lunes, 24 de mayo de 2010

GALILEO. LA CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS

GALILEO. LA CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS


En lo tocante a la ciencia, la autoridad de un millar no es superior al humilde razonamiento de una sola persona.




Galileo Galilei (Pisa, 15 de febrero de 1564 - Florencia, 8 de enero de 1642), fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. Mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sido considerado como el "padre de la astronomía moderna", el "padre de la física moderna" y el "padre de la ciencia". Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las asentadas ideas aristotélicas y su enfrentamiento con la Iglesia Católica Romana suele tomarse como el mejor ejemplo de conflicto entre la autoridad y la libertad de pensamiento en la sociedad occidental.

1. Representación grafica espacio-tiempo.
2. Cálculo velocidad media.

Posición    E. recorrido    Tiempo    V.media (m/s)
   0                    0                    0                    0
   1                    0,025             0,08               0,31
   2                    0,12               0,16               1,19
   3                    0,27               0,24               1,88
   4                    0,49               0,32               2,75
   5                    0,78               0,4                 3,63
   6                    1,13               0,48               4,38




3. Representación gráfica velocidad media y tiempo.
Si la toma de datos hubiera sido exacta la gráfica hubiera sido una línea recta.
En el eje de las ordenadas se representa el tiempo y en las abcisas la velocidad media.
En la gráfica se representa un movimiento de caída libre, cuando se suelta un cuerpo desde una cierta altura, se observa que cae libremente de manera que su velocidad aumenta uniformemente hasta que llega al suelo.
Este aumento de velocidad se debe a la atracción que la Tierra ejerce sobre los cuerpos.
La caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, por lo tanto la gráfica corresponde a lo que esperábamos obtener, ya que en el movimiento de caída libre de un cuerpo va aumento de velocidad hasta que llega al suelo.


4. MRUA

X = X0 + V0(t – t0) + ½ a (t – t0)^2

1,13 = 0 + ½ a (0,48)^2

A = 2,26 /0,23 = 9,82 m/s^2

5. No existe discrepancia entre el modelo teórico y el obtenido experimentalmente, y esto ha sido posible porque las medidas que se han tomado han sido bastante buenas y también el método utilizado.

h=1/2gt^2

0.49=1/2*9.8*0.32^2

0.49=4.9*0.1024

0.49=0.50

 Los valores son muy parecidos, también habría que tener en cuenta que el rozamiento podría influir en la pequeña diferencia del resultado, aunque no es excesivamente importante ya que no hay mucha altura.
En las ordenadas está representado el tiempo y en las abscisas la velocidad, hallada a través de la fórmula V=g x t. Si lo comparamos con la del punto 3, vemos que esta es una línea recta tal y como hemos dicho que debería ser la de punto 3, la cual tiene imperfecciones debido a la toma de los datos.

6.
Teorema de Conservación de la energía

Em = 0

Em = ½ x m x v ^2 + m x g x h

m x g x h = ½ v^2 x m

9,8 x 1,13 = ½ x v^2

V = 4,706

Ecuaciones cinemáticas para la caída libre

V = g x t

V = 9,8 x 0,48 = 4,704

Los resultados son prácticamente iguales. El error es sólo de 2 milésimas.

lunes, 26 de abril de 2010

ERATÓSTENES, CON LA SOMBRA DE UN PALO DETERMINÓ EL TAMAÑO DE LA TIERRA

El título ya nos introduce en lo que vamos hacer en este trabajo y es hacer algo parecido a lo que él hizo, pero antes vamos a saber algo de la vida de un gran hombre, ERATOSTENES.




Eratóstenes nació en Cirene, ahora llamada Shahat en el Norte de África, en Libia. Estudió luego en Atenas lo que sería un antiguo equivalente a una formación universitaria. Alrededor del 235 ac, fue nombrado bibliotecario de la gran Biblioteca del Museo, donde permaneció unos 45 años hasta su muerte.

Eratóstenes fue uno de los más notables eruditos de su tiempo, con actividades intelectuales muy variadas. Trabajó en geografía, astronomía, matemáticas, filosofía, cronología, gramática, crítica literaria y también fue poeta. Sus compañeros le llamaban el “pentalos”, el atleta capaz de tomar parte en cinco pruebas distintas. Probablemente porque trabajó en tantos campos, se le llamada también el “beta”, lo cuál se puede interpretar como que una persona que ocupa su tiempo en demasiadas cosas no puede ser excelente en cada una de ellas. Sin embargo fue un estudioso realmente brillante y uno de los grandes sabios de la antigüedad.

Arquímedes, aunque pasó la mayor parte de su vida en su ciudad de Siracusa, parece ser que estudió de joven en Alejandría, donde conoció e hizo amistad con Eratóstenes. Arquímedes le dedicó después su libro “El Método” y le mandó el llamado problema bovinum o problema de los bueyes, para que lo transmitiera y diera a conocer a los matemáticos alejandrinos.

Desafortunadamente no nos ha llegado ningún texto intacto de Eratóstenes. Conocemos su obra por la multitud de fragmentos diseminados en las obras de autores posteriores. En sus últimos años, cuando era ya octogenario, se dice que se volvió ciego y que murió por suicidio dejando de comer.

De Eratóstenes nos ha llegado uno de los más bellos mapas del mundo conocido en la Antigüedad. Es el primer mapa donde aparecen una red de meridianos de longitud y paralelos de latitud.


LO QUE HIZO ERATÓSTENES

Eratóstenes sospechaba que la Tierra era esférica. En la biblioteca de Alejandría encontró un libro en el que decía que en la ciudad egipcia de Syene, el día 22 de Junio al mediodía, se veía el fondo de un pozo profundo. Con este dato confirmó sus sospechas: la Tierra era esférica y se propuso medir la circunferencia de esta. Él midió el ángulo de inclinación de los rayos do sol en Alejandría el día 22 de junio al mediodía, el resultado del ángulo fue de 7,2º.



Decidió medir la distancia entre Syene y Alejandría. Para esto usó el tiempo que le llevaba a las caravanas de camellos hacer el recorrido. Otras versiones sostienen que contrató a un hombre para que hiciese el camino contando los pasos.
                                                                                                 








Alejandría y Syene se encuentran, aproximadamente, en el mismo meridiano terrestre. Cuando el Sol pasa por el meridiano, en el mediodía solar, Alejandría, Syene, el sol y el centro de la Tierra se encuentran en el mismo plano.
Pinchar aquí, para proyectar fórmula:

El resultado fue de 39 690 Km, cometiendo un error de un –0.1%, con respecto al valor real.

VAMOS A COPIAR A ERATOSTENES

Vamos a seguir los pasos que Eratóstenes hizo para hallar el perímetro de la tierra, nosotros calcularemos el radio. Él a diferencia de nosotros no conocía el perímetro de la tierra y nosotros si lo sabemos.

RECOGIDA DE DATOS

En la cancha de baloncesto del colegio realizamos varias medidas de la sombra que proyectaba un gnomon, colocado sobre un papel.

Los materiales utilizados han sido sencillos de conseguir: Recogedor, plomada, papel enrollado, brújula, reloj, cinta aislante, compas, un trozo de madera que llevaba un rotulador en el interior, compás hecho con una cuerda y rotuladores.

El siguiente paso fue coger medidas en el extremo al que llega la sombre de gnomon, y cada cierto tiempo anotábamos la hora de cada medida. De las distintas medidas hemos obtenido distintas longitudes de la sombra en distintas horas (cenit).

A partir de aquí, yo concretamente para mi trabajo he cogido la media de las longitudes de la sombra:

(68+66,2+65+69+68+73,2+66)/7 = 67,91 cm.

La altura del gnomon es 78 cm.

