El Universo mecánico. Lección 15. Conservación del momento.
Summary
TLDREl guion ofrece una visión fascinante de la conservación de la cantidad de movimiento y energía en física clásica. Desde la explicación de Descartes sobre el universo mecánico hasta las leyes de Newton, el script explora cómo estos principios rigen el billar y la vida cotidiana. Se ilustra cómo la inercia, la interacción de fuerzas y el centro de masa afectan el movimiento, y cómo estos conceptos son fundamentales en la comprensión de fenómenos desde el billar hasta los experimentos de partículas en Caltech, destacando la importancia de la conservación de la energía y el movimiento en la naturaleza y la ciencia.
Takeaways
- 📚 El principio de conservación de la cantidad de movimiento, también conocido como conservación del momento, establece que la cantidad total de movimiento en un sistema no cambia a menos que actúe una fuerza exterior.
- 🌍 Este principio fue parte del legado científico que se expandió desde Italia con Galileo, pasando por Francia y finalmente a Inglaterra con Isaac Newton.
- 🧩 Rene Descartes fue clave en el desarrollo de la idea del universo mecánico y la creación de las coordenadas cartesianas, que lleva su nombre en honor a su contribución.
- 🤔 La inercia, que Galileo no logró resolver completamente, fue un concepto fundamental en el desarrollo de la física clásica y fue perfeccionada por Descartes.
- 🎲 Los efectos de las leyes de la física clásica, como la conservación del movimiento, son evidentes en juegos de billar, donde la cantidad de movimiento se mantiene constante a pesar de las colisiones.
- 🔍 La ley de la inercia, enunciada por Descartes y perfeccionada por Newton, establece que un cuerpo no interferido se moverá a una velocidad constante en línea recta.
- 📐 Newton expresó la conservación de la cantidad de movimiento en términos de su segunda ley, donde la fuerza aplicada es igual al ritmo de cambio de la cantidad de movimiento.
- 🚀 La tercera ley de Newton, que establece que las fuerzas son iguales y opuestas, se aplica no solo en el billar sino en todos los procesos físicos, incluyendo los átomos y sus componentes.
- 🌌 La conservación de la cantidad de movimiento y la energía es universal, aplicándose a todos los cuerpos y sistemas, desde los más simples hasta los más complejos.
- 🔬 Los choques entre partículas, como los realizados en aceleradores de partículas, son fundamentales para investigar el mundo subatómico y comprender los fenómenos nucleares y la evolución de las estrellas.
- 🔄 La conservación de la energía, que regula todos los juegos y procesos físicos, demuestra que la energía, aunque pueda tomar muchas formas, siempre se conserva estrictamente.
Q & A
¿Qué es la cantidad de movimiento de un objeto según el principio de conservación del movimiento?
-La cantidad de movimiento de un objeto es igual a su masa multiplicada por su velocidad, y cuando no actúa ninguna fuerza exterior, la cantidad total de movimiento en un sistema es constante.
¿Qué es el principio de la conservación del momento y cómo se relaciona con la inercia?
-El principio de la conservación del momento, también conocido como ley de la conservación de la cantidad de movimiento, indica que la cantidad total de movimiento en un sistema cerrado no cambia a menos que actúe una fuerza exterior. Esto está relacionado con la inercia, ya que la inercia es la tendencia de un objeto a resistir cambios en su estado de movimiento.
¿Cómo contribuyó Galileo al desarrollo de la ciencia y la física?
-Galileo, a través de sus investigaciones y teorías, ayudó a expulsar la revolución científica de Italia hacia otros países, como Inglaterra, y su trabajo influenció a figuras importantes como Isaac Newton. Además, su trabajo sobre la inercia y el movimiento fue fundamental para el desarrollo de la física clásica.
¿Quién fue René Descartes y cómo contribuyó a la ciencia y las matemáticas?
-René Descartes fue un filósofo y matemático francés que contribuyó significativamente a la ciencia y las matemáticas con su trabajo en las coordenadas cartesianas y la idea del universo mecánico. También fue un optimista que creía en la posibilidad de entender todo a través de principios racionales.
¿Qué es la idea del universo mecánico y cómo se relaciona con las leyes físicas?
-La idea del universo mecánico es que el universo sigue ciertas leyes mecánicas precisas, funcionando como un reloj o un juguete mecánico. Esto implica que el universo opera de acuerdo a leyes físicas estables y predecibles.
¿Qué es la ley de la inercia y cómo fue enunciada por Descartes?
