domingo, 5 de julio de 2015

Indeterminismo


Historia de la aparicion de la Bomba Átomica


Bomba de uranio

En este caso, a una masa de uranio llamada subcrítica se le añade una cantidad del mismo elemento químico para conseguir una masa crítica que comienza a fisionar por sí misma. Al mismo tiempo se le añaden otros elementos que potencian la creación de neutrones libres que aceleran la reacción en cadena, provocando la destrucción de un área determinada por la onda de choque desencadenada por la liberación de neutrones.
Bomba de plutonio
El arma de plutonio es más moderna y tiene un diseño más complicado. La masa fisionable se rodea de explosivos convencionales como elRDX, especialmente diseñados para comprimir el plutonio, de forma que una bola de plutonio del tamaño de una pelota de tenis se reduce casi al instante al tamaño de una canica, aumentando increíblemente la densidad del material, que entra instantáneamente en una reacción en cadena de fisión nuclear descontrolada, provocando la explosión y la destrucción total dentro de un perímetro limitado, además de que el entorno circundante se vuelva altamente radiactivo, dejando secuelasgraves en el organismo de cualquier ser vivo.
Bombas de neutrones
Detonación de una bomba atómica el 15 de abril de 1948 en el atolón de Eniwetok, concretamente la prueba X-Ray comprendida en la Operación Sandstone.
La bomba de neutrones, también llamada bomba N, bomba de radiación directa incrementada o bomba de radiación forzada, es un arma nuclear derivada de la bomba H que los Estados Unidos comenzaron a desplegar a finales de los años setenta. En las bombas H normalmente menos del 25 % de la energía liberada se obtiene por fusión nuclear y el otro 75 % por fisión. En la bomba de neutrones se consigue hacer bajar el porcentaje de energía obtenida por fisión a menos del 50 %, e incluso se ha llegado a hacerlo tan bajo como un 5 %.
En consecuencia se obtiene una bomba que para una determinada magnitud de onda expansiva y pulso térmico produce una proporción de radiaciones ionizantes (radiactividad) hasta siete veces mayor que las de una bomba H, fundamentalmente rayos X y gamma de alta penetración. En segundo lugar, buena parte de esta radiactividad es de mucha menor duración (menos de 48 horas) de la que se puede esperar de una bomba de fisión.


Las consecuencias prácticas son que al detonar una bomba N se produce poca destrucción de estructuras y edificios, pero mucha afectación y muerte de los seres vivos (tanto personas como animales), incluso aunque estos se encuentren dentro de vehículos o instalaciones blindadas o acorazadas. Por esto se ha incluido a estas bombas en la categoría de armas tácticas, pues permite la continuación de operaciones militares en el área por parte de unidades dotadas de protección (ABQ).

sábado, 4 de julio de 2015

RADIACTIVIDAD


Un pequeño video que resume cómo fueron los descubrimientos de la radiactividad y quienes fueron los principales protagonistas.

MECÁNICA CUÁNTICA

EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA-Young,Thomas

Este es un pequeño video didáctico que simplificará el aprendizaje en relación a este tema.

EXISTENCIA DEL SPIN

EXPERIMENTO DE STERN-GERLACH



martes, 30 de junio de 2015

2015 - Año Internacional de la Luz y las Tecnologías Basadas en la Luz

La UNESCO participa en la celebración de Años Internacionales proclamados por la Asamblea General de las Naciones Unidas.

Puede seguir el siguiente link para más información :

lunes, 29 de junio de 2015

Información sobre el curso

01. DATOS GENERALES

ESCUELA                                      : INGENIERÍA DE SISTEMAS
ÁREA                                             : CIENCIAS BÁSICAS

 CURSO                                          : FÍSICA MODERNA
CÓDIGO DEL CURSO                   : CB-313
PRE-REQUISITO                           : FÍSICA II (CB-312)
SISTEMA DE EVALUACIÓN          : "G"
EX. PARCIAL                                : Peso 1                                                                    
EX. FINAL                                     : Peso 1
Prom. de Prácticas. (Lab. + Calif)    : Peso 1
CRÉDITOS                                   : 3
PROFESOR                                   :Lic. PERCY CAÑOTE FAJARDO
SECCIÓN                                      : U

02. SUMILLA

La asignatura se organiza en función a cinco áreas importantes en física. Inicia abordando el tema de la Relatividad Restringida y General pasando luego a Física Cuántica, donde se examinan los fenómenos iniciales precedentes y a continuación fotones, electrones y átomos, la naturaleza ondulatoria de las partículas, estructura atómica, moléculas y materia condensada. Física Nuclear , Física de Partículas y Cosmología.


