Dudas simples de Física

elderaine #1 Sep '15

Bueno haciendo caso a Duronman y perdón por el retraso, abro la sección de física de pregúntale a mv.

Estoy disponible entre semana casi a diario, pero prometo contestar al menos una vez a la semana, estoy escribiendo la tesis doctoral y viene bien estar entretenido. Como hay más físicos/ingenieros invito a todo el mundo a participar. Preguntas de matemáticas y astronomía .

Mi especialidad son los neutrinos, que se que son bastante populares pero se aceptan preguntas sobre cualquier campo de la física. No se trata de resolver deberes

Preguntas posibles:

Qué es el Boson de Higgs?
Por qué se escucha un estruendo al romper la barrera del sonido?
Qué narices es eso de los neutrinos?

Preguntas que serán ignoradas:

Cómo se resuelve este ejercicio del Tipler-Mosca?
Cómo se calcula el campo eléctrico producido por una espira?

Libros de Física
The Feynman Lectures on Physics
Tipler/Mosca
Física Universitaria de Sears & Zemansky 12Ed - Vol 1 y 2

Aviso desde la moderación a navegantes

Este es el hilo de dudas simples de física. Lo que se logra preguntando dudas complejas aquí es que otra gente con dudas más sencillas no las transmitan por pensar que pueden quedar en "evidencia" dada la "sencillez" de su pregunta; y nada más lejos de la realidad.

Para algo concreto más allá de lo simple, recomendamos crear un nuevo hilo. Intentemos fomentar que la gente que tenga dudas simples de matemáticas vengan a este hilo. Quienes tengan dudas simples de física a este otro. Y quienres deseen una explicación sencilla de algún fenómeno a este otro. Intentemos hacer de Ciencia un subforo accesible y donde todos sientan que pueden aportar.

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B

[Borrado] #2 Sep '15

Que haces tu exactamente? No tiene nada que ver con el tema pero weno xd

B

[Borrado] #3 Sep '15

Que sentido tienen las dimensiones extra en la teoria de cuerdas o en quantum loop gravity? Que significa eso de que son dimensiones "compactificadas"?

3 respuestas

eXtreM3 #4 Sep '15

#3 Dudas simples de Física.

12 1 respuesta

B

[Borrado] #5 Sep '15

#4 simples son, quizas no son sencillas xD, pero dudo que la respuesta sea mucho mas rebuscada que si preguntamos "que son los neutrinos?"

1 respuesta

snoxx #6 Sep '15

Teniendo la wikipedia me parece una perdida de tiempo ponerse a responder a ciertas cosas.

1 respuesta

B

[Borrado] #7 Sep '15

#6 discrepo, creo que si te lo explica alguien que ya le ha dado vueltas sera mas capaz de ver donde puede ser que tengas el problema de entendimiento. Cada persona aprende las cosas de manera distinta y a ti te puede ir mejor la wikipedia pero no a todos. Por no decir que la mayoria de articulos de la wikipedia estan bien como introduccion pero si crees que solo con leerlo ya lo entiendes estas equivocado (al menos en matematicas). Pero bueno que este no es el hilo de "debatamos sobre la utilidad de este hilo" asi que cada uno que se quede con su opinion mientras no haga daño a nadie.

Por cierto que no lo he dicho antes, sobre relatividad general contad conmigo para responder dudas.

#1 sobre neutrinos, (mas o menos) en qué se diferencia la fuerza fuerte y la fuerza débil? Nunca lo he entendido.

5 1 respuesta

elderaine #8 Sep '15

#3 Voy a dar una respuesta simple a esa pregunta sin entrar en mucho detalle ya que no soy experto en el tema

Básicamente el problema que tienes en Física es resolver los Lagrangianos usando teorías de perturbaciones

Donde LSM es el lagrangiano del modelo estándar y P(o1) es la perturbación de mayor orden para el caso concreto, ST o QLG.

Pues bien, si coges el espacio-tiempo como un vector de n dimensiones, las soluciones que se dan a esos casos concretos son de N > 4. El sentido de las dimensiones compactificadas es que no son dimensiones espaciales sino que son dimensiones de otra clase, por donde las fuerzas, o ciertas fuerzas se disipan.

#7 La diferencia fundamental entre las fuerzas fuerte y débil es la siguiente

La fuerza fuerte es la atracción que sienten los quarks para formar hadrones: protones, neutrones, etc.

