En esta parte les mostrare detalladamente cada uno de esos aportes que llevaron a la física por un nuevo camino
El movimiento browniano
Roberto Brown (1773-1858), médico y botánico escocés, hizo un importante descubrimiento en 1827 cuando observaba al microscopio una suspensión de granos de polen de clarkia pulchella: éstos, lejos de permanecer quietos, se movían continuamente, al azar, cambiando su posición sin cesar en un movimiento realmente caótico. Este movimiento es debido a los impactos de las partículas invisibles constituyentes del agua, las moléculas, con las partículas relativamente grandes que forman la suspensión (en este caso los granos de polen). Albert Einstein explicó teóricamente el movimiento browniano en 1905 y el francés Perrin llevó a cabo posteriormente las experiencias definitivas (la teoría cinética de la materia tenía entonces una importantísima prueba experimental a su favor; y ello poco después del suicidio de Boltzmann). la siguiente imagen refleja el movimiento browniano tridimensional
La relatividad general
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein es uno de los logros más imponentes de la física del siglo veinte. Publicada en 1916, explica lo que percibimos como fuerza de gravedad. De hecho, esta fuerza surge de la curvatura del espacio y del tiempo.
Einstein propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y estirar, formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se muevan por estas "rutas" curvas. Así que aunque la Tierra parezca moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
el vídeo explica claramente la relatividad general y muestra como el científico hizo eficaz este descubrimiento.
la relatividad especial
La teoría de la relatividad especial, formulada por Albert
Einstein en 1905, constituye uno de los avances científicos más importantes de
la historia. Alteró nuestra manera de concebir el espacio, la energía, el
tiempo y tuvo incluso repercusiones filosóficas, eliminando la posibilidad de un
espacio/tiempo absoluto en el universo.
Se complementa con la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, algo más compleja y que
pretende aunar la dinámica newtoniana con parte de las consecuencias de la
primera teoría especial.00
Con la teoría de la relatividad
especial, la humanidad entendió que lo que hasta ahora había dado por sentado
que era una constante, el tiempo, era en realidad una variable. No sólo eso,
sino que el espacio también lo era y que ambos dependían, en una nueva
conjunción espacio-tiempo, de la velocidad.
Equivalencia masa-energía
Después de que Einstein completara su artículo
sobre la teoría especial de la relatividad en 1905 descubrió una consecuencia
más de los postulados de la relatividad que presentó, como una idea de último
momento, en un artículo de solo tres páginas posteriores ese mismo año. Desde
el punto de vista del efecto de la física en la historia mundial, resultó ser
el más significativo de todos sus hallazgos: la equivalencia entre masa y
energía.
Sabemos que cuando se realiza trabajo sobre un
objeto, como golpear una pelota de tenis con una raqueta, el objeto adquiere
energía. En la teoría de la relatividad, el aumento de la velocidad y, por lo
tanto, el aumento de la energía cinética de una pelota de tenis o de cualquier
otro objeto, da como resultado un aumento de la masa (o inercia), aunque
en el día a día suele ser solo un aumento infinitesimal.
Al examinar esta relación entre velocidad relativa
y masa efectiva con más detenimiento Einstein descubrió que cualquier aumento
en la energía de un objeto debería producir un aumento de la masa medida; este
incremento de energía daría igual si se hace acelerando el objeto, o calentándolo,
o cargándolo con electricidad, o simplemente realizando trabajo elevándolo en
el campo gravitacional de la Tierra. En resumen, Einstein descubrió que un
cambio en la energía es equivalente a un cambio en la masa.
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| Esta fórmula establece que la energía equivalente (E) se puede calcular como la masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c = aproximadamente 3 × 108 m/s) en el siguiente vídeo se puede apreciar de forma segura lo expuesto anteriormente. |
el efecto fotoeléctrico
La emisión de electrones por metales
iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo
XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un
material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o
emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:
- Para
cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación
electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por
más intensa que sea la radiación.
- La
emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la
radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía
disponible para liberar electrones.
En los metales hay electrones que se
mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones
no escapan del metal a temperaturas normales por que no tienen energía
suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los
electrones "evaporados" se denominan termoelectrones, este es el tipo
de emisión que hay en las válvulas electrónicas. Vamos a ver que también se
pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal
de la energía de radiación electromagnética.
El objetivo de la práctica simulada es
la determinación de la energía de arranque de los electrones de un metal, y el
valor de la constante de Planck. Para ello, disponemos de un conjunto de
lámparas que emiten luz de distintas frecuencias y placas de distintos metales
que van a ser iluminadas por la luz emitida por esas lámparas especiales.
esto fueron los aportes mas importantes de albert einstein a la física
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