domingo, 19 de febrero de 2012

Admisión UNI 2012-1: Pregunta polémica . . . mis comentarios

Estos son mis comentarios respecto de la pregunta de Física, del tipo verdadero/falso, que vino en el último examen de la UNI y generó toda una polémica en varios foros en internet como comentamos en un post anterior.

El fotón viaja a la velocidad de la luz en cualquier medio

Esta afirmación fue tomada como falsa por TRILCE y verdadera por PAMER y SACO. TRILCE argumenta que la tomó como falsa considerando la frase "velocidad de la luz" como la constante universal velocidad de la luz en el vacío, simbolizado con la letra c, y según esto, efectivamente, la luz, y los fotones que transporta, se propaga a una velocidad menor que c en otro medio que no sea el vacío.

Yo hubiese marcado esta sentencia como verdadera, considerándola como una pregunta capciosa y sin hacer la consideración que TRILCE hizo, argumentando que la física moderna considera el fotón como la partícula elemental portadora de todas las formas de radiación electromagnética y que se propaga junto con la luz, es decir el fotón viaja a la velocidad de la luz.

Un móvil viaja a la velocidad de la partícula que este representa. ¿Verdadero o Falso?

Según la UNI la sentencia el fotón viaja a la velocidad de la luz en cualquier medio es FALSA



El fotón posee una masa muy pequeña comparable con la del electrón

Esta afirmación fue tomada como falsa por las tres instituciones antes mencionadas.

Los fotones son consideradas partículas sin masa ni carga eléctrica, denominadas comúnmente partículas relativistas (con velocidades cercanas a la de la luz), que presentan tanto propiedades corpusculares como ondulatorias (dualidad onda-corpúsculo). Existen otras partículas relativistas con propiedades diferentes a las del fotón, como por ejemplo, los neutrinos, que no son visibles al ojo humano.

Pero el hecho comprobado de que los cuerpos celestes curvan la trayectoria de un rayo de luz al pasar cerca de él avala la idea muy arraigada de que el fotón realmente tiene masa.

Los fotones no tienen masa pero si tienen un momentum lineal. Suena raro ¿no?

Esto es debido a que esta es una partícula especial que no posee masa (masa invariante igual a cero) pero se puede determinar una "masa relativista aparente", o simplemente masa relativista, debido a que posee energía, que según Planck es E = h.f y de acuerdo de la teoría relatividad especial es E = m.c2. Según esto:

A partir de esto se deduce que para que la masa relativista de un fotón sea la de un electrón (9,11 x 10-31 kg) su longitud de onda λ debe ser de 2,4 pm (picómetros) y cae dentro de la región de los rayos gamma.

A partir de esto es fácil concluir, que la absorsión o emisón de un fotón por un sistema le cambia realmente su masa (ver contribución a la masa de un sistema)

Esta ha sido la principal discrepancia entre los postulantes y docentes que han analizado esta pregunta: ¿El fotón tiene o no tiene masa?

Desde mi punto de vista esta afirmación es FALSA porque la masa relativista de un fotón puede ser mayor o menor que la de un electrón. Pero lo mas probable es que la pregunta se refiere a la masa real (masa invariante). He alli la ambigüedad de la sentencia.

Según la UNI la sentencia el fotón posee una masa muy pequeña comparable con la del electrón es FALSA



El fotón no tiene masa pero transporta energía

A esta afirmación fue tomada como verdadera por TRILCE y SACO y falsa por PAMER.

Es obvio que el fotón como partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética transporta energía, pero ¿tiene o no tiene masa? ¿Masa real (masa invariante) o masa relativista? Caemos una vez mas en la misma ambigüedad.

Desde mi punto de vista, y sospechando que en la sentencia anterior y en esta se refieren a la masa real del fotón tomaría esta como verdadera.

Según la UNI la sentencia el fotón no tiene masa pero transporta energía es VERDADERA



A causa de su naturaleza dual como partículas y ondas, por lo general los fotones se representan didácticamente como líneas onduladas, aunque esta representación resulta burda para los puristas.

Enlaces relacionados:

Concepto Físico y Químico de materia: La posición de la UNI
Problema UNI 2009-II origina discrepancias
Esa maravillosa partícula llamada fotón
Relatividad sin fórmulas - aumento de masa
Masa relativista
Cuántica sin fórmulas – La hipótesis de Planck

4 comentarios:

Beto dijo...

Hola Orlando, discrepo fuertemente con el término de "masa equivalente" es un concepto absurdo que no se le puede atribuir a un fotón la ecuación de E=mc^2 se usa para para partículas con masa no para aquellas que no lo tienen, es un grave error mezclar esas ecuaciones de tal forma. Las respuestas son VERDADERO, FALSO y VERDADERO, a continuación explico el porque:

i) Un fotón siempre viaja a la velocidad c, el argumento, el movimiento de un fotón es muy simple desde que nace hasta que muere en linea recta y a velovidad c, algunos han atribuido el hecho de que la luz (un conjunto de fotones) se retrasa al atravesar un medio disminuyendo asi un poco su velocidad, pero si hablamos de un fotón este no es el mismo que entra que el que sala (digamos al atravesar un vidrio), se ha absorvido y reemitido nuevos fotones al atravesar el medio. Para un fotón el concepto de medio material no tiene sentido pues a esa escala el no lo percibe como nosotros él viajará siempre a velocidad c hasta que se encuentre con alguna partícula y se produzca alguna reacción.

ii)Los fotones por naturaleza son partículas sin masa.

iii)La radiación electromagnética (fotones) transportan energía, cada fotón es un cuanto de energía.

Si queda alguna duda o algun aporte estaré pendiente.

Orlando dijo...

Hola Beto, gracias por comentar.
Tienes razón, he cambiado el termino "masa equivalente" por el de masa relativista, que si esta documentado científicamente. Eso es a lo que refería. Que aparentemente cambia la masa de un cuerpo cuando posee velocidad, respecto del valor que tenía cuando estaba en reposo.

Beto dijo...

Permiteme un comentario nuevamente, yo no estoy de acuerdo con mc^2=hf, para el caso de los fotones no tiene sentido la igualdad pues estos no tienen masa.

Es cierto que antiguamente se consideraba que la masa de una partícula variaba de acuerdo a la velocidad que tenía, aceptando esto entonces no hay que olvidad que uno de los postulados de la relatividad especial dice que un fotón siempre se observará con velocidad c desde cualquier sistema de referencia inercial, entonces si esa velocidad no varia la masa no tiene porque hacerlo, porque además esta es nula.

Los siguientes artículos te pueden resultar interesantes:

http://forum.lawebdefisica.com/content/66-Crece-la-masa-con-la-velocidad

http://forum.lawebdefisica.com/content/67-Se-puede-viajar-a-la-velocidad-de-la-luz-o-a-una-mayor

http://forum.lawebdefisica.com/threads/7019-La-luz-y-su-velocidad...?highlight=velocidad+foton

Un saludo.

Orlando dijo...

Gracias por participar Beto . . . Tienes razón. He estado revisando diferentes fuentes y al parecer la masa de un cuerpo no varía con la velocidad. Voy a revisar los enlaces y comentare mis conclusiones mas adelante. Gracias nuevamente

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