Fundamentos de la Física Moderna: Principios, Teorías y Leyes Clave

Principios y Teorías Fundamentales de la Física

Principio de Relatividad de Galileo

Las leyes físicas tienen la misma expresión matemática para dos observadores que se hallan en Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) uno con respecto al otro. Toda ley física debe respetar el mismo contenido, cualquiera que sea el sistema de referencia.

Teoría Especial de la Relatividad

1. Primer Postulado: Las leyes de la física son igualmente válidas y tienen la misma expresión matemática en cualquier sistema inercial.
2. Segundo Postulado: La velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales, es decir, la velocidad de la luz es la misma cualquiera que sea el movimiento relativo foco-observador.

Consecuencias de las Transformaciones de Lorentz

Nos parecen extrañas porque están en contradicción con algunos de nuestros conceptos básicos de nuestra experiencia (dilatación del tiempo, contracción de la longitud, masa relativista).

Radiación Térmica

Energía electromagnética que emite un cuerpo debido a su temperatura. Cualquier cuerpo al aumentar su temperatura irradia calor.

Cuerpo Negro

Aquel que es capaz de absorber todo tipo de radiaciones, luego al calentarlo es capaz de emitir todo tipo de radiaciones, es el emisor ideal.

Ley de Wien

Permite determinar la temperatura, por ejemplo, de las estrellas.

Ley de Stefan-Boltzmann

La intensidad total emitida es directamente proporcional a la 4ª potencia de la temperatura absoluta.

Hipótesis de Planck y Teoría Cuántica

Los cuerpos poseen una especie de osciladores que emiten energía de forma discontinua, en forma de paquetes discretos denominados cuantos de luz o fotones. Los osciladores son los átomos que forman los cuerpos.

Efecto Fotoeléctrico

Es la emisión de electrones por parte de superficies metálicas al ser iluminadas por luz, generalmente ultravioleta.

Leyes del Efecto Fotoeléctrico

1. Primera Ley: El efecto fotoeléctrico solamente se produce cuando la frecuencia de la luz incidente es igual o mayor que un valor umbral característico de cada superficie metálica, y cuando esto sucede es instantáneo.
2. Segunda Ley: La intensidad de corriente electrónica de saturación es proporcional a la intensidad del haz luminoso e independiente de la frecuencia de la luz incidente.
3. Tercera Ley: La energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos con mayor rapidez es función de la frecuencia de la luz incidente y es independiente de la intensidad del haz luminoso.

Modelo Atómico de Bohr

1. Primer Postulado: El electrón gira en órbitas alrededor del núcleo en las cuales no emite energía.
2. Segundo Postulado: Todas las órbitas no son posibles, sino solamente aquellas tales que el producto de la longitud de la órbita por la cantidad de movimiento del electrón sea un múltiplo entero de la constante de Planck.
3. Tercer Postulado: Cuando un electrón salta de una órbita de mayor energía a otra de menos energía, emite una radiación electromagnética cuya energía es la diferencia de ambas órbitas.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

No es posible determinar simultáneamente y de modo preciso la posición y el momento lineal de una partícula, aunque más general sería: no es posible determinar simultáneamente y de manera precisa dos magnitudes físicas de las cuales su producto sea una acción.

Leyes de Kepler

Primera Ley de Kepler

Los planetas giran en órbitas elípticas en uno de cuyos focos está el Sol.

Segunda Ley de Kepler

Las áreas barridas por el radio vector son iguales en tiempos iguales, es decir, la velocidad areolar es constante.

Tercera Ley de Kepler o Ley de los Periodos

Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas en su movimiento alrededor del Sol son directamente proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas.

Leyes del Efecto Fotoeléctrico (Resumen)

1. El efecto fotoeléctrico solo se presenta cuando la frecuencia de la luz incidente es igual o mayor que la frecuencia umbral.
2. La intensidad de corriente de saturación es proporcional a la intensidad de la radiación incidente.
3. La energía cinética máxima de los electrones emitidos es independiente de la intensidad luminosa y aumenta con la frecuencia de la radiación incidente.