jueves, 3 de diciembre de 2009

CUESTIONES Y RESULTADOS OBTENIDOS de la Práctica 3: TIRO HORIZONTAL de 1 BACH

La primera imagen muestra las cuestiones 8-12, para la bola grande y pequeña desde la primera altura.
La segunda imagen muestra las cuestiones 8-12, para la bola grande y pequeña desde la segunda altura.
La tercera imagen muestra las cuestiones 8-12, para la bola grande y pequeña desde la tercera altura.

La cuarta y última imagen muestra las cuestiones 13-15, demostrando que la hipótesis que teníamos al principio (DESPRECIANDO que realment es un tiro parabólico) era cierta, un tiro horizontal, es media parábola. La gráfica de la izquierda muestra la trayectoria seguida por la bola, dividiéndola en tres partes, un MRUA (cuando cae por la rampa), un MRU (cuando va por la mesa, si despreciamos el rozamiento) y media parábola. La gráfica de la derecha muestra también la trayectoria de la bola dividiéndola en tres partes, pero también se representa las componentes de la velocidad en dos puntos de la trayectoria.

lunes, 8 de junio de 2009

Actividad 5: Galileo. La caida libre de los cuerpos

1-¿Es posible representar los datos (y, t) en una gráfica?
2- Con los datos obtenidos calculad la velocidad de la bola en función del tiempo. para cada intervalo:



En esta primera tabla se exponen los datos más importantes de los videos. A continuación ponemos una hoja de cálculo con las velocidades calculadas:

3- Con los datos obtenidos representad gráficamente la velocidad para cada tramo en función del tiempo y analizad cualitativamente este gráfico.¿Qué podéis decir sobre el tipo de movimiento que describe la bola de acero en su caída? ¿Está de acuerdo esta observación con vuestras expectativas?
Este gráfico representa la velocidad para cada tramo, es decir, el incremento de y con respecto al incremento del tiempo. Se puede observar que a medida que el tiempo pasa, el gráfico va aumentando de inclinación, lo que significa que aumenta la velocidad. Esto se debe a que se trata de un movimiento rectilineo uniformemente acelerado (MRUA), en este caso, además se trata de un MRUA de caida libre, en el cual ya se conoce la aceleración: la gravedad (9,8 m/s²).
Esta observación está de acuerdo con nuestras espectativas, ya que la pendiente del gráfico va siendo mayor, y en los cálculos anteriores, ya se observaba un aumento de la velocidad co
n el paso del tiempo.

4-A partir de la gráfica construida v(t), determinad el valor de la aceleración de la gravedad, g. Comparad el valor de g obtenido con el ya conocido.

A partir de desarrollar una de las fórmulas del MRUA, despejando la a (aceleración) con los datos obtenidos a lo largo de la práctica, hemos llegado al resultado de que la aceleración (gravedad) es 9,82 m/s², no muy lejos de la cifra en realidad de la gravedad: 9,8 m/s². Es más, menos de un 1% de error.
5- Si existe discrepancia entre el modelo teórico y el obtenido experimentalmente, detectad y analizad las posibles fuentes de error. El modelo teórico, es decir, lo que teóricamente se hubiera obtenido, lo podéis desarrollar utilizando las ecuaciones cinemáticas para la caída libre: h = 1/2gt2 y v = gt (considerad g = 9,8 m/s2) y representad la gráfica v-t para los valores de tiempo anteriores.

En nuestro caso no hemos tenido más que un ínfimo error: 1% por ciento, por lo tanto no tendría mucho sentido calcular los datos teóricos para compararlos con los que nos da nuestra experimentación y hacer de nuevo la gráfica, pero básicamente sería sustituir cada dato en las ecuaciones y comprobar si coinciden...
Así haríamos con todos los datos comprobando uno a uno si se cumple o no, pero, como ya he dicho, al darnos un dato tan fiable no hace falta comprobarlo.
La precisión de este dato, probablemente se deba, más que a nuestra capacidad para la toma precisa de datos (que tambien), a la suerte (parcial) cuando operabamos e ibamos reduciendo convenientemente decimales y siguiendo un orden.

6-Una cosa más: dado que estamos inmersos en el tema de Trabajo y Energía, ¿podríais calcular la velocidad de la bola en el punto 6 mediante el Teorema de Conservación de la energía?. Comparad el dato con la obtenida aplicando las ecuaciones cinemáticas para el movimiento de caida libre: v = gt (tomando g = 9.8 m/s2)

Para empezar tendremos que suponer que la masa de l a bola es 1 kg y que la cinta métrica mide en total 1,30 metros. Hay que utilizar las ecuaciones de Ec, Ep y la Ley de conservacion de la energia. Aqui exponemos los cálculos:





lunes, 18 de mayo de 2009

Actividad 4: La medida del radio de La Tierra

Eratóstenes es conocido en el mundo científico por haber calculado la circunferencia de la Tierra. Esto, hoy en día, puede parecer un cálculo fácil pero en el s. III a.C. fue una tarea muy complicada. Para empezar es increíble que tan solo sabiendo que en Asuán había un día al año en el cual no había sombra, y que Alejandría y Asuán estaban en linea recta a Eratóstenes se le ocurriese que era posible realizar este cálculo.
Los únicos datos que le faltaban a este matemático eran: la distancia entre Asuán y Alejandría, y la sombra que producía el sol en Alejandría cuando en Asuán no hubiese sombra.
Para calcular la distancia entre Alejandría y Asuán le pidió a uno amigos suyos mercaderes que cuando sus caravanas realizaran este trayecto, fueran midiendo la distancia ya puede ser contando las vueltas que daba la rueda o tirando cuerdas. Una vez sus amigos mercaderes le dieron esta distancia y realizó la media le salió 5000 estadios.
El día de la fiesta de Asuán midió la sombra que formaba un palo colocado perpendicularmente en los jardines de la Universidad de Alejandría. Se intuye que en esta época ya se conocía la trigonometría porque supo calcular el grado de la sombra que este formaba. Le salió 7,2º (la cincuentava parte de un giro de 360º)




