del principio: "La presin aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones y a todas las paredes del recipiente contenedor". Demostracin de la disminucin de la presin atmosfrica con la altura.

1651Publicacin deTrait du vide. Dedicacin a las caractersticas de los cicloides. Muerte del padre (tienne Pascal)

1654Publicacin deTrait du triangle arithmtique(teora de probabilidad y combinatoria). En elTrait des sinusutiliza el mtodo de demostracin de la induccin matemtica. Inters en los trabajos de Leibniz y por el clculo diferencial e integral.

1654Comienzo de la fase mstica. Retiro en el monasterio jansenista de Port Royal. Publicacin deEntretien avec Savi sur Epictte et Montaignejunto a otros trabajos. De esta poca datan adems varios escritos teolgicos.

1656Publicacin deLettres un Provincial(Cartas provinciales). Desarrollo de la polmica antijesuta.

1657Publicacin deL`art de persuader(El arte de convencer).

1658Publicacin deTrait gnral de la roulette

1662Muerte enPars(el19 de agosto).

1670Publicacin dePenses sur la religion, texto dedicado a la defensa del cristianismo contra ateos y escpticos. Obra incompleta, publicada pstumamente por seguidores y amigos. Este texto fue criticado porVoltaire.