Física Nuclear: Efecto Fotoeléctrico, Fuerzas Nucleares y Radiactividad
Efecto fotoeléctrico
Mediante la radiación electromagnética (visible) que incide sobre un electrodo de metales alcalinos, se logra arrancar electrones y acomodar un amperímetro. Cada metal tiene una frecuencia mínima que se llama frecuencia umbral.
Interacciones fundamentales
Fuerza nuclear débil
Tiene naturaleza electromagnética, es decir, sin cargas eléctricas, y se liberan electrones. Estas son fuerzas débiles y de corto alcance.
Fuerza nuclear fuerte
Son fuerzas fuertes de naturaleza ondulatoria, de muy corto alcance, exactamente de 1 fm (10-13 m). Se produce entre nucleones independientemente de la carga y es atractiva a 1 fm, o repulsiva si se acerca mucho.
Energía nuclear
Energía de enlace
Es la energía liberada cuando se forma un núcleo a partir de sus nucleones: E = Ee / A, donde E es la energía de enlace y A el número másico.
Estabilidad nuclear
Los núcleos son más estables cuando la energía de enlace por nucleón es mayor. Normalmente, los núcleos más estables son los que tienen más neutrones que protones.
Defecto de masa
La masa de los nucleones suele ser mayor que la masa del núcleo formado. Por ello, la energía de enlace por nucleón va aumentando hasta un límite en la formación de los 20 primeros núcleos y luego se estabiliza.
Radiactividad y reacciones nucleares
Desintegración radiactiva
La radiactividad es la desintegración espontánea de núcleos inestables. Existen rayos alfa, rayos X, rayos gamma y rayos beta.
Reacciones nucleares
En toda reacción nuclear se conservan: el número de nucleones, la carga eléctrica, la cantidad de movimiento (p = m·v) y la energía (E = Δm·c²).
- Si Δm es mayor que cero, la reacción es endotérmica: absorbe energía.
- Si Δm es menor que cero, la reacción es exotérmica: produce energía.
Fusión nuclear
Reacción en la que dos núcleos ligeros se combinan para dar un núcleo mayor. Se libera gran cantidad de energía y es típica de las estrellas.
Fisión nuclear
Un núcleo se divide en núcleos más ligeros y se produce un neutrón a gran velocidad, que se utiliza para continuar la reacción, lo que se llama reacción en cadena. La cantidad de energía producida se controla mediante un moderador, que absorbe parte de los neutrones.
Relatividad
Principio de relatividad de Galileo
Dos observadores en reposo y en movimiento observan velocidades diferentes de un mismo fenómeno.
Postulados de la relatividad especial
- Primer postulado: todas las leyes de la física tienen la misma forma en todos los sistemas de referencia inerciales.
- Segundo postulado: la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente de la velocidad del observador o de la fuente. Por lo tanto, el tiempo y el espacio no son absolutos.