Finalmente una vez conocidos estos 2 datos pensó que la circunferencia de la Tierra tendría que estar en la misma proporción:





Diferencia del ángulo del Sol---------------Distancia entre las 2 ciudades
360º--------------------------------------Longitud de la Tierra

7,2º----------5000 estadios
360º---------X estadios

X=250000 estadios

Vamos a intentar realizar el mismo cálculo que realizó Eratóstenes, coincidiendo con el año de la Astronomía. Una serie de colegios por toda España y países como Marruecos o Francia, han llevado a cabo una toma para que diversas organizaciones científicas lleven a cabo un cálculo estimado que compruebe de nuevo que Eratóstenes estaba en lo cierto.

Diferencia del ángulo del Sol---------------Distancia entre las 2 ciudades
360º--------------------------------------Longitud de la Tierra


55.3º-51.1º= 4.2º de diferencia del ángulo del Sol
Distancia entre las dos ciudades=480km

4,2º----------480km
360º---------X km

X=41142,86 km
Longitud= 2π veces el radio

Radio=41142.86/2π= 6548,08 km
6548km---------X%
6561km---------100%
X=99,8% Por lo tanto [100%-99.8%] el porcentaje de error es menor al 0,2%
Estos datos los hemos calculado con la ayuda de la página web donde estaban colgados los datos y con Google Earth, gran herramienta por cierto.
Obtenemos nuestros datos de la tabla y comenzamos a buscar un colegio en provincias como Cantabria, Burgos, Segovia, Toledo, Ciudad Real, Jaén y Granada, haciendo especial hincapié en la primera y la última al estar más alejadas dando mayor fiabilidad a los resultados que se obtengan.






Aún así, no encontramos nada que diese un resultado que no se disparara. Jaime entonces tuvo la idea de hacerlo con el único centro africano(El Instituto Español Melchor de Jovellanos en la ciuad de Alhucmas) que había tomado los datos, ya que al estar más lejos nos daría un dato muy bueno.

Y acertó, independientemente de si estaban o no en el mismo paralelo exacto. Obtuvimos un dato muy cercano al real. ¡¡¡Tan sólo 20 km de error!!!

OPINIÓN PERSONAL:


Creemos que esta práctica, que tampoco estaba planeada desde principio, ha resultado ser muy gratificante, ya que además de participar en la toma de datos a gran escala, hemos obtenido gran satisfacción al obtener un resultado muy parejo al verdadero. Ahora, sabemos comprobar y calcular razonadamente (y no saberlo sólo porque sí), el valor del radio de La Tierra.


Ahora unos vídeos de cuando tomamos los datos:


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También, gracias a que Ángel lo trajo y lo preparó, pudimos ver el Sol sin quemarlos la retina gracias a un aparato de cartón:
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lunes, 22 de diciembre de 2008

sábado, 20 de diciembre de 2008

ACTIVIDAD 2: RUTHERFORD, EL NÚCLEO ATÓMICO

ACTIVIDAD 1

Nosotros valoramos y pensamos que dos científicos trabajen juntos, uno como maestro y el otro como estudiante, ayuda al desarrollo de la ciencia por que un solo científico no hace lo mismo que 2, o como dice el refrán: “Dos cabezas piensan más que una”. Encima que Thomson fuera profesor de Rutherford es muy interesante para ambos: Para Rutherford, aprender de un científico de tan grandiosas cualidades, le sería además de interesante, un honor trabajar con él, un ganador de premio Nobel. Por su parte, para Thompson, sería una importante experiencia y resultaría beneficioso para él ser profesor de un científico listo y con muchas ganas de trabajar, que le ayudaría en sus experimentos.
Pero a su vez, Rutherford fue profesor de Hans Geiger, un científico alemán con una capacidad de trabajo inagotable. Rutherford, con Geiger hicieron numerosos inventos, entre los cuales destacan un aparato eléctrico que registraba y contaba las partículas alfas una por una; también averiguaron muchas otras cosas. Este hecho demuestra que los investigadores científicos formen a los estudiantes hace que se transmitan sabiduría entre ellos, lo que hace que haya un, mayor número de inventos y de descubrimientos.
Esto aplicado a la vida real, ocurre en colegios y en universidades. Que te toque un profesor divertido, con ganas de explicar, influye en tus ganas de seguir con esa carrera. También influiría en la manera en la que abordas la asignatura, desde un punto en el que buscas simplemente aprobar, o divertirte sacando nota. Si un profesor lo hace bien, puede que tú sigas los pasos de éste, estudiando lo mismo.

Casi siempre, se empieza con un/una buena profesora de Física,
Química o Matemáticas en Bachillerato o COU que resulta decisiva
en la elección de la carrera.

Extraído de una entrevista a un físico.

