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domingo, 29 de noviembre de 2015

¿Qué es el Big Bang?

La materia, en el Big Bang, era un punto de densidad infinita que, en un momento dado, "explota" generando su expansión en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.
Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie.
Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.
En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.
Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.
Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.
Uno de los grandes problemas científicos sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).
Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado.
La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.
Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar al Big Bang. La teoría inflacionaria, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinidad de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario.
Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad sino también los fenómenos del plasma, tienen la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.


Instrumentos utilizados para la física

Giroscopio de Rueda de Bicicleta

Más fácil de utilizar debido a su pequeño diámetro, neumático masivo, y medios simples de colgar y de cargar, este giroscopio trae diagramas de la precesión. Se requiere una plataforma y una suspensión que rotan en forma alineada, que se vende por separado.  

GIROSCOPIO DE RUEDA


Cadena Centrípeta
Demostración emocionante de un principio básico.
Un lazo continuo de cadena, llevada a una gran velocidad por el disco que rota, lo que le permite proceder por sus propios medios. La cadena que se hace girar se moverá muy poco en una superficie resbaladiza, pero irá lejos en una alfombra, porque las dos fuerzas componentes experimentadas por cada acoplamiento en la cadena se suman siempre a una fuerza dirigida hacia el centro de la trayectoria circular. Requiere un taladro de velocidad variable (se vende por separado) para hacer que el disco gire a una velocidad de funcionamiento. 
CADENA CENTRIPETA


Giroscopio
Demuestre las fuerzas giroscópicas con este instrumento de alta calidad Puede parecer un juguete (de hecho, fue incluido en la lista de la NASA 1993 en el proyecto juguetes para el espacio), pero este dispositivo fascinante demuestra la capacidad de una rueda que gira en una posición fija en espacio, resistiendo cualquier fuerza que la altere. El giroscopio ofrece un equilibrio casi perfecto, girando en cojinetes de alta calidad por varios minutos a la vez. Incluye la guía de usuario con actividades sugeridas. 
GIROSCOPIO

 Canal de Fuerzas
Estudie la aceleración y el efecto de la gravedad en un cuerpo móvil propulsando esferas de acero o un bloque de madera por una pista de aluminio en forma de canal. Un experimento demuestra la conservación del ímpetu y de la energía en colisiones, mientras que el otro demuestra la diferencia entre la fricción de un cuerpo liso y otro que rueda. Incluye una pista en forma de V de 1 m de largo, todo en aluminio; guardas plásticas moldeadas a inyección; mecanismo de disparador con cuatro ajustes; cinco esferas de acero del mismo diámetro; bloque de madera de forma irregular; e instrucciones.
CANAL DE FUERZAS


Mesa de Fuerzas
Probado por años en la sala de clase, esta mesa de 50 cm de diámetro resuelve ángulos de 0.5° y utiliza las curvas para mostrar hasta cuatro vectores a la vez. Al golpear ligeramente en la tabla se logra que el anillo de centro se mueva a menos que los vectores representados estén realmente en equilibrio. 
MESA DE FUERZAS


Aparato De la Ley De Hooke
Mida y pruebe que el estiramiento de un resorte es proporcional a su carga, o determine el movimiento armónico contando oscilaciones. Aparato muy completo que le permitirá llevar a cabo este y otros experimentos en el laboratorio. Viene completo con su soporte de masas. (Las masas se venden por separado)
LEY DE HOOKE


Resortes Interconectados
Utilice los resortes enganchados en serie y en configuraciones paralelas para investigar la ley de Hooke.
Demuestre las oscilaciones y los modos normales de la vibración con estos tres resortes interconectados. Pueden ser arreglados en serie para apoyar una masa, así como dentro de una configuración paralela con la ayuda de la muesca de aluminio incluida. Estos resortes únicos requieren un soporte, así como una barra y abrazadera, las masas enganchadas (0,5 kilogramos), una regla, y un contador de tiempo, todo disponible por separado (no se incluye en el set). Los resortes mismos son de 1 cm de diámetro y diferentes longitudes cada uno. (Esta configuración puede variar de un kit a otro) 
RESORTES


