Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

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Electrones, Protones y Neutrones


Los átomos son los bloques de construcción de la materia y son increíblemente pequeños. Cada átomo está compuesto por tres tipos principales de partículas diminutas llamadas partículas subatómicas. Estas partículas son electrones, protones y neutrones. Entender estas partículas es importante para conocer la estructura de la materia y cómo funcionan los átomos en el universo. Los átomos son tan pequeños que una sola gota de agua contiene aproximadamente 1.39 sextillones de átomos.

Estructura del átomo

La estructura básica de un átomo consiste en un núcleo central y un anillo de electrones. El núcleo, que se encuentra en el centro del átomo, contiene protones y neutrones. Los electrones orbitan alrededor del núcleo en regiones llamadas capas de electrones u orbitales.

Protón

Los protones son partículas con carga positiva que se encuentran en el núcleo de un átomo. Cada protón tiene una carga positiva de +1e, donde e representa la carga elemental, que es aproximadamente 1.602 x 10 -19 coulombs. El número de protones en el núcleo de un átomo se llama el número atómico, el cual identifica de manera única un elemento. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un protón, por lo que su número atómico es 1, y el carbono tiene seis protones, lo que le da un número atómico de 6.

Protón+1

Los protones son importantes no solo para dar identidad a los elementos, sino también para la masa del átomo. Los protones, junto con los neutrones, representan casi toda la masa del átomo. A pesar del pequeño tamaño del protón - su radio es de aproximadamente 8.8 x 10 -16 metros - es mucho más pesado que el electrón.

Neutrón

Los neutrones son partículas neutras, lo que significa que no tienen carga eléctrica. También se encuentran en el núcleo junto con los protones. Los neutrones desempeñan varias funciones importantes en el núcleo de un átomo. Estabilizan el núcleo al reducir la repulsión electrostática entre los protones cargados positivamente. Sin neutrones, muchos núcleos atómicos no podrían mantenerse unidos debido a las fuerzas de repulsión entre los protones.

Neutrón0

El número de neutrones en el núcleo de un átomo puede variar incluso entre átomos del mismo elemento. Cuando átomos del mismo elemento tienen diferentes números de neutrones, forman isótopos. Por ejemplo, el hidrógeno tiene isótopos como el deuterio y el tritio, que tienen uno y dos neutrones, respectivamente. Al igual que los protones, los neutrones también contribuyen significativamente a la masa atómica. Curiosamente, los neutrones son ligeramente más pesados que los protones.

Electrones

Los electrones son partículas con carga negativa que orbitan el núcleo de un átomo. Tienen una carga de -1e. Los electrones son mucho más pequeños y ligeros que los protones y neutrones, con una masa de aproximadamente 1/1836 de la de un protón. A pesar de su pequeño tamaño, los electrones son importantes para las propiedades químicas de un átomo.

Electrón-1

Los electrones residen en regiones llamadas capas de electrones que rodean el núcleo. Estas capas están organizadas en niveles de energía y determinan cómo interactúa un átomo con otros. Los electrones están involucrados en la formación de enlaces químicos. Por ejemplo, en una molécula de agua, los electrones se comparten entre los átomos de hidrógeno y oxígeno, manteniéndolos unidos.

El comportamiento de los electrones se explica por la mecánica cuántica. Se describe a los electrones ocupando "orbitales", que son regiones donde es más probable que se encuentre el electrón. Esto a menudo se refiere como la nube electrónica. Los electrones giran alrededor del núcleo tan rápido que crean una apariencia de nube debido a su presencia en diferentes ubicaciones en cualquier momento dado.

Interacción entre electrón, protón y neutrón

Los protones y los electrones tienen cargas opuestas, lo que resulta en una fuerza atractiva entre ellos. Esta fuerza se llama la fuerza electromagnética y ayuda a mantener los electrones unidos al núcleo. Esta fuerza es importante para la estabilidad del átomo, porque causa que los electrones viajen en ciertos niveles de energía alrededor del núcleo. Estos niveles de energía determinan cómo los átomos se conectarán entre sí para formar moléculas.

Los neutrones no tienen carga, por lo que no juegan un papel directo en la unión de los electrones. En cambio, los neutrones contribuyen a la estabilidad del núcleo. La fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza, une a los protones y neutrones en el núcleo. Esta fuerza es mucho más fuerte que la fuerza electromagnética, pero actúa en distancias muy cortas, comparables al tamaño del núcleo.

Desarrollo histórico

Nuestra comprensión del átomo y sus componentes ha evolucionado con el tiempo. El concepto del átomo como una unidad fundamental de la materia se remonta a la antigua Grecia. Sin embargo, la comprensión moderna comenzó a principios del siglo XX. El experimento de la lámina de oro de Ernest Rutherford reveló un núcleo denso y cargado positivamente, conduciendo al modelo de Rutherford del átomo.

Niels Bohr expandió este modelo introduciendo la idea de capas de electrones cuantizadas o niveles de energía alrededor del núcleo. Este desarrollo fue un avance significativo en la teoría atómica y sentó las bases para la física cuántica moderna.

Investigaciones posteriores a mediados del siglo XX por científicos como James Chadwick, quien descubrió el neutrón, refinaron el modelo atómico a lo que entendemos hoy.

Conclusión

Los átomos son las unidades fundamentales que componen todas las formas de materia. Las partículas subatómicas elementales, electrones, protones y neutrones, son esenciales para la formación y las propiedades de los átomos. Los protones y neutrones forman el núcleo y determinan la identidad y las características isotópicas de un elemento, mientras que los electrones controlan el comportamiento químico y la formación de enlaces de un átomo.

Comprender estas partículas y sus interacciones proporciona información sobre el mundo microscópico que forma la base de gran parte de la ciencia moderna. Este conocimiento fundamental no solo es un campo de estudio apasionante, sino que también es esencial para los avances en tecnología, química y física.


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