ACTIVIDAD 2

La Física se encarga del estudio de las propiedades de cosas como el tiempo, el espacio o la misma materia, sin embargo, la química se encarga del estudio de la naturaleza de la materia, su composición y estructura. Esta sería la definición de un diccionario de estos dos términos. Se podrían definir, y así aprovechamos para relacionarlos, que la física es la ciencia que estudia los cambios de la materia sin alterar su naturaleza y que, por el contrario, la química analiza y estudia el cambio que se produce en la materia modificando su naturaleza o estructura inicial. Además de esto, la química trabaja directamente con la materia y su fin principal es comprender el porque de estas reacciones. Sin embargo la física pretende averiguar una explicación al universo estudiando su unidad más simple el átomo. Obviamente, el grado de alcance de una no es comprable a la otra. Se podría decir que la física persigue un objetivo más ambicioso que la química. Pero aquí se entra en un tema de aficiones/opiniones. Hay personas a las cuales les atrae más la química y otras que se sienten “llamados” hacia la Física. Para gustos los colores. Lo cual nos lleva a la planteada frase de Rutherford:

"Toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos".

Con esta frase Rutherford quiere destacar la importancia de la Física sobre toda las demás ciencias. Y hay que plantearse bien esta cuestión. Bien cierto es que cada ciencia es muy importante por sí sola y que según la subjetividad del que la valore se decantará por una u otra. Pero sí es más que probable que la Física sea la ciencia que englobe más cosas. Aquí saltarán los filomatemáticos diciendo que sin las matemáticas ninguna se hubiese desarrollado y que todo, al fin y al cabo, es matemática. A mí no me gustan las matemáticas, es más, no los considero una ciencia si no un útil para desarrollar otras cosas. Al principio, al leer esta frase, no coincidí con Rutherford, pero a medida que reflexioné me di cuenta de que se acercaba más a la verdad que a una desbaratada idea de un viejo físico. Me gustaría matizar, eso sí, que hablamos de las ciencias naturales y no las sociales.

"He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca
como en esta metamorfosis de físico a químico"

Esta frase tiene una estrecha relación con la anterior, de hecho no se podría entender el verdadero significado de esta brusca reacción sin conocer la anterior frase. Siendo o considerando Rutherford la Física como la ciencia elemental se vio contrariado y por ello de la ligera brusquedad e ironía de este comentario de Rutherford.
En numerosas ocasiones dos grandes descubrimientos se producen el mismo año en un mismo ámbito o rama de la ciencia. A Rutherford (como algunas personas piensan) no se le dio su premio Nobel por el descubrimiento del núcleo atómico, si no por un trabajo realizado a raíz de las investigaciones de Becquerel y Boldwood, a cerca de la descomposición de algunos minerales, que si tiene que ver más con la química. Si no se hubiese planteado otro avance físico o si se hubiese revolucionado el mundo de la química se le hubiese otorgado el premio Nobel de Física. Pero resultó que aquel año Gabriel Jonas Lippmann presentó una revolucionaria forma de representar el color en la fotografía mediante el fenómeno de la interferencia. Esto si que tenía una relación directa con la Física, en concreto con las ondas, y muy poca con la química. Por lo tanto la Academia sueca decidió galardonar a los dos, a pesar de que Rutherford se llevó el premio menos acertado con lo que había descubierto. En este caso si que me gustaría (no como en la anterior frase) criticar la actitud de Rutherford. Bien podría haber aceptado el premio y alegrarse de que dos grandes trabajos fuesen premiados.

ACTIVIDAD 3


Más que por sus grandísimas aportaciones al sistema eléctrico actual, su prolífica carrera de inventos o por el enorme desarrollo, que supuso su presencia, en el mundo de la corriente alterna se conoce a Nikola Tesla por su excentricidad e incluso en su vejez, demencia. Son famosos sus continuos enfrentamientos con otros científicos y polémicas. La muy triste verdad de este científico es lo mal valorado y poco recordado que ha sido, sobre todo, por la cultura popular. Nadie dudaría decir, que el inventor de la bombilla fue Edison. Cualquiera lo afirmaría, incluso un chaval de 4º o 5º de primaria lo sabe. Lo mismo pasa con la radio. Nadie o casi nadie que no fuese experto en el tema rebatiría el argumento de que Marconi fue el inventor de la radio ¿Por qué si no llevaban su nombre aquellas precarias máquinas?


Incluso el más perspicaz de los alumnos de 4º afirmaría que fue el italiano el que la construyó. Nadie se acuerda (siempre hablando de la gente que desconoce el tema) de Tesla, que fue, realmente, el que presentó la primera patente de un transmisor de radio. Fue el primer robo comercial, propiamente dicho, de un invento.

Todas las noches accionamos un interruptor y encendemos alguna
lámpara fluorescente, encendemos la televisión o escuchamos radio,
licuamos un jugo, o conectamos cualquier aparato a nuestras líneas de
corriente alterna a 60 hz. 110 voltios o 220 voltios, no lo sabemos ni
nos tomamos la molesta de pensar en ello pero cada una de esas
invenciones tienen un nombre común: NIkola Tesla, lo irónico es que
todos sabemos de Tomas Alva Edison, de Guillermo Marconi pero los
únicos que sabemos de Tesla somos los que estudiamos en algún
momento de nuestras vidas Electricidad


Página Web sobre Tesla.

