Física Nuclear: Efecto Fotoeléctrico, Fuerzas Nucleares y Radiactividad

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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.

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