FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL

CURSO: Física general

TEMA: Historia de la física

DOCENTE: Nolberto José Limay Arenas

ALUMNOS: -Escalante Trujillo Pedro

- Cuba Franco, Claudia

-Lozano Anampa, Erik Antony

-Jorge Luis Ramirez Rios

-

CICLO: I

Historia de la Física

Se define como:

Actualmente se entiende como la ciencia de la naturaleza o fenómenos materiales. Estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones (fuerza). Los sistemas físicos se caracterizan por:

Tener una ubicación en el espacio-tiempo. Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal. Poderle asociar una magnitud física llamada energía.

La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como multitud de fenómenos naturales cotidianos, caracterizados por cierta geometría o topología y cierta evolución temporal y cuantificados mediante magnitudes físicas como la energía.

 RAMAS PRINCIPALES:

Para su estudio la física se puede dividir en tres grandes ramas, la Física clásica, la Física moderna y la Física contemporánea.

La Física clásica; se encarga del estudio de aquellos fenómenos que ocurren a una velocidad relativamente pequeña comparada con la velocidad de la luz en el vacío y cuyas escalas espaciales son muy superiores al tamaño de átomos y moléculas.

La Física moderna; se encarga de los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores y fue desarrollada en los inicios del siglo XX.

La Física contemporánea; se encarga del estudio de los fenómenos no-lineales, de la complejidad de la naturaleza, de los procesos fuera del equilibrio termodinámico y de los fenómenos que ocurren a escalas mesoscópicas y nanoscópicas. Esta área de la física se comenzó a desarrollar hacia finales del siglo XX y principios del siglo XXI.

Dentro del campo de estudio de la Física clásica se encuentran la:

Mecánica Termodinámica Mecánica ondulatoria Óptica Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo

Dentro del campo de estudio de la Física moderna se encuentran:

Relatividad Mecánica cuántica: Átomo | Núcleo | Física química | Física del estado

sólido Física de partículas Gravitación

Dentro del campo de estudio de la Física contemporánea se encuentran:

Termodinámica fuera del equilibrio: Mecánica estadística |Percolación Dinámica no-lineal: Turbulencia | Teoría del Caos | Fractales Sistemas complejos: Sociofísica | Econofísica | Criticalidad autorganizada | Redes

complejas Física mesoscópica: Puntos cuánticos Nano-Física: Pinzas ópticas

 ESTRUCTURA DE LA FÍSICA

 Principales teorías

Mecánica clásica - Termodinámica - Mecánica estadística -Electromagnetismo - Relatividad especial - Relatividad general - Mecánica cuántica - Mecánica cuántica relativista - Electrodinámica cuántica - Cromodinámica cuántica - Física molecular - Física del plasma - Física relativista

Teorías propuestas

Teoría del todo - Teoría de Gran Unificación - Teoría de las cuerdas - Criogenia - Teoría del Espacio Acelerado

Campos de la Física

Astrofísica - Dinámica de fluidos - Física atómica - Física computacional - Física Electrónica - Física del estado sólido - Física molecular - Física nuclear - Física de partículas (o Física de Altas Energías) - Óptica - Sistemas complejos - Biofísica - Fisicoquímica - Física de la Tierra

HISTORIA DE LA FÍSICA CLÁSICA XVI – XIX:

En el siglo XVI nacieron algunos personajes como: Copérnico, Steven, Cardano, Gilbert, Brahe, pero fue Galileo quien, hasta principios del siglo XVII, impulsó el empleo sistemático de la verificación experimental y la formulación matemática de las leyes físicas. Galileo descubrió la ley de la caída de los cuerpos y del péndulo, se le puede considerar como el creador de la mecánica, también hizo las bases de la hidrodinámica, cuyo estudio fue continuado por su discípulo Torricelli que fue el inventor del barómetro, el instrumento que más tarde utilizó Pascal para determinar la presión atmosférica. Pascal precisó el concepto de presión en el seno de un líquido y enunció el teorema de transmisión de las presiones. Boyle formuló la ley de la compresión de los gases

Fermat enunció el principio de la óptica geométrica que lleva su nombre, y Huygens, a quién también se le deben importantes contribuciones a la mecánica, descubrió la polarización de la luz, en oposición a Newton, para quién la luz es una radiación corpuscular, propuso la teoría ondulatoria de la luz.

Hooke estudió las franjas coloreadas que se forman cuando la luz atraviesa una lámina delgada; también, estableció la proporcionalidad.