Nikola Tesla nació en una provincia Austro-Húngara, en la actual Croacia, en el año 1856. Creció en una familia muy religiosa (Ortodoxa) y recibió una educación cariñosa pero severa. Ya desde pequeño destacaba por su inteligencia superior y los maestros le alababan continuamente por su habilidad memorística, heredada de su madre, y matemática. Siempre fue un ávido lector.
Una vez, tras mostrarle su tío una imagen de las cataratas del Niágara imaginó, enfermó de cólera, enfermedad terrible en aquella época.

Tesla had a vivid imagination and an intuitive way of developing scientific hypotheses. After seeing a demonstration of the "Gramme dynamo" (a machine that when operated in one direction is a generator, and when reversed is an electric motor), Tesla visualized a rotating magnetic field and developed plans for an induction motor applying the concept. This electric motor was the first step toward the successful application of alternating-current. Telsa used his imagination to prove and apply his hypotheses. Here is how he explained his creative process:

"Before I put a sketch on paper, the whole idea is worked out mentally. In my mind I change the construction, make improvements, and even operate the device. Without ever having drawn a sketch I can give the measurements of all parts to workmen, and when completed all these
parts will fit, just as certainly as though I had made the actual drawings. It is immaterial to me whether I run my machine in my mind or test it in my shop. The inventions I have conceived in this way have always worked. In thirty years there has not been a single exception. My first
electric motors, the vacuum wireless light, my turbine engine and many their devices have all been developed in exactly this way."

Extracción directa de una Página Web Inglesa

Fascinado por todo lo que tenía que ver con la ingeniería, le hizo prometer a su padre que si sobrevivía le permitiría estudiar ingeniería. Y sobrevivió. Tras quedarse pequeña la academia de Graz, viajo a Praga para estudiar y especializarse en ingeniería eléctrica. Tras una breve estancia en una oficina telegráfica norteamericana en Budapest viajó a Paris para trabajar en una compañía de Edison. Un socio europeo de éste último, Charles Batchelor, le envió esta carta de recomendación a Edison que abriría las puertas de EEUU al joven Tesla:

Mi estimado Edison:
Conozco dos grandes hombre y usted es uno de ellos. El otro es este joven.

Tesla llegó a Nueva York en el año 1884 con cuatro centavos, ya que le habían robado el equipaje, y logró entrevistarse con Edison intentando convencerle de las ventajas de su motor de corriente alterna, el utilizado actualmente motor de inducción. Edison, que ya tenía montada toda una estructura cuyo motor principal era el de corriente discontinua, le hizo poco caso y hasta lo "desalentó" comentando que la corriente alterna era extremadamente peligrosa debido a los altos voltajes que se requerían para transportarlo y que nunca podría ser usada para consumo doméstico (mentira), sin embargo, percatándose del enorme potencial del joven le ofreció la suma de 50 mil dólares si mejoraba las instalaciones actuales de corriente discontinua. Y lo consiguió, pero al no existir un contrato firmado propiamente dicho. Edison “aclaró” que habías, obviamente exagerado, y que seguro que Tesla aceptaría otra suma mucho más reducida que la ofertada anteriormente. Tesla en vez de aceptar dimitió y se colocó de obrero.
Pero pronto fundó con ayuda de otros investigadores relacionados con la corriente alterna una organización científica.


…creyeron en mí y, por ello seguí desarrollando aquellos proyectos, dando demostraciones acerca de lo útil e inocuo de la corriente alterna, haciendo pasar por mi cuerpo grandes cantidades de esta corriente y demostrando que su transporte era muchísimo más fácil, práctico y barato. Logré encender 50000 lámparas con costes muchísimo menores que los que hubiesen sido utilizando corriente directa, corría el año 1893…

Adaptación de My Inventions: The Autobiography of Nikola Tesla




Estas primeras polémicas acabaron tras recibir el apoyo de un magnate de la electricidad llamado George Westinghouse, que creía en Tesla y su corriente alterna, y que, sobre todo, creía en las grandes aportaciones económicas que le daría. Se instalaron dinamos y motores ideados por Tesla en las cataratas del Niágara. Además se utilizó su sistema polifásico para aprovechar la energía de la caída del agua. En agradecimiento a este señor le otorgó una serie de patentes a cambio de dinero que invirtió en sus nuevos experimentos. Rápidamente se adoptó la corriente alterna en todo el país y Edison tuvo que cambiar sus sistemas quebrantando su propia ley que decía de no utilizar esta energía peligrosa. Empezó pues, a crear e inventar numerosísimos artilugios, todos ellos patentados bajo su nombre. Durante este periodo inventó el que sea, probablemente, su más conocido invento: la bobina de Tesla, un aparato que servía y aun sirve para convertir la corriente continua de baja tensión en corriente alterna de alto voltaje.
Tras este prolífico periodo vino una segunda y no por ello menos dura polémica. Marconi presenta en el año 1904 la “muy novedosa” radio igual que l radiotransmisor de Tesla de 1897, pero, mejorada con 20 patentes más que eran propiedad de Tesla. Aquí comienza una serie de demandas de la compañía Tesla contra la de Marconi. Marconi siempre encontrará apoyo en Edison, pletórico después de esta venganza, la aristocracia francesa y gran parte de la comunidad científica en contra de Tesla. Tesla, no podrá hacer nada, y, en 1911, Marconi recibe el Nobel de Física. Tesla demanda a Marconi pero no está en condiciones económicas para costearse el precio del pleito. En un capitulo de la famosa serie House, de hecho, realizan un guiño a Tesla. Cuando House evalua a los aspirantes para elegir a los nuevos, tras la marcha de los clásicos Foreman, Chase y Cameron, se puede ver en la pizarra de diagnóstico escrito, a lo largo de todo el episodio, la siguiente frase:

"Tesla was robbed"

El resto de años de su vida Tesla siguió investigando en estas y otras muchas cosas:

- Energías eólica, geotérmica y solar. ¿Cómo conseguirlas?
- Rayo Láser
- Desintegrador atómico con el que derretía rubíes y diamantes
- Placas Rayos-X
- Fluorescentes + potentes que los de Edison con = consumo.
- Velocímetro.

