10 ideas importantes en la física

La física es el estudio científico de las reglas básicas que gobiernan el universo. Debido a que los físicos les gusta ser preciso, a menudo expresan sus ideas como ecuaciones matemáticas. Lo que siguen son diez de las ideas más importantes de la física. Estas ideas han tenido un profundo impacto en cómo los científicos ven el universo y en las tecnologías de la gente usa todos los días.

La segunda ley de Newton

• Que dice: La segunda ley de Newton describe cómo las fuerzas afectan el movimiento. Se afirma que la aceleración de cualquier objeto aumenta a medida que la fuerza neta sobre ese objeto aumenta, y la aceleración disminuye a medida que la masa del objeto aumenta. Se expresa comúnmente como la ecuación F_red = mamá.

• ¿Por qué es importante: La segunda ley de Newton es la piedra angular de la mecánica clásica. Las ideas sobre el impulso, el trabajo y la energía de todo salir de ella. Los científicos y los ingenieros emplean la segunda ley de Newton cuando consideran los movimientos de objetos que van desde las moléculas a los coches a las galaxias.

Ley universal de Newton de la gravitación

• Que dice: Ley universal de Newton de la gravitación establece que la fuerza gravitacional entre dos objetos aumenta con la masa y disminuye con la distancia. Se expresa con mayor precisión con la ecuación F_g = Gm₁m₂/r², dónde m₁ y m₂ son masas, r es la distancia entre ellos, y G es una constante fundamental gravitación.

• ¿Por qué es importante: Ley universal de Newton de la gravitación mostró que las mismas leyes de la física que rigen la caída de una manzana también gobiernan los movimientos de la luna y los planetas. Comenzó la búsqueda de leyes de la naturaleza que eran precisas y sencillas para expresar, y se aplica por igual a todas las partes del universo.

La conservación del momento

• Que dice: El impulso de un objeto es la masa de ese objeto multiplicada por su velocidad. La ley de conservación del momento indica que el momento total de todos los objetos en el universo nunca cambia.

• ¿Por qué es importante: La ley de conservación del momento le ayuda a entender las colisiones entre objetos. El momento total antes de una colisión es igual a la cantidad de movimiento total después de una colisión. Usted puede utilizar este hecho para comprender cómo las velocidades de los objetos antes de una colisión se refieren a velocidades después de una colisión. La conservación del momento es importante en billar, accidentes de coche, y las colisiones entre las partículas subatómicas.

Conservación del momento angular

• Que dice: Usted puede pensar en el momento angular como la cantidad total de giro que un objeto tiene. Un objeto tiene más efecto si está girando más rápido o si tiene más masa. Conservación del momento angular establece que el spin total de todos los objetos en el universo nunca cambia. Si un objeto reduce su giro, otro objeto debe aumentar su tirada.

• ¿Por qué es importante: La ley de conservación del momento angular ayuda a describir la física de los objetos que giran y objetos que se mueven en círculos. Es particularmente importante en la astronomía. Lunas, planetas, estrellas y galaxias están girando, y el momento angular ayuda a entender todo esto rotación.

Conservacion de energia

• Que dice: Usted puede pensar en la energía como la capacidad de hacer trabajo físico. La ley de conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destroyed- sólo puede ser transferido y se convierte en diferentes formas.

• ¿Por qué es importante: La ley de conservación de la energía es importante siempre que la energía está involucrada. En las plantas de energía, química y energía mecánica se transforma en energía eléctrica. Electrodomésticos de cocina transforman la energía eléctrica en energía térmica y mecánica. Motores de automóvil transforman la energía química en energía térmica y mecánica. En cada uno de estos casos, la ley de conservación de la energía gobierna los procesos involucrados.

Las ecuaciones de Maxwell

• Lo que dicen: Las ecuaciones de Maxwell describen la física de la electricidad, el magnetismo, cómo la electricidad y el magnetismo se relacionan entre sí, y cómo la electricidad y el magnetismo se refieren a la luz y otras formas de radiación electromagnética (como los rayos X). Las ecuaciones de Maxwell requieren algo de matemáticas avanzadas: Los cuatro deben ser escritos con notación cálculo vectorial.

