Introduccion: fundamentos físicos

Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Fundamentos fı́sicos
Yago Ascasibar
Introducción a la Astronomı́a
Programa Universidad para Mayores (PUMA)
UAM, 02/02/2012
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
1
Materia
2
Energı́a
3
Espacio y tiempo
4
Mecánica cuántica
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Materia
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
El átomo
Modelo de Rutherford
Introducción a la Astronomı́a
Descripción cuántica
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
El átomo
Protones
Número atómico (Z = Np )
Elementos quı́micos
Neutrones
Numero másico (A = Np + Nn )
Isótopos
Modelo de Rutherford
Electrones
Carga eléctrica (q = Np − Ne )
Iones
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿A quién le importan los protones?
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿A quién le importan los neutrones?
Los isótopos del carbono (Z=6)
12 C
6
13 C
6
14 C
6
(99%)
Decaimiento radiactivo del
14 C
6
(1%)
(' una parte por billón)
Introducción a la Astronomı́a
→
14 N
7
+e − + ν̄e
(τ = 5730 años)
Fundamentos fı́sicos
14 C
6
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿A quién le importan los electrones?
Espectro del hidrógeno (en emisión)
Espectro del hierro (en emisión)
Espectro del Sol (absorción y emisión)
Modelo de Rutherford
+
niveles de energı́a
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿A quién le importan los electrones?
Espectro de una galaxia espiral
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Moléculas
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Resumen
Protones
La tabla periódica
Neutrones
Isótopos
Electrones
Espectro
Modelo de Rutherford
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Energı́a
Introducción a la Astronomı́a
Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Las Leyes de Newton
Ley de la inercia
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo
o movimiento uniforme y rectilı́neo a no ser
que sea obligado a cambiar su estado por
fuerzas impresas sobre él.
Sir Isaac Newton (1643 – 1727)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Las Leyes de Newton
Ley de las fuerzas
El cambio de movimiento es proporcional a la
fuerza aplicada y a lo largo de la dirección en
que se imprime.
Sir Isaac Newton (1643 – 1727)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Las Leyes de Newton
Principio de acción y reacción
A toda acción corresponde una reacción igual
y contraria: las acciones mutuas entre dos
cuerpos siempre son iguales y dirigidas en
sentido opuesto.
Sir Isaac Newton (1643 – 1727)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿Qué es la energı́a?
Definición clásica
La energı́a es la capacidad para realizar un trabajo
(2000 kcal ' 2 kWh ' 8 millones de J )
Energı́a mecánica
Energı́a
electromagnética
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Fundamentos fı́sicos
Energı́a térmica
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿Qué es la energı́a?
Principio de conservación de la energı́a
La energı́a ni se crea ni se destruye;
únicamente se transforma.
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Energı́a y simetrı́a
Simetrı́a discreta
Amalie Emmy Noether (1882 – 1935)
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Fundamentos fı́sicos
Simetrı́a continua
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Energı́a y simetrı́a
Teorema de Noether
A toda simetrı́a le corresponde una cantidad
conservada.
Simetrı́a
Cantidad conservada
Traslación
Momento lineal
Rotación
Momento angular
Temporal
Energı́a
Amalie Emmy Noether (1882 – 1935)
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿Qué es la energı́a?
Definición matemática
La energı́a es la cantidad que se conserva cuando las
leyes fı́sicas no varı́an con el tiempo.
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Resumen
Leyes de Newton
Si no te empujan, tu velocidad permanece constante
Si una fuerza te empuja, te acelera en esa dirección
Si te empujan, tú también empujas (acción-reacción)
Energı́a
Capacidad para hacer un trabajo (i.e. fuerza)
Si las leyes fı́sicas no varı́an con el tiempo,
la energı́a se conserva
La luz es una forma de energı́a
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Espacio y tiempo
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Relatividad de Galileo
Galileo Galilei (1564 – 1642)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
La velocidad de la luz
Ecuaciones de Maxwell
La luz es una onda elctromagnética
Su velocidad de propagación es una
constante de la naturaleza
James Clerk Maxwell (1831 – 1879)
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
La velocidad de la luz
¿Quién tiene razón?
James Clerk Maxwell (1831 – 1879)
Galileo Galilei (1564 – 1642)
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
La velocidad de la luz
El interferómetro de Michelson y Morley
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Teorı́a de la Relatividad Especial
Estructura del espacio-tiempo
Transformaciones de Lorentz
Geometrı́a de Minkowski
Transformaciones de Lorentz
Tu regla es más corta que la mı́a
Tu reloj atrasa
Con esa birria de coordenadas, te sale
la misma velocidad de la luz que a mı́
Albert Einstein (1879 – 1955)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Teorı́a de la Relatividad Especial
Mecánica relativista
Correr engorda
No se puede ir más rápido que la luz
Materia y energı́a son la misma cosa
(E = mc 2 )
Albert Einstein (1879 – 1955)
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Teorı́a de la Relatividad General
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Teorı́a de la Relatividad General
Albert Einstein (1879 – 1955)
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Resumen
Relatividad Especial
El espacio y el tiempo están mezclados, y la
mezcla depende del observador
La materia es una forma de energı́a
Relatividad General
La gravedad se debe a la geometrı́a del espacio-tiempo
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
Mecánica cuántica
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
El modelo estándar de las partı́culas elementales
Materia
Fuerzas
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Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
El modelo estándar de las partı́culas elementales
Materia
Fuerzas
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Fundamentos fı́sicos
Materia
Energı́a
Espacio y tiempo
Mecánica cuántica
¿Una teorı́a del todo?
Muchas gracias
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