Ya siendo mayor se le acusó de numerosos accidentes por algunos experimentos. El más conocido fue una explosión en Liberia, pero destaca también un pequeño terremoto en Manhattan, dos o tres manzanas, al intentar descubrir la frecuencia de resonancia de la Tierra. Vivió en la extrema pobreza y a duras penas seguía inventando, pero lo conseguía. Fue, incluso, subvencionado por otros colegas científicos y por su propio país. En la Primera Guerra Mundial se le llamó para que ayudara a detectar submarinos. Edison se negó totalmente a la propuesta de Tesla de utilizar ondas, a la que calificó de ridícula. 20 años más tardes se inventaría el radar siguiendo algunas de sus notas.
Murió en el año 1943 en Nueva York, sólo y en absoluta pobreza, pero según escribió en el testamento, interiormente satisfecho consigo mismo. Tras su muerte el gobierno de los EEUU de América incautó todos sus documentos, que aún no han sido devueltos.

Tesla soñó con lo que el mismo llamó “La energía libre” todos podrían poseer energía de forma gratuita. La incomunicación, barrera que había que destruir, sería posible gracias a la electricidad sin cables. La avaricia de algunas personas hizo que este sueño no fuera posible, y, que aún hoy haya personas que vivan sin electricidad.





EJE CRONOLÓGICO DESCUBRIMINETOS E INVENTOS:




(Creo que no funciona el link de esta imagen la intentaré colgar en una entrada sola)

De este eje sólo quería remarcar un par de aspectos:

- El primero, mis disculpas por que este torcido se escaneo mal y me di cuenta demasiado tarde.
-Con este eje he querido mostrar la influencia de ciertos inventos anteriores a Tesla sobre este último y la importancia de los suyos.
-También he querido mostrar como cuando comenzó el verdadero desarrollo de la electricidad surgió la nuclear y la energía de Tesla se vio eclipsada.
-Además aprovechó para repetir/aclarar lo ya comentado antes con Lippmann y Rutherford



ACTIVIDAD 4

1 La fluorescencia es, según el libro, aquella radiación o luminiscencia de colores fríos que emana de ciertos minerales al recibir la luz del sol u otro tipo de radiación. La fosforescencia, sin embargo es aquella radiación verdosa que emana de un objeto sin necesidad de estar en contacto con otros rayo, ya que, o al menos supongo, esta acumulada. Se pensaba que la presencia de flúor y de fósforo, respectivamente, era vinculante.




La imagen de la izquierda es fosforescencia y la del escorpión es fluorescencia

2 Los Rayos-X son aquellas radiaciones invisibles que pueden atravesar ciertos cuerpos opacos y capaces de realizar fotografías con, normalmente, fines médicos. Nikola Tesla en estudió estos rayos por medio de los tubos de Crookes. Tras su investigación, se percató del peligro para los organismos biológicos de estas radiaciones y alertó a la comunidad científica


Panorámica de mis dientes fotografiados con rayos-X .







3 Es una radiación natural, presente en algunos elemento o minerales, producto de, como predijeron Marie y Pierre Curie, fruto de una agitación en los átomos de esa sustancia, concretamente, tras descubrirlo Rutherford, en el núcleo atómico. Tiene propiedades similares a las de lo Rayos-X, como la de atravesar cuerpos opaco, etc.
Se descubrió gracias a, en primer lugar, la familia Becquerel y en segundo lugar al matrimonio Curie. Antoine Henri Becquerel, nieto del primer investigador, en el año 1896 descubrió que unas sales de uranio tapadas con trapos negros conseguían emitir radiación. Probó esta experiencia en distintos estado físicos y químicos y los resultados no se alteraban. Aquí es donde el matrimonio Curie dedujo que la radiación era de origen atómico.

4 Dejó una pregunta en el aire, que incentivó a Rutherford, de alma científica, a investigar sobre el tema. Descubrió en parte gracias a esto el núcleo atómico y desarrolló muchísimo el ámbito de la descomposición de algunos minerales, por el cual recibió el premio Nobel.

5 Son tres tipos de radiaciones según la radioactividad de un material:

- Los rayos alfa son las radiaciones cargadas positivamente. Son las menos penetrantes.
- Los rayos beta son flujos de electrones. Es más penetrante que las partículas alfa. He encontrado una cosa que me ha llamado la atención, pero que tras replanteármela me he dado cuenta de lo cierto que es. Cada vez que se expulsa una partícula beta, el número atómico desciende.
- Los rayos Gamma: Son ondas electromagnéticas y los más penetrantes de los tres.




6 La desintegración atómica consiste en que un elemento pesado se convierta en uno ligera y el ritmo que lleva, así como el tiempo que tarda. Por ejemplo el uranio tras muchos siglos acaba convirtiéndose en plomo.