Media hora cénit: 13 horas y 20 minutos

CALCULO DE DATOS

Colegio Base

Distancia al paralelo 56,56 km y Ángulo altura sol 49º

IES Rio de los Granados

Distancia al paralelo -243,75 km y Ángulo altura sol 52,25º                                   

Lo que hay que hacer es calcular el ángulo que proyecta la altura del sol sobre el horizonte. Para ello utilizamos la trigonometría:

TgA = Altura Gnomon / Longitud Sombra=78/67,91=1,15 que equivale a aproximadamente 49º (esta medida no está recogida de forma correcta en los datos que consta en la Medición del Radio de la Tierra en El Colegio Base, consta 41,04).

La distancia al paralelo –Colegio Base: 56,56 km.

El siguiente paso es comparar nuestros datos con los de otro Colegio que esté en el mismo meridiano pero que estuviera alejado. En mi caso el Colegio escogido de la lista es, está en Jaén.

Las coordenadas de ambos colegios son:

Base 40º 30’ 36”N ; 3º 36’ 40” O

IES RIO de los Granados 38º 11’ 3” N ; 3º 41’ 9” O


RESUMEN DE DATOS

Colegio Base IES Río de Granados

Distancia al paralelo 56,56 -243,75

Angulo altura sol 49 52,25


CÁLCULO RADIO DE LA TIERRA

PRIMERO -243,75 – 56,56 = 301km distancia entre localidades

SEGUNDO 52,25 º - 49,00º = 3,25º diferencia ángulos

TRECERO 360 º/ 3,25º = 110,77º

CUARTO 110,77º * 301km = 33.341,77

QUINTO 34.449,47 / (2*3,14) = 5.309,20 KM.

CONCLUSIONES

Aunque el radio de la tierra es de 6 380 km aproximadamente, nuestra medida no es mala, si hay que decir que habido errores al tomar las medidas, y error en la distancia real entre los dos colegios con Google Earth es de 311 km y no de 301, cómo hemos considerado.

Calculemos el error cometido:

Error absoluto: 6380km – 5309km = 1071 km.

Error relativo: 1071 / 6380 * 100 = 16,78%


Este trabajo para nosotros es el que mejor responde a la filosofía que intenta transmitir el libro “De Arquímedes a Einstein”, de hacer experimentos relativamente sencillos y viendo la realidad tal y como es, no como la vemos la mayoría de la gente que sólo miramos y no vemos.
ERATOSTENES era un monstruo, además era amigo de Arquímedes otro de nuestros preferidos.





lunes, 22 de febrero de 2010

El principio fundamental de la hidrostática

Describir las características del dinamómetro, balanza y calibre. ¿Cuál es la precisión de cada aparato? ¿Qué procedimiento inicial debemos seguir para que el dinamómetro y la balanza nos den una medida exacta?

Se denomina dinamómetro al aparato que sirve para cuantificar el peso (fuerza), está formado por un resorte con un extremo libre y posee una escala graduada en unidades de peso. Para saber el peso de un objeto sólo se debe colgar del extremo libre del resorte, el que se estirará: mientras más se estire, más pesado es el objeto.

El dinamómetro no debe confundirse con la balanza ya que es un instrumento para medir masas. El procedimiento para medir la masa en una balanza debe tomar en cuenta el estado físico del material.

La balanza consiste en una palanca que tiene dos brazos iguales que se intentan equilibrar. Hoy hay balanzas con más precisión como son las electrónicas.

El calibre o vernier es un instrumento que permite medir en distintas formas. Consiste en una regla fija de 12 cm con precisión de un milímetro, sobre la cual se desplaza otra regla móvil o reglilla. La reglilla graduada del vernier divide 9mm en 20 partes iguales de manera que pueden efectuarse lecturas con una precisión de un vigésimo de milímetro.

Veamos la precisión de cada aparato:

El dinamómetro tiene una precisión de 0,08 newtons y el calibre de 0,04 mm.
El calibre se caracteriza por ser fiable, bastante sensible y bastante preciso.
La balanza se caracteriza por ser poco fiable, bastante sensible, poco precisa y es exacta cuando esta calibrada.
El dinamómetro se caracteriza por ser poco fiable, poco sensible, más o menos preciso y es exacto cuando esta calibrado.
Para que el dinamómetro y la balanza nos den una medida exacta antes de empezar a medir con ellos debemos calibrarlos. Concretamente en la balanza tradicional el sistema de resorte era que la escala marcará cero, en las balanzas modernas esta función se realiza con el botón Reset.


¿Cuáles son las unidades en las que se miden el peso, la masa y el volumen?¿Cuáles son las magnitudes fundamentales y cuáles son derivadas? Expresa la ecuación de dimensiones en los casos que proceda.

La unidad de medida de la masa es el kilogramo.
La unidad de medida del peso es el newton.

La unidad de medida del volumen es el metro cúbico, y a diferencia de las demás unidades de medida, éstas aumentan o disminuyen de 1.000 en 1.000.

La unidad fundamental es el kilogramos (unidad de masa) tiene su patrón en la masa de un cilindro fabricado en 1880, compuesto de una aleación de platino-iridio (90% platino-10% iridio), creado y guardado en unas condiciones exacta, y que se guarda en la Oficina Internacional de Peos y Medidas en Sevres, cerca de Paris. No olvidemos que medir es comparar algo con un patrón definido universalmente.

Las magnitudes derivada es el peso y para conocerlo se obtiene aplicándola siguiente formula

P = m x g
Donde P es peso, en Newtons (N), m= masa, en kilogramos (kg) y g= constante gravitacional, que es 9,8 en la tierra (kg.m/s)

También es un magnitud derivada el volumen, y tenemos la fórmula V=m/d, donde “m” es la masa y “d” la densidad.

Cálculo masa esferas

Esfera plateada de masa 68,5

P= M x G
0,68 N= M x 9,8 m/s^2
M = 0,68 N / 9,8 m/s^2
M = 0,069387 kg
M = 69,39g

Esfera negra de masa 22,5

P= M x G
0,22 N= M x 9,8 m/s^2
M = 0,22 N / 9,8 m/s^2
M = 0,022448 kg
M = 22,45g

En la primera bola la diferencia de masa es 69,39g-68,50g = 0 ,89g
En la segunda bola la diferencia de mas es 22,50g-22,45g = 0 ,05g

Las discrepancia se pueden deber a la gravedad, ya que depende de donde se haga la medición (más o menos la altura con respecto del nivel del mar) y también por las imprecisiones de los aparatos de medición y por la imprecisión a la hora de recoger el dato.

Valor en cm del diámetro de las esferas

Según la medida en el calibre, el diámetro de la esfera plateada es de 2,52 y el de la esfera negra mide 2,51 cm.

Volumen de las esferas

V esfera plateada = 4/3 x π x 1,26^3
V esfera plateada= 4/3 x 3,1404 x 2,000376
V esfera plateada= 8,375974387 cm^3
V esfera plateada= 8,376 cm^3

V esfera negra = 4/3 x π x 1,255^3
V esfera negra= 4/3 x 3,1404 x 1,97665638
V esfera negra= 8,27665537 cm^3
V esfera negra= 8,277 cm^3

Densidades de las esferas

D = m / v

Densidad esfera plateada

D = 69,39g / 8,376cm^3 = 8,284383954 g/cm^3
D = 8,28g/cm^3

Densidad esfera negra

D = 22,45g / 8,277 cm^3 = 2,712335387 g/cm^3
D = 2,71g/cm^3

Los materiales que se corresponden con las densidades obtenidas, creemos que pueden ser :

Esfera plateada: una aleación de bronce o latón
Esfera negra: aluminio

Empuje

                   Masa    Peso en aire    Peso en agua  Diferencia Peso
                                                                                 (empuje)
B plateada   68,5 g      0,67 N          0,59 N             0,08 N

B negra       22,5 g      0,21 N          0,13 N             0,08 N


Lo que acabamos de realizar es determinar la densidad de las esferas por el principio de Arquímedes y que consiste en determinar el empuje, el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire y el peso del sólido sumergido en el líquido.