-La ley de la inercia es el principio que establece que un cuerpo no es interferido se moverá a velocidad constante en línea recta. Descartes fue el primero en enunciar este principio, afirmando que la cantidad total de movimiento en el universo es constante.
¿Cómo se relaciona el billar americano con las leyes de la conservación del movimiento?
-El billar americano es un juego que sigue las leyes de la mecánica clásica, como la conservación del movimiento. Cuando las bolas chocan, la cantidad de movimiento se conserva, lo que significa que la suma de las velocidades antes y después del choque permanece constante.
¿Qué es el centro de masa y cómo se relaciona con la conservación del movimiento?
-El centro de masa es el punto en el que se concentra toda la masa de un cuerpo compuesto, y es el punto a considerar cuando se calcula la velocidad y la aceleración del cuerpo. Cuando no hay fuerzas externas netas actuando sobre un sistema, el centro de masa se mueve con una velocidad constante en línea recta, siguiendo la ley de inercia.
¿Cómo se relaciona la conservación de la energía con la conservación de la cantidad de movimiento?
-La conservación de la energía y la conservación de la cantidad de movimiento están relacionadas porque ambas se mantienen en todo proceso físico. Aunque la energía puede cambiar de forma, como de potencial a cinética o viceversa, la cantidad total de energía en un sistema cerrado siempre se conserva.
¿En qué se diferencia la conservación de la cantidad de movimiento de la conservación de la energía cinética?
-La conservación de la cantidad de movimiento se refiere a la constante suma de la masa por la velocidad de un objeto, mientras que la conservación de la energía cinética se refiere a la mitad de la masa multiplicada por la velocidad al cuadrado. Aunque ambas se conservan en un choque, la energía cinética también puede incluir transformaciones en otras formas de energía, como el calor.
¿Cómo se relaciona la física de los choques de billar con la física subatómica?
-La física de los choques de billar ilustra principios básicos que también se aplican en la física subatómica. En ambos casos, la conservación de la cantidad de movimiento y la energía son fundamentales. Los científicos utilizan choques de partículas subatómicas en aceleradores para investigar los secretos de la materia.
¿Qué es un choque y por qué es importante para la física?
-Un choque es un proceso en el que dos partícules o cuerpos interactúan y se separan después de la interacción. Es importante para la física porque permite a los científicos aprender sobre el comportamiento de partículas y núcleos subatómicos a través de la observación de estos eventos.
¿Cómo se utiliza la conservación de la cantidad de movimiento en los experimentos de partículas subatómicas?
-En los experimentos de partículas subatómicas, como los realizados en aceleradores, la conservación de la cantidad de movimiento se utiliza para predecir y analizar el resultado de los choques entre partículas. Esto ayuda a los científicos a entender las interacciones y la evolución de los sistemas de partículas.
Outlines
🚀 Principio de conservación de la cantidad de movimiento
El primer párrafo introduce el concepto de conservación de la cantidad de movimiento, mencionando que cuando no actúa ninguna fuerza exterior, la cantidad total de movimiento en un sistema es constante. Se habla de la influencia de Galileo en la ciencia y su conexión con Descartes y Newton. Descartes, conocido por su optimismo y su contribución a la idea del universo mecánico, también es mencionado por su papel en el desarrollo de las coordenadas cartesianas y la inercia. Finalmente, se presenta un ejemplo práctico de cómo estas leyes se aplican en el billar, donde los jugadores pueden ilustrar las leyes de la conservación del movimiento.
🌟 La ley de inercia y la interacción de cuerpos
Este párrafo profundiza en la ley de inercia, la cual fue enunciada por Descartes y perfeccionada por Galileo. Se discute cómo la inercia se manifiesta cuando un cuerpo no es interferido y se moverá a una velocidad constante en línea recta. Además, se explora el concepto de conservación del movimiento durante las colisiones, donde la cantidad total de movimiento se mantiene constante. Newton mejoró esta idea y la expresó de forma más precisa en su obra 'Principia', donde establece que el cambio en el movimiento es proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en la dirección de la línea recta en la que se aplica la fuerza.
🔄 Aplicación de la conservación del movimiento en partículas y átomos
El tercer párrafo amplía la idea de la conservación del movimiento más allá de las bolas de billar, señalando que esta ley es aplicable a todos los átomos y sus componentes subatómicos, como electrones, neutrones y protones. Se introduce el concepto del centro de masa, que es crucial para calcular la velocidad y la aceleración de un cuerpo compuesto. Se enfatiza que, independientemente de las fuerzas internas, el movimiento del centro de masa sigue una trayectoria constante si no hay fuerzas externas netas actuando sobre el sistema.