*Cuando hablamos de isótopos nos referimos a sustancias inestables o radiactivas

Para calcular estos datos como muy bien explica el libro al hablar de la teoría de Rutherford, dice que se necesitan dos sustancias en ese objeto y conocer el ritmo de desintegración. Por eso el carbono-14 (5730 años) se utiliza para datar restos geológicos, porque esta presente en todos los materiales orgánicos.

7 El contador Geiger es un aparato que contaba y registraba todas las partículas alfa emitidas. Vieron que estas partículas producían destellos al hacerlas chocar contra una lámina de sulfato de cinc y al juntar las dos técnicas crearon este aparato. Cuando una partícula radiactiva se introduce en un contador Geiger, produce un breve impulso de corriente eléctrica. La radiactividad de una muestra se calcula por el número de estos impulsos.


ACTIVIDAD 5


En éste punto vamos a describir el experimento que realizó Rutherford. Rutherford encargó a sus colaboradores Geiger y Marsden que realizaran ellos la prueba. Lo que hicieron fue coger un pan de mica y lo bombardearon con partículas alfa que son muy energéticas y positivas, es decir, cargadas positivamente. Éstas las obtenían situando una fuente radiactiva intensa en un contenedor de plomo cerrado pero con una pequeña abertura. A través de ella salían las pequeñas partículas que para canalizarlas se hacen pasar por un fino canal hecho de cilindros de plomo alineados. Como era de esperar las partículas alfa pasaban sin ningún problema sobre la finísima capa de mica. Ellos pensaron que si tan altamente energética es pues lo lógico es que rompa unos atomillos y salga. De momento se pensaba que los electrones estaban impregnados o incluidos en el núcleo. A medida que aumentaban el grosor de la mica vieron como finalmente las partículas eran absorbidas algo lógico pues la energía no era suficiente para romperla. La mica no funcionó debido ha que la probabilidad de que chocasen sus átonos con los del haz era muy pequeña. Dispusieron una pantalla semicircular de sulfato de zinc situada detrás de la lámina de oro sobre la que se dispararan las partículas alfa. Además como los átomos son neutros no tendría que aparecer ninguna desviación.
Todos pensaban que no ocurriría nada pues el oro está formado de átomos como la mica y no tendría nada que cambiar. Cuando hicieron pasar el haz de partículas a través del oro se dieron cuenta de que algunas eran ligeramente desviadas y otras rebotaban por completo. Esto levantó un gran interés en Rutherford que hizo calcular a sus colaboradores la probabilidad de que rebotaran o se desviasen: 1 de 8000.

Vieron e investigaron como de pequeños, compactos y altamente cargados debían ser estos núcleos para que un choque de aquellos proyectiles produjera una desviación tan alta. Llegaron a la conclusión que la partícula alfa se dirigía hacia el átomo entonces lo normal es que pasase pero alguna vez se desviaba. Según el modelo atómico de Thomson esto no podía ser posible porque si los electrones estaban inmersos pues las partículas alfa se quedarían pegadas pues se atraerían con los electrones. No podía ser posible, tenía que haber separación entre los electrones y el núcleo pues así se explicaba que cuando la partícula pasaba sin tocar nada y sin pasar cerca del núcleo transcurriera con normalidad, que es lo lógico pues la separación es grandísima. Si quedaba ligeramente desviada era explicado por el hecho de que pasaba cerca del núcleo y éste lo repelía y si rebotaba es que las partículas chocaban con el núcleo y retornaban. Esto deshacía la antigua hipótesis de que la partícula alfa rompiera el átomo pues al rebotar estaba claro que no lo hacía. Más tarde probaron con platino y el experimento ya fue un triunfo por completo. Como ya sabemos en un enlace metálico los núcleos de los átomos de los metales se disponen juntitos y los electrones se ponen en una nube alrededor. Esto explica que con el oro saliera mejor que con la mica pues es más metálico y la cantidad de carga positiva que se acumulaba en el oro sería grandísima al ser ese tipo de enlace y estaba claro que se iba a repeler con la de la alfa. Con el platino fue más exitoso, ya que era más metálico aún.Con la frase: "es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara". Ésta frase fue enunciada por Rutherford sin antes tener en cuenta la propiedad que acabamos de indicar y pensando según el modelo atómico de Thomson. Nosotros pensamos que era un símil/comparación entre el experimento que estaban llevando a cabo y la frase que dijo. Un símil/comparación, aplicado a literatura, es una figura retórica que consiste en comparar dos cosas o conceptos para dar una idea más expresiva y caracterizada de uno de ellos, es decir, una semejanza entre dos cosas.
El obús naval se refiere al haz de partículas alfa y la hoja de papel a la lámina de oro. Usa el obús naval porque es un arma muy potente al igual que las partículas alfa, y en comparación es, a escala, igual una hoja de papel que una friísima lámina de oro.

ACTIVIDAD 6

Para explicar estos hechos, Rutherford propuso el modelo atómico nuclear que sitúa la mayor parte de la masa de átomo concentrada en una zona muy pequeña del mismo (contra la que chocaban las partículas desviadas). El modelo supone que el resto del átomo esta prácticamente vacío. Los átomos contienen el mismo número de electrones en la corteza que de protones en el núcleo; en consecuencia, son neutros. El modelo atómico nuclear distingue dos partes en el átomo: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los
protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los
neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un
neutrón.Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo
número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de
los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones,
con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del
núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.


Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el modelo atómico de Thomson, situación que varió después de la experiencia de Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa.
Este tipo de estructura del átomo llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.