Ahora vamos hacerlo pero calculando el valor teórico:

Volumen bola plateada = 68,5g / 8,28g/cm^3 = 8,27 cm^3
Volumen x densidad del liquido (agua) = 8,27 cm^3 x 1 g/cm^3 = 8,27g
Hallamos el peso del líquido desalojado

P=m x g = 8,27 g x 10 ^-3kg x 9,8 m/s^2 = 0,081 N

Volumen bola negra = 22,5g / 2,71g/cm^3 = 8,3025 cm^3
Volumen x densidad del liquido = 8,3025 cm^3 x 1 g/cm^3 = 8,3025g
Hallamos el peso del líquido desalojado
P=m x g = 8,3025 g x 10 ^-3kg x 9,8 m/s^2 = 0,081 N

Vemos que el resultado teórico es prácticamente igual que el hallado en el empuje (cuadro).

Conclusión:

Hemos determinado el empuje.

Por lo tanto, podemos establecer las siguientes relaciones:

Empuje =peso del solido en el aire – peso solido en el agua = peso del líquido desalojado = volumen del solido por la densidad del líquido.

domingo, 24 de enero de 2010

EINSTEIN, BOHR, DE BROGLIE, HEISENBERG Y OTROS


Investiga sobre los parámetros y métodos utilizados para datar la edad del Universo y haz un pequeño resumen de la información que encuentres. No olvides poner imágenes relacionadas y citar las fuentes.
Aunque sigue debatiéndose la cifra exacta, la mayoría de los astrónomos coinciden en que el universo observable tiene entre 13 y 14 mil millones de años. Los astrónomos usan distintos métodos para fechar el universo. En los últimos años, los resultados de diferentes métodos han empezado a converger.

Uno de los métodos para determinar la edad del universo es encontrar las estrellas más viejas y determinar su edad basándose en cómo nacen, evolucionan y mueren las estrellas. Las estrellas enanas blancas son buenas candidatas para estos estudios. Son los cadáveres quemados de estrellas que una vez fueron como el Sol.

Tras agotar el combustible nuclear en su interior, estas estrellas de tamaño mediano empiezan a desprenderse de sus capas externas, soltando gas al espacio hasta que lo único que queda es un pequeño núcleo del tamaño de la Tierra. Estos núcleos empiezan entonces un largo proceso de enfriamiento, que durará miles de millones de años. Midiendo su temperatura, los astrónomos pueden calcular su edad y cuánto tiempo llevan enfriándose. Estudios de enanas blancas muestran que las más viejas han estado enfriándose durante 12 o 13 mil millones de años, lo que supone un valor mínimo para la edad del universo.

Estos resultados coinciden con los descubrimientos, anunciados en 2001, del “Proyecto Clave” del Telescopio Espacial Hubble, para determinar a qué velocidad se expande el universo. Los astrónomos observaron 800 cefeidas en 18 galaxias cercanas. Midiendo la velocidad de pulsación de las cefeidas, los astrónomos determinaron su brillo verdadero lo cual, a su vez, reveló su distancia. Las mejores medidas a estas galaxias cercanas permitieron a los astrónomos deducir el ritmo de expansión del universo con una precisión de hasta el 10%. Combinando este valor con los cálculos aproximados de la densidad del universo, concluyeron que la edad del universo es de unos 13 mil millones de años.

Los científicos también pueden determinar la edad del universo estudiando la radiación remanente del Big Bang, la explosión que desencadenó la expansión del universo. Esta radiación, llamada Fondo Cósmico de Microondas (CMB según el acrónimo en inglés), se ve en todas las direcciones del cielo y se ha enfriado hasta alcanzar sólo tres grados por encima del cero absoluto.

WMAP, acrónimo en inglés de la Sonda Anisótropa de Microondas Wilkinson, un observatorio en órbita, pasó un año realizando un mapa detallado de diminutas variaciones de temperatura en la CMB. Modelos de la evolución del universo predicen específicamente qué forma tendrán esas variaciones en el CMB. En 2003, científicos de WMAP anunciaron que habían comparado la imagen inicial del universo tomada por su satélite con varias predicciones, y había un grupo específico de características que coincidían. Los datos de WMAP indican que nuestro universo tiene 13700 millones de años, y únicamente un cuatro por ciento de átomos de materia ordinaria. La materia oscura supone un 23 por ciento. El resto, un 73 por ciento, corresponde a la enigmática “energía oscura.

Otro método es el de la Edad de los cúmulos globulares. A mediados de los años 90, las observaciones realizadas de los cúmulos globulares parecían no concondar con la Teoría del Big Bang. Las simulaciones realizadas por ordenador de acuerdo con las observaciones de las poblaciones estelares de cúmulos de galaxias sugirieron una edad de cerca de 15.000 millones de años, lo que entraba en conflicto con la edad del universo, estimada en 13.700 millones de años. El problema quedó resuelto a finales de esa década, cuando las nuevas simulaciones realizadas, que incluían los efectos de la pérdida de masa debida a los vientos estelares, indicaron que los cúmulos globulares eran mucho más jóvenes. Quedan aún en el aire algunas preguntas en cuanto a con qué exactitud se miden las edades de los cúmulos, pero está claro que éstos son algunos de los objetos más antiguos del universo.

También como metodo de estimación de la edad del Universo está la Constante de Hubble. En el año 1924 el gran astrónomo Edwin Hubble trabajaba en el Observatorio de Monte Wilson, cerca de Pasadena, donde se ocupaba de medir las distancias existentes entre galaxias, calculando el brillo aparente y los periodos de las estrellas variables Cefeidas. Como consecuencia de su trabajo, Hubble dio a conocer su conocida ley de que la velocidad con que una galaxia se aleja de nosotros es proporcional a la distancia a la que se encuentra. La constante de proporcionalidad es denominada constante de Hubble, siendo fácil de comprender que si actualmente las galaxias se están separando, en un Universo en expansión, ello significa que, en el pasado, debían estar más cerca entre sí. Extrapolando los cálculos correspondientes, ello nos conduciría a un instante cero en el que todas estuviesen juntas, es decir, al inicio del Universo.

Aunque no he encontrado un video que contenga las técnicas utilizadas para datar el nacimiento del Universo, he visto uno muy interesante sobre el nacimiento de Universo “Cataclismo del Big Ban” http://www.youtube.com/watch?v=Q0G898XiZMQ



Busca la definición de onda en Física y los parámetros que la definen.


Una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. Los parámetros que definen a una onda son la amplitud, longitud, el periodo, la frecuencia y la velocidad.

La amplitud: es la altura máxima que alcanza cada punto del medio al ser perturbado.
La longitud de onda: es la distancia que se recorre por la perturbación al realizar una onda completa.
El período:es el tiempo asociado a la longitud de onda que tarda para realizarse una onda completa.
La frecuencia: es la cantidad de oscilaciones completas que se realizan en la unidad del tiempo.
La velocidad de onda: depende del tipo de la onda y del medio en el que se propaga.

¿Qué quiere decir Einstein con la frase: "Dios no juega a los dados"?

Yo creo que la frase:”Dios no juega a los dados”, Einstein quiere decir que en la física el azar y la probabilidad no tienen un papel importante como tiene la lógica.


Dicho de otra foram, lo que nos viene a deci,r es que el azar no existe, por lo que no existe ningún efecto sin causa previa.

Busca información sobre los conceptos causalidad y determinismo. Haz un análisis del motivo por el cual dichos conceptos se ven afectados por la interpretación probabilística de la función de ondas y en que medida eso puede ser un problema.