03. METODOLOGÍA

3.1. Las clases se desarrollan en forma expositiva con la participación activa de los estudiantes, haciendo énfasis en el análisis de los contenidos y sus aplicaciones.
3.2. En las prácticas dirigidas se desarrollaran problemas aplicativos para reforzar los conceptos teóricos fundamentales y profundizar algunos temas de importancia.
3.3. Se plantean un conjunto de situaciones los cuales deberán ser analizados haciendo uso del ordenador, mediante la técnica de simulación.
3.4. El desarrollo de las prácticas será empleando el método experimental o mediante seminarios y/o trabajos de grupo. Se introducirán las técnicas del "ABP" y "AC".

04. CONTENIDO DEL CURSO

4.1. UNIDAD UNO

1a Semana
Relatividad RestringidaIntroducción. Invarianza de las leyes físicas. Simultaneidad. Las transformaciones de Lorentz. Diagrama espacio- tiempo. Aplicaciones.
2a Semana
El efecto Doppler para ondas electromagnéticas. Cantidad de tiempo relativista. Energía. Mecánica Newtoniana relativista. Aplicaciones.
3a Semana
Relatividad GeneralGeneralidades. Aplicaciones.

4.2. UNIDAD DOS

4a Semana
Introducción a la Mecánica CuánticaIntroducción. Fenómenos antecedentes. Radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico, efecto Compton, RX, líneas espectrales.

4.3. UNIDAD TRES

5a Semana
Fotones, electrones y átomos Introducción. Emisión y absorción de luz. El efecto fotoeléctrico. Espectros de líneas y niveles de energía. Aplicaciones.
6a SemanaEl núcleo atómico. El modelo de Bohr. El láser. Producción y dispersión de rayos X. Espectros continuos. Dualidad onda partícula. Aplicaciones.
7a Semana EXAMEN PARCIAL

4.4. UNIDAD CUATRO 

La naturaleza ondulatoria de las partículas.
8a Semana
Introducción. Ondas de Broglie. Difracción de los electrones. Probabilidad e incertidumbre. El microscopio electrónico. Funciones de Onda. Aplicaciones.

4.5. UNIDAD CINCO

Mecánica Cuántica.
9a Semana
Partícula en una caja. La ecuación de Schroedinger. Pozo de potencial. Barrera de potencial y efecto túnel. El oscilador armónico. Aplicaciones.

4.6. UNIDAD SEIS

Estructura atómica
10ª Semana
Introducción. El átomo de hidrógeno. El efecto Zeeman. El Espin del electrón. Átomos de múltiples electrones. Y el principio de exclusión de Pauli. Espectros de rayos X. Aplicaciones.

4.7. UNIDAD SIETE

Estructura Molecular
11ª Semana
Introducción. Tipos de enlaces moleculares. Espectros moleculares. Estructura de los sólidos. Bandas de energía. Aplicaciones.

4.8. UNIDAD OCHO

Física nuclear
12ª Semana
Introducción. Propiedades de los núcleos. Enlace nuclear y estructura nuclear. Estabilidad y radiactividad nuclear. Actividades y vidas medias. Aplicaciones.
13ª Semana
Efectos biológicos de la radiación. Reacciones nucleares. Fisión nuclear. Fusión nuclear. Aplicaciones.

