Semana 13

Semana 13

Postulados de la relatividad especial y sus consecuencias. 

La teoría especial de la relatividad, también llamada teoría de la relatividad restringida, es una teoría física publicada en 1905 por Albert Einstein. Surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de sacar todas las consecuencias del principio de relatividad de Galileo, según el cual cualquier experiencia hecha en un sistema de referencia inercial se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial. La teoría especial de la relatividad estableció nuevas ecuaciones que permitían pasar de un sistema de referencia inercial a otro. Las ecuaciones correspondientes conducen a fenómenos que chocan con el sentido común, siendo uno de los más asombrosos y más famosos la llamada paradoja de los gemelos.

El poder del argumento de Einstein está en la manera como deriva en resultados sorprendentes y plausibles a partir de dos simples hipótesis y como estas predicciones fueron confirmadas por las observaciones experimentales.
Las consecuencias de esta teoría son inimaginables:

• Un intervalo de tiempo medido en tierra no es igual al mismo intervalo medido desde un móvil
• Una distancia medida en tierra no es igual a la misma distancia medida desde un móvil
• La masa y la energía son conceptos equivalentes. La masa puede convertirse en otras formas de energía (como, por ejemplo, ondas de luz) y al contrario. De aquí sale la famosa fórmula.

Equivalencia entre la masa y la energía y sus consecuencias practicas 

Además de la dilatación y contracción del tiempo y del espacio, la teoría de la relatividad predice un efecto que, en un principio, parecía un resultado puramente formal, pero que algunos años más tarde modificó fundamentalmente el curso de la historia. Einstein se dio cuenta de que la masa y la energía de un cuerpo aparecen siempre unidas de una manera muy conspicua en las ecuaciones de su teoría. Esto le condujo a afirmar que existe una equivalencia entre la masa y la energía:

Donde E es la energía de un cuerpo, m su masa y c2 la velocidad de la luz elevada al cuadrado.

La fórmula de Einstein E = mc2 afirma que un solo kilogramo de materia equivale aproximadamente a toda la energía que se consume en la Tierra en una hora.

Algunas veces, la fórmula de Einstein se interpreta en el sentido de que un cuerpo que se mueve aumenta su masa, adquiriendo una nueva masa m' dada por la fórmula:

Sin embargo, es más conveniente interpretar esto como un aumento de energía del cuerpo, ya que en la práctica, la masa de un cuerpo en movimiento no se puede medir sin ambigüedades.

La energía está dotada de una especie de inercia, y es equivalente a la materia.

La masa de un cuerpo en movimiento aumenta con la velocidad.

Evolución de la ciencia.

Con relación a los estudios del origen del universo y del universo en general, existe una gran cantidad de científicos y avances en esta materia que hacen aceptar casi sin reserva el big bang, el universo en expansión, las cuerdas cósmicas, o las fuerzas inmutables que hay en este universo cambiante, los nombres de Carl Sagan Humbert Reeves o Stephen Hawking, son tan populares como los de un famosos artista. La medicina y la genética pareciera ser una de las ciencia que más sorpresa nos da, a la clonación, al momento solo comprobada de la Oveja Dolly, se suma las actuales noticias sobre la clonación humana, o a la noticia no menos importante de dilucidar el genoma humano, con lo cual se comienza a abrir un camino de futuros grandes descubrimientos en medicina y calidad de vida humana.
La ciencia y su rápido desarrollo plantean a las sociedades importantes dilemas éticos y morales, que aun no han sido resueltos, incluso postulamos no ha existido una correspondencia entre el adelanto científico y una teoría filosófica con relación a estos avances. Hecho que debería comenzar lo más pronto posible como forma de generar un crecimiento científico integral. Ya que también postulamos que el desarrollo de la ciencia en su acepción más amplia es la justificación del porque de los cambios y adelantos, y como estos son comprendidos por las personas y como van en directo beneficio de su calidad de vida.