En física, la mecánica cuántica (conocida también como mecánica ondulatoria) es una de las ramas principales de la física que explica el comportamiento de la materia. Su campo de aplicación pretende ser universal, pero es en el mundo de lo pequeño donde donde sus predicciones divergen radicalmente de la llamada física clásica.

Louis de Broglie propuso que cada partícula material tiene una longitud de onda, asociada inversamente proporcional a masa, y dada por su velocidad, según hemos visto. Fue Max Planck quién entonces enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de cuantos de luz o fotones de energía mediante una constante estadística, que se denominó constante de Planck.

La idea de Planck hubiera quedado muchos años sólo como hipótesis si Einstein no la hubiera retomado, proponiendo que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partículas independientes de energía (los cuantos de luz o fotones). Fue Albert Einstein quién completó en 1905 las correspondientes leyes de movimiento con lo que se conoce como teoría especial de la relatividad, demostrando que el electromagnetismo era una teoría esencialmente no mecánica. Culminaba así lo que se ha dado en llamar física clásica, es decir, la física no-cuántica. Esta hipótesis fue aplicada también para proponer una teoría sobre el calor específico, es decir la que resuelve cual es la cantidad de calor necesaria para aumentar en una unidad la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo.

Las velocidades de las partículas constituyentes no deben ser muy altas, o próximas a la velocidad de la luz.

La mecánica cuántica descubre que el mundo atómico no se comporta como esperaríamos. Los conceptos de incertidumbre, indeterminación o cuantización son introducidos por primera vez aquí. Además la mecánica cuántica es la teoría científica que ha proporcionado las predicciones experimentales más exactas hasta el momento, a pesar de estar sujeta a las probabilidades.

Aunque la estructura formal de la teoría está bien desarrollada, y sus resultados son coherentes con los experimentos, no sucede lo mismo con su interpretación, que sigue siendo objeto de controversias.

Atrevete a hacer una interpretación de lo que quiere decir el autor al escribir: "¿cómo sabemos que la Luna está ahí cuando no la miramos? (Al principio de la página 239)

Lo que se quiere decir es que en hay ciertas cosas que no se cuestionan, aunque no las podamos ver, como es el caso de la existencia de la luna o el caso del electrón que aunque no lo podamos observar a simple vista sigue existiendo.

Los sucesos tienen como una doble percepción, la nuestra, que es la construcción de lo que observamos, y otra realidad de lo que que es y puede ser distinto a nuestra percepción.

Creemos que es una forma de decir que el conocimientos que tenemos de las cosas es una interpretación nuestra, pero desde un punto de vista de la ciencia esta interpretación tiene que tener algo mas, necesita una verificación. Y concretamente la mecánica cuántica, estudiada en este capítulo, no va a meterse en ver cómo son exactamente las cosas sino la probabilidad de un determinado resultado.

¿Serías capaz de hacer un pequeño resumen del vídeo mencionando: el Principio de Indeterminación de Heisenberg, la ecuación de Schrödinger, la dualidad onda-corpúsculo y el colapso de la función de ondas?

En el video lo que hemos visto es que unas bolas (canicas) se lanzan a través de una rendija, todos los impactos se alienan más o menos en línea con la rendija. Cuando se pone una rendija más,los impactos en lugar de estar alineados en la trayectoria marcada por las rendijas, aparecen en franjas paralelas.

Este mismo experimento lo hace con agua, cuando la onda pasa por una sola rendija ocurre casi lo mismo que con las canicas. Cuando se pone otra rendija, se cancelan las ondas unas a otras, hay una franja en la que las ondas tienen mayor intensidad, y muchas franjas que rompen el patrón definido por la rendija y que tienen una intensidad menor. Esto implica la Teoría de la Indeterminación + Colapso de función de ondas.

El científico vuelve hacer los mismo pero con electrones, y lo que vemos es que con una sola rendija pasa lo mismo que con las canicas y con el agua. Con dos rendijas ocurre lo mismo que con el agua.

Ahora el científico lo hará con electrones, pero introduciendo una variante, lanzará cada electrón uno a uno para que no se neutralicen o cancelen, pero sorprendentemente el resultado no cambia. La conclusión a la que se llega es que el electrón se divide antes de atravesar la doble rendija, y cuando pasa la rendija se vuelve a unir, por lo que se anula.

Al electrón le ocurre lo mismo que a las canicas, ¿qué es lo que ocurre?. El científico se quedará con esta gran interrogante.


Elena Menéndez y Guillermo González

martes, 8 de diciembre de 2009

RUTHELFORD, EL NÚCLEO ATÓMICO



¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes?


Valoramos de forma muy positivamente que los investigadores científicos enseñen a los estudiantes lo que saben, lo que han descubierto, compartan sus investigaciones y todos los proyectos en los que están trabajando y lo que es más importante, es que esa transmisión de su conocimiento les facilitan mucho su labor y, además, les motivan y pueden hacerles llegar su pasión para que sigan adelante con las investigaciones que ellos dejaron o emprendan otra nuevas. Esto permite que salgan estudiantes muy bien cualificados que seguramente lleguen más lejos que sus maestros como en el caso de Rutherford. Si queréis informaros sobre como esta desarrollado este tema en España os recomiendo la siguiente página:

http://www.fisicahoy.com/

¿Cuáles son las diferencias entre la Física y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?

La principal diferencia entre la Física y la Química es que la Física es la ciencia que estudia la materia y la energía, así como las leyes a las que están sujetas, y es una ciencia experimental. La química es la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones, es decir, las causas que originan esa materia y los cambios internos que producen. Es una ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que experimentan durante las reacciones químicas.

Respecto a las frases creemos que la primera lo que quiere decir Rutherford es que toda ciencia que no sea física para el no tiene importancia, elevando a la física por encima de las demás ciencias, “cualquier ciencia o era física o era coleccionismo de sellos”. En la segunda a lo que se refiere es que a lo largo de su vida había experimentado muchos cambios, pero ninguno tan brusco como pasar de físico a químico de la noche a la mañana, para él supuso una metamorfosis por el cambio significativo de su propia visión.

Creemos que le dieron el premio Nobel de Química por su trabajo con las partículas alfa que fue lo que le llevo a descubrir el núcleo atómico. Sus estudios entendemos que estaban más relacionados con la química ya que se basaban en la transformación de la materia.


Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física ¿Qué disputas científicas mantuvo con Edison y Marconi?

PRINCIPALES APORTACIONES

Nicola Tesla revolucionó la teoría eléctrica desarrollando las bases para la generación de corriente alterna. Lo cual le permitió idear el primer motor eléctrico de inducción. También invento la bobina de Tesla que es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a Tesla

Se le reconoció como suya la patente de la radio, que se había atribuido erróneamente a Guglielmo Marconi.

Y, por último, la unidad de inducción del campo magnético del Sistema Internacional de Unidades lleva el nombre de tesla (T) en su honor.

DISPUTAS CIENTÍFICAS CON EDISON Y MARCONI

Marconi
En 1893 Tesla logró transmitir energía electromagnética sin cables, construyendo el primer radiotransmisor. Presentó la patente correspondiente en 1897, dos años después de que Guglielmo Marconi lograra su primera transmisión de radio. Marconi registró su patente el 10 de noviembre de 1900 y fue rechazada por ser considerada una copia de la patente de Tesla. Así se inició una guerra entre la compañía de Marconi y Tesla. Tras recibir el testimonio de numerosos científicos destacados, la Corte Suprema de los Estados Unidos de América falló en 1943 a favor de Tesla. (la mayoría de los libros mencionan a Marconi como el inventor de la radio).

Edison

Tras romper con Edison después de tener muchas diferencias ante la eficiencia entre la corriente continua (CC) y la corriente alterna (CA) de Tesla, se desarrolló lo que se conoce como "guerra de las corrientes". En la cual intentaban con todos los métodos posibles que la corriente que defendían era la mejor.