🌌 La conservación de la energía y su relación con el movimiento
Este párrafo vincula la conservación de la energía con la conservación de la cantidad de movimiento, destacando que la energía, aunque puede tomar muchas formas, siempre se conserva. Se discute cómo la energía cinética y la energía potencial están estrechamente relacionadas y cómo la conservación de la energía rige todos los juegos, sin importar la forma que adopte la energía o las masas de los cuerpos involucrados. Se ilustra este concepto con el ejemplo de una bola de billar golpeando otra en reposo, mostrando cómo la conservación de la cantidad de movimiento y la energía cinética pueden satisfacerse de diferentes maneras después del impacto.
📚 La visión de Descartes y su impacto en la ciencia
El quinto párrafo examina la visión de Descartes sobre la ciencia y cómo esta se relaciona con la matemática. Descartes ve la filosofía como un árbol, con la metafísica como las raíces, la física como el tronco y otras ciencias como ramas. Él buscaba una explicación matemática universal para todos los fenómenos del mundo y su geometría analítica cambió el curso de las matemáticas al introducir el álgebra de símbolos en las manipulaciones geométricas. Aunque algunas de sus ideas fueron criticadas y desestimadas en su tiempo, su gran visión contribuyó a la comprensión matemática de la naturaleza.
🔬 Experimentos de colisión y su importancia en la física
El último párrafo destaca la importancia de los choques en la física, especialmente en el estudio del mundo subatómico. Se describe cómo los científicos en el laboratorio de radiaciones de Caltech utilizan un acelerador de partículas para crear choques entre partículas subatómicas y explorar los secretos más profundos de la materia. Aunque los experimentos de colisión pueden parecer rudimentarios, son esenciales para entender lo que sucede a nivel de átomos y núcleos, y la conservación de la cantidad de movimiento y la energía siguen siendo fundamentales en estos procesos.
Mindmap
Keywords
💡Conservación de la cantidad de movimiento
💡Inercia
💡René Descartes
💡Leyes de Newton
💡Choque
💡Momento
💡Centro de masa
💡Energía cinética
💡Fuerza
💡Universo mecánico
💡Geometría analítica
Highlights
La cantidad de movimiento de un objeto es igual a su masa por su velocidad.
El principio de la conservación de la cantidad de movimiento, también conocido como conservación del momento.
La influencia de Galileo en la revolución científica y su conexión con Isaac Newton.
La visita de Newton a René Descartes y su impacto en el desarrollo de las coordenadas cartesianas y la inercia.
La idea del universo mecánico propuesta por Descartes, comparando el universo con un reloj o juguete mecánico.
La ley de la conservación de la cantidad de movimiento y su importancia en el funcionamiento del universo.
La vida de los jugadores de billar y cómo la mecánica clásica gobierna su juego.
El origen del billar y la importancia de las leyes físicas en su juego.
La publicación cautelosa de Descartes para no contradecir la opinión de la iglesia.
La ley de la inercia enunciada por Descartes y su relación con la idea de Galileo.
La expresión de la cantidad de movimiento por Isaac Newton y su relación con la fuerza aplicada.
La segunda ley de Newton y su impacto en el entendimiento de la interacción física.
La tercera ley de Newton y su aplicación en el choque de las bolas de billar.
El concepto de centro de masa y su relevancia en la física del movimiento.
La conservación de la cantidad de movimiento en el sistema de la Tierra y la Luna.
La importancia de la conservación de la energía y su relación con la conservación de la cantidad de movimiento.
La aplicación de las leyes de conservación en el juego del billar y su impacto en las tácticas de juego.
La contribución de René Descartes a la ciencia y la filosofía a través de su visión del universo mecánico y su método racional.
La geometría analítica de Descartes y su impacto en el desarrollo de las matemáticas.
La importancia de los choques en la física para entender el mundo subatómico.
El uso de aceleradores de partículas para investigar los secretos de la naturaleza a nivel subatómico.
