La Mecánica Estadística en la Universidad

Hoy día, la Mecánica Estadística es materia de Estudio en las Facultades de Física mediante currículos y programas de trabajo, estudio e investigación que se desarrollan y renuevan sin cesar, desde enfoques muy diversos en las distintas universidades. Existen Departamentos de Física Estadística, dedicados a la docencia e investigación en el campo, en múltiples Facultades de Física, de Química, o en
Centros de Ingeniería, siendo diferentes en las distintas universidades tanto los
niveles de información a los estudiantes como los sesgos o direcciones de las pautas de investigación en Física Estadística.


Ronny J Duarte C

Evidencia de entropía

Cuando se plantea la pregunta: ¿por qué ocurren los sucesos de la manera que ocurren, y no al revés? se busca una respuesta que indique cuál es el sentido de los sucesos en la naturaleza. Por ejemplo, si se ponen en contacto dos trozos de metal con distinta temperatura, se anticipa que finalmente el trozo caliente se enfriará, y el trozo frío se calentará, finalizando en equilibrio térmico. Sin embargo, el proceso inverso, el trozo caliente calentándose y el trozo frío enfriándose, es muy improbable a pesar de conservar la energía. El universo tiende a distribuir la energía uniformemente; es decir, a maximizar la entropía
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Relación Estadística-Termodinámica

La relación entre estados microscópicos y macroscópicos (es decir, la termodinámica) viene dada por la famosa fórmula de Boltzmann de la entropía:


Donde:
Ω es el número de estados microscópicos compatibles con una energía, volumen y número de partículas dado
kB es la constante de Boltzmann.
En el término de la izquierda tenemos la termodinámica mediante la entropía definida en función de sus variables naturales, lo que da una información termodinámica completa del sistema. A la derecha tenemos las configuraciones microscópicas que definen la entropía mediante esta fórmula. Estas configuraciones se obtienen teniendo en cuenta el modelo que hagamos del sistema real a través de su Hamiltoniano mecánico.

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Aplicación de la mecánica estadística

Empíricamente la termodinámica ha estudiado los gases y ha establecido su comportamiento macroscópico con alto grado de acierto. Gracias a la fisica estadística es posible deducir las leyes termodinámicas que rigen el comportamiento macroscópico de este gas, como la ecuación de estado del gas ideal o la ley de Boyle-Mariotte, a partir de la suposición de que las partículas en el gas no están sometidas a ningún potencial y se mueven libremente con una energía cinética igual a  colisionando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. El comportamiento macroscópico del gas depende de tan sólo unas pocas variables macroscópicas (como la presión, el volumen y la temperatura). Este enfoque particular para estudiar el comportamiento de los gases se llama teoría cinética.
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Suma de fuerzas

Cuando sobre un cuerpo o sólido rígido actúan varias fuerzas que se aplican en el mismo punto, el cálculo de la fuerza resultante resulta trivial: basta sumarlas vectorialmente y aplicar el vector resultante en el punto común de aplicación. Sin embargo, cuando existen fuerzas con puntos de aplicación diferentes es necesario determinar el punto de aplicación de la fuerza resultante. Para fuerzas no paralelas esto puede hacerse sumando las fuerzas dos a dos. Para ello se consideran dos de las fuerzas trazan rectas prolongando las fuerzas en ambos sentidos y buscando su intersección. Esa intersección será un punto de paso de la fuerza suma de las dos. A continuación se substituyen las dos fuerzas por una única fuerza vectorial suma de las dos anteriores aplicada en el punto de intersección. Esto se repite n-1 veces para un sistema de n fuerzas y se obtiene el punto de paso de la resultante.
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Análisis del equilibrio

La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son:
1. El resultado de la suma de fuerzas es nulo.
2. El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.
• Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones, es resolver la condición de equilibrio.
• Existen métodos de resolución de este tipo de problemas estáticos mediante gráficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolución de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante la geometría, si bien actualmente se tiende al cálculo por ordenador.
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¿Que es la Mecánica estática?

Al estudiar sistemas compuestos por un número muy grande de componentes atómicos la física abandona el proyecto de analizar detalladamente trayectorias o estados cuánticos, y lo substituye por un tratamiento estadístico. Durante el pasaje de la mecánica clásica a la mecánica estadística, que se realiza durante la segunda mitad del siglo XIX, los esquemas basados en probabilidades prevalecen sobre los conceptos de órbitas exactamente prescriptas. Maxwell introduce el nombre mecánica estadística en una publicación de 1879. La probabilidad comienza a reemplazar la certeza. Sin embargo, paradojalmente, es justamente el enorme número de elementos microscópicos que componen los materiales el que permite resultados estadísticos de gran precisión y confiabilidad.

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Statistical_mechanics
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