Después de que Tesla consiguiera demostrar que la corriente alterna era más eficiente, Edison aún trató de disuadir la teoría de Tesla mediante una campaña para fomentar ante el público el peligro que corrían al utilizar este tipo de corriente, por lo que Harold P. Brown, un empleado de Thomas Edison contratado para investigar la electrocución, desarrolló la silla eléctrica.


SERIE DE PREGUNTAS

Qúe diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?
Fluorescencia: emite una extraña luz azulada al ser estimulada por radiaciones externas.
Fosforescencia: emite una luz verdosa que persiste aun cuando se la deja de iluminar.

Con lo cual la diferencia que hay entre los dos es el color de su luz y la necesidad de ser
 o no ser estimulado por radiaciones externas.

¿Qué son los rayos X? ¿Cómo se descubrieron?
Los rayos X son una radiación electromagnética. Fueron descubiertos por el alemán Wilhem Conrad en 1895, cuando experimentaba con el tubo de rayos catódicos, él fue muy famoso en aquella época. Comprobó que los rayos que viajaban a través de un tubo a una presión muy baja hacían que se produjera una fluorescencia que era capaz de atravesar algunos cuerpos opacos.

¿Qué es la radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?
Es la emisión de rayos formados a partir de la desintegración espontánea de átomos pesados como el plomo. Existen tres tipos de emisiones de esta radiación: alfa, beta y Gamma.

Fue descubierta por primera vez por Becquerel al intentar revelar una imagen en una placa fotográfica con sal de uranio. Más tarde, la radiactividad fue descubierta por Marie Curie y Joliot Curie de forma más científica y sistemática. Por último, Rutherford descubrió los tres tipos de emisiones distintas de éstas (alfa, beta y gamma).

¿Por qué fueron importante las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?
Debido a que demostraron que muchas sustancias emitían rayos que solo podían provenir de los átomos. A lo cual llamaron radiactividad. Becquerel por otra parte publicó varios artículos sobre el tema, los cuales, junto al descubrimiento de los Curie, hicieron que se interesara de nuevo por el fenómeno por las aplicaciones que ésta podía tener.

¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.
La radiación alfa son átomos de helio, la radiación beta son electrones y la radiación gamma es una radiación electromagnética muy energética.
El poder energético de las distintas emisiones se puede pareciar en su capacidad de penetración.
Su ordenación por orden de energía de mayor a menor seria gamma, alfa y por ultimo beta.

¿Qué es la ley de desintegración atómica?¿Por qué sirve como método de datación geológica?
Es el ritmo con el que los átomos de una muestra radiactiva se desintegran a ritmo distinto, terminando en la cadena invariable del plomo. Esto tuvo un gran impacto en la geología debido a que se sabía a qué ritmo se desintegraba cada uno de los elementos, se pudo establecer un límite inferior a la edad de la Tierra.

La técnica del Carbono 14
La datación exacta de los elementos orgánicos es posible gracias a la técnica del Carbono 14

William Libby, un químico de la Universidad de Chicago, y ganador del Premio Nobel de Química en el año 1960, porque en el año 1949 hizo realidad el sueño de muchos, lograr que la ciencia pudiese datar todos los restos encontrados.

La técnica de Carbono 14 o técnica del radiocarbono: para fechar un material se mide la propiedad de átomos de carbono 14.

Al ser un material radioactivo, tienden a desaparecer con el tiempo y el proceso de medición se inicia con la cantidad de átomos de carbono 14 presentes al momento que el científico recibe el material y comparándolo con la cantidad de átomos que posee el mismo material pero vivo.

¿Qué es el Carbono 14?.
Los átomos tienen en su núcleo protones y neutrones. La suma de ellos se denomina “masa atómica“. En el caso del carbono como elemento, todos tienen de número atómico seis, por tener esa cantidad de protones en su núcleo.

Pero la masa atómica puede variar entre 12, 13 y 14 pues cambia según la cantidad de neutrones que presenta, es decir 6, 7 u 8. El carbono 14 es el isótopo que presenta 6 protones y 8 neutrones. Es conocido bajo el símbolo de C14.

¿Cómo es posible datar a través de un material que desaparece en el tiempo?
Con el paso del tiempo, debido a la inestabilidad del carbono 14, tiende a desaparecer transformándose en átomos de carbono 12.

Se conoce asimismo que con el paso de 5730 años, un organismo muerto pierde la mitad de sus átomos de carbono 14. Con todo esto es que se permite datar un material orgánico con exactitud pues es un método muy sencillo.

A modo de resumen, conocemos la velocidad con la que se pierden los átomos de carbono 14 y al mismo tiempo cuántos de ellos posee un material orgánico vivo. Lo que resta es contar la cantidad de átomos de carbono 14 que aún no han desaparecido y allí tendremos la fecha exacta en la que debemos situar ese elemento.

Claro que hoy con los avances de la genética, a través del ADN podemos llegar más lejos y datando con mucha más exactitud, además de conocer otros aspectos principalmente de los restos de seres vivos encontrados, pero esta técnica del carbono 14 aún se utiliza mucho y fue una revolución muy importante para la Historia y todos los investigadores del pasado.

¿Para qué sirve un contador Geiger?
Un contador Geiger es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar.


Está formado por un hilo metálico contenido en un tubo del mismo material. Entre el hilo y el tuvo hay un espacio relleno de gas. El hilo suele estar a 1000 voltios relativos con el tuvo.

Fue inventado por Walther Müller, pero fue Hans Geiger quien se llevó el mérito (como veremos más adelante fue colaborador de Rutherford).

Su funcionamiento es sencillo. Si la sustancia es radiactiva uno o varios iones o electrones penetran en el tubo y desprenden electrones del gas contenido en el tubo. Los electrones son atraídos al hilo gracias a su voltaje positivo. Gracias a esto comienzan a ganar energía y a colisiona con otro átomos liberando más electrones y provocando lo que podríamos llamar una avalancha de electrones. Esta avalancha si puede ser detectada y medida. El flujo de la electricidad acaba parándose por sí mismo gracias al gas.


Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con mica, si con pan de oro y mejoró mucho con pan de plantino? Comenta la frase “Es como si se disparara un obus naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara”
En el trabajo anterior vimos el modelo atómico de Thomson donde los electrones se encontraban incrustados en una esfera con carga eléctrica positiva. El modelo de átomo era como una esfera maciza con electrones incrustados.

El experimento de Rutherford
Si quieres que te expliquen el experimento mira este video en el que Miguel Cabrerizo, Catedrático de la Universidad de Granada, lo explica muy bien.
http://www.youtube.com/watch?v=2XyEVypD8NE


En 1909, Ernest Rutherford dirigió un experimento, y fue llevado a cabo por Geiger y Marsden, con la intención de detectar alguna estructura en el interior de los átomos.

El experimento consistía en partículas recién descubiertas, más pequeñas que los átomos, que eran lanzadas por sustancias radiactivas. Estas partículas se llaman partículas alfa. Tienen una carga doble a la de un electrón, pero positivas, son unas 8000 veces más pesadas que los electrones, y son lanzadas por las sustancias radiactivas (se utilizó el polonio) a unos 2000 km/s. Así introducían un trozo de polonio radiactivo en una caja de plomo totalmente cerrada con la excepción de un pequeño agujero, por donde saldrán estas partículas.

El blanco sobre donde se iba a disparar las partículas alfa, era una lámina muy fina de metal. Se utilizó el oro por ser muy maleable, y poderse formar láminas de un espesor de una pocas micras, lo mismo podía hacerse con láminas de platino. Se querían láminas muy finas para que el haz de partícula alfa no fuera absorbido completamente. A estas láminas, se les llama pan de oro o platino.




