matemáticas

fractal

A fractal is a geometric shape exhibiting self-similarity at various scales, often found in natural and cosmological structures.
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Descripción

Un fractal es un conjunto que posee dimensión fraccionaria y autosimilitud a todas las escalas. Por ejemplo, el copo de nieve de Koch se construye reemplazando cada segmento por una línea quebrada, y tras infinitos pasos su longitud es infinita, pero su área es finita. La dimensión fractal describe cuantitativamente cuán densamente el objeto llena el espacio.

Historia

El término «fractal» (del latín fractus, que significa quebrado) fue acuñado por Benoît Mandelbrot en 1975, pero sus orígenes se encuentran en los trabajos de Pierre Fatou y Gaston Julia (principios del siglo XX), quienes estudiaron iteraciones de aplicaciones complejas. Lewis Fry Richardson observó en 1961 que la longitud de las fronteras entre países crece a medida que se reduce la unidad de medida. Mandelbrot generalizó estas ideas, describiendo la geometría fractal de la naturaleza en un libro de 1982.

Cómo funciona

La estructura fractal surge de la aplicación recursiva de una regla simple. Por ejemplo, la curva de Koch: cada segmento rectilíneo se reemplaza por cuatro segmentos que forman un saliente. Tras un número infinito de pasos, la longitud de la curva crece sin límite y su dimensión es log 4 / log 3 ≈ 1,26. La dimensión fractal d se define mediante la ley de potencia N(ε) ∝ ε^{−d}, donde N(ε) es el número mínimo de bolas de radio ε necesarias para cubrir el objeto (dimensión por conteo de cajas).

En la práctica

Las antenas fractales en los teléfonos móviles captan señales en un amplio rango de frecuencias, y los gráficos por computadora crean paisajes realistas.

Dato curioso

Los pulmones humanos empaquetan aproximadamente 100 m² de superficie en un volumen de unos pocos litros gracias a la estructura fractal del árbol bronquial.

Concept graph →

Fórmulas

$$ackslash Omega_* = ackslash sqrt{ rac{G M_*}{R_*^3}}$$
Angular frequency where centrifugal force equals gravity.
Qué hay en la fórmula
Ω_*variablebreakup angular frequency — frecuencia angular radian per second
M_*variablemass of the rotating body — masa kilogram
R_*variableradius of the rotating body — radio metre
GconstanteUniversal constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
ω_*=\sqrt{\frac{gm_*}{r_*^3}} · 2606.02692v1

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