Unidades de Planck para niños

Max Planck

Las unidades de Planck son un sistema especial de medidas propuesto por el científico Max Planck en 1899. Este sistema es único porque mide las cosas más fundamentales del universo, como el tiempo, la longitud, la masa, la carga eléctrica y la temperatura, usando las propiedades básicas de la naturaleza.

Imagina que, en lugar de usar metros o segundos, usamos unidades que se basan en constantes universales, es decir, números que son siempre los mismos en todo el universo. Las unidades de Planck hacen que estas constantes tengan un valor de 1 en las ecuaciones, lo que simplifica mucho los cálculos en física. Son como las "unidades de la naturaleza" porque no dependen de objetos creados por humanos, sino de las leyes del universo.

Contenido

Unidades de Planck: Midiendo el Universo con Constantes Naturales
Unidades de Planck derivadas
Véase también

Unidades de Planck: Midiendo el Universo con Constantes Naturales

Las unidades de Planck son un conjunto de medidas que se basan en algunas de las constantes más importantes de la física. Estas constantes son números que no cambian, sin importar dónde estés en el universo o cuándo. Al usar estas constantes como base, los científicos pueden crear un sistema de unidades que es universal.

¿Qué Son las Unidades de Planck?

Las unidades de Planck son un tipo de "unidades naturales". Esto significa que se definen usando propiedades fundamentales de la naturaleza, como la velocidad de la luz o la fuerza de la gravedad. No se basan en cosas que los humanos hayan inventado, como el metro o el kilogramo, que se definen por objetos o fenómenos específicos en la Tierra.

Las cuatro constantes físicas universales principales que definen las unidades de Planck son:

La velocidad de la luz en el vacío (símbolo c).
La constante de gravitación universal (símbolo G).
La constante de Planck reducida (símbolo ħ).
La constante de Boltzmann (símbolo k_B).

Cuando los físicos usan las unidades de Planck, estas constantes toman el valor de 1. Esto hace que las ecuaciones se vean mucho más sencillas.

¿Quién Fue Max Planck y Por Qué Son Importantes Sus Unidades?

Max Planck fue un físico alemán muy importante que vivió a finales del siglo XIX y principios del XX. En 1899, antes de que se desarrollara completamente la teoría cuántica, Planck propuso estas unidades. Él quería encontrar un sistema de medidas que fuera verdaderamente universal, que no dependiera de nada específico de la Tierra o de los humanos.

Planck pensó que estas unidades serían útiles para cualquier civilización, incluso si fueran de otro planeta. Por eso las llamó "unidades de medida naturales". Son especialmente importantes en campos como la gravedad cuántica, que intenta unir la relatividad general (que describe la gravedad a gran escala) con la física de partículas (que describe el mundo muy pequeño).

¿Cómo Funcionan las Unidades de Planck?

La idea principal es que, al hacer que las constantes fundamentales valgan 1, las ecuaciones de la física se simplifican. Por ejemplo, la famosa ecuación de Albert Einstein sobre la energía y la masa, que normalmente es E = mc², se convierte en E = m si usas las unidades de Planck. Esto no significa que la velocidad de la luz desaparezca, sino que ya está "incluida" en las unidades que estás usando.

Ventajas de Usar las Unidades de Planck

Simplifican ecuaciones: Al eliminar las constantes de las fórmulas, estas se vuelven más fáciles de leer y entender.
Comparación de magnitudes: Permiten comparar fuerzas o tamaños de manera más directa. Por ejemplo, la fuerza eléctrica entre dos protones es mucho más fuerte que su atracción gravitatoria. Con las unidades de Planck, esto se ve claramente porque la carga de un protón es cercana a la unidad de carga de Planck, pero su masa es mucho menor que la unidad de masa de Planck.
Evitan errores de redondeo: Son útiles en cálculos complejos, especialmente en computación.

Desventajas de las Unidades de Planck

Dificultad para detectar errores: A veces, al simplificar tanto las ecuaciones, es más difícil darse cuenta si hay un error en las dimensiones de las unidades.
Valores extremos: Las unidades de Planck son extremadamente pequeñas o extremadamente grandes en comparación con las unidades que usamos a diario. Por ejemplo, la longitud de Planck es increíblemente diminuta.