Si el átomo es como Thomson decía, los cálculos predecían que las partículas alfa atravesarían la lámina desviándose ángulos pequeños. Para detectar, las partículas alfa, se puso por atrás del pan de oro, y por los laterales, una pantalla fosforescente, que produce destellos cada vez que una partícula alfa impacta con ella.

Resultados de los experimentos
Cuando realizaron el experimento, comprobaron que no se cumplía lo predicho por la teoría si el átomo fuese como Thomson proponía.

Efectivamente, más del 99% de las partículas alfa atravesaban el pan de plantino como si no hubiera nada. No se desviaban nada.

Casi el uno por ciento de las partículas alfa sufría alguna desviación.

Pero lo más extraño, según dijo Rutherford, es que muy de vez en cuando, hay una partícula alfa que sale rebotada hacia atrás. Sobre todo, este último resultado no se podía explicar con el átomo de Thomson.

Este fue el momento en que Rutherford dijo “Es como” si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara”

Explicaciones de Rutherford
Rutherford comprendió que el átomo no podía ser como Thomson dijo. Para poder explicar lo que había ocurrido con su experimento, propuso un nuevo modelo de átomo.

En primer lugar, Rutherford dijo que el átomo debía estar prácticamente vacío. Es decir, la mayor parte del volumen de un átomo es vacío. Con esto, puede explicar que prácticamente la totalidad de las partículas alfa atraviesen la lámina de oro sin sufrir ninguna desviación.

En segundo lugar, dedujo que en el lugar donde se concentraba la carga positiva era muy masivo. Prácticamente toda la masa del átomo se encontraba en el mismo sitio donde está la carga positiva. Este sitio, al que llamó núcleo, tiene que ser muy pequeño en comparación con el resto del átomo. De esta forma, pudo explicar que, las poquísimas partículas alfa que rebotaban, eran aquellas que daban la casualidad que iban dirigidas justamente hacia el núcleo, y que al ser también positivo y muy masivo, hacía que las partículas alfa salieran


Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)?¿Qué son las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza?
Para Rutherford el átomo debía ser como un pequeño sistema solar. Un átomo no es una esfera, sino que tiene un núcleo muy pequeño con toda la carga positiva, y prácticamente toda la masa, y a su alrededor, a grandes distancias (en comparación con el tamaño del núcleo) giran los electrones alrededor del núcleo en órbitas circulares.

Al igual que los planetas se atraen con el Sol, y no se caen, sino que se mantienen dando vueltas, ocurre con los electrones.


El núcleo atómico es unas 100.000 veces más pequeño que el tamaño de todo el átomo. Si el átomo pudiéramos verlo como una plaza de toros de grande, el núcleo sería un garbanzo colocado en el centro. Y los electrones serán motas de polvo moviéndose por las gradas. Si nos hacemos esta imagen de un átomo, podemos entender fácilmente, que si estuviéramos tirando piedrecitas desde un helicóptero que vuela por encima de la plaza de toros, lo realmente difícil sería que acertáramos al garbanzo. Prácticamente la totalidad de las piedrecitas, no le darían a nada, atravesarían el átomo.

Este nuevo modelo de Rutherford se elaboró en 1911.

¿Qué hay en el núcleo?
En 1918 Rutherford demostró la existencia de una partícula con carga eléctrica igual a la del electrón, pero positiva, y 1836 veces más pesado que el electrón. A esta partícula la llamó protón.

Así, Rutherford pensó que estás partículas unidas eran las que formaban el núcleo de los átomos. Pero había un problema, se podía comprobar con experimentos, que los núcleos atómicos pesaban más de lo que se deducía sumando las masas de los protones del núcleo. Rutherford supuso que en el interior de los núcleos había también otra partícula sin carga eléctrica y que pesaba como un protón. A esta partícula la llamó neutrón. Hubo que esperar hasta 1932 para que James Chadwick encontrara experimentalmente al neutrón.

Inconvenientes al modelo de Rutherford
El modelo atómico de Rutherford, presentaba dos grandes inconvenientes para ser aceptado. Un problema era teórico, según el Electromagnetismo, si un cuerpo cargado (como es un electrón) describe órbitas, éste debe perder energía y por lo tanto no se mantiene, sino que caería. Sin embargo, la experiencia nos dice que los átomos son estables, luego los electrones no se están cayendo al núcleo.

El segundo problema que presentaba, era que mediante este modelo atómico, no se podía explicar que los espectros atómicos fuesen discontinuos, en lugar de continuos.

Veamos qué es lo del espectro atómico. Se coge una sustancia y se calienta hasta que se ponga incandescente y emita luz (igual que un hierro al rojo vivo). Si la uz que se emite se pasas por un primas, se descompone en todos los colores que la forman. Esta luz descompuesta que sale del prisma constituye el espectro del elemento. Resulta, que según el modelo de Rutherford, debería observarse todos los colores del arco iris de manera continua. Sin embargo no se ven todos los colores continuamente. Es espectro de cada elemento es como la huella dactilar de cada elemento, cada elemento tiene su propio espectro. Así, analizando el espectro de la luz de una estrella, podemos determinar qué elemento forman dicha estrella.

En resumen, el modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo popuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómica, por lo que a Rutherford y a su equipo se le conoce como el padre de la era nuclear.

Interacciones fundamentales en la naturaleza
Todos los fenómenos que se producen en el Universo se deben a las interacciones entre las partículas que lo componen. Estas interacciones se describen mediante el concepto de fuerza. Así, la caída de un objeto o la "caída" de la Luna hacia la Tierra se describe mediante la fuerza gravitatoria. La estructura de un objeto, la atracción entre imanes o entre cargas eléctricas se hace mediante la fuerza electromagnética. Desde el principio los científicos han tratado de unificar y simplificar el origen de los fenómenos, intentando adjudicar todos ellos a unas pocas causas comunes y a unos tipos fundamentales de comportamiento. James C. Maxwell unificó las fuerzas eléctrica y magnética en un único tipo de interacción, la interacción electromagnética, que permitía explicar todos los fenómenos conocidos en su momento sobre los campos de la electricidad y el magnetismo.

En la actualidad, todas las fuerzas o interacciones de la naturaleza se pueden agrupar en cuatro tipos básicos, denominados interacciones fundamentales:

• Interacción gravitatoria. Se da entre todas las partículas y se describe mediante la teoría de la relatividad general de A. Einstein o más fácilmente mediante la ley de gravitación universal de Isaac Newton. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos como la caída de los cuerpos o el movimiento de los planetas, satélites, estrellas, cometas, etc. Su alcance es infinito y actúa a grandes distancias. Es la interacción más débil de todas, pero es la responsable de la estructura general del Universo.


• Interacción electromagnética. La interacción electromagnética afecta a las partículas con carga eléctrica o con momento magnético, así como a los fotones. Su descripción se hace a partir de las leyes de Maxwell y su alcance es infinito. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos tan diversos como los eléctricos, los magnéticos, la interacción entre la luz y la materia, las ondas electromagnéticas (¿cómo funciona un teléfono móvil?), las fuerzas elásticas que se dan en un muelle, la estructura interna de la materia a escala atómica y molecular, así como la química.


La interacción electromagnética explica la estructura cristalina

• Interacción nuclear fuerte. La interacción nuclear fuerte afecta a los quarks, y por tanto, a los hadrones. Es la más intensa de las cuatro y se denomina también interacción fuerte o interacción hadrónica. Su alcance es muy corto, reduciéndose prácticamente a cero para distancias superiores a 10-15 m, por lo que no tiene influencia en la Química, por ejemplo. Gracias a esta interacción se puede explicar la estabilidad nuclear y muchos procesos nucleares.