Transcripts
00:00[Música]
00:11[Aplausos]
00:18[Música]
00:20pero no
00:28sí
00:30[Música]
00:35ah
00:39la cantidad de movimiento de un objeto
00:42es igual a su masa por su velocidad
00:44cuando no actúa ninguna fuerza exterior
00:47sobre un sistema la cantidad de
00:49movimiento total es constante este
00:52principio se llama principio de la
00:54conservación de la cantidad de
00:56movimiento
01:00la conservación del momento
01:04uno de los efectos del proceso a galileo
01:07fue expulsar la revolución científica de
01:10italia
01:12que fue a parar en definitiva a la
01:14persona de isaac newton en inglaterra
01:16pero en su camino hacia el norte se paró
01:19en francia un cierto tiempo para visitar
01:22rené de kart
01:28no he dicho mucho sobre él hasta ahora
01:30porque no quería poner el carro delante
01:31del caballo
01:35deckard sabía mucho de línea rectas eso
01:38quizá no les parezca gran cosa pero yo
01:40condujo al invento de las coordenadas
01:42cartesianas llamadas así en su honor
01:44aunque no las inventó él y al principio
01:47de la inercia que galileo no consiguió
01:49solucionar completamente
01:52de kart además de gran científico era
01:55optimista
01:56pensaba que llegaríamos a entender todo
01:59lo que necesitábamos saber en sólo unos
02:01años si seguíamos unos cuantos
02:03principios racionales que por supuesto
02:05él estaba preparando para nosotros
02:08una cosa que hemos de reconocer en the
02:10card es la idea del universo mecánico es
02:14decir un universo que cumpliese
02:16inexorablemente su destino siguiendo
02:18ciertas leyes mecánicas precisas que
02:21funcionase igual que un reloj o como uno
02:24de esos exquisitos juguetes mecánicos
02:25que por aquel entonces solían fabricar
02:28pero la analogía fallaba en un aspecto
02:31muy importante
02:32al reloj había que darle cuerda de vez
02:35en cuando y dejar no quería una
02:37intervención semejante por parte del
02:40creador de su universo así que
02:43necesitaba algún principio que
02:44mantuviera al universo funcionando para
02:46siempre
02:47y yo con la idea de que la cantidad
02:49total de movimiento en el universo era
02:51una cantidad fija si un cuerpo reducía
02:55su velocidad y separaba
02:56otros se aceleraría y comenzaría a
03:00moverse
03:02esa idea se convirtió de hecho en la ley
03:05de la conservación de la cantidad de
03:07movimiento y ese va a ser nuestro tema
03:09para hoy
03:15[Música]
03:22estos hombres viven según ciertas leyes
03:25algunas veces al margen de los estatutos
03:28de la ciudad y condado de los ángeles
03:30con respecto al juego pero siguiendo
03:32siempre cierta ley de la mecánica
03:34clásica
03:36se ganan la vida con el arte y la
03:38ciencia del billar americano
03:42pero ni todos ingresan en la academia de
03:45billar la tiza para ilustrar las leyes
03:47de la conservación del movimiento
03:51ni tampoco todos aprecian aquí el hecho
03:53de que tanto si pierden como si ganan la
03:56mecánica clásica es la que gobierna el
03:58juego del billar la mayoría de ellos
04:00bajan las estrechas escaleras de la tiza
04:02para dar unas tacadas o para
04:04beneficiarse de la experiencia de otra
04:06manera
04:08pero lo más probable es que cuando se
04:10aplican correctamente ciertas leyes de
04:13la física
04:14todos se aprecian aquí completamente los
04:17efectos
04:19por supuesto así como la bola de billar
04:22puede obedecer perfectamente esas leyes
04:24los principios que la sustentan no se
04:27originaron en la academia de billar la
04:29tiza algunos de esos principios como el
04:32propio juego de billar tuvieron su
04:34origen en francia
04:36como cualquier joven de la católica
04:38francia de principios del siglo 17 rené
04:41de carl llegó a amar la ornamentación de
04:44las matemáticas como una obra de dios
04:47tomaba el poder de una discusión
04:49cuidadosamente razonada y el sentimiento
04:52glorioso cuando se podía entender un
04:54concepto en su totalidad pero de carl
04:57vivió en un tiempo en el que al igual
04:59que ahora las glorias de dios y el poder
05:01de la razón no iban siempre en perfecta
05:04armonía
05:10en 1600 cuando de cara con solo 4 años
05:14acababa de empezar a acomodarse a la
05:16europa que le rodeaba un monje erudito
05:19llamado giordano bruno fue quemado en la
