Electricidad, magnetismo, vibraciones y ondas

La electricidad es una forma de energía producida por diversas causas, que se manifiesta por fenómenos de potencia y luz.
Todos hemos experimentado alguna vez el hecho de coger un bolígrafo de plástico y frotarlo enérgicamente, para seguidamente acercarlo a unos trozos de papel y observar como son atraídos hacia el bolígrafo. Éste fenómeno se conoce como electricidad estática.

Los átomos que conforman la materia están a su vez compuestos por otras partículas menores, entre las cuales los protones (portadores de la electricidad positiva y muy internos en el átomo) y los electrones (negativos, y situados en la zona exterior) se compensan. Al frotar entre sí dos cuerpos, uno de ellos arranca algunos electrones de los átomos superficiales del otro, quedando éste último con electricidad positiva por defecto de electrones, mientras que el primero queda con electricidad negativa. La magnitud física que produce los fenómenos electrostáticos es la carga eléctrica. La unidad elemental de carga es el electrón. El protón tiene la misma carga pero de signo contrario.
El átomo, que en un principio se consideró la unidad más pequeña de la que está compuesta la materia, está compuesto de núcleo y electrones; el núcleo, a su vez de protones y neutrones. Éstos, se componen de partículas llamadas quarks. ¡El espacio existente entre cada componente es equivalente al espacio intergaláctico!

El magnetismo es el poder que tiene el imán para atraer a los metales. Es un agente físico por cuya virtud los imanes y las corrientes eléctricas ejercen acciones a distancia, tales como atracciones y repulsiones, imantación por influencia y producción de corrientes eléctricas inducidas.
Los imanes están presentes en nuestra vida diaria, en infinidad de instrumentos, objetos y utensilios, desde cierres de puertas hasta motores, etc. El fenómeno de la atracción de objetos de hierro es conocido desde la antigüedad.

La tierra genera un campo magnético, evidenciado por las brújulas, que son una agua imantada que puede girar horizontalmente sobre su centro. En un campo magnético existe también un polo positivo y otro negativo, que como bien sabemos, los polos opuestos se atraen, mientras que los iguales se repelen. Los polos de un imán no son independientes entre sí, es decir, que si rompemos un imán por la mitad, cada mitad vuelve a tener un polo de cada signo. El campo magnético es el espacio en donde se manifiestan las fuerzas magnéticas.

Al caer una piedra sobre en el agua se forman ondas que avanzan por la superficie. Esto es debido a que las partículas de agua golpeadas por la piedra han sido separadas de su posición de equilibrio y empiezan a oscilar como la cuerda de la guitarra, hasta que haya cedido toda la energía acumulada en la percusión. Al estar unidas a las partículas que las rodean en la superficie mediante fuerzas de atracción, arrastran a éstas a moverse, aunque con retraso respecto propio movimiento del primer grupo. Las nuevas partículas hacen lo mismo con las siguientes, y así va avanzando el movimiento radialmente a partir del foco (punto de contacto de la piedra con el agua), con lo que se produce una propagación rectilínea de la onda, en todas direcciones. El grupo de partículas iniciales hace vibrar a las siguientes, con lo que les cede la energía que se transmite y progresa con la onda, la cual no necesita trasladar materia para transportar la energía.
Las ondas más familiares son las mecánicas, llamadas así porque son mecánicas las magnitudes perturbadas: fuerza, posición, densidad, etc. Son las ondas que se producen en la superficie del agua, en las cuerdas, etc.

La radiación electromagnética también está constituida de ondas, aunque de otras características más complejas, ya que la mecánica cuántica establece la existencia de ondas de materia y el comportamiento dual onda-partícula de la materia.
A nivel atómico, la materia posee un aspecto dual: aparece como partículas y como ondas. El aspecto que muestre dependerá de la situación. En algunas situaciones predominará el aspecto de partículas, en otras, estas partículas se comportarán como ondas. Esta naturaleza dual se manifiesta, como se ha dicho, en la luz y en todas las demás radiaciones electromagnéticas. La luz es emitida y absorbida en forma de "cuantos" o fotones, sin embargo, cuando estas partículas de luz viajan por el espacio aparecen como vibrantes campos eléctricos y magnéticos, que presentan el comportamiento característico de las ondas. A los electrones se les considera normalmente partículas, sin embargo, cuando un rayo de tales partículas es enviado a través de una pequeña hendidura, resulta refractado exactamente del mismo modo en que lo haría un rayo de luz, es decir, que los electrones, a su vez, se comportan como ondas.

En la naturaleza, no existen partículas que se muevan dentro de patrones de onda. En una onda de agua, por ejemplo, las partículas de agua no se desplazan con la onda, sino que se mueven en círculos a medida que la onda pasa. Del mismo modo, las partículas de aire en una onda sonora simplemente oscilan hacia delante y hacia atrás, pero no se propagan a lo largo de la onda. Lo que es transportado a lo largo de la onda es la perturbación causante del fenómeno ondulatorio, pero no alguna partícula material.