• Interacción nuclear débil. La interacción nuclear débil se produce entre partículas leptónicas o hadrónicas. Explica algunos procesos nucleares, como la desintegración beta de los núcleos, en la que un neutrón se transforma en un protón y un electrón, generándose también un antineutrino electrónico. También explica las transformaciones entre leptones, como la desintegración del tauón. Su intensidad es mucho mayor que la fuerza gravitatoria, pero es menor que la fuerza electromagnética. También se denomina interacción débil.



Esquema de una emisión beta

Si quieres saber más pincha aquí:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/.../particula.htm%20-

Crea tu propio escudo científico tal y como hizo Rutherford al ser nombrado varón.
Nuestro escudo lo hemos basado en cómo creemos que debe trabajar un científico del siglo XXI:
1- La investigación es una tarea dura …
… pero creativa y apasionante

2- No te haces necesariamente rico …
… pero vives aventuras indescriptibles

3- Pasas mucho tiempo en el laboratorio, en las bibliotecas …… pero te relacionas con investigadores de todo el mundo






martes, 13 de octubre de 2009

HLEKTRON

1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo (+) y el fluido resinoso (-) desde el punto de vista de tus conocimientos de la electrostática .

Symmer admitia la existencia de dos fluidos eléctricos, llamados vítreo y resinoso, que al estar mezclados en iguales cantidades en un cuerpo, hacían que fuera un fluido neutro.
Vamos a ver que quiere decir lo de neutro, si llamamos positivo al vítreo y negativo al resinoso y estan mezclados en iguales cantidades en un cuerpo, determinarían el estado neutro de él.
¿Cómo podríamos alterar el cuerpo? Por diferente causas, sobre todo el frotamiento y las acciones químicas, podrían separarlos o, mejor dicho, se alteraría la relación de cantidad de las cargas, provocando el predominio de una de ellas, dando lugar a la aparición de fenómenos eléctricos, pero teniendo en cuenta que ambos fluidos tienden a reunirse para constituir de nuevo el fluido neutro.
A continuación os ponemos un par de experimentos caseros, si sometes a frotamiento diferentes materiales y los acercas a su detector de electricidad, y veremos que atraen a determinados materiales.

Frotamos un peine de plástico y atrae a papeles cortados en pequeños tamaños:

2- Explicar el funcionamiento de un tubo de descarga . ¿Por qué consiguió Thomson desviar los rayos catódicos? ¿Cómo influye la presión del gas enrarecido del interior?

Un tubo de descarga es un tubo de vidrio con electrodos soldados en sus extremos y contiene gas a baja presión. Cuando se establece una diferencia de potencial entre los dos electrodos, se produce un campo eléctrico intenso donde los electrones son atraídos a gran velocidad. En el recorrido los electrones chocan con los átomos del gas existente arrancándole electrones que lo convierten en ión positivo que a su vez es atraído por el electrodo-cátodo (negativo), desencadenando así una “avalancha electrónica” que tiene como resultado el fenómeno luminoso de la descarga.
En condiciones normales una gas es un mal conductor de la electricidad. Sin embargo, si le aplicamos tensión a través de los electrodos del tubo, se produce una descarga y el gas comienza a ser conductor de electricidad. Si la presión del tubo disminuye a niveles bajos, aparecerá una corriente de rayos conocida como catódicos, porque siempre viajan desde el electrodo negativo (cátodo) al positivo (ánodo). Algunos físicos consideraban que era una forma de radiación, mientras otros pensaron que eran partículas cargadas negativamente. En 1987, Thomson realizó una serie de experimentos que demostraron que la segunda opción era la correcta.
La observación hecha por Thomson fue que los rayos catódicos son desviados por un campo eléctrico.
Las características básicas de los aparatos de Thomson se muestran en el siguiente dibujo:
El cátodo C está a un potencial negativo de vario cientos voltios respecto del ánodo S1. Los rayos catódicos viajan hacia el ánodo y pasan a través de una abertura en ella. Continúan a través de una segunda abertura en S2, viajando en línea recta (mostrado en negro en el dibujo)hasta el extremo del tubo en O, donde golpean contra la pared y producen una mancha fosforescente bien definida y estrecha. P1 y P2 son un par de las placas paralelas de metal a través de las cuales una diferencia potencial puede ser aplicada. Esto da lugar a un campo eléctrico en el espacio entre ellas a lo largo de cuál viajan los rayos catódicos. Si la placa P1 es positiva los rayos catódicos se desvían hacia arriba. Siguen el camino mostrado en rojo y producen una mancha fosforescente en A. Una escala se pega en el exterior del tubo para medir desviación.
Si quieres una explicación más detallada de los rayos catódicos realizado por Thomson ir a la siguiente dirección:
http://http://www.geocities.com/edug2406/descubrimiento_electron.htm?20099%20

3- Explica el modelo de Thomson del átomo e investiga por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.

Introduce la idea de que el átomo puede dividirse en las llamadas partículas fundamentales:
· Electrones, con carga eléctrica negativa
· Protones, con carga eléctrica positiva
· Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que la de electrones y protones.
Thomson consideraba al átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una sandía).

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:
El átomo no es macizo ni compacto como suponía Thomson, es prácticamente hueco y el núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño del átomo, según demostro E. Rutherford en sus experimentos.


4- Millikan trabajó en la Universidad de Chicago a las órdenes de Albert Michelson . Describe brevemente el experimento por el que es famoso este investigador. ¿Qué es el éter ? ¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?

Llevado a cabo en 1887, el experimento de Michelson-Morley se considera el trabajo definitivo que terminó eliminando la creencia decimonónica de que las ondas luminosas viajaban a través de un medio llamado éter.
Albert Abraham Michelson comenzó a trabajar en la búsqueda del éter cuando era un joven estudiante y le atraía el reto de crear un experimento meticuloso para medir la velocidad de la Tierra a través del éter que se suponía que llenaba el espacio. Las mediciones tenían que ser tan precisas que muchos dijeron que no podían hacerse. (Más tarde Michelson le diría a Einstein que había empleado tanta energía para conseguir la precisión necesaria simplemente porque era “divertido”).
El experimento utilizaba un diseño bastante innovador que se basaba en una técnica desarrollada por Michelson, la interferometría (Michelson recibiría el premio Nobel de física en 1907 por sus instrumentos ópticos de precisión y las mediciones realizadas con ellos. Para su experimento, Michelson y Morley hicieron que dos rayos de luz viajasen en ángulo recto uno del otro: uno viajaba en la misma dirección que el éter y el otro la cruzaba. Imaginemos dos personas nadando en un río, una va corriente arriba y luego a favor de corriente, mientras que la otra nada directamente a un punto al otro lado del río y vuelta. Ambos nadadores se tienen que enfrentar a la corriente pero de forma diferente y, consecuentemente, el tiempo que emplean para recorrer exactamente la misma distancia será diferente. Si la Tierra viaja a través del éter, el éter crea una corriente (como un río), y un rayo de luz que viaje en contra y luego a favor debería tardar menos en recorrer una distancia determinada que otro que la atraviese en ángulo recto. Esta era la hipótesis que Michelson y Morley intentaban confirmar con su experimento. Por mucho que repitieron la medición, ambos rayos empleaban la misma cantidad de tiempo en sus viajes. Claramente, había un problema con la teoría tradicional del éter. Sin embargo, el concepto del éter, no fue completamente descartado en ese momento.
La teoría de la relatividad espacial de Einstein se desarrolló creyendo firmemente que el éter no existía.
En relación con la pregunta sobre el éter, si su existencia es viable, hay que decir que antiguamente se utilizaba para justificar algunos fenómenos observados en la naturaleza, como por ejemplo la propagación de la luz en el vacío. La luz es una onda y por tanto necesitaba un medio material en el que propagarse. El éter era la sustancia que se creía que ocupaba todo el espacio.
Como hemos visto el experimento de Michelson-Morley y más tarde como el mismo Einstein reconoció esta teoría quedo anticuada.
Hoy día sabemos que la luz puede viajar sin necesidad de un medio y se ha dado paso a un Universo donde el vacio es concebible.