La fuerza débil es la que domina las desintegraciones nucleares y transforma a los quarks, el caso estándar es la desintegración de tipo beta:

neutrón se desintegra en protón, electrón y antineutrino electrónico

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mTh #9 Sep '15 Frodo Bosón

Oye, pues yo tengo una pregunta facil facil....

Como le ha venido a la posibilidad de neutrinos esteriles la masa del Higgs? Le viene bien, le da igual? Prefiere que sea más alta?

2 respuestas

Panch #10 Sep '15

El concepto "simple" en estos hilos se está disipando bastante xD

Aunque también es cierto que para las dudas realmente simples con un googleo rápido...

Fudan #11 Sep '15

¿Por qué acelerar una partícula hasta alcanzar c requiere una cantidad infinita de energía, pero los fotones tienen tanta facilidad para alcanzarla?

2 respuestas

Baltar #12 Sep '15

¿Hasta qué punto se ha demostrado la veracidad sobre la existencia de los taquiones y su capacidad de retroceder en el tiempo?

1 respuesta

B

[Borrado] #13 Sep '15

#11 respuesta corta: Los fotones no tienen masa!
Respuesta larga: La energia es un concepto local, eso significa que no es invariante respecto a cambios de referencia, por tanto tienes que definir en que sistema de referencia estas midiendo esta energia. Lo que si es invariante es la masa "en reposo" (la masa propia del cuerpo, mientras que la masa relativistica cambia con la velocidad del sistema de referencia). Asi que usando eso ves que conforme la velocidad del cuerpo relativa al sistema de referencia tiende a c, la energia del cuerpo medida en tu sistema de referencia tiende a x/0 -> infinito. En cambio con un foton tienes 0/0, que es una indeterminacion y ahi tienes que usar la relacion de Planck.

Si he dicho algo mal #9 se aceptan correcciones, que con la parte matematica me aclaro mas que con la interpretacion fisica...

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elderaine #14 Sep '15

#9 Maldito, dejo esa pregunta en standby hasta que encuentre a algún especialista al que poder preguntar

#11 La velocidad que alcanza un objeto de masa m0 en reposo, con una energía total E es

donde

Esto quiere decir que necesitas una energía infinita para igualar la velocidad c. Para los fotones la velocidad siempre es c y la energía afecta a la frecuencia de la onda y no a la velocidad de propagación.

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mTh #15 Sep '15 Frodo Bosón

Me cago en vuestra manía de mencionar la masa en reposo xD.

No hay mucho que añadir. Quizá que la consecuencia de que los fotones sean "distintos" viene de la propia elaboración de relatividad (especial en particular), ya que al partir directamente con "La velocidad de la luz en el vacio es c desde cualquier sistema de referencia" es normal que v=c se convierta en un polo de la misma.

Es habitual que si partes de una condición de ese estilo al desarrollar las cosas te quede eso como un caso especial, en cierto modo no contenido en la misma, y para los cuales tienes que sacar predicciones de forma indirecta.

Lo único que vale para todo es E² = (mc²)² + (pc)² . Para p=0 recuperas el caso de las partículas en reposo y para m=0 recuperas el caso del fotón.

#12

Hasta ninguno. Entendidos como "partículas que se mueven más rápido que la luz", no existe ningúna prueba experimental de su existencia ni ningún modelo serio. Ha habido algun experimento pequeñito buscando cosas parecidas, pero ningún resultado.

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B

[Borrado] #16 Sep '15

La gravedad tmb esta limitada a la velocidad de la luz?

1 respuesta

mTh #17 Sep '15 Frodo Bosón

#16

En que sentido?

La gravedad afecta a las partículas sin masa.

La gravedad en relatividad general esta hecha de tal manera que la presencia de las masas lo que hace es "modificar" el espacio tiempo por el que viajan las partículas, los fotones, tengan o no velocidad c, se siguen moviendo por ese espacio, y por lo tanto, sus trayectorias no son las mismas por un espacio "vacio" que por un espacio en el que se encuentran objetos masivos.

1 respuesta

E

elraro #18 Sep '15

Hablando de gravedad, siempre hay gravedad? O la gravedad 0 pura como tal existe?

1 respuesta

B

[Borrado] #19 Sep '15

#17 ya pero alo que me refiero es si se 'crea' una masa en un punto del espacio, la deformacion de este que afecta a los demas objetos es instanea o que?