05:22hoguera entre otras razones por sus
05:24creencias en el sistema copernicano del
05:26universo de carl de hecho era como
05:29galileo un copernicano pero de modo
05:32distinto a galileo que fue juzgado en
05:33roma por expresar sus ideas ante todo el
05:36mundo de carl ocultó la publicación de
05:39opiniones semejantes cuando contradecían
05:41la opinión de la iglesia
05:43de kart es recordado por algunos
05:46eruditos como un cobarde hipócrita y por
05:48otros como un sincero devoto y al
05:50católico
05:51[Música]
05:54y en cuanto al mismo de kart
05:56probablemente recordaría lo que le había
05:58sucedido a giordano bruno
06:01[Música]
06:03de todas formas the car fue el primero
06:06en enunciar este principio la cantidad
06:09total de movimiento en el universo es
06:11constante si un cuerpo no es interferido
06:14se moverá a velocidad constante en línea
06:16recta
06:18esa es la ley de la inercia
06:23era una idea de galileo perfeccionada
06:26por the cars
06:29pero cuando un cuerpo choca con otro
06:33no sólo se para transmite su movimiento
06:36a los cuatro cuerpos la cantidad total
06:39de movimiento se conserva
06:46aunque dejar fuera el primero la esencia
06:49de su cantidad de movimiento de hecho
06:51fue expresada mejor por isaac newton
06:54siendo tan polémico como era se duda que
06:57newton retar a algún colega a jugar al
06:59billar sus retos eran sólo al intelecto
07:02ninguno de sus expresiones fue más
07:04poderosa y emocionante que la de su idea
07:07de la cantidad de movimiento
07:12en su obra clásica principio escribió el
07:17cambio en el movimiento es proporcional
07:20a la fuerza aplicada
07:22[Música]
07:25y se produce en la dirección de la línea
07:28recta en la que se ha aplicado la fuerza
07:30newton utilizó la palabra movimiento
07:33para significar la cantidad de
07:35movimiento o en términos modernos la
07:37velocidad de un cuerpo multiplicada por
07:39su masa
07:46newton en su propio campo prefirió
07:48expresar la mayor parte de sus
07:50convincentes ideas con ayuda de la
07:52geometría clásica utilizando figuras
07:54geométricas y cocientes entre cantidades
07:56pero era lo suficientemente experto como
07:59para saber que sus leyes se podían
08:01expresar mediante ecuaciones
08:02diferenciales
08:04conforme a la segunda ley de newton
08:07la fuerza aplicada
08:11es igual al ritmo de cambio de la
08:14cantidad de movimiento la segunda ley de
08:18newton emocionante convincente una idea
08:21con enorme impacto en todo el universo
08:29las interacciones alrededor de esta mesa
08:32son temas complejos de ciencia social
08:34sin embargo las interacciones sobre esta
08:38mesa son de naturaleza puramente física
08:40y relativamente fáciles de explicar
08:44una vez más según newton la cantidad de
08:47movimiento de una simple partícula de
08:49masa definida es igual a m por v y la
08:53variación de la cantidad de movimientos
08:55se puede expresar mediante una ecuación
08:57diferencial la fuerza es el ritmo de
09:01cambio de la cantidad de movimiento por
09:03supuesto si no actúa ninguna fuerza su
09:06derivada es igual a cero
09:11por lo tanto el vector p es constante lo
09:14cual significa que el movimiento del
09:16objeto es constante
09:19un cuerpo sobre el que no actúa ninguna
09:22fuerza continuaría moviéndose a la misma
09:24velocidad en línea recta es la primera
09:27ley de newton la ley de inercia pero
09:29cuando las bolas de billar chocan cada
09:31bola aplica una fuerza instantánea a la
09:34otra bola causando un cambio en su
09:36cantidad de movimiento aquí entra en
09:38acción la tercera ley de newton
09:41las fuerzas que las bolas se aplican
09:44entre sí son iguales y opuestas el
09:47cambio en la cantidad de movimiento de
09:49una bola es por tanto igual y opuesto al
09:52cambio en la cantidad de movimiento de
09:54la otra bola
09:56la cantidad de movimiento total del
09:58conjunto de las dos bolas no cambia en
10:01absoluto es constante en realidad esta
10:04nueva ley no solamente se aplica cuando
10:07chocan dos bolas sino cuando lo hacen un
10:09número cualquiera de ellas
10:11y no solamente a las bolas de billar
10:14igualmente es aplicable a todos los
10:16átomos que las componen
10:18e incluso a las partes internas de cada
10:20átomo electrones neutrones y protones