SEMANA13 SESIÓN 37	Física 2 UNIDAD 6: FÍSICA Y TECNOLOGÍA CONTEMPORÁNEAS
contenido temático	6.7 Postulados de la relatividad especial y sus consecuencias.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Comprende algunas implicaciones de la constancia de la velocidad de la luz. Procedimentales ·       Elaboración de indagaciones bibliográficas y resúmenes. ·       Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -          PC, Conexión a internet De proyección: -          Cañón Proyector Programas: -           Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -          Indagaciones Bibliográficas acerca del tema.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA -          El Profesor   solicita a los alumnos que completen las preguntas siguientes: -          ¿Cuáles fueron los postulados de Albert Einstein? ¿Qué dice la teoría de la relatividad especial? ¿Cuáles son los postulados de la relatividad especial? ¿Cuáles son los modelos matemáticos que representan los postulados? ¿En qué consiste la equivalencia entre la masa y la energía? ¿Cuáles son las consecuencias prácticas de la equivalencia masa-energía? ¿Cómo han evolucionado las ciencias físicas? 5 1 6 2 4 3 No existe un sistema inercial de referencia privilegiado, que se pueda considerar como absoluto. Postulados de la relatividad especial 1. Primer postulado (principio de relatividad) La observación de un fenómeno físico por más de un observador inercial debe resultar en un acuerdo entre los observadores sobre la naturaleza de la realidad. 2. Segundo postulado (invariabilidad de c) La Luz siempre se propaga en el vacío con una velocidad constante c que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor. La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein. indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente en mecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado: Equivalencia entre masa y energía fue demostrada en el laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Con esta teoría se obtienen órbitas planetarias muy similares a las que se obtienen con la mecánica de Newton. Uno de los puntos de discrepancia entre ambas, la anormalmente alargada órbita del planeta Mercurio, que presenta un efecto de rotación del eje mayor de la elipse (aproximadamente un grado cada diez mil años) observado experimentalmente algunos años antes de enunciarse la teoría de la relatividad, y no explicado con las leyes de Newton, sirvió de confirmación experimental de la teoría de Einstein. La ciencia y su rápido desarrollo plantean a las sociedades importantes dilemas éticos y morales que aun no han sido resueltos, incluso correspondencia entre el adelanto científico y una teoría filosófica con relación a estos avances. -          Los alumnos discuten en equipo y presentan sus respuestas y se lleva a cabo una discusión extensa. -          FASE DE DESARROLLO Calcular la energía producida por la masa de uranio, en función de la ecuación de Albert Einstein: E = mC2 (En la fórmula anterior donde la velocidad de la luz ©se expresa en m/s, la energía € en J y la masa (m) en kg). Equipo Masa en gramos de uranio Energía Producida Joule 1 1g E=1(299.792.458 m/s)2= 8.987551787x1016 2 2g E= 2(299.792.458 m/s)2=  1.79751035717 3 3g E= 3(299.792.458 m/s)2= 269630.37059x1017 4  4 g E=4( 299.792.458 m/s)2 = 3.5950207115x1017 5 5g E=5(299.792.458 m/s)2=4.493775894x1017 6 6g E=6(299.792.458 m/s)2=5.392531072x1017 El Profesor  presenta a los alumnos el video “El modelo cuántico”, los alumnos               Elaboran un resumen de acuerdo a las indicaciones del Profesor. -          El Profesor solicita a los alumnos que se numeren en forma consecutiva, y de acuerdo a su número dibujen el modelo atómico del elemento  empleando el modelo considerando los parámetros cuánticos s, p d, f. El método permitirá a los alumnos, tener un panorama de los temas que se desarrollaran durante el curso.(Que, cuando, como y donde) FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