A Rutherford se le considera el padre de la interacción nuclear ya que gracias a sus investigaciones acerca de las interacciones. Según la interacción nuclear fuerte la fuerza obliga a los núcleos a permanecer unidos.

A continuación explicaremos las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza.Existen cuatro tipos de interacciones fundamentales: interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria.
Las interacciones en el Universo están gobernadas por cuatro fuerzas fundamentales (fuerte, débil, electromagnética y gravitacional).

Interacción gravitatoria. Es la más conocida de las interacciones debido a que a grandes distancias, como las observadas habitualmente, tiene mayores impactos que las demás. Junto al electromagnetismo, son las interacciones que actúan a grandes distancias y contraria a esta, tiene solo carácter de atracción. En comparación con el resto de fuerzas es la más débil.
Ésta hace que la energía interaccione entre sí y con la masa al ser ésta representación más intuitiva de energía, actúa sobre ella. La teoría de la relatividad general estudia esta interacción y la describe como una Curvatura del espacio-tiempo, en otras palabras a la deformación que sufre el espacio-tiempo por la presencia de grandes masas.
Según hipótesis del modelo estándar, la interacción gravitatoria, gravitación o fuerza de la gravedad, es transmitida por el gravitón. Cabe indicar que la teoría de la gravitación, en su formulación actual, no es una interacción que sea muy consistente con la descripción usual de la física de partículas. Sin embargo, debido a que la gravitación aparece sólo en distancias muy por encima del radio atómico esto permite en la práctica usar ambas teorías simultáneamente sin encontrar demasiado conflicto.


Interacción electromagnética. El electromagnetismo es la interacción que actúa entre partículas con carga eléctrica. Este fenómeno incluye a la fuerza electrostática, que actúa entre cargas en reposo, y el efecto combinado de las fuerzas eléctrica y magnética que actúan entre cargas que se mueven una respecto a la otra.
El electromagnetismo también tiene un alcance infinito y como es mucho más fuerte que la gravedad describe casi todos los fenómenos de nuestra experiencia cotidiana. Estos van desde el rayo láser y la radio, a la estructura atómica y a fenómenos tales como la fricción y el arco iris.
Los fenómenos eléctricos y magnéticos han sido observados desde la antigüedad, pero fue a partir de 1800 que los científicos descubrieron que la electricidad y el magnetismo son dos aspectos fundamentales de la misma interacción. En 1864, las ecuaciones de Maxwell habían unificado rigurosamente ambos fenómenos. En 1905, la teoría de Einstein de la relatividad especial resolvió la cuestión de la constancia de la velocidad de la luz. También Einstein explicó el efecto fotoeléctrico al teorizar que la luz se transmitía también en forma de cuantos, que ahora llamamos fotones. A partir de 1927, Paul Dirac unifica la mecánica cuántica con la teoría relativista del electromagnetismo, la teoría de la electrodinámica cuántica, que se completó en la década de 1940.


Interacción nuclear fuerte. La interacción fuerte, también conocida como interacción nuclear fuerte, es la interacción que permite a unirse a los quarks para formar hadrones. La interacción electromagnética se da entre partículas cargadas eléctricamente, aquí las partículas también tienen carga, la carga de color. Su accionar a pesar de ser el más fuerte sólo se lo aprecia a muy cortas distancias tales como el radio atómico. Según el modelo estándar, la partícula mediadora de esta fuerza es el gluón. La teoría que describe a esta interacción es la cromodinámica cuántica (QCD) y fue propuesta por David Politzer, Frank Wilczek y David Gross en la década de 1980.
Como resultado colateral de la interacción entre quarks, existe una manifestación de la fuerza nuclear fuerte que explica que dentro del núcleo atómico a los protones y neutrones. Debido a la carga positiva de los protones, para que éstos se encuentren estables en el núcleo debía existir una fuerza más fuerte que la electromagnética para retenerlos. Ahora sabemos que la verdadera causa de que los protones y neutrones no se desestabilicen es la llamada interacción fuerte residual. Esta interacción entre nucleones (protones y neutrones) se produce a través de parejas de quark-antiquark en forma de piones.


Interacción nuclear débil. La interacción débil, también conocida como interacción nuclear débil, se acopla a un tipo de carga llamada sabor, que la poseen los quarks y los leptones. Esta interacción es la causante de los cambios de sabor en estas partículas, en otras palabras es la responsable que de quarks y leptones decaigan en partículas más livianas, además es la que produce desintegraciones beta. La teoría de Glashow-Weinberg-Salam estudia la interacción débil y la electrodinámica cuántica de manera unificada en lo que se llama Modelo electro débil.
Según el modelo estándar, la interacción débil es mediada por los bosones W y Z que son partículas muy masivas. Su intensidad es menor que la intensidad de la electromagnética y su alcance es menor que el de la interacción fuerte. Al igual que la interacción fuerte y la gravitatoria es esta una interacción únicamente atractiva.

Los físicos están tratando de derivar una teoría unificada que describa a todas las fuerzas de la naturaleza en una sola ley fundamental. Hasta ahora han logrado producir una descripción unificada de la fuerza débil y electromagnética, pero aún no han alcanzado un conocimiento más profundo sobre las fuerzas fuerte y gravitacional.
La física cuántica describe el efecto mutuo de las fuerzas en las partículas por el "intercambio" de otras partículas. Por ejemplo, las partículas eléctricamente cargadas se atraen o repelan al emitir y absorber fotones, los cuales están a cargo de la interacción electromagnética.