Riel de Aire
El aire sale por pequeños orificios que creran un colchon de aire.
Para estudiar coliosnes y conservacion de momento con muy poca friccion. Completamente de sólido aluminio de 1.5 metros de longitud, su sueprficie lisa y altamente linear por la presicion conn que fue frabricado. Se provee con dos carros, juego de pesos, poleas y soportes. Funciona con compuertas infrarrojas (no se proveen en el set para un mejor desempeño 

RIEL DE AIRE

Física moderna

Física moderna

  1. 1. Centro Tecnológico Industrial y de Servicios 109 Tema: Física Moderna
  2. 2.  Lafísica moderna la cuál también se le llama física cuántica, 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
  3. 3.  Esta nueva rama de la física estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen, además sirve para entender fenómenos como la fusión y fisión nuclear, los superconductores, los láser, y algunos fenómenos que intervienen en los dispositivos electrónicos.
  4. 4.  También explica el comportamiento de la materia y la energía a velocidades cercanas a la de la luz.
  5. 5.  Lafísica clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades.
  6. 6.  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.
  7. 7.  Aquí es donde se divide en: Teoría de la Relatividad Teoría Cuántica
  8. 8. La Física Moderna tuvo su origen con la necesidad de saber más allá de lo que se tenía certeza y conocimiento gracias a la Física Clásica, ya que esta nueva rama usaba las probabilidades como método.La teoría cuántica de Max Planck revolucionó la Física Moderna que más tarde con la Teoría de la Relatividad, alcanzaría otra evolución.Gracias a la Física Moderna hoy podemos contar con avances tecnológicos como los Rayos X, el televisor, etcétera.
  9. 9. Física Moderna Estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigenTeoría Cuántica Teoría de la Relatividad Max Planck Albert Einstein

De todo un poco

Sonido

La rama de la física clásica del sonido estudio las vibraciones sonoras. El estudio de la acústica involucra la forma en la que el sonido viaja en ondas y a través de medios específicos.

Óptica

El estudio de la óptica en la física clásica explora las propiedades de la luz, desde su espectro visible hasta la radiación ultravioleta e infrarroja.

Mecánica cuántica

La mecánica cuántica, una división de la física moderna, investiga las propiedades de la materia a nivel microscópico. Esta rama de la física incluye a la física atómica, la física molecular, la física nuclear, la física de las partículas, la física de la materia condensada y la nanofísica.

Relatividad

Como parte de la física moderna, la relatividad estudia el movimiento a velocidades cercanas a la de la luz. La relatividad también abarca la gravedad y su efecto en el espacio-tiempo. Albert Einstein fue el principal pionero en esta rama de la física con sus teorías de la relatividad general y especial.

Cosmología

La cosmología, otra rama de la física moderna, investiga acerca de los inicios y la estructura del universo. Los cosmólogos estudian, entre otras cosas: la teoría del Big Bang, la energía oscura y la materia oscura.

Electromagnetismo

Electricidad y magnetismo

La electricidad y el magnetismo se estudian en la física clásica, tanto en movimiento como en reposo. Las subdivisiones de esta rama incluyen la magnetostática, que es el estudio de los polos magnéticos en reposo, la electrostática o el estudio de las cargas eléctricas en reposo, y la electrodinámica, que es el estudio de las cargas eléctricas en movimiento.

Mecanica

Mecánica

La mecánica, una división de la física clásica, explora a los cuerpos en movimiento y las fuerzas que actúan sobre ellos. Entre las subdivisiones de la mecánica se encuentran el estudio del movimiento y las fuerzas relacionadas con él, llamado "dinámica", el estudio de los cuerpos en reposo, llamado "estática" y el estudio de los cuerpos en movimiento sin considerar las fuerzas que ocasionan el mismo, conocido como "cinemática".