4.9. UNIDAD NUEVE

Física de partículas. Astrofísica y Cosmología
14ª Semana
Introducción. Historia de las partículas fundamentales. Aceleradores y detectores de partículas. Partículas e interacciones. Quarks y camino óctuplo. Modelo estándar. Aplicaciones.
15ª Semana
La expansión del universo. El fondo de radiación de microondas. Materia oscura. El principio del tiempo; big bang. Aplicaciones.
16ª Semana
Examen Final17ª Semana Examen sustitutorio

05. BIBLIOGRAFIA

5.1. SEARS & ZEMANSKY, YOUNG, H. Física Universitaria. Vol. II; Ed. Addison Wesley Iberoamericana, 6ta edición (1998).
5.2. ALONSO MARCELO. Física. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A. 1995.
5.3. JOHN P. MCKELVEY. Física del estado sólido y de semiconductores. Ed. Limusa. México 1976.
5.4. EISBERG & LERNER, Física Ed. Mc. Graw Hill 1986.
5.5. SEARS & ZEMANSKY. Física Universitaria. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A. 1988.
5.6. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. Fundamental of Physics, Ed. Wiley, 1993.
5.7. P. A. TIPPLER. Física. Ed. Reverté, 1994.
5.8. H: D. YOUNG. University Physics.
5.9 FEYNMAN & LEIGHTON & SANDS, Física, Vol I y III. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A. 1988.



miércoles, 24 de junio de 2015

TEMA DE DISCUSIÓN




¿Fue Johannes Kepler uno de los primeros autores de la novela de ciencia y ficción cuyo tema principal es "el heliocentrismo"?

Dejen sus comentarios, y compartamos nuestros conocimientos.









UNIDAD 5





lunes, 22 de junio de 2015

Física Atómica

FÍSICA ATÓMICA
INTRODUCCIÓN:

Al comenzar el año de 1905, Albert Einstein era un anónimo empleado de 25 años de edad en la oficina suiza de patentes. Al terminar ese año asombroso Einstein había publicado tres artículos de extraordinaria importancia. Uno era un análisis del movimiento browniano; un segundo (por el que se hizo acreedor al Premio Nobel) trataba sobre el efecto fotoeléctrico. En el tercero, Einstein presentó su teoría especial de la relatividad, y propuso revisiones drásticas a los conceptos newtonianos del espacio y el tiempo. La teoría especial de la relatividad ha traído consigo cambios de gran alcance en nuestra comprensión de la naturaleza; no obstante, Einstein la fundamentó tan sólo en dos sencillos postulados. Uno de ellos establece que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales; el otro, que la rapidez de la luz en un vacío es la misma en todos los marcos inerciales. Estas propuestas aparentemente inocentes tienen implicaciones de enorme trascendencia. Veamos tres de ellas: 1) Los sucesos que son simultáneos para un observador quizá no sean simultáneos para otro. 2) Cuando dos observadores que se desplazan uno con respecto al otro miden un intervalo de tiempo o una longitud, puede ser que no obtengan los mismos resultados. 3) Para que los principios de conservación de la cantidad de movimiento y de la energía sean válidos en todos los sistemas inerciales, es necesario revisar la segunda ley de Newton, así como las ecuaciones de cantidad de movimiento y energía cinética. La relatividad tiene importantes consecuencias en todos los campos de la física, entre ellos el electromagnetismo, la física atómica y nuclear, y la física de alta energía. Aunque muchos de los resultados que se deducen en este capítulo tal vez contradigan nuestra intuición, la teoría concuerda sólidamente con las observaciones experimentales.

MODELOS ATÓMICOS:
  1. M. Atomistas { ~V  aC} “ultimo estadio”
  2. M. Newton { XVII – XVIII} Partícula
  3. M. J.J Thomson {~1897}“Budín de Pasas”
  4. M. E. Rutherford { 1911} “Modelo Planetario”
  5. M. Niels Bohr {1913} 
                        àespectros à cuánticos: L=nh
  1. M. LV Broglie { 1923}
                         àe-= e-(onda de materia)
  1. M. Cuántico Relativista { 1929} 
                        M. Dirac – A. Sommerfeld  ®e-s relativistas, ® órbitas elípticas
EL NÚMERO CUANTICO MAGNÉTICO DEL SPIN
En el año 1927, E.Schrödinger ( Premio Nobel de Física 1933), apoyándose en el concepto de dualidad onda-corpúsculo enunciado por L.de Broglie (Premio Nobel de Física 1929), formula la Mecánica Ondulatoria, y W. Heisenberg ( Premio Nobel de Física 1932) la Mecánica de Matrices. Ambas mecánicas inician un nuevo camino en el conocimiento de la estructura atómica, y ampliadas por Born, Jordan, Dirac y otros han dado lugar a lo que actualmente se denomina Mecánica Cuántica. Frente al determinismo de la mecánica clásica, la mecánica cuántica, es esencialmente probabilística y utiliza un aparato matemático más complicado que la mecánica clásica. Actualmente, el modelo atómico que se admite es el modelo propuesto por la mecánica cuántica (modelo de Schrödinger).
El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un número cuántico (n) para describir la distribución de electrones en el átomo. El modelo de Schrödinger permite que el electrón ocupe un espacio tridimensional. Por lo tanto requiere tres números cuánticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electrón. La descripción del átomo mediante la mecánica ondulatoria está basada en el cálculo de las soluciones de la ecuación de Schrödinger (Figura 1); está es una ecuación diferencial que permite obtener los números cuánticos de los electrones.



