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39.2 Los elementos 759 Tabla 39.1 Continuación Por ejemplo, si una persona en un escáner PET fuera a resolver un problema físico, más nutrim entos fluirían a la parte del cerebro que está usando para resolver el problema. La desintegración de los positrones en esta parte del cerebro aumentaría, y ei escáner PET podría trazar el mapa de esta área. Partículas fundamentales Partícula Símbolo Masa, kg Carga, C Electrón e 9.1 x 1(T31 -1 .6 x 10“19 Protón P 1.673 X 1(T27 + 1.6 X 10“19 Neutrón n 1.675 X 1CT27 0 La otra partícula nuclear, el neutrón, está presente en el núcleo de todos los elementos, con excepción del hidrógeno. Tiene una masa de 1.675 X 10~27 kg, que es ligeramente mayor que la del protón, pero no tiene carga. Por consiguiente, los neutrones contribuyen a la masa de un núcleo, pero no afectan la carga positiva neta del núcleo, la cual depende únicamente de los protones. El neutrón también tiene un diámetro de aproximadamente 3 fm. En la tabla 39.1 se resumen los datos que hemos mencionado, para el caso de las tres partículas fundamentales. A partir de lo que sabemos sobre las tres partículas fundamentales, es obvio que los diagramas como el de la figura 39.1 no deben ser tomados como la realidad. En general, las distancias no están representadas a escala en tales representaciones esquemáticas. Más aún, las leyes clásicas de la física a menudo no se aplican al micromundo del núcleo. Para comprender claramente los eventos atómicos y nucleares, es preciso adoptar una nueva forma de pensar. Por ejemplo, se puede preguntar por qué se mantiene unido el núcleo. Es evidente que si la repulsión electrostática de Coulomb se aplica al núcleo, ésta tiene que ser superada en él por una fuerza mucho mayor. Tanto esta fuerza mucho más grande como la fuerza electrostática son inmensas, comparadas con la fuerza gravitacional. Esta tercera fuerza se llama fuerza nuclear. La fuerza nuclear es muy intensa y de corto alcance. Si dos nucleones (que son protones o neutrones) están separados por aproximadamente 1 fm, se produce una fuerza de atracción muy intensa que decae rápidamente a cero a medida que aumenta su separación. Tal parece que la fuerza es la misma, o casi la misma, entre dos protones o dos neutrones, o entre un neutrón y un protón. Si un nucleón está completamente rodeado de otros nucleones, su campo de fuerza nuclear estará saturado y no podrá ejercer fuerza alguna sobre otros nucleones, excepto sobre aquellos que lo rodean. Los elementos Durante muchos siglos, los científicos han estudiado los diversos elementos que existen en la Tierra. Se han realizado múltiples intentos de organizar los diferentes elementos, de acuerdo con sus respectivas propiedades químicas o físicas. El agrupamiento moderno de los elementos se conoce como tabla periódica. Una de las formas en las cuales se representa la tabla periódica se ilustra en la tabla 39.2. A cada elemento se le asigna un número que lo distingue de los demás. Por ejemplo, el número del hidrógeno es 1, el del helio es 4 y el del oxígeno es 8. Estos números son iguales al número de protones que hay en el núcleo de ese elemento. El número recibe el símbolo Z y se llama número atómico. El número atóm ico Z de un elem ento es igual al número de protones que hay en el núcleo de un átom o de ese elem ento. Del número atómico dependen indirectamente las propiedades químicas de cada elemento, en virtud de que Z determina el número de electrones que se necesitan para equilibrar la carga positiva del núcleo. La naturaleza química de un átomo depende del número de electrones que lo forman, en particular los más externos o electrones de valencia. Al aumentar el número de protones en el núcleo, también aumenta el número de neutrones. En los elementos más ligeros, el incremento es aproximadamente de uno a uno, pero los
O < > < > VA IVA < CQ 1. He 4.0026 2 Ne 20.183 10 F 18.998 9 O 15.999 8 N 14.0067 6 c 12.0111 B 10.811 5 Ar 39.948 ¡ 18 Cl 35.453 17 14 ffi ÉL S i 32.066 | 30.9738 | 1 Al 26.982 13 r Kr 83.80 36 Br 79.904 35 34 Se 78.96 33 As 74.9216 32 Ge 72.61 31 Ga 69.723 Zn 65.39 30 54 Xe 131.290 I 126.904 53 Te 127.60 52 Sb 121.75 51 50 Sn 118.71 Sn 114.82 49 48 C d 112.411 86 Rn 222.018 At 209.987 85 Po 208.982 84 83 82 B i 208.980 Pb 207.19 T! 204.383 81 80 ! Hg 200.59 118 Uuo* (293) 116 Uuh* (289) 114 Uug*! (289) 112 Uub* (277) Cü u T) :o *V—0CL _fC _Q CD O Q. =5 5 CQ VIIIB CQ > CQ > VB IVB CQ < < ' H 1.008 Be 9.012 4 Li 6.941 3 O o
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Física, conceptos y aplicaciones S
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Para Jared Andrew Tippens y Elizabe
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Prefacio xiii Capítulo 1 Introducc
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PARTE I Meca nica Introducción Cen
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Preguntas para !a reflexión críti
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6.3 M ovim iento uniform em ente ac
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6.6 Convención de signos en proble
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6.7 Gravedad y cuerpos en caída li
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Preguntas de repaso 6.1. Explique c
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Problemas Sección 7.1 Segunda ley
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alta del plano inclinado si fik = 0
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Impulso y cantidad de movimiento El
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9.3 Choques elásticos e inelástic
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a 3 m /s y la pelota reduce su velo
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Máquinas simples Las máquinas sim
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esumen y repaso Resumen En la indus
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Los globos aerostáticos usan aire
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24.7. Justifique el enunciado sigui
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Objetivos Cuando term ine de estudi
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Resumen El almacenamiento de cargas
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26.3. ¿Cuál sería el radio de un
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Los instrumentos para obtener imág
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29.4 Densidad de flujo y permeabili
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Resumen Hemos visto que ios campos
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Fuerza y momentos de torsión en un
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Resumen El momento magnético de la
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tir ese aparato en un instrumento c
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31.1 Ley de Faraday 603 Figura 3 1
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Resumen La investigación sobre la
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Reflexión y espejos La luz láser
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Preguntas de repaso Comente esta af
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no invertida de 5 cm de altura, ¿c
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35.3 Longitud de onda y refracción
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