10:22hasta el último componente de la propia
10:25materia siempre se conserva la cantidad
10:28de movimiento pero hay una forma más
10:31fácil de ganar en este juego que seguir
10:33la pista a los innumerables electrones
10:35protones y neutrones de cada bola de
10:37billar
10:44aunque cada una de ellas esté compuesta
10:46por átomos y partes más pequeñas del
10:48átomo aplicándose fuerzas iguales y
10:50opuestas entre sí cada bola se comporta
10:53como si fuera un único cuerpo con toda
10:55su masa concentrada en un único punto
11:01ese punto se llama centro de masa y en
11:04esta situación es una de las ideas más
11:06explosivas de la física el centro de
11:09masa es el punto en el que hay que fijar
11:11la atención cuando se calcula la
11:12velocidad y la aceleración de un cuerpo
11:15compuesto
11:17cuando ninguna fuerza externa neta actúa
11:20sobre un sistema compulsa
11:23independientemente de lo que suceda en
11:25sus componentes el centro de masa del
11:27mismo continúa moviéndose con velocidad
11:30constante en línea recta
11:32al deducir su segunda ley newton pudo
11:35haber imaginado un conjunto de cuerpos
11:37compuestos no necesariamente en contacto
11:39uno con otros dos cuerpos de masa casi
11:42igual o quizá mejor todavía dos cuerpos
11:45como la tierra y la luna newton sabía
11:48que actuaban fuerzas ocultas por ejemplo
11:51la fuerza de la gravedad
11:53recíprocamente él pudo imaginar que
11:56sobre este sistema no actuaban fuerzas
11:58externas entonces el sistema no tendría
12:01aceleración su centro de masa se mueve
12:03con velocidad constante
12:06si el planeta arrastra su luna entonces
12:09la luna arrastra al planeta con una
12:11fuerza igual pero de sentido contrario
12:13el vector suma de las dos fuerzas y la
12:17derivada de la cantidad de movimiento de
12:19los cuerpos son ambos iguales a cero
12:25si la derivada de algo es igual a cero
12:29ese algo es una constante y esa
12:33constante la suma de las cantidades de
12:35movimiento de todos los cuerpos es una
12:37cantidad que se conserva es siempre la
12:40misma
12:41[Música]
12:51esta ley se aplica 2 a 3 a más cuerpos
12:55en todo el universo pasado presente y
12:59futuro
13:06[Música]
13:25la pequeña nave espacial newtoniana es
13:27una nave de defensa en la nueva flota
13:29del universo mecánico
13:36la nave newtoniana tal vez no sea la
13:39imagen de un sistema defensivo en la
13:41guerra de las galaxias pero si se trata
13:43de mantener las leyes físicas del
13:45universo quién puede decir que no está
13:47preparada para esa tarea haciendo uso de
13:50la fuerza siempre que sea necesario y
13:52desgraciadamente siempre lo es
13:57newton ya dispara al astro proyectil en
14:00defensa de las leyes del universo
14:02mecánico
14:05incluida también por supuesto la ley de
14:07la conservación de la cantidad de
14:09movimiento
14:11newton ya retrocede esta acción
14:14liberación no deben interpretarse como
14:17timidez ante el fuego
14:21al disparar cuando el astro proyectil
14:24sale despedido newton ya retrocede
14:26porque la cantidad de movimiento total
14:28de cualquier sistema permanece constante
14:33veámoslo ahora de esa forma cuando el
14:37proyectil es disparado va zumbando en
14:39una dirección mientras la newton ya va
14:41zumbando en la otra pero sin importar
14:43cual sea la dirección ni lo intrincado
14:45de sus sistemas y sus componentes
14:47específicos continúa en juego la
14:49conservación de la cantidad de
14:51movimiento
14:57y el caso es que lo mismo sucede con la
15:00conservación de la energía y es así
15:03porque aunque tome muchas formas la
15:05energía al igual que la cantidad de
15:07movimiento se conserva siempre
15:10tanto si es en forma de energía
15:12potencial o como resultado de realizar
15:16un trabajo w
15:19de cambiar a energía cinética
15:23[Música]
15:31o disipada en alguna otra forma calor o
15:35q toda energía se conserva estricta y
15:37absolutamente una vez más sea cualquiera
15:40la forma que tome la energía como la
15:43cantidad de movimiento se conserva
15:45siempre
15:46la conservación de la energía regula por
15:49supuesto todo juego sin distinción de la
15:52forma que adopte la energía y sin
15:54importar cuáles sean las masas de los
15:56cuerpos pero en este juego solamente hay