5- ¿Podrías explicar, según el modelo de Bohr , por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite?


Entendemos que lo que quiere decir es que los rayos X, al incidir sobre las gotas de aceite les van a transmitir electrones y van a hacer que las gotitas de aceite se sobrecargen negativamente, es decir, las convierte en conjuntos de aniones (iones negativos).



6- Describe el experimento de Millikan . Propongo el siguiente trabajo opcional: realiza el experimento en esta web y presenta los resultados que hayas obtenido (gráficas, cálculos, etc...).
Millikan determinó por primera vez y de forma precisa la carga de un electrón en la Universidad de Chicago durante el período 1909-1913.
Millikan hacía caer entre dos placas metálicas una rociada fina de gotas de aceite muy pequeñas. El aire entre las placas era irradiado con rayos-X y éstos provocaban la ionización («arrancaban» electrones) de moléculas de nitrógeno y oxígeno. Algunos de los electrones liberados colisionaban con las gotas de aceite y podían quedar adheridos a ellas, con lo que conferían a la gota que caía una carga negativa.
La caída libre de las gotas por acción de la gravedad podría ser detenida entonces cargando las placas metálicas, una positiva y la otra negativamente.
Millikan observó con ayuda de un microscopio gotas individuales de aceite y ajustó la carga de las placas hasta conseguir que la fuerza que actúa sobre la gota debida a la carga de las placas compensara exactamente la fuerza gravitatoria. De este modo una gota quedaría estacionaria (se detendría su caída). Conociendo la carga de las placas y haciendo uso de la ley de Coulomb, Millikan fue capaz de calcular la carga que portaba la gota. Cuando la experiencia se repetía para un gran número de gotas individuales, el resultado era que la carga sobre una gota siempre era -1,60 x 10-19 C o un múltiplo entero de esta carga.
Millikan demostró que hay una cantidad de carga eléctrica que es la más pequeña posible. Ello indica que la carga eléctrica no es continua sino que está constituida por partículas -las partículas que hoy se conocen como electrones- que portan, todas ellas, la misma carga. Las gotas de aceite habían incorporado uno o varios electrones y por ello su carga siempre resultaba ser la de uno o varios electrones. Los experimentos de Millikan no sólo sirvieron para establecer un valor preciso de la carga de un electrón, sino que también proporcionaron la primera prueba concluyente de la existencia de los electrones.


Os recomendamos ver el video que a continuación subimos:

VER VIDEO

7- ¿Qué es el efecto fotoeléctrico ? Puedes enseñar alguna aplicación actual de este fenómeno por cuya explicación teórica, Albert Einstein , recibió el premio Nobel. Millikan también comprobó experimentalmente la hipótesis de Einstein aunque dijera de ella que "le falta una base teórica satisfactoria".

Este efecto fue descubierto por Hertz en 1.887 y estudiado por Lenard en 1.900. Fue satisfactoriamente explicado por Einstein en 1.905 y su explicación le supuso ganar el Premio Nobel de Física. El efecto fotoeléctrico consiste en el hecho de que, cuando se ilumina una superficie metálica limpia, bajo ciertas condiciones se emiten electrones. Estos electrones pueden ser recogidos en un tubo de rayos catódicos para relacionar su emisión con algo fácilmente medible, como es la intensidad y voltaje eléctrico.
Figura: Dispositivo simplificado para la medición del efecto fotoeléctrico.
Su análisis del efecto fotoeléctrico en su artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz” es de por sí un trabajo revolucionario. Al explicar un efecto que contradecía las creencias de su tiempo sobre la naturaleza de la luz, Einstein contribuyó a la visión global de hoy en día sobre el mundo subatómico, que no sólo el hombre de la calle, sino incluso los propios físicos tienen problemas en imaginar.
Para los contemporáneos de Einstein, el efecto fotoeléctrico era un fenómeno extraño, aunque común: las láminas de algunos metales. al ser expuestas a una luz de determinada longitud de onda, emitían electrones. Hoy en día abunda la utilización práctica de este efecto, en ascensores, puertas de garaje, cajas de los supermercados. En definitiva, un haz de luz atraviesa un espacio e ilumina una lámina metálica en el lado opuesto, lo que hace que la lámina emita electrones. La emisión de electrones se comprueba. y se cierra un circuito que hace que la cinta transportadora en la caja se mueva. Cuando algo obstruye el camino de la luz, una barra de pan, por ejemplo, entonces la emisión de electrones se detiene, el circuito se abre. la cinta se detiene de pronto y se cae nuestro cartón de leche...
La parte más extraña del efecto fotoeléctrico no era si la luz tenía suficiente energía para desprender electrones, sino cómo sucedía este fenómeno. Cuando los físicos comenzaron a medir la energía cinética de los electrones emitidos con distintas frecuencias e intensidades de la luz, se encontraron con que los resultados contradecían todas sus suposiciones.
A pesar de lo ingeniosa y matemáticamente correcta teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, ésta no fue muy bien recibida por la comunidad científica. No había ninguna duda de que la luz fuera una onda, ya que había sido demostrado muchas veces. Pero, de pronto, parecía que la única explicación del efecto fotoeléctrico era considerar la luz como un haz de partículas individuales. Muchos físicos se opusieron a la tesis de Einstein, argumentando que, aunque proporcionara un aparato matemático capaz de describir el fenómeno, no representaba una visión apropiada de la realidad. La luz era una onda, y nada más. ¿Nada más, realmente?
Si queréis visitar cualquier página web relacionada con Einstein y su efecto fotoeléctrico, os recomendamos las siguientes:
http://roble.pntic.mec.es/~jveh0000/batx/fisica2/angel/cuantica/Sub/effoteel/photoeffect.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm http://actualidad.terra.es/ciencia/articulo/einstein_fisico_humano_253458.htm

8- ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?

Ir a otros centros de investigación supone compartir estudios, experiencias o abordar experimentos desde otros puntos de vista.
Desde la investigación muchas veces entablar discusiones con otros expertos, no sólo nos pueden llevar a abordar nuevos temas o nuevos puntos de vista, sino que pueden replantearse hipótesis de trabajo que pueden ser fundamentales para lograr un resultado positivo en la investigación.
También creemos que puede haber nuevas aportaciones desde el punto de vista tecnológico que ayuden a los científicos en sus investigaciones.
En resumen, el compartir conocimientos es bueno porque forma parte del aprendizaje.


9- ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica?

Primero, leer siempre es bueno o recomendable.
En concreto, nuestra opinión sobre leer libros de divulgación científica nos sumamos a lo que el libro dice: “Los conocimientos así adquiridos pueden ayudarnos a formar nuestro propio criterio y dificultar que nos líen.”


10- Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico (Thomson, Rutherford o Bohr) y cuelga en tu blog un reportaje gráfico de él (foto, vídeo o vídeomontaje).

Nuestro modelo atómico de Thomson es el siguiente: Es algo que tomamos como merienda normalmente, natillas con crispis.
Las natillas representa la masa de carga positiva, y las partículas de carga negativa son los crispis.

Modelo atómico de Rutherford: Hemos utilizado papel albal para hacer las órbitas, papeles redondos que hemos pegado para los electrones y una bola de papel albal forrada, como núcleo del átomo. Rutherford dijo que alrededor del núcleo del átomo giraban, en órbitas todavía no muy bien definidas, unas partículas (electrones). El núcleo todavía no estaba dividido en neutrones y protones, y poseía toda la carga positiva y casi toda la masa.