En esta ecuación:
Ψ es la llamada función de onda. Contiene la información sobre la posición del electrón. También se denomina orbital, por analogía con las órbitas de los modelos atómicos clásicos.
El cuadrado de la función de onda |Ψ|2 es la llamada densidad de probabilidad relativa del electrón y representa la probabilidad de encontrar al electrón en un punto del espacio (x, y, z).
E es el valor de la energía total del electrón.
V representa la energía potencial del electrón un punto (x, y, z). Por tanto, E-V es el valor de la energía cinética cuando el electrón está en el punto (x, y, z).
Las soluciones, o funciones de onda, Ψ, son funciones matemáticas que dependen de unas variables que sólo pueden tomar valores enteros. Estas variables de las funciones de onda se denominan números cuánticos: número cuántico principal, (n), angular (l) y número cuántico magnético (ml). Estos números describen el tamaño, la forma y la orientación en el espacio de los orbitales en un átomo.
El número cuántico principal (n) describe el tamaño del orbital, por ejemplo: los orbitales para los cuales n=2 son más grandes que aquellos para los cuales n=1. Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1: n=1, 2, 3, 4, etc.
El número cuántico del momento angular orbital (l) describe la forma del orbital atómico. Puede tomar valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del número cuántico principal). Por ejemplo si n=5, los valores de l pueden ser: l= 0, 1 ,2, 3, 4. Siguiendo la antigua terminología de los espectroscopistas, se designa a los orbitales atómicos en función del valor del número cuántico secundario, l, como:

l = 0 orbital s (sharp)
l = 1 orbital p (principal)
l = 2 orbital d (diffuse)
l = 3 orbital f (fundamental)

El número cuántico magnético (ml), determina la orientación espacial del orbital. Se denomina magnético porque esta orientación espacial se acostumbra a definir en relación a un campo magnético externo. Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l. Por ejemplo, si l=2, los valores posibles para m son: ml=-2, -1, 0, 1, 2.
El número cuántico de espín (s), sólo puede tomar dos valores: +1/2 y -1/2.




La teoría atómica actual es la que descubrió Schrödinger mediante la mecánica cuántica. Ya que es imposible ver un átomo en sí, los científicos se basaron de las probabilidades. Y quién obtuvo mayor porcentaje fue Schrödinger.
Veamos un ejercicio de aplicación:
Escribir la estructura electrónica del P (Z=15) aplicando la regla de máxima multiplicidad de Hund
15P es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 (3px1 3py1 3pz1 )

viernes, 19 de junio de 2015

Estructura Molecular

ESTRUCTURA MOLECULAR

EL ENLACE QUÍMICO

Las fuerzas que mantengan unidos a los átomos para formar moléculas, recibe el nombre de enlace químico.
Estas fuerzas son de carácter eléctrico y en ellas intervienen, para los elementos representativos, los electrones periféricos que forman los orbitales “s” y “p”, para los de transición, también los electrones de los orbitales “d”, y para los de transición interna, los de los orbitales “f”, A estos electrones se les llama electrones de valencia.
En el proceso de transferencia o compartición de electrones para formar un enlace, siempre intervienen cambios de energía, los cuales se manifiestan en forma de calor y son susceptibles de medirse; esta manifestación energética también se presenta cuando se rompe un enlace.
A la cantidad de energía que se requiere para formar o romper un enlace, se le conoce como energía de enlace.
Otro aspecto interesante en los enlaces, es la distancia entre los átomos que se encuentran unidos.  Esta longitud de enlace es específica para los distintos pares atómicos unidos.
En forma general, los enlaces se pueden clasificar como: atómicos y moleculares.