Las Unidades Básicas de Planck

Al igual que en el Sistema Internacional de Unidades (SI) tenemos metros, kilogramos y segundos, las unidades de Planck también tienen sus propias medidas básicas. Aquí te mostramos algunas de las más importantes:

Tabla 2: Unidades de Planck básicas
Nombre	Dimensión	Expresión	Equivalencia aproximada en el Sistema Internacional
Longitud de Planck	Longitud (L)	$l_P = c \ t_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}$	1.616 252(81) × 10⁻³⁵ m
Masa de Planck	Masa (M)	$m_P = \sqrt{\frac{\hbar c}{G}}$	2.176 44(11) × 10⁻⁸ kg (21 $\mu$ g)
Tiempo de Planck	Tiempo (T)	$t_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}}$	5.391 24(27) × 10⁻⁴⁴ s
Carga de Planck	Carga eléctrica (Q)	$q_P = \sqrt{\hbar c 4 \pi \epsilon_0}$	1.875 545 870(47) × 10⁻¹⁸ C
Temperatura de Planck	Temperatura (ML²T^-2/k)	$T_P = \frac{m_P c^2} {k} = \sqrt{\frac{\hbar c^5} {G k^2}}$	1.416 785(71) × 10³² K

Longitud de Planck

Es la distancia más pequeña que tiene sentido en la física actual. Es tan, tan pequeña que es imposible de medir directamente.

Masa de Planck

Es una masa muy pequeña, pero mucho más grande que la masa de una partícula subatómica. Es aproximadamente la masa de una pulga.

Tiempo de Planck

Es el intervalo de tiempo más corto que se puede medir. Es el tiempo que tarda la luz en recorrer una longitud de Planck.

Temperatura de Planck

Es la temperatura más alta posible en el universo. Es tan caliente que ninguna materia podría existir en su forma actual.

Carga de Planck

Es una unidad de carga eléctrica. Es la carga que tendría una partícula si su fuerza eléctrica fuera igual a la fuerza de Planck.

¿Cómo Simplifican las Ecuaciones? Ejemplos Sencillos

Cuando usamos las unidades de Planck, muchas ecuaciones importantes de la física se vuelven más simples porque las constantes que las definen se convierten en 1.

La Ley de gravitación universal de Newton:

* Normalmente: $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$ * Con unidades de Planck: $F = \frac{m_1 m_2}{r^2}$

La famosa ecuación de masa-energía de Albert Einstein:

* Normalmente: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): E = m c^2 * Con unidades de Planck: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): E = m Esto significa que si un objeto tiene una masa de 5000 unidades de masa de Planck, también tiene una energía de 5000 unidades de energía de Planck.

La Ley de Coulomb (que describe la fuerza entre cargas eléctricas):

* Normalmente: $F = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^2}$ * Con unidades de Planck: $F = \frac{q_1 q_2}{r^2}$

Estas unidades son una herramienta poderosa para los físicos que estudian los límites del universo, como el Big Bang o los agujeros negros, donde las condiciones son tan extremas que las constantes fundamentales juegan un papel crucial.

Unidades de Planck derivadas

Además de las unidades básicas, se pueden definir otras unidades a partir de ellas:

Nombre	Dimensión	Expresión	Equivalencia aproximada en el Sistema Internacional
Energía de Planck	Energía (ML²/T²)	$E_P = m_P c^2 = \sqrt{\frac{\hbar c^5}{G}}$	1.9561 × 10⁹ J
Fuerza de Planck	Fuerza (ML/T²)	$F_P = \frac{E_P}{l_P} = \frac{c^4}{G}$	1.21027 × 10⁴⁴ N
Potencia de Planck	Potencia (ML²/T³)	$P_P = \frac{E_P}{t_P} = \frac{c^5}{G}$	3.62831 × 10⁵² W
Densidad de Planck	Densidad (M/L³)	$\rho_P = \frac{m_P}{l_P^3} = \frac{c^5}{\hbar G^2}$	5.15500 × 10⁹⁶ kg/m³
Velocidad angular de Planck	Velocidad angular (1/T)	$\omega_P = \frac{1}{t_P} = \sqrt{\frac{c^5}{\hbar G}}$	1.85487 × 10⁴³ rad/s
Presión de Planck	Presión (M/LT²)	$p_P = \frac{F_P}{l_P^2} =\frac{c^7}{\hbar G^2}$	4.63309 × 10¹¹³ Pa
Intensidad eléctrica de Planck	Intensidad eléctrica (Q/T)	$I_P = \frac{q_P}{t_P} = \sqrt{\frac{c^6 4 \pi \epsilon_0}{G}}$	3.4789 × 10²⁵ A
Tensión eléctrica de Planck	Tensión eléctrica (ML²/T²Q)	$V_P = \frac{E_P}{q_P} = \sqrt{\frac{c^4}{G 4 \pi \epsilon_0} }$	1.04295 × 10²⁷ V
Resistencia eléctrica de Planck	Resistencia (ML²/T Q²)	$Z_P = \frac{V_P}{I_P} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0 c} = \frac{Z_0}{4 \pi}$	2.99792458 × 10¹ Ω

Véase también

En inglés: Planck units Facts for Kids

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