• ¿Por qué son importantes: Las ecuaciones de Maxwell son la base teórica para toda la tecnología eléctrica moderna, incluyendo las centrales eléctricas, motores eléctricos, micrófonos, altavoces y cualquier tipo de transmisor o receptor inalámbrico (incluyendo teléfonos celulares, internet wi-fi y GPS).

La teoría de la relatividad de Einstein

• Que dice: Einstein demostró que el espacio, el paso del tiempo, y la masa no son absolutos. En cambio, los tres puede variar dependiendo de la velocidad. Por ejemplo, el tiempo pasa más lentamente para usted el más rápido de viajar. Su masa también aumenta con la velocidad. Debido a que las velocidades se miden siempre en relación con un marco de referencia, la teoría de Einstein se refiere típicamente como teoría de la relatividad.

• ¿Por qué es importante: La más famosa ecuación de la física, E = mc², proviene de la teoría de la relatividad de Einstein. Esta ecuación establece que la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. Esto significa que la masa y la energía son equivalentes, aunque hay una gran cantidad de energía en apenas 1 kilogramo de masa 1 kilogramo de masa es equivalente a unos 90 mil billones de julios de energía.

La teoría cuántica

• Que dice: Es natural pensar que las cantidades de la física pueden tomar cualquier valor. Por ejemplo, se espera que se podía aplicar una fuerza de 1 N, N 2, o cualquier otra cosa (como 1.4235N) a un objeto. La teoría cuántica afirma que esto no es cierto en todas las situaciones, sin embargo. Por ejemplo, en el interior del átomo, cantidades tales como la energía y el momento angular son cuantificada, significa esas cantidades sólo puede tomar ciertos valores discretos.

• ¿Por qué es importante: La teoría cuántica es una parte importante de la comprensión de la estructura atómica de hoy. Gran parte de la química moderna y la física subatómica se basa en la teoría cuántica, y ha tenido un profundo impacto en la tecnología moderna. Por ejemplo, los transistores, que son componentes clave en las computadoras modernas, no existirían sin la comprensión de los científicos de la teoría cuántica.

La ecuación de Schrodinger

• Que dice: La ecuación de Schrodinger afirma que el universo se basa en última instancia de la probabilidad. Por ejemplo, no se puede saber con exactitud cuando un núcleo atómico inestable decaerá. Sólo se puede conocer la probabilidad de que el núcleo decaerá en una cierta cantidad de tiempo. Al igual que la teoría cuántica, la ecuación de Schrodinger es particularmente importante en el interior de los átomos.

• ¿Por qué es importante: Newton extendió una idea importante cuando desarrolló sus leyes del movimiento: Las leyes fundamentales de la naturaleza dan predicciones absolutas y exactas de la realidad observable. Schrodinger desafió esta noción con su ecuación. Algunos científicos (entre ellos el propio Schrödinger) han sido fundamentalmente incómodo con la idea de que el universo se basa en la probabilidad, y ha habido una serie de (sin éxito) los intentos por desarrollar teorías más recientes en los que el universo se determina absolutamente.

El modelo estándar

• Que dice: El modelo estándar describe y predice todas las partículas fundamentales (indivisibles), que se puede observar hoy en día, así como todas las fuerzas fundamentales, excepto la gravedad. Es una teoría unificada que incluye la electricidad, el magnetismo y la física nuclear. El modelo estándar no suele ser una parte de los cursos de introducción a la física, pero los estudiantes de física de los primeros debería al menos ser conscientes de su existencia.

• ¿Por qué es importante: El modelo estándar representa el borde de la comprensión científica de la física básica. Gran parte de la investigación en física básica en los últimos 50 años (entre ellos el realizado por el Gran Colisionador de Hadrones) ha sido en la prueba de las predicciones del modelo estándar y en la búsqueda de formas de mejorar en ella.