 TIPOS DE ENLANCE:

1. ENLACE IONICO O ELECTROVALENTE

También llamado enlace iónico ocurre cuando hay transferencia completa de electrones de un átomo a otro.
El átomo que pierde electrones se transforma en ion positivo o catión, y el que acepta se convierte en ion negativo o anión. El número de electrones perdidos o ganados determina la valencia del elemento.
La fuerza de atracción de iones de distinta carga es de carácter electrostático y por eso el enlace también se llama electrovalente.
En el enlace electrovalente los electrones se transfieren de un átomo a otro en proporción variable, dependiendo de la energía de ionización, y la afinidad electrónica y fundamentalmente de la electronegatividad.



Se forma por la transferencia de uno o varios electrones de un elemento metálico (poco electronegativo) a uno no metálico (muy electronegativo); por ejemplo: en la formación del cloruro de sodio intervienen el sodio (metal) que es un elemento del grupo uno y con electronegatividad de 0, 9,  el cloro (no metal) que es un elemento del grupo VII y con electronegatividad de 3,0.

Características del enlace electrovalente.
Ø  En los compuestos electrovalentes las temperaturas de fusión y de ebullición son elevadas.
Ø  Los compuestos electrovalentes conducen la corriente eléctrica fundidos en solución acuosa.
Ø  Cuando se efectúa la síntesis de un compuesto electrovalente a partir de sus elementos, hay gran desprendimiento de calor.

Las principales propiedades de los compuestos iónicos son los siguientes:

Ø  Forman cristales geométricos.
Ø  Presentan los puntos de fusión.
Ø  La mayoría de los compuestos iónicos son muy solubles en agua.
Ø  Son electrolitos fuertes, es decir, cuando se disuelven en agua o se funden, son muy buenos conductores de la corriente.
Un par de electrones compartidos está en el centro, a igual distancia de  cada núcleo.

Las propiedades de las sustancias con este tipo de enlace son las siguientes:

Ø  Son moléculas.
Ø  Tienen actividad química media.
Ø  Tienen baja solubilidad en agua.
Ø  No son conductores del calor o la electricidad.
Ø  Estado físico gaseoso, aunque pueden existir como sólidos o líquidos.



2. ENLACE COVALENTE

Se efectúa entre elementos de alta electronegatividad, es decir, entre no metales.
El enlace covalente es posible explicarlo en base a dos conceptos: el concepto de Lewis y el del orbital molecular.  Lewis establece que en la formación del enlace covalente, lo átomos que se unen comparten uno o más pares de electrones obteniendo así su configuración electrónica estable.
El concepto del orbital molecular, establece que el enlace covalente se forma por la superposición de dos orbitales atómicas completos.
Ejemplo:
                           


                             Enlace covalente puro del hidrógeno

Se distinguen tres tipos de covalencia: polar, no polar y coordinado:

3. ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO

Este enlace consiste en la compartición de un par de electrones entre dos átomos, donde dicho par es proporcionado por uno de los elementos enlazados. En la representación de un compuesto empleando fórmulas desarrolladas el enlace covalente coordinado se índica mediante una flecha apuntando hacia quién recibe el par electrónico de enlace, el H2SO4 y el HNO3 presentan este tipo de enlace.