16:00energía cinética y todos los cuerpos
16:02tienen la misma masa que pasa cuando
16:05chocan
16:06la cantidad de movimiento p es una
16:09cantidad vectorial es el producto de la
16:12masa de un objeto por su velocidad en
16:15otras palabras la velocidad es igual a
16:17la cantidad de movimiento dividida por
16:19la masa
16:21la energía cinética acá es la mitad de
16:23la masa por la velocidad al cuadrado
16:31[Música]
16:35por lo tanto la energía cinética es p al
16:39cuadrado / 2 m
16:42todo esto revela uno de los grandes
16:44secretos no solo de la naturaleza sino
16:47de cómo ganar jugando al billar cuando
16:49una bola con cantidad de movimiento cero
16:52golpea otra que está en reposo sólo hay
16:55dos resultados posibles después de la
16:58interacción cada bola tiene una cantidad
17:00de movimiento p1 y p2
17:02de acuerdo con la ley de la conservación
17:05de la cantidad de movimiento la cantidad
17:08de movimiento inicial peso cero es igual
17:10a la cantidad de movimiento final de sub
17:13uno más de sus dos esto es una cantidad
17:17vectorial
17:19los tres vectores forman un triángulo y
17:21en este caso un triángulo muy especial
17:23recuerden en el choque entre bolas de
17:26billar la única forma de energía
17:28implicada es la energía cinética
17:31prescindiendo de esa minúscula cantidad
17:33de calor que se genera en el choque no
17:35sólo se conserva la cantidad de
17:37movimiento también se conserva la
17:39energía cinética
17:40dado que las masas son iguales se
17:42verifican p 0 al cuadrado igual a p su
17:45boom al cuadrado más 2 al cuadrado pero
17:48ese es el teorema de pitágoras para los
17:51triángulos rectángulos y como resultado
17:53peso 1 es perpendicular a p 2
17:56dicho de otra forma cuando una bola de
17:58billar golpea otra que está en reposo se
18:00separan en ángulo recto y este es un
18:03resultado posible
18:05[Música]
18:31pero es esa la única posibilidad no un
18:35buen jugador hace que sucedan otras
18:37cosas aplicando el efecto es decir
18:40haciendo girar la bola además de rodar
18:44[Música]
18:50pero incluso sin golpear con efecto hay
18:53todavía una posibilidad más una forma
18:56más de dar con el taco que evita que las
18:58bolas salgan en ángulo recto
19:01[Música]
19:07si las bolas chocan correctamente o sea
19:10exactamente de frente ambas leyes la de
19:13la conservación de la cantidad de
19:14movimiento y la de la energía pueden
19:17satisfacerse aún de otra manera una bola
19:19puede pararse completamente y dar todo
19:22su movimiento a la otra esa es la
19:24segunda posibilidad
19:32esto fue exactamente lo que rené de carl
19:35quiso decir una bola a su movimiento a
19:39la otra
19:40se ha conservado la cantidad total de
19:43movimiento en el universo
19:47como teórico y como práctico como
19:49filósofo y como matemático rené de kart
19:52ayudó a poner los fundamentos de la
19:54ciencia tal como cualquier otro al mismo
19:57tiempo que muchas de sus ideas fueron
19:59criticadas entonces y desechadas
20:01actualmente su gran visión contribuyó a
20:04que el mundo viese la naturaleza en
20:06términos matemáticos
20:08más aún que galileo a decir verdad de
20:11carbio la naturaleza y las matemáticas
20:13como algo inseparable
20:18la ciencia natural debería deducirse de
20:21axiomas y ser completada manejando el
20:23álgebra esto empieza a ilustrar su
20:26esencia al visión teórica el tronco del
20:29árbol
20:30simboliza la física enraizada
20:32clásicamente en la metafísica
20:34echando ramas como la medicina la moral
20:38o ética y la mecánica
20:41de carl escribió toda la filosofía es
20:44como un árbol cuyas raíces constituyen
20:46la metafísica el tronco la física y las
20:49ramas son todas las demás ciencias
20:51constituyendo tres grupos principales
20:54en un marco así de cara comparo las
20:57ciencias a un árbol
21:00[Música]
21:04y la matemática
21:05significando aquí adiós claramente da un
21:08soplo de vida a toda la estructura
21:11desde aristóteles de kart busco más que
21:14nadie una explicación para todos los
21:16fenómenos del mundo trató de hallar una
21:19matemática universal
21:26y en su búsqueda de lo ideal encontró
21:29algo más práctico la geometría analítica
21:35de carlos introdujo el álgebra de
21:37símbolos a las manipulaciones