En 1798 Thompson demostró la conversión del trabajo mecánico en calor y en 1847 Joule formuló la ley de conservación de la energía.

A partir del Siglo XVIII Boyle y Young desarrollaron la termodinámica. En 1733 Bernoulli usó argumentos estadísticos, junto con la mecánica clásica, para extraer resultados de la termodinámica, iniciando la mecánica estadística.

En el campo de la óptica el siglo XVIII comenzó con la teoría corpuscular de la luz de Newton expuesta en su famosa obra Opticks. Aunque las leyes básicas de la óptica geométrica habían sido descubiertas algunas décadas antes, el siglo XVIII fue bueno en avances técnicos en este campo produciéndose las primeras lentes acromáticas, midiéndose por primera vez la velocidad de la luz y descubriendo la naturaleza espectral de la luz. El siglo concluyó con el célebre experimento de Young de 1801 en el que se ponía de manifiesto la interferencia de la luz demostrando la naturaleza ondulatoria de ésta.

La primera mitad del siglo XIX estuvo dominada por el estudio de los fenómenos de la electricidad y el magnetismo. Coulomb, Luigi Galvani, Faraday, Ohm y muchos otros físicos famosos estudiaron los fenómenos dispares y contra intuitivos que se asocian a este campo.

En 1855 Maxwell unificó las leyes conocidas sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo en una sola teoría con un marco matemático común mostrando la naturaleza unida del electromagnetismo. Los trabajos de Maxwell en el electromagnetismo se consideran frecuentemente equiparables a los descubrimientos de Newton sobre la gravitación universal y se resumen con las conocidas, ecuaciones de Maxwell, un conjunto de cuatro ecuaciones capaz de predecir y explicar todos los fenómenos electromagnéticos clásicos. Una de las predicciones de esta teoría era que la luz es una onda electromagnética. Casi simultáneamente, Henri Becquerel descubría la radioactividad en 1896.

ANTECEDENTES

Se estima que en la fecha de 1880 casi toda la física ya estaba explicada mediante las leyes de Newton, las teorías de Maxwell sobre el electromagnetismo, y las teorías

termodinámicas de Bolzmann. Pero sin embargo, posteriores descubrimientos abrirían una brecha en esa ficticia seguridad

de conocimiento que revolucionaría el final del siglo XIX.

La física abarca a los esfuerzos realizados por las personas que han tratado de entender el porqué de la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el

paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, los fenómenos climáticos, las propiedades de los

materiales, etc.

DEFINICIÓN

Actualmente se entiende como la ciencia natural que estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones.

FÍSICA CLÁSICA

La física clásica se basa en los principios previos a la aparición de la mecánica cuántica. Incluye el estudio del electromagnetismo, la óptica, la mecánica y

dinámica de fluidos, etc. La física clásica se considera determinista (aunque no necesariamente computacionalmente predecible), en el sentido de que el estado de un sistema cerrado en el futuro depende exclusivamente del estado del

sistema en el momento actual. Estudios realizados hasta finales del siglo XIX, se infiere en ello acerca de la mecánica, la luz, el calor, el sonido, la electricidad y el magnetismo.

HISTORIA DE LA FISICA MODERNA:

La física moderna es la que estudia el comportamiento de las partículas subatómicas y los fenómenos que se dan entre la materia y la energía a esa escala.

La física moderna comienza desde comienzos del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía.

Max Planck propone el quantum de energía.Para explicar los colores del calor, de la materia incandescente, el físico alemán Max Planck asumió que la emisión y absorción de radiación ocurre en cantidades discretas y cuantificadas de energía. Su idea marcó el inicio la Teoría Cuántica de la materia y la luz.

El desarrollo de la Física Moderna se da a partir del inicio del Siglo XX demostrando que la Mecánica Clásica no es siempre aplicable. El estudio del movimiento de partículas, a velocidades comparables a la de la luz, y la investigación del mundo microscópico de los átomos, electrones, protones, y otras partículas, impulso el desarrollo de algunos campos de la Física Moderna, como son la Relatividad y la Mecánica Cuántica. La teoría de la Relatividad fue desarrollada por Albert Einstein (1879-1955). A partir de la cual llego a establecer algunas proposiciones teóricas, que fueron demostradas experimentalmente tiempo después. Una tercera aportación de la teoría de la Relatividad es que la luz se desvía de su trayectoria al pasar junto a cuerpos de gran masa.

