Física Comprimida

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Tipos de experimentos en un lab docente

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En un laboratorio experimental de investigación no se cuestiona la calidad de los datos experimentales o el método de medida. Se compara o valida un modelo teórico al que se ajusta una serie de datos experimentales. En un laboratorio experimental con fines docentes, donde suponemos válido el marco teórico, se valora la calidad de los datos experimentales y/o el método de medida. Los tipos de experimentos son:

  • reproducibles de rápida respuesta estacionaria que permiten aplicar promediados sobre las magnitudes directas en diferentes realizaciones de la experiencia
  • reproducibles basados en series temporales (oscilaciones, decaimiento/crecimiento…, donde el promediado se realiza sobre los parámetros de ajuste obtenidos en diferentes realizaciones de la experiencia)
  • reproducibles basados en conteo (cuentas, número de botes/choques…)
  • y otros basados en experiencias ilustrativas (que no se pueden repetir en idénticas condiciones), basados en experiencias de campo (que requieren muchas medidas) …

Modelo físico “en plan de”

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En Física, un sistema complejo se puede simplificar en una abstracción irreal que captura únicamente la ley o el concepto físico básico, dentro de un intervalo de validez. Lo mismo ocurre con los experimentos pensados (gendakenexperiment). En estos casos, el tratamiento es un “como si”/“como una suerte de”. Un examen real del modelo físico puede llevarnos a algunos sinsentidos o paradojas. Un punto material es un modelo donde la masa no ocupa volumen, por tanto, de densidad infinita (singularidad espacial). Un objeto de espesor despreciable se modela como una superficie matemática donde el campo electrostático y magnético resulta discontinuo. La caída libre es un modelo donde no existe aire capaz de frenar la caída, la gravedad es uniforme y la Tierra no gira. El movimiento incipiente se entiende como la transición entre reposo y movimiento manifiesto, implicando una discontinuidad en la velocidad que realmente no puede existir aunque sea muy difícil de identificar experimentalmente.

Masas y longitudes efectivas

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En muchas situaciones conviene reducir el problema a un caso puntual para lo que se deben usar masas y longitudes efectivas [1]. Así, cuando dos cuerpos se mueven entre sí, el sistema tiene una masa reducida. Una barra de longitud l pivotada en uno de sus extremos se comporta como una masa puntual colocada a una distancia l del pivote y de masa 1/3 de la total. Por otro lado, esta misma barra se puede reducir a un péndulo simple de longitud 2*l/3 (centro de fuerzas, donde la fuerza neta actuaría para conseguir el mismo torque). En sistemas más complejos existe el radio de giro, considerado la distancia a la que se colocaría una masa puntual de igual masa que el sistema para conseguir la misma inercia rotacional. Y un muelle “pesado” sujeto por uno de sus extremos, oscila como si fuera una masa puntual de valor 1/3 de la masa del muelle.

Principio cosmológico

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El principio cosmológico es una hipótesis principal de la Cosmología moderna, basada en un número creciente de indicios observables. Afirma que, en escalas espaciales suficientemente grandes, el Universo es isótropo y homogéneo cumpliendo con la conservación del momento angular y lineal, respectivamente. La isotropía significa que sin importar en qué dirección se esté observando, veremos las mismas propiedades en el Universo. La homogeneidad quiere decir que cualquier punto del Universo luce igual y tiene las mismas propiedades que cualquier otro punto dado. Una extensión del principio es la del Universo perfecto, donde el universo es homogéneo e isótropo tanto en el espacio como en el tiempo. Para cualquier observador, el universo debe parecer el mismo desde cualquier lugar del espacio y en cualquier instante.