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martes, 1 de julio de 2014

$E=mc^2$

Todo empezó hace 100 años, cuando Albert Einstein se topó con la ecuación más conocida de todas: 


Pero...esta ecuación no es ni la original ni está del todo completa...la ecuación original es la siguiente:


E es la energía, m la masa, c la velocidad de la luz en el vacío y p el momento lineal (masa por velocidad en el caso de partículas masivas, y constante de Planck entre longitud de onda en el caso de fotones). Por eso, la energía de una partícula que no se mueve (velocidad 0 y p=0), puede expresarse mediante la conocida fórmula:



En cambio, si una partícula no tiene masa (como en el caso de un fotón), su energía puede expresarse así: ¿no os recuerda algo a la Ley de Planck? ;)


A partir de la formulación original de la ecuación de Einstein podemos deducir tanto la energía de un cuerpo en reposo (E=mc2) como la energía de una partícula sin masa (E=hv).

Repasemos la forma que tiene la ecuación original...


¿No os recuerda al Teorema de Pitágoras?


¿Qué pasa si la velocidad tiende a cero?


¿Y si la masa tiende a 0?


De este modo, podemos calcular la energía de cuerpos estáticos con E=mc2, y la energía de fotones con E=hv. 

Si vamos más allá, vemos que una partícula con masa no puede alcanzar nunca la velocidad de la luz. ¿Por qué? Porque si tiene masa, existe un cateto del triángulo de arriba que es mc2, entonces E no puede ser igual del todo a pc. Del mismo modo, una partícula sin masa no puede moverse a una velocidad que no sea la de la luz.

En el siguiente vídeo se ilustra muy bien el contenido de esta entrada: Clic aquí desde móvil


Si queréis conocer la deducción de la fórmula E=mc2, clic aquí. Es necesario cierto conocimiento sobre física y cálculo diferencial...

Un saludo a todos,
hasta la próxima.


martes, 11 de febrero de 2014

¿A cuánto está el horizonte?

Cuando estamos en la orilla del mar y miramos a lo lejos, observamos la línea que separa mar y cielo: es lo que llamamos horizonte. ¿Alguna vez te has preguntado a qué distancia está realmente?

Usando el Teorema de Pitágoras, podemos hallarlo. Veamos cómo:

Representación de una persona mirando al horizonte y la forma geométrica que se genera

Podemos suponer que el horizonte es el punto de corte de una recta tangente a la Tierra que parte de nuestros ojos, como se muestra en el dibujo. Sabemos que el radio de la Tierra es de 6.371 Km, y que éste es perpendicular a la recta tangente como se puede observar en el dibujo, y por tanto forma un ángulo de 90º con él. Así tenemos:

Medidas del triángulo que se forma durante la observación del horizonte

Llamaremos h a la altura de la visual del observador, d a la distancia al horizonte, y r al radio terrestre en ese punto del globo.

En este hipotético triángulo rectángulo, la hipotenusa mide r + h. Los otros dos catetos miden d y r. Por tanto, usando el Teorema de Pitágoras, tenemos que:


A partir de esta fórmula, y conociendo la estatura del observador, así como el radio de la Tierra, podremos saber la distancia al horizonte.

Para r = 6371000 m y para h = 1,80 m, tenemos que d = 4,79 Km aproximadamente.

¡ENTONCES EL HORIZONTE ESTÁ A UNOS 5 KM DE NOSOTROS!

Eso sí, la Tierra no es completamente redonda: está achatada por los polos. Entonces, ese radio será variable, aumentando en el ecuador y disminuyendo al aumentar la latitud.

La próxima vez que estés contemplando una hermosa puesta de Sol en la playa, lo primero: disfrútala. Luego ya si eso acuérdate de esta entrada y compártela. 

Comentad y compartid ¡Un saludo y hasta otra!