2 respuestas

mTh #20 Sep '15 Frodo Bosón

#19

No. No existe acción a distancia instantanea en relatividad general. La máxima velocidad de cualquier interacción o transmisión de información es siempre c. Buscaté cosas sobre ondas gravitatorias que sería el término general para eso.

El como exactamente se transmite la deformación en el espacio es algo que no se entiende muy bien de todas formas ya que nos falta entender como se puede formular e interpretar la partícula que se encargaría de la misma (Vamos, el gravitón, para el cual no existe teoría todavía) y tampoco hay pruebas experimentales de ondas gravitatorias.

#18

En un espacio sin masas, el espacio no esta deformado, por lo que los fotones se moverían por el espacio normal sin deformar. Ahora, al final siempre puedes decir que hay masas (aunque estes muy lejos) porque el universo no esta vacio pero vamos, es una cuestión de precisión. No es que en un momento determinado la interacción gravitatoria decida, hasta aquí voy y me paro XD. Simplemente es que la deformación es tan pequeña que es inapreciable para lo que estas haciendo.

Yo con esto siempre digo lo mismo (punto de vista experimental) si tu experimento es incapaz de diferenciar entre un caso y otro, es que es irrelevante.

1 respuesta

B

[Borrado] #21 Sep '15

#19 #20 bueno, no se entiende en el sentido de gravitones como dices tu, pero en el sentido matematico se transmite siguiendo las ecuaciones de Einstein que basicamente son ecuaciones de transporte/difusion de la metrica y te acaban quedando unas ecuaciones de ondas no lineales (por ejemplo la ecuacion de Klein Gordon) que implican que una perturbacion en un punto del espaciotiempo se propaga como una onda (una vez tienes separado el espaciotiempo en espacio+tiempo).

Yo lo que no entiendo es por que de todas las fuerzas la unica que consideramos que modifica el espaciotiempo es la gravedad. Nunca he visto de donde sale esa idea.

1 respuesta

mTh #22 Sep '15 Frodo Bosón

#21

Porque necesitas spin 2 para interaccionar con la métrica no?

Eso es lo único que se tiene más o menos claro de gravedad cuántica, que tiene que tener spin 2 xD.

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B

[Borrado] #23 Sep '15

#22 aha, claro es que de particulas no se absolutamente nada... Tendre que hacer cuantica en algun momento de mi vida xD.

B

[Borrado] #24 Sep '15

Entonces la gravedad al fin y al cabo es una onda que se mueve a c? Y si choca con otra onda?

1 respuesta

B

[Borrado] #25 Sep '15

#24 la gravedad yo no diria que es una onda que se mueve a c. Basicamente la gravedad o lo que entendemos por gravedad no es mas que seguir las geodesicas en el espacio tiempo. Asi, entre dos eventos espaciotemporales si no hay ninguna fuerza externa seguiremos la geodesica (el camino mas "largo", entendido como el que maximiza el tiempo propio, entre dos puntos) y esta geodesica viene determinada por la distribucion de energia-estres que hay en el espaciotiempo. El propio movimiento cambia la configuracion de energia-estres y por tanto la geometria (y las geodesicas) del espaciotiempo y estos cambios se propagan como una onda no lineal. Si hay cambios en dos puntos del espaciotiempo ponle y estas propagaciones chocan pues en principio no pasa gran cosa, se superponen los cambios (bueno, si estan muy lejos puedes considerar que se superponen por aproximacion lineal) y como normalmente estas ondas gravitatorias son muy tenues, pues pasa poca cosa. No obstante tengo que decir que si por algun motivo (ponle agujero negro binario + estrella de neutrones) hay ondas gravitatorias muy potentes que chocan en un punto pueden crear (matematicamente hablando) turbulencias en el espaciotiempo e incluso un agujero negro de la nada (mas bien una superficie atrapada, que segun la hipotesis de la censura cosmica sera basicamente lo mismo que un agujero negro). Pero este ultimo caso no se ha observado nunca y es posible que a ese nivel de energia de las ondas gravitatorias entren en juego otras teorias.

Como nota a;adir que este concepto de las geodesicas como "maximiza el tiempo propio" es lo que permite resolver la paradoja de los gemelos.

