Consultar ensayos de calidad
El comportamiento de relojes y reglas de medir sobre un cuerpo de referencia enrotaciónEl comportamiento de relojes y reglas de medir sobre un cuerpo de referencia enrotación
Al tratar de experimentar con las reglas, y asignar valores a los radios y diámetros de la circunferencia del disco rotatorio se puede observar que mientras este en movimiento el disco al realizar las operaciones correspondientes el valor obtenido no será el famoso π sino que se obtendrá un número más grande. Mientras que al hacerlo en reposo si se llega a obtener el número π al realizar las operaciones correspondientes. Con ello queda probado que los teoremas de la geometría euclidiana no pueden cumplirse exactamente sobre el disco rotatorioni, en general, en un cuerpo gravitacional . el continuo euclidiano y el no euclidiano Nos plantea un ejemplo claro de un Después imaginemos que podemos construir una serie de varillas de igual tamaño y que además se pueden unir entre ellas por los extremos, así las comenzaremos a unir para formar cuadriláteros (cuadrados). De esta manera obtendremos una gran cuadricula sobre nuestra mesa de mármol a la que podemos llamar continuo euclidiano, la cual hasta el momento nos podría mostrar coordenadas de algún punto determinado funcionándonos Pero supongamos que la mesa se calienta en el centro y que nuestros trozos de varilla se dilatan, mientras que en el extremo no se eleva la temperatura y por lo tanto no hay dilatación de las varillas, entonces nuestros cuadros que hasta el momento de la dilatación eran perfectos, dejan de serlo, descomponiendo así nuestro plano cartesiano y por lo tanto nuestro sistema euclidiano. Lo que nos trae derecho se ha agregado un electrón al átomo y tendremosel ion (Li− ) con una carga en exceso de −1e. La fuerza de repulsión o atracción entre dos cuerpos cargados dependerá de la “cantidad neta de carga” que posean. Por carga neta se entiende la carga en exceso (positiva o negativa) que un cuerpo posee comparado con el mismo cuerpo neutro. Figura 3: Esquema de un átomo de litio neutro Li y los iones Li− y Li+ . Los electrones no tienen trayectorias deï¬nidas así que las curvas azules en la ï¬gura sólo tienen carácter esquemático. Sea positivo, done un electrón. Figura 4: Un cuerpo neutro posee la misma cantidad de cargas negativas que positivas. En un cuerpo con una carga neta, alguno de los dos tipos de cargas está en exceso. Carga positiva Carga neutra Carga negativa electrostática 33 1.1 Cuantización de la carga Los experimentos demuestran además que la carga está cuantizada. Esto quiere decir que la carga viene en múltiplos enteros de una carga elemental (e). Por ejemplo si un cuerpo tiene una carga neta Q, entonces necesariamente se cumple que Q = Ne donde N = 1, 2, 3, · · · es un número entero y e es la carga fundamental, que tiene un valor de 1.602 × 10−19 C. Donde la unidad de carga es llamada Coulomb (C). Esto quiere decir que no puede haber una carga más pequeña que 1.602 × 10−19 C. Coulomb (C) es la unidad de carga. Notar que la unidad de carga eléctrica (1 Coulomb) es una cantidad extremadamente grande, ya que son necesarios 6 × 1018 electrones para completar una carga de −1.0 C. Por ejemplo, si dos cargasde un Coulomb cada una están separadas un metro, entonces aplicando la ley de Coulomb, la fuerza de repulsión es aproximadamente 9 × 109 N. tEsto es alrededor de un millón de toneladas!. Para darse una idea átomo, se muestran en la tabla, las masas de los electrones, protones y neutrones junto con sus respectivas cargas. Partícula Masa (kg) Carga (C) electrón 9.11 × 10−31 −1.602 × 10−19 (−e) protón 1.673 × 10−27 +1.602 × 10−19 (+e) neutrón 1.675 × 10−27 0 EJEMPLO 1: Carga de electrones sCual es la carga total de 75.0 kg de electrones? Solución: La masa de un electrón es 9.11 × 10−31 kg, de tal manera que una masa M = 75 kg contiene N= M 75 kg = = 8.3 × 1031 electrones me 9.11 × 10−31 kg La carga de de un electrón es −e = −1.602 × 10−19 C, por lo tanto la carga de N electrones es Q = N (−e) = 8.3 × 1031 × (−1.602 × 10−19 C) = −1.32 × 1013 C Tabla 1: Masas y cargas de las partículas que forman un átomo. 34 electricidad y magnetismo fmf-144 (2014) 1.2 Ley de conservación de la carga Esta ley establece que la carga neta de un sistema aislado permanece constante. Si un sistema parte con un número igual de cargas positivas y negativas, no se puede hacer nada para crear un exceso de carga negativa o positiva en el sistema a menos que traigamos una carga desde afuera sistema (o quitar alguna carga sistema parte con una cierta carga neta (+ o −), porejemplo +100e, el sistema tendrá siempre +100e, a menos que se le permita al sistema interactuar con el exterior. 1.3 Tipos de materiales Las fuerzas entre dos objetos cargados pueden ser muy grandes. La mayoría de los objetos son eléctricamente neutros; tienen igual cantidad de cargas positivas que negativas. Los metales son buenos conductores de carga eléctrica, mientras que los plásticos, no fluye muy fácilmente en los aislantes comparado con los metales. Los materiales están divididos en tres categorías, dependiendo cuan fácilmente permitan el flujo de carga (ej. electrones) a los largo de ellos. Estos son: Tipos de materiales. Conductores - por ejemplo los metales. Semiconductores - el silicio es un buen ejemplo. Aisladores - por ejemplo: goma, Política de privacidad |
|