Características del enlace covalente.
En enlace covalente es más común entre átomos de la misma especie o entre especies semejantes, esto es, los átomos con electronegatividades iguales (mismo elemento) o ligeramente diferentes, pueden formar moléculas compartiendo uno o más pares de electrones.
Ø  Es muy fuerte y se rompe con dificultad.
Ø  Si la diferencia de electronegatividades entre los 2 átomos es marcada, tenemos un enlace polar y se favorecerá la solubilidad de la sustancia en solventes polares. Ejemplo: un enlace O-H
Ø  Si la diferencia de electronegatividades es poca, tenemos un enlace no polar y se favorecerá la solubilidad de la sustancia en solventes no polares. Ejemplo: un enlace C-H o C-C
Ø  En los compuesto covalentes las temperaturas de fusión y ebullición son bajas
Ø  Los compuestos covalentes no conducen la corriente eléctrica.
Ø    El calor de formación de los compuestos covalentes es más bajo que el de los compuestos electrovalentes.


4. ENLACE METÁLICO

El modelo establecido para explicar el enlace metálico también es coherente con otras propiedades características de los metales como, por ejemplo, la posibilidad de deformación sin que se produzca la rotura del cristal (como ocurre en los sólidos iónicos) ya que la deformación del cristal supone únicamente un desplazamiento de los planos de la red que conduce a una nueva situación que apenas se diferencia en nada de la anterior. En las figuras siguientes se pueden diferenciar de forma simple estos fenómenos:



  
El enlace metálico es un enlace que ocurre entre los átomos de metales y tiene características muy específicas. Consiste en un conjunto de cargas positivas que son los kernels de los átomos metálicos y los electrones periféricos pertenecen a todos los cationes, es decir, los átomos se encuentran unidos entre sí por una nube de electrones de valencia que rodea a los Kernel.
Características de enlace metálico
En el enlace metálico los electrones pueden moverse en todos los sentidos y esto diferencia al enlace metálico del enlace covalente, ya que en este último los electrones están situados en posición rígida.
Debido a la gran movilidad de los electrones de valencia, los metales son buenos conductores de la electricidad y el calor. También y debido a esta movilidad, los metales presentan brillo. La ductibilidad y maleabilidad de los metales, son explicables por esta movilidad electrónica.

PROPUESTOS:
Un sólido metálico está formado por:
  1. Iones positivos y negativos
  2. Iones positivos y una nube de electrones
  3. Iones negativos y una nube de electrones
  4. Átomos neutros que comparten electrones
Señala cuáles de los siguientes compuestos serán de tipo iónico:
  1. CaO (óxido de calcio).
  2. O2 (oxígeno).
  3. NaF (fluoruro de sodio).
  4. N2O (óxido de dinitrógeno).
  5. NH3 (amoníaco).
De los sólidos siguientes, marca los que son muy solubles en agua:
  1. Cobre (Cu).
  2. Cuarzo (SiO2).
  3. Fluorita (CaF2).
  4. Hierro (Fe).
  5. Silvina (KCl).     


miércoles, 17 de junio de 2015

martes, 16 de junio de 2015

Transformación de Velocidad Relativista

Transformación de Velocidad Relativista

¡Ningún par de objetos pueden tener una velocidad relativa mayor que c! Pero ¿qué pasa si se observa una nave espacial viajando a 0,8c y dispara un proyectil que se observa que se mueve a 0,7c con respecto a ella?. Las velocidades deben transformarse de acuerdo con la transformación de Lorentz, y esto nos lleva a un resultado muy anti-intuitivo llamado adición de velocidades de Einstein.


Tomando exactamente las derivadas de estas cantidades, lleva a la transformación de la velocidad. Tomando las derivadas de las expresiones de la transformación de Lorentz para x' y t' anterior, da

Poniendo esto en la notación introducida en la ilustración anterior:


La transformación inversa se obtiene calculando u en la expresión anterior. Haciendo eso da

Aplicando esta transformación a la nave espacial que viajando a 0,8c, dispara un proyectil que se observa se mueve a 0,7c con respecto a la nave, se obtiene una velocidad de 1,5c/1,56 = 0,96c, en vez de 1,5c, que sería la respuesta de sentido común.


viernes, 30 de enero de 2015

Un extracto de la película de Albert Einstein



Albert Einstein, cuando estaba empezando a plantear su Teoría de la Relatividad Especial(TRE), posteriormente perfeccionada y llamada Teoría de la Relatividad General(TRG).
La frase de Mileva(su primera esposa), al final del video, ya predecía lo que sería y hasta ahora es, esta grandiosa teoría de Einstein (Teoría de la Relatividad General).