Landau L D Y Kitaigorodoski A - Fisica Para Todos I Cuerpos Fisicos

Prólogo a la cuarta edición rusa

Tras muchos años me decidí a volver a la «Física para todos», libro no terminado que había escrito junto con Dau, así llamaban lo llamaban los amigos al académico L. D. Landau, admirable científico y hombre de gran atractivo.

Este libro es sumamente «conjunto», Y durante un largo período me resultó difícil ponerse a escribir su continuación. Muchos lectores me lo reprocharon.

Y he aquí que ahora someto al juicio de los lectores la nueva edición de la «Física para todos» dividida en cuatro libros pequeños. Los he intitulado como sigue: «Cuerpos físicos», «Moléculas», «Electrones», «Fotones y núcleos». La división se ha hecho, por decirlo así, conforme a la profundidad de penetración en la estructura de la materia. Los mencionados cuatro libros abarcan todas las leyes fundamentales de la física. Tal vez tiene sentido continuar la «Física para todos» dedicando los fascículos posteriores al fundamento de las distintas ramas de las ciencias naturales y de la técnica.

Los dos primeros libros no son sino el libro anterior hasta cierto punto revisado y en algunas partes sustancialmente aumentado. Los dos últimos libros los he escrito yo.

Comprendo perfectamente que un lector atento percibirá la diferencia existente entre ellos. Sin embargo, se han observarlo los principios generales de exposición del material que adoptamos con Dau. Se trata del carácter deductivo de la exposición, ateniéndose a la lógica del objeto de estudio y no a la historia de su desarrollo. Estimarnos útil conversar con el lector empleando el lenguaje sencillo, cotidiano sin que nos infundiese miedo recurrir al humor. Cabe advertir también que no tuvimos lástima del lector.

En lo concerniente a la diferencia entre los nuevos libros y el viejo, esta consiste en lo siguiente. Cuando se escribía el libro anterior los autores lo consideraban como el «primer» libro de física suponiendo incluso que le podía hacer competencia al manual escolar. Sin embargo, las opiniones de los lectores y la experiencia de los maestros de física demostraron que no es así. El auditorio de este libro lo formaron los maestros, los ingenieros y los escolares que querían elegir la física como su profesión. Resultó que nadie consideró la «Física para Todos» como libro de texto. Se aprecia corno un libro de divulgación científica que amplia los conocimientos escolares y, con frecuencia, centra la atención en los problemas que debido a una u otra razón no figuran en los programas.

A resultas de ello y suponiendo que el lector del libro está más o menos iniciado un la física, y, como es lógico, me sentí más libre en la elección de los temas.

Por cuanto la conversación sobre la física comienza hablando de los fenómenos que no exigen conocer la estructura de la materia es natural dar al primer libro el nombre de «Cuerpos físicos». Desde luego, se hubiera podido intitular estas páginas —tal como está admitido generalmente— con la palabra «mecánica», es decir, ciencia sobre el movimiento. Pero, no olvide que la teoría del calor que se expone en el segundo libro también es la ciencia sobre el movimiento..., sólo que se trata del movimiento de los cuerpos invisibles para el ojo: de las moléculas y los átomos. En consecuencia, el nombre escogido se me representa más acertado.

El primer libro está dedicado principalmente, al estudio de las leyes del movimiento y de la gravitación universal las cuales, para siempre, serán el fundamento de la física y, por consiguiente, también de las ciencias naturales.

Septiembre de 1977

A. I. Kitaigorodski

Capítulo 1

Conceptos fundamentales

Contenido:

1. Sobre el centímetro y el segundo
2. Peso y masa
3. El sistema SI y sus patrones
4. Ley de conservación de la masa
5. Acción y reacción
6. Cómo sumar las velocidades
7. La fuerza como vector
8. Plano inclinado

1. Sobre el centímetro y el segundo

Todos tenemos la necesidad de medir longitudes, contar el tiempo y pesar diversos cuerpos. Por eso, todos sabemos bien qué es el centímetro, el segundo y el gramo. Pero, para la física, estas medidas tienen una importancia extraordinaria, puesto que son necesarias para la apreciación de la mayoría de los fenómenos físicos. Los hombres procuran medir con la mayor precisión posible las distancias, los intervalos de tiempo y el peso, llamados en la física conceptos fundamentales.