21:39geométricas de la antigüedad y cambió el
21:42curso de las matemáticas para siempre
21:52hoy hemos visto nuestro primer ejemplo
21:55de una clase de proceso que es
21:57extremadamente importante en física en
21:59dos partículas se juntan interactúan de
22:02alguna manera y se vuelven a separar a
22:05esto se ha llamado ingeniosamente un
22:07choque
22:08en el mundo real también suele haber
22:10choques si no lo sabían les sugiero que
22:13consulten con su agencia de seguros
22:14cuanto antes
22:16pero la pregunta es por qué son tan
22:18importantes para los físicos y la
22:21respuesta es que los choques son el
22:23único medio que tenemos para llegar a
22:24saber algo del mundo subatómico
22:27si yo quiero llegar a saber algo sobre
22:29el núcleo del átomo el único medio que
22:32tengo para hacerlo es tomar dos de ellos
22:34hacer que choquen y a ver qué pasa
22:38y eso es lo que están haciendo estos
22:39científicos en el laboratorio de
22:41radiaciones kellogg de caltech el
22:44instituto de tecnología de california en
22:47una aceleración de partículas ellos
22:49pueden crear choques entre partículas
22:51subatómicas un proceso que investiga los
22:54más profundos secretos de la naturaleza
22:56de la materia pero no obstante igual que
22:59todos los demás procesos de la
23:01naturaleza conserva la cantidad de
23:03movimiento y la energía
23:05el acelerador caltech como muchos otros
23:08en el mundo hace chocar núcleos a altas
23:11velocidades para hacerlos influir
23:12mutuamente primero se crean iones
23:15negativos y se introducen en el
23:16acelerador hay fuerzas eléctricas muy
23:19potentes alcanzando literalmente
23:21millones de voltios los aceleran hacia
23:24su objetivo
23:30[Música]
23:41dentro de la cámara hay un tubo a través
23:43del cual pasará el ión desde el punto de
23:46entrada
23:48[Música]
23:51hasta el terminal de alto voltaje y más
23:54allá
23:55[Música]
23:57unión negativo unión carbono en este
24:01experimento comienza su viaje a lo largo
24:03del tubo
24:06hasta ese punto
24:15[Música]
24:17un campo magnético dirige a lyon para
24:19que cambie su movimiento
24:22[Música]
24:30mientras otro campo lo mantiene en el
24:32centro del tubo
24:34[Risas]
24:38[Música]
24:45una nana contadas
24:46[Música]
24:49al aproximarse al terminal de alto
24:51voltaje el ión gana velocidad en la
24:54región del terminal de alto voltaje hay
24:57moléculas de gas a la espera
24:59inevitablemente el ion golpea su
25:01molécula y la colisión desprende alguno
25:04de esos electrones lo que le confiere
25:06una carga positiva
25:07y ahora que el ion tiene la carga
25:09opuesta el mismo terminal positivo le
25:12hace acelerar incluso más rápidamente
25:14hacia su objetivo
25:19los iones carbonos son dirigidos a
25:21través del tubo de vacío hacia su
25:23objetivo el helio
25:26esta reacción nuclear determina las
25:28cantidades relativas de carbono y de
25:30oxígeno un paso crítico en la evolución
25:32de las estrellas
25:35las leyes que hemos utilizado hoy
25:37conservación de la energía y de la
25:38cantidad de movimiento no predicen todo
25:41lo que ocurre en experimentos de esta
25:43índole si lo hicieran no valdría la pena
25:45realizar dichos experimentos pero son
25:48absolutamente indispensables para
25:50conocer las complicadas cosas que
25:52suceden así podemos conocer todo lo que
25:55queremos saber
25:57este procedimiento para el estudio del
25:59mundo microscópico por medio de choques
26:02entre partículas carece al parecer de
26:05cierta delicadeza
26:07alguien la ha descrito diciendo que es
26:09como si quisiéramos aprender música
26:10oyendo como que hay un piano por las
26:12escaleras pero es el único modo que de
26:15momento tenemos para conocer qué sucede
26:19a los átomos y núcleos y por eso los
26:23choques son tan importantes para los
26:24físicos
26:26pero ustedes procuren no tener ninguna
26:29la cantidad de movimiento de un objeto
26:32es igual a su masa por su velocidad
26:34cuando los cuerpos chocan la cantidad de
26:37movimiento total permanece constante la
26:39cantidad de movimiento de cualquier
26:41sistema en el que no actúen fuerzas
26:43exteriores se conserva siempre
26:46[Música]
26:55ah
26:56[Música]
27:11ah
27:23[Música]
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