Clasificación de galaxias

Las galaxias elípticas

Las galaxias elípticas presentan una forma esférica u oval sin estructura interna y de brillo más o menos uniforme. Las estrellas en su seno van y vienen en todos los sentidos de modo desordenado. Si no estuvieran en movimiento, acabarían por caer hacia el centro de la galaxia y ésta se colapsaría bajo su propia gravedad, pero a causa de su movimiento, las estrellas están sometidas a una fuerza centrífuga que les impide caer hacia el centro.

Las galaxias elípticas están principalmente formadas por estrellas viejas y rojas, y están más o menos desprovistas de astros jóvenes y masivos. Contienen sólo una cantidad muy escasa de gas y polvo, y el medio interestelar es, pues, prácticamente inexistente. Estos dos hechos están vinculados, ya que el gas es el ingrediente necesario para la formación de estrellas. Si está ausente, ninguna estrella nueva puede formarse, y todas las estrellas presentes se formaron entonces en una época en la que el gas interestelar estaba todavía disponible. Son necesariamente astros de duración de vida muy larga, por lo tanto, poco masivos y rojos.



Las galaxias espirales

Las galaxias espirales son más complejas. Están esencialmente constituidas por dos elementos: un núcleo esférico rodeado de un disco de materia, en el cual aparece una estructura espiral. Hay una gran diversidad de forma, desde un núcleo enorme rodeado de pequeños brazos espirales hasta un núcleo minúsculo con brazos muy largos.

Esta clase de galaxias todavía se subdivide en dos grupos: las espirales normales, en las cuales los brazos se desarrollan directamente a partir del núcleo, y las espirales barradas, que presentan una gran barra central cuyas extremidades son el punto de partida de los brazos (es el caso de nuestra Galaxia).


Para las galaxias espirales, no es una agitación interna aleatoria que impide el colapso gravitacional, sino una rotación global de la galaxia. Cada estrella da vueltas alrededor del núcleo, y es este movimiento orbital que da origen a una fuerza centrífuga. La rotación global de la galaxia es también responsable del aplanamiento del conjunto y de la formación del disco.
Las espirales poseen estrellas de todas las edades y todas las masas, así como una gran cantidad de gas y polvo. Allí también los dos hechos están vinculados, ya que un medio interestelar rico significa que tiene aún suficiente materia para formar numerosas estrellas, de ahí la presencia de astros jóvenes y masivos. Esto es, sin embargo, verdad sólo en los brazos espirales y, por esta razón, los brazos aparecen más brillantes y se desprenden del resto para dar a la galaxia su aspecto característico.

Las galaxias lenticulares

Entre espirales y elípticas existe un caso intermediario, el de las galaxias lenticulares. Como las espirales, éstas poseen un núcleo voluminoso y un disco, pero, como las elípticas, carecen de brazos espirales y poseen un medio interestelar relativamente pobre.




Las galaxias irregulares

Existe por fin una última categoría, la de las galaxias irregulares, que contiene todas las galaxias que no entran en los tres grupos anteriores. Estas galaxias presentan un aspecto deforme la mayor parte del tiempo, y son muy ricas en gas y polvo. Pueden clasificarse en dos grupos.

En primer lugar, las galaxias que tienen un aspecto irregular, pero cuya distribución de materia es en realidad muy regular como, por ejemplo, las Nubes de Magallanes. Éstas están consideradas hoy como espirales que no consiguieron acabar su formación.

El segundo tipo es el de las galaxias verdaderamente irregulares, tanto desde el punto de vista visual como desde el reparto de materia. Esta irregularidad puede tener diversos orígenes, como una fuerte actividad en el núcleo, o bien una colisión pasada con otra galaxia.





