Fundamentos de Física: Modelos Atómicos, Conceptos y Leyes Esenciales

Modelos Atómicos: Evolución y Conceptos Clave

1. Modelo Atómico de J.J. Thomson (1897)

• Descubrimiento del Electrón: Basado en el experimento de los rayos catódicos.
• Descripción del Átomo: El átomo es una esfera maciza con carga positiva en la que están incrustados los electrones en cantidad suficiente para compensar la carga positiva (eléctricamente neutro).
• Implicación: Permite explicar la formación de iones por pérdida o ganancia de electrones.

2. Modelo Atómico de E. Rutherford (1911)

Modelo Nuclear

• Neutralidad Eléctrica: El átomo es eléctricamente neutro.
• Núcleo:
  • Concentra la mayor parte de la masa del átomo.
  • Formado por protones y neutrones (A=Z+N).
  • Protones: Con carga positiva (masa unitaria y carga +).
  • Neutrones: Sin carga (masa unitaria).
• Corteza:
  • Formada por electrones de masa despreciable y carga negativa, igual a la del protón.
  • Los electrones giran alrededor del núcleo.

3. Modelo Atómico de Bohr (1913)

Basado en el Modelo de Rutherford

• Núcleo: Idéntico al de Rutherford. Protones (Z) y neutrones (N) concentran toda la masa del átomo (A=Z+N).
• Corteza (Postulados de Bohr):
  • Los electrones se mueven en órbitas definidas alrededor del núcleo, con energía fija, sin emitir ni absorber energía. Estas se denominan órbitas estacionarias, identificadas con los niveles de energía.
  • Bohr cuantificó la energía y el radio de las órbitas del electrón.

Conceptos Fundamentales de Física

A continuación, se presentan definiciones clave en el estudio de la física:

Método Científico

Serie de pasos ordenados que permiten obtener conocimiento con gran seguridad.

Vector Posición

Vector que une el origen del Sistema de Referencia (S.R.) con el punto en el que se encuentra la partícula en un instante dado.

Velocidad

Se define como la relación entre el cambio de posición que experimenta una partícula y el tiempo invertido en dicho cambio.

Magnitudes Fundamentales

Aquella que no depende de ninguna otra magnitud.

Magnitudes Derivadas

Aquellas que se definen a través de otras magnitudes (fundamentales o derivadas).

Medir

Es comparar una cantidad con otra de la misma magnitud que se ha establecido como unidad de referencia (patrón).

Aceleración

Magnitud vectorial que mide las variaciones en el vector velocidad en un intervalo de tiempo.

Fuerza de Rozamiento

Está presente en casi todos los fenómenos que tienen lugar en la naturaleza.

• Se opone al movimiento.
• Depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

Vector Desplazamiento

Vector que une los extremos de dos vectores posición. Representa el cambio de posición que experimenta el móvil. El desplazamiento siempre está sobre una recta, con independencia de cuál sea la trayectoria.

Trayectoria

Sucesión de puntos por los que pasa una partícula.

Sistema de Referencia (S.R.)

Conjunto de puntos del espacio que se suponen arbitrariamente fijos, en el que se sitúa un sistema de coordenadas al que se refiere la posición de las partículas en el tiempo.

Sensibilidad

Un instrumento es más sensible cuanto más pequeña sea la cantidad que puede medir.

Precisión

Un aparato es más preciso cuando, en repetidas medidas de la misma magnitud, da el mismo valor o uno muy próximo.

Exactitud

Un aparato es exacto cuando la diferencia entre la medida real y la realizada es la menor posible.

Fuerza

Magnitud vectorial que se representa por un vector, indicando módulo, dirección y sentido (unidad: Newton, N).

Leyes Fundamentales de la Física

Ley de Hooke

F = K(X - X0)

• El alargamiento de un resorte es directamente proporcional al módulo de la fuerza ejercida.

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

Un cuerpo permanece en reposo si sobre él no actúa ninguna fuerza o la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula (F=0).

Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

La aceleración producida en un cuerpo por una fuerza ejercida sobre él es directamente proporcional a dicha fuerza (F=M*A).

Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

Si un cuerpo ejerce una fuerza F1,2 sobre otro cuerpo, este ejerce otra fuerza F2,1 sobre el primero, de igual módulo y dirección, pero en sentido opuesto (F1,2 = -F2,1).