¿Cómo funcionan los imanes? La física del magnetismo

El magnetismo es sin duda la fuerza cotidiana que más nos impacta.

Sí, escribo esto sentado en mi escritorio con mi culo pegado a la silla gracias a los seis cuatrillones de kilogramos de masa terrestre que me mantienen ahí.

Y sí, ya sé que todo lo que me rodea y me hace la vida más fácil funciona gracias a la electricidad. Y aunque no viviéramos en esta sociedad tecnológica, sin duda los efectos eléctricos son también palpables (que le pregunten a Roy Sullivan si no –ahora vas y lo googleas-).

Pero acercar dos imanes por el mismo polo y que una fuerza invisible los repela es algo que no tiene parangón.

¿Cómo funcionan los imanes y de dónde sale esa misteriosa fuerza a distancia?

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Limitaciones de la física clásica. Mecánica relativista. Postulados de la relatividad especial. Algunas implicaciones de la física clásica

A finales del siglo XIX la mayoría de físicos creían que la física estaba terminada, constituyéndose como un edificio de cimientos férreos. Solo quedaban dos nubes en el horizonte por despejar (parafraseando a Lord Kelvin quien, de hecho, dio una conferencia titulada: <<nubes decimonónicas sobre la teoría dinámica del calor y la luz>>), siendo la que en este tema nos atañe: ¿cómo puede moverse la tierra a través de un sólido elástico, como es básicamente el éter luminífero?

Y es que, desde que más y más partidarios adoptaron la teoría ondulatoria para la luz (reforzada por el descubrimiento de que la luz era una onda electromagnética de Maxwell), se creía necesario un medio material que le diera soporte: el éter. Es más, Maxwell habló de ondulaciones del mismo medio que es la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos. Pero si las ondas EM son transversales, el éter debía tener propiedades similares a un sólido: en concreto, una rigidez tremenda para que la velocidad de la luz fuera tan grande, pero siendo a su vez sutil y con nula viscosidad para no frenar los planetas. Aunque nadie entendía qué era el éter, ningún físico concebía el mundo sin él.

En esta entrada veremos cómo el desarrollo de estas ideas desembocó en la teoría de la relatividad especial.

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Dilatación temporal, contracción longitudinal y las transformaciones de Lorentz

Ya hemos visto con suficiente detalle el experimento que puso sobre aviso a los físicos de la incompatibilidad entre mecánica y electrodinámica, y la posterior creación de la relatividad especial, desglosando las contribuciones de cada físico implicado. Intentando ahondar en estos problemas, Lorentz llegó a sus famosas transformaciones… pero por la vía errónea. Como Poincaré hizo notar, una conspiración de la naturaleza no podía ser sino una ley física. Y Einstein la encontró.

En este blog, de momento, no queremos hacer entradas con desarrollos teóricos cual libro de texto, aunque no descarto preparar algún minicurso para los interesados en el futuro. Queremos traer entradas interesantes, sobre aspectos de la física en los que quizá no habías reparado o temas que en la divulgación usual se quedan cortos de explicación. Pero me quedaría con la espinita clavada si solo mostramos como manera de llegar a las ecuaciones de Lorentz la intención de arreglar un experimento que no necesitaba arreglo. Así que esta entrada la dedicaremos a obtener las transformaciones de Lorentz partiendo del principio de relatividad y la constancia de la velocidad de la luz para todos los observadores inerciales.

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El experimento de Michelson-Morley y las transformaciones de Lorentz

En esta entrada vamos a diseccionar el experimento de Michelson y Morley, diseñado para medir la velocidad absoluta de la Tierra respecto al éter, que se mostraba como un sistema de referencia privilegiado. Para ello, tendremos que comprender primero qué es el éter y por qué era necesario. Entender qué dice el principio de relatividad de Galileo y por qué las ecuaciones de Maxwell no lo cumplían. Qué encontraron Michelson y Morley en su experimento y cómo lo explicaron Lorentz y Fitzgerald. Y veremos además el trabajo de Lorentz, el cual era mucho más extenso y profundo de lo que se suele contar en los libros de divulgación, desembocando finalmente en las famosas transformaciones de Lorentz… aunque por una vía muy distinta a la correcta.

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