DIRECCIÓN: http://antonioheras.com/las_galaxias/los-diferentes-tipos-de-galaxias.htm

Un accidente "simulado"

La Agencia de Energía Atómica de Japón se prepara para reproducir la catástrofe nuclear de Fukushima. El experimento simulará el proceso de fusión del combustible nuclear para averiguar cómo reaccionan las barras cuando se detiene el enfriamiento.
Según los especialistas de la agencia, los datos obtenidos ayudarán a elaborar respuestas en caso de un nuevo accidente en una central nuclear y a predecir con más exactitud la eficacia de las medidas implementadas. Aseguran que su experimento no supondrá ninguna amenaza a la seguridad

En el momento de la catástrofe de 2011, los reactores damnificados de Fukushima contenían entre 25.000 y 35.000 barras de combustible nuclear. Se cree que empezaron a fundirse entre 4 y 77 horas después del sismo. Los cálculos sobre el proceso de fusión se basaron en la suposición de que las barras empiezan a derretirse cuando su temperatura supera los 2.000 grados Celsius. Sin embargo, las barras están hechas de varios materiales con diferentes puntos de fusión. Además, la empresa operadora de la central, Tepco, no pudo recopilar datos acerca de la temperatura y el nivel del agua en cada uno de los reactores durante el accidente, ya que el suministro de electricidad en la planta se cortó por completo.

Ahora los físicos japoneses tienen programado construir una cápsula de acero inoxidable de 1,2 metros de largo en la que se introducirá una barra de combustible de 30 centímetros. Colocarán la cápsula en el núcleo de un reactor de tal modo que el agua refrigerante no entre en contacto con la varilla. Los neutrones emitidos por el combustible que rodee la cápsula facilitarán la fisión nuclear en la barra, que empezará a fundirse después de que su temperatura alcance los 2.000 grados Celsius. Los especialistas calculan que la varilla, mucho más pequeña que las de 4,5 metros de largo que se usan en Fukushima, no tardará mucho en detener el proceso de fisión y empezar a enfriarse. Según ellos, volverá a un estado sólido en pocos minutos.

Los científicos analizarán el combustible solidificado antes de almacenarlo en una piscina con otras barras gastadas. Durante el experimento, medirán, además, la presión y la temperatura del reactor. Dentro de la cápsula colocarán también una cámara para grabar cómo se funde la varilla. 

Los asteroides

Algunos asteroides, sin embargo, tienen órbitas que van más allá de Saturno, otros se acercan más al Sol que la Tierra. Algunos han chocado contra nuestro planeta. Cuando entran en la atmosfera, se encienden y se transforman en meteoritos.
A los asteroides también se les llama planetas menores. El más grande es Ceres, con casi 1.000 Km. de diámetro. Después, Vesta y Pallas, con 525. Se han encontrado 16 que superan los 240 Km., y muchos pequeños. Gaspra, el de la foto lateral, no llega a los 35 km de punta a punta, mientras que Ida, más abajo, tiene unos 115 Km. En esta tabla se muestran los datos de algunos asteroides:
Asteroide    RadioDistancia media al SolDescubierto en
Ceres457 km.413.900.000 km.1801
Pallas261 km.414.500.000 km.1802
Vesta262 km.353.400.000 km.1807
Hygíea215 km.470.300.000 km.1849
Eunomia136 km.395.500.000 km.1851
Psyche132 km.437.100.000 km.1852
Europa156 km.436.300.000 km.1858
Silvia136 km.512.500.000 km.1866
Ida58 x 23 km.270.000.000 km.1884
Davida168 km.475.400.000 km.1903
Interamnia167 km.458.100.000 km.1910
Gaspra17 x 10 km.205.000.000 km.1916
Asteroides
La masa total de todos los asteroides del Sistema Solar es mucho menor que la de la Luna. Los cuerpos más grandes son más o menos esféricos, pero los que tienen diámetros menores de 160 km tienen formas alargadas e irregulares. La mayoría, independientemente de su tamaño, tardan de 5 a 20 horas en completar un giro sobre su eje. Algunos asteroides tienen compañeros.
Pocos científicos creen que los asteroides sean los restos de un planeta que resultó destruido. Lo más probable es que ocupen el lugar en el Sistema Solar en donde se podría haber formado un planeta de tamaño considerable, lo que no ocurrió por las influencias disruptivas de Júpiter.
Se cree que la mayoría de los meteoritos recuperados en la Tierra son fragmentos de asteroides. Los asteroides, al igual que los meteoritos, se pueden clasificar en varios tipos:
Las tres cuartas partes de los asteroides visibles desde la Tierra, incluido Ceres, pertenecen al tipo C, y parecen estar relacionados con una clase de meteoritos cllamados "condritos carbonáceos", que son los materiales más antiguos del Sistema Solar, con una composición que refleja la de las primitivas nebulosas solares.
Los asteroides del tipo S, relacionados con los meteoritos pétreos-ferrosos, constituyen aproximadamente el 15% del total.
Mucho más raros son los objetos del tipo M, que corresponden por su composición a los meteoritos ferrosos. Están compuestos de una aleación de hierro y níquel. Representan los núcleos de los cuerpos planetarios a los que los posteriores impactos despojaron de sus capas externas.
Unos pocos asteroides, entre ellos Vesta, quizá estén relacionados con la clase más extraña de meteoritos: los acondritos. Parecen tener en su superficie una composición semejante a la lava terrestre. Por ello, los astrónomos están razonablemente seguros de que Vesta, en algún momento de su historia, se reblandeció de forma parcial.