Los instrumentos modernos de la física ofrecen la posibilidad de determinar la diferencia de las longitudes de dos varillas de un metro, incluso cuando esta diferencia sea menor de una mil millonésima parte de metro. Se pueden distinguir intervalos de tiempo que se diferencian en una millonésima parte de segundo. Una buena balanza puede pesar con gran precisión un grano de amapola.

No hace más que unos cuantos cientos de años atrás, empezó a desarrollarse la técnica de las mediciones, y no hace mucho, relativamente, que se ha convenido sobre qué segmento de longitud y qué intervalo del tiempo se deben tomar como unidades.

¿Por qué el centímetro y el segundo se han elegido tal como los conocemos? Pues está claro que no tiene importancia alguna que el centímetro o el segundo sean más largos o más cortos.

Lo único que se pide, es que la unidad de medida sea cómoda. Estaría bien, si ésta estuviese a mano. Lo más sencillo sería tomar por unidad de medida la misma mano. Precisamente así lo hirieron en los tiempos antiguos; esto lo testimonian los mismos nombres de las unidades, por ejemplo, «codo», que es la distancia desde el codo hasta los extremos de los dedos de la mano estirada; pulgada, que es el grosor del dedo pulgar en su base. También se utilizaba el pie como medida; de aquí la denominación de longitud «pie», que es la longitud de la planta del pie.

Aunque estas unidades son de gran comodidad, puesto que siempre las tenemos consigo, sus inconveniencias son evidentes: mucho se diferencian unas personas de otras, para que la mano o el pie puedan servir de unidades de medida y no dé lugar a discusiones.

Con el desarrollo del comercio surgió la necesidad de llegar a un acuerdo sobre las unidades de medidas. Los patrones de longitud y de peso se establecieron, primero, para un mercado, después, para una ciudad, más tarde, para todo un país y por fin, para todo el mundo. El patrón es una medida que sirve de modelo, como la regla, la pesa, etc. El Estado guarda con mucho cuidado los patrones y otras reglas y pesas que tienen que ser construidas exactamente de acuerdo con el patrón.

En la Rusia zarista, las medidas principales de peso y de longitud —llamadas «funt» y «arshín»— fueron fabricadas en el año 1747. En el siglo XIX aumentaron las necesidades de precisión de las medidas y estos patrones resultaron ser imperfectos. D. Mendeleiev dirigió en los años 1893-1898 los trabajos, muy complicados y de gran responsabilidad, de la elaboración de patrones exactos. El gran químico consideraba de suma importancia el establecimiento de medidas exactas. Por iniciativa de él, a fines del siglo XIX se fundó la Cámara principal de medidas y pesas, en donde se guardaban los patrones y se elaboraban sus copias.

Unas distancias se expresan en unidades mayores, otras, en menores. En efecto, a nadie se le ocurrirá expresar la distancia de Moscú a Leningrado en centímetros y el peso de un tren del ferrocarril en gramos. Por eso, los hombres acordaron establecer una determinada relación entre las medidas grandes y pequeñas. Como todos saben, en el sistema de unidades que utilizamos, las unidades grandes se diferencian de las pequeñas en 10, 100. 1000. etc., veces. Tal conveniencia resulta muy cómoda y facilita los cálculos. Sin embargo, este sistema tan cómodo no está establecido en todos los países. En Inglaterra y en los EE.UU., hasta ahora utilizan muy poco el metro, el centímetro y el kilómetro, y también el gramo y el kilogramo a pesar de que es indudable la comodidad del sistema métrico.