Fudan #26 Sep '15

Entonces si la luz siempre se propaga a c (en el vacío) desde cualquier sistema de referencia, si suponemos que una nave va a c y dispara un haz de luz, ¿esa luz se estaría alejando también a c respecto de la nave?

La verdad que la relatividad es un insulto al sentido común, eh.

1 respuesta

mTh #27 Sep '15 Frodo Bosón

#26

Lo primero es que hay que aclarar que no tiene sentido siquiera definir un observador a velocidad c en relatividad general. En relatividad general los observadores solo pueden moverse a velocidades inferiores a c, que esta reservada a los fotones y otras partículas sin masa.

No puedes hacer el juego de "pero que pasa si considero al fotón el observador", no funciona así la cosa, es otra consecuencia de hacer la propagación de la luz "especial".

Pero bueno, el juego lo puedes hacer a cualquier velocidad inferior. Si yo cojo una nave moviendose a 0.99c, y esta lanza un rayo de luz (oh oh oh), esa luz estará alejándose a c respecto de la nave y se movera a c respecto a cualquier observador que puedas imaginar.

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T-1000 #28 Sep '15 en la nevera

Me apasiona la física del bombardeo cinético desde una estación en orbitra sobre la Tierra.

Por ejemplo, esto es verdad? Si un kilogramo de masa se acelerara al 99% de la velocidad luz, la explosión de impacto sería de 132 megatones.

1 respuesta

Krakken #29 Sep '15

Yo para entender bien la gravedad y la relatividad especial y general uso estos enlaces, a ver que os parecen, creo que son muy accesibles.

Relatividad especial para tontos parte I
Relatividad especial para tontos parte II

Por decirlo de una manera muy sencilla, Einstein con la Relatividad Especial demostró matemáticamente que nada con masa puede viajar a la velocidad de la luz y mucho menos superarla, pues requiere de energía infinita. Como esto contradecía la ley de la gravedad según Newton, formuló diez años después la teoría de la Relatividad General, que viene a decir que la gravedad no es una atracción como la magnética, sino una perturbación en el plano espacio-tiempo.

El "error" de Newton fue considerar el tiempo algo ajeno a las tres dimensiones físicas además de constante y objetivo. Einstein cambia la idea diciendo que el tiempo es una dimensión no física pero ligada a las tres físicas, y de esa forma se altera junto a ellas para respetar el límite de la velocidad de la luz.

También la gravedad altera el tiempo, como muestra la peli Interestellar. Si soltamos un reloj directo hacia un agujero negro, según se acerca al horizonte de sucesos, el tiempo transcurre más despacio. Una vez llegue al horizonte, la gravedad es tan fuerte que el tiempo se detiene. Lo que pasa a partir de ese momento nuestra física no puede explicarlo porque el tiempo está detenido. Nos pasa un poco como la paradoja de de Zenón de Elea sobre Aquiles y la tortuga, que las matemáticas de los antiguos griegos no podían explicar como el corredor alcanza y supera a la tortuga.

Estos vídeos pueden explicarlo mucho mejor que yo xD

Este otro de explainers no está mal, aunque creo que lo simplifican demasiado y no tienen en cuenta bien las fuerzas vectoriales del ejemplo

Tengo hace tiempo pensado abrir un hilo sobre cuántica con vídeos así para entenderlo mejor todos, y también la teoría de la cuerda. Entre todos podríamos hacer algo interesante y sobre todo corregirme porque no soy físico ni nada parecido xD

Aquí dejo esto de anticipo

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enganxado #30 Sep '15

#28 Calculemos-lo, que hoy no he tenido clases y tengo mono.

Primero, no tenia ni idea de la cantidad de energia que es un megatón, segun wiki:
"Un megatón de TNT equivale a 4,184 ×10¹⁵ J"

Luego usando la energia cinetica, suponiendo que el choque es perpendicular al suelo y que la energia cinetica de la massa acelerada al final es 0 (transfiere toda su energia con el impacto):

E = 1/2mv² = 1/2(0.99310⁸)² = 0,984.5*10¹⁶ J

Ami me salen 40 megatones aproximadamente, si se me ha colado algo en el calculo yo no lo he visto.

Aproximadamente, bastante aproximadamente... Lo mas probable es que a esta velocidad tuvieramos efectos de fision por la gran velocidad del proyectil con particulas del aire y/o del suelo? Tener en cuenta eso escapa a mis capacidades

1 respuesta

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