¿Qué es la tensión superficial?

Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma una película de superficie, que hace mas difícil mover un objeto a través de la superficie, que cuando está completamente sumergido.
La tensión superficial, se mide normalmente en dinas/cm., la fuerza que se requiere (en dinas) para romper una película de 1 cm. de longitud. Se puede establecer de forma equivalente la energía superficial en ergios por centímetro cuadrado.

Las fuerzas cohesivas entre las moléculas dentro de un líquido, están compartidas con todos los átomos vecinos. Las de la superficie, no tienen átomos por encima y presentan fuerzas atractivas mas fuertes sobre sus vecinas próximas de la superficie. Esta mejora de las fuerzas de atracción intermoleculares en la superficie, se llama tensión superficial.

La tensión superficial del agua es 72 dinas/cm a 25°C. Sería necesaria una fuerza de 72 dinas para romper una película de agua de 1 cm. de larga. La tensión superficial del agua, disminuye significativamente con la temperatura, según se muestra en el gráfico. La tensión superficial, proviene de la naturaleza polar de las moléculas de agua.

El agua caliente es un agente de limpieza mejor, porque la menor tensión superficial, la hace mejorar como "agente de mojado", penetrando con mas facilidad en los poros y fisuras. Los detergentes y jabones bajan aún mas la tensión superficial.

Agujero de gusano

Se les llama así porque se asemejan a un gusano que atraviesa una manzana por dentro para llegar al otro extremo, en vez de recorrerla por fuera. Así, los agujeros de gusano son atajos en el tejido del espacio-tiempo. Permiten unir dos puntos muy distantes y llegar más rápidamente que si se atravesara el Universo a la velocidad de la luz.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros de gusano pueden existir. Tienen una entrada y una salida en puntos distintos del espacio o del tiempo. El túnel que los conecta está en el hiperespacio, que es una dimensión producida por una distorsión del tiempo y la gravedad.
Einstein y Rosen plantearon esta teoría al estudiar lo que ocurría en el interior de un agujero negro. Por eso se llaman también Puente de Einstein-Rosen.
Una cosa es que existan los agujeros de gusano y otra muy distinta que puedan utilizarse para viajar en el espacio y el tiempo.
Los científicos creen que un agujero de gusano tiene una vida muy corta. Se abre y vuelve a cerrarse rápidamente. La materia quedaría atrapada en él o, aunque consiguiera salir por el otro extremo, no podría volver. Evidentemente, tampoco podríamos elegir adónde nos llevaría.
Según la relatividad general, es posible viajar al futuro, pero no al pasado. Si se pudiera viajar al pasado, podríamos alterar la Historia, por ejemplo, haciendo que nunca naciéramos. Sería algo imposible.