SEMANA13 SESIÓN 38	Física 2 UNIDAD 6: FÍSICA Y TECNOLOGÍA CONTEMPORÁNEAS
contenido temático	6.8 Equivalencia entre la masa y la energía y sus consecuencias prácticas. 6.9 Evolución de la ciencia.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Conoce la interpretación relativista de la relación masa-energía y su aplicación en la producción de energía nuclear. Procedimentales ·       Elaboración de indagaciones bibliográficas y resúmenes. ·       Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -          PC, Conexión a internet De proyección: -          Cañón Proyector Programas: -           Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -          Indagación bibliográfica sobre la evolución de la ciencia.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA  El Profesor solicita a los alumnos  desarrollar el tema evolución de la Ciencia, de acuerdo a los ciclos: Evolución  de la  ciencia Preguntas De la Prehistoria al siglo XVII Del  Siglo XVII-XIX Siglo XIX Siglo XX Siglo XXI Equipo 6 2 1 3 5 Respuesta En el siglo XVI nacieron algunos personajes como Copérnico, Stevin, 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 (ley de Boyle-Mariotte). En óptica, René Descartes estableció la ley de la refracción de la luz, formuló una teoría del arco iris y estudió los espejos esféricos y las lentes. 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. A finales del siglo XVII la física comienza a influir en el desarrollo tecnológico permitiendo a su vez un avance más rápido de la propia física. El desarrollo instrumental (telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo de experimentos cada vez más sofisticados permitieron obtener grandes éxitos como la medida de la masa de la Tierra en el experimento de la balanza de torsión. También aparecen las primeras sociedades científicas como la Royal Society en Londres en 1660 y la Académie des sciences en París en 1666 como instrumentos de comunicación e intercambio científico, teniendo en los primeros tiempos de ambas sociedades un papel prominente las ciencias físicas. En el siglo XVII 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. René Descartes estableció la ley de la refracción de la luz, formuló una teoría del arco iris y estudió los espejos esféricos y las lentes. Fermat enunció el principio de la óptica geométrica. A finales del siglo XVII la física comienza a influir en el desarrollo tecnológico permitiendo a su vez un avance más rápido de la propia física. A partir del Siglo XVIII Boyle y Young desarrollaron la termodinámica. La investigación física de 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 contraintuitivos que se asocian a este campo La investigación física de 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 contraintuitivos 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 Una de las predicciones de esta teoría era que la luz es una onda electromagnética. Este descubrimiento de Maxwell proporcionaría la posibilidad del desarrollo de la radio unas décadas más tarde por Heinrich Hertz en 1888. El desarrollo de la teoría de la relatividad y el comienzo de la mecánica cuántica. En 1905 Albert Einstein, formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula ecuaciones diferentes para la transformación de movimientos cuando se observan desde distintos sistemas de referencia inerciales a aquellas dadas por la mecánica clásica. Ambas teorías coinciden a velocidades pequeñas en relación a la velocidad de la luz La física sigue enfrentándose a grandes retos, tanto de carácter práctico como teórico, a comienzos del siglo XXI. El estudio de los sistemas complejos dominados por sistemas de ecuaciones no lineales, tal y como la meteorología o las propiedades cuánticas de los materiales que han posibilitado el desarrollo de nuevos materiales con propiedades sorprendentes. A nivel teórico la astrofísica ofrece una visión del mundo con numerosas preguntas abiertas en todos sus frentes, desde la cosmología hasta la formación planetaria. La física teórica continúa sus intentos de encontrar una teoría física capaz de unificar todas las fuerzas en un único formulismo en lo que sería una teoría del todo. Entre las teorías candidatas debemos citar a la teoría de supercuerdas. -          Los alumnos discuten en equipo y presentan sus respuestas y se lleva a cabo una discusión extensa. El método permitirá a los alumnos, tener un panorama de los temas que se desarrollaran durante el curso de la ciencia.(Que, cuando, como y donde)      FASE DE DESARROLLO 1.- Simulación del experimento de Michelson-Morley y otro simulador: http://www.elortegui.org.es/ciencia/joomla/datos/2BACHFIS/05moderna.html Equipo Angulo de rotación (grados) Imagen   en el simulador 1 0 2 30 3 60 4 90 5 120 6 150 Medición de la velocidad de la luz, cambiando el ángulo de rotación en el disco del experimento de Michelson-Morley. 2.- Dilatación del tiempo. "Simulador de dilatación relativista del tiempo" http://www.walter-fendt.de/ph14s/timedilation_s.htm Una nave espacial está volando a una distancia de 5 horas-luz de la Tierra hasta el planeta Plutón. La velocidad puede ser regulada con el botón superior. La aplicación demuestra que el reloj de la nave va más lento que los dos relojes del sistema en el que la Tierra y Plutón están en reposo. Equipo Velocidad de la luz Imagen   en el simulador 1 .4 C 2 .5C 3 .6C 4 .7C 5 .8C 6 .9C -          http://avibert.blogspot.com/2010/08/relatividad-especial-teoria-de-albert.html FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

Recapitulación 13

Resumen del martes y jueves

Equipo	1	2	3	4	5	6
Resumen	El día martes en la clase de física entregamos las indagaciones como cada semana, también realizamos una actividad en la cual teníamos que calcular la equivalencia de la masa y la equivalencia del plutonio, el día jueves no hubo clase de física y eL día viernes investigamos sobre la evolución de la física en el siglo XIX.	El martes revisamos las indagaciones y realizamos una actividad en la calculamos lo equivalente de la masa del plutonio y el jueves no tuvimos clase porque el profesor se fue a la caseta de las ciencias y hoy hicimos la recapitulación.	El día martes se revisaron las indagaciones de  semana sobre los postulados de la relatividad y la equivalencia entre la masa y le energía y calculamos la equivalencia de la masa y energía del plutonio. El día jueves fuimos a una entrevista de jóvenes a la investigación, el día viernes hicimos la actividad del jueves en donde indagamos sobre la evolución de la  física en la ciencia en el siglo XX.	El día martes se revisaron las indagaciones de la semana  sobre la relatividad y realizamos la actividad de equivalencia de masa y energía. Y el día jueves  fuimos  a entrevista  de jóvenes a la investigación, y el día viernes se realizo la recapitulación.	El martes checamos las indagaciones sobre relatividad e hicimos una actividad sobre la  equivalencia de masa y el el jueves no tuvimos clase ya que el profesor asistió a una entrevista de alumnos a la investigación, y el día viernes realizamos la recapitulación de los dos días de clases.	El día martes en la clase entregamos las indagaciones de la semana, se realizo una actividad sobre los postulados de la relatividad y la equivalencia entre la masa y la energía plutonio. El día jueves no hubo clases por motivos extraescolares.