RELATIVIDAD

- La Teoría de la Relatividad redefine el tiempo y el espacioAlbert Einstein publica su Teoría de la Relatividad Especial, la cual postula que nada puede moverse más rápido que la luz, que el tiempo y el espacio no son absolutos, y que la materia y la energía son equivalentes. (E=mc2)

- La Teoría de la Relatividad General reemplaza la Ley de Gravedad de NewtonAlbert Einstein extendió su Teoría Especial para describir la gravedad como una propiedad inherente del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Einstein reemplaza la Ley de Gravedad de Newton por una ecuación que explica la gravitación como una curvatura del espacio-tiempo. La teoría explica correctamente la desviación gradual de la órbita del planeta mercurio

MECANICA CUANTICA

Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden describir con las teorías que usamos para estudiar los cuerpos macroscópicos (como las rocas, los carros, las casas, etcEs decir en el mundo de los átomos siempre existe una INCERTIDUMBRE que no puede ser superada. La mecánica cuántica explica este comportamiento.

¿Qué DICE LA MECANICA CUANTICA?

El tamaño de un núcleo atómico es del orden de 10-13 centímetros. ¿Podemos imaginar esto? Muy difícilmente. Mucho más difícil aún sería imaginar cómo interactúan dos núcleos atómicos, o cómo interactúa el núcleo con los electrones en el átomo. Por eso lo que dice la mecánica cuántica muchas veces nos parece que no es 'lógico'. Veamos que propone la mecánica cuántica:

-El intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en paquetes de energía de cantidad discreta (Fuerzas e Interacciones)

-Las ondas de luz, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran partículas (fotones).

-Las partículas elementales, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran ondas.

-Es imposible conocer la posición exacta y la velocidad exacta de una partícula al mismo tiempo. Este es el famoso Principio de Incertidumbre de Heisemberg.

HISTORIA DE LA FÍSICA CONTEMPORANEA

La época contemporánea tuvo su inicio desde el año 1789 hasta nuestros días. La física

contemporánea es el inicio de un estudio que revolucionó el pensamiento y abrió las puertas hacia un futuro lleno de tecnología física.Posee diversas ramas las cuales tienen un inicio a partir de la época contemporánea, pues fue en esa época en la que los descubrimientos se dieron a conocer.

Dentro del campo de estudio de la Física contemporánea se encuentran:

•Termodinámica fuera de equilibrio: Mecánica Estadística - Percolación•Dinámica no lineal: Turbulencia – Teoría del caos – Fractales •Sistemas complejos: Socio física – Econofísica – Criticalidad autorganizada – Redes complejas•Física mesoscópica: Puntos cuánticos•Nano-Física: Pinzas ópticas

Los que aportaron en la época de la física contemporánea fueron:

• Antoine Henri Becquerel (1852-1908) francés

Premio Nobel de Física, con los esposos Curie, por sus descubrimientos sobre la radiactividad natural. Descubre las radiaciones producidas por el Uranio y experimenta que dichas radiaciones impresionan las placas fotográficas.

• Max Planck (1858-1947)

Realizó trabajos sobre termodinámica, radiación del cuerpo negro, electricidad y mecánica, y el autor de la teoría de los cuantos, que ha revolucionado la física moderna. Premio Nobel en 1918.

• Albert Einstein (1879-1955) alemán

En 1905 publicó su teoría de relatividad restringida. En 1916 vio la luz su nueva teoría de la relatividad generalizada. En 1921 obtuvo el Premio Nobel de la Física, por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico y sus trabajos en el campo de la física teórica. También realizó estudios sobre la desintegración atómica pues fue uno de los creadores de la bomba atómica.

• Niels Bohr (1885-1962) danés

Propuso un modelo atómico basado en la idea de la cuantificación, que permitió explicar el espectro del átomo de hidrógeno. Premio Nobel de Física en 1922.

• Luis de Broglie (1892-1887) francés

Descubridor del carácter ondulatorio del electrón. Premio Nobel de Física en 1929.

• Erwin Schrödinger (1887-1961) austríaco

Uno de los fundadores de la Física Cuántica. Premio Nobel de Física en 1933.

• Werner Heisenberg (1901-1976) alemán

Autor de un modelo estructural del núcleo atómico, actualmente admitido. Aplicó la

mecánica cuántica, al estudio del átomo y formuló el principio de indeterminación. Premio Nobel de Física en 1932.

• Aage Bohr (n. 1922) danés

Físico hijo de Niels B. Autor del modelo unificado del núcleo atómico. Premio Nobel de Física en 1975.