ACTIVIDAD 7

Es un escudo muy simbólico:

-Los dos búhos en las rams representan la sabiduría
-Los microscopios la Biología.
-El Elenmeyer la Química.
-Las órbitas representan la Física.
-La Luna la astronomía.

Los demás detalles, es decir, El escudo y la cornamenta, nada representan. Quedaban bien ysimplemente.

Lo siguiente serán los guiños:

-La condecoración es un Nobel
-En el blasón hemos colocado la famosa lengua de Einstein.

La frase se define por sí sola. La curiosidad es imprescindible en todo buen científico. Así lo leíamos, cuando hablabamos de la reacción de Rutherford ante los avances de Becquerel y los Curie.

domingo, 12 de octubre de 2008

Actividad 1: Millikan, la unidad de carga eléctrica.

1. EXPLICACIÓN DE LA HIPÓTESIS DE SYMMER.

En el inicio de este capítulo el autor menciona su gusto por los textos científicos antiguos para observar como han evolucionado, en concreto uno que le atrae especialmente porque explica con claridad la hipótesis de Symmer. No ha sido posible encontrar ese tomo en cuestión, pero he encontrado un libro francés que la menciona.

FÍSICA ELEMENTAL TOMO II

En el ya comentado libro de Física elemental volumen II de 1830 el autor habla sobre esta hipótesis frente a la de Franklin. La teoría de Franklin hablaba sobre un fluido natural presente en todo y, que podía sufrir alteraciones y modificaciones. Para volver al estado normal, realizaba un conjunto de acciones, en las cuales se manifestaban fenómenos eléctricos. Symmer sin embargo apoyaba la teoría de que existían, dentro del fluido natural (combinación neutra), dos tipos: el positivo y el negativo. Estos últimos tienen tendencia a unirse para establecer su estructura como la de fluido natural y cuando lo hacen dan lugar a una serie de efectos. En la mayor parte de Europa se aceptó esta teoría que se parece a la actual electrostática. El nombre de vítreo y resinoso viene dado por los franceses, que les otorgaron este nombre a cada uno porque, al experimentar con ámbar (resina fosilizada) y vidrio, cada uno cumplía las características de un fluido, es decir al frotar el vidrio se producía una atracción. El dato más curioso, creo yo, de estos nombres es que la técnica con el ámbar ya la utilizaba Tales de Mileto, que llamó a los fenómenos producidos por el ámbar igual que esta amarillenta resina. ¡Eso es! ¡La palabra electricidad quiere decir ámbar!

Intenté realizar el experimento siguiente con ámbar y vidrio. No funcionó, ya que el supuesto ámbar era de dudosa procedencia y, la calidad en general de los materiales no era buena. Creo que he encontrado unos sustitutos eficaces y, además baratos.

No consigo insertarl el HTML y que se vea el video. Dejo la URL de youtube.com:

http://www.youtube.com/watch?v=NKhJZf2Dvj8

2- EXPLICAR EL FUNCIONAMIENTO DE UN TUBO DE DESCARGA. ¿POR QUÉ CONSIGUIÓ TOHMSON DESVIAR LOS RAYOS CATÓDICOS? ¿CÓMO INFLUYE LA PRESÍON DEL GAS ENRARECIDO DEL INTERIOR?


Un tubo de descarga fuciona mediante un cátodo, un diafragma agujereado, una pantalla y un ánodo. El cátodo, que es el electrodo negativo, envía un chorro de rayos catódicos (llamados así porque surgen del cátodo) a través del diafragma agujereado y este es proyectado en una pantalla que va hasta el ánodo (el electrodo positivo).


Thomson, para desviar los rayos, lo que hizo fue poner otras dos pantallas, una negativa y otra positiva, encima y debajo respectivamente del tubo de rayos catódicos y entonces, al ser el chorro de rayos negativo se desvió hacia abajo por el doble efecto de ser repelido por la pantalla positiva y de ser atraído por la negativa.


La presión del gas enrarecido en el interior del tubo influye de manera que a medida que disminuye la presión del gas, la conductividad aumenta. Por ejemplo, si se disminuye la presión del gas hasta 5 mmHg, las descargas producen una luminosidad que varía dependiendo del gas que haya dentro y a medida que disminuye la presión aparecen franjas oscuras entre el cátodo y el ánodo, pero en torno al ánodo se distingue una luz verdosa. Si colocamos un pequeño objeto entre el cátodo y el ánodo su sombra es proyectada en el ánodo con lo cual suponemos que los rayos catódicos van desde en cátodo hacia el ánodo como hemos dicho anteriormente.



Las luces de neón y otros tubos de descarga, se usan hoy en día en el mundo real, no solo en el laboratorio. Sus utilidades más frecuentes son para la publicidad, anuncios (por la noche, se reflejan y se ven a distancia),e incluso para obras de arte.


Obra de Jota Castro, utilizando neones.



3- EXPLICA EL MODELO DE THOMSON DEL ÁTOMO E INVESTIGUA POR QUÉ NO ES UN MODELO VIABLE SEGÚN LOS DESCUBRIMIENTOS POSTERIORES


El modelo atómico de Thomson se caracterizaba por 2 importantes factores: Por ser el primero que contenía electrones ya que fue él mismo el que los descubrió y por la representación del átomo como una masa redondaen la que los electrones estaban sobre esta masa, incrustados en ella, igual que las pasas en un bizcocho.




Se basa en que los electrones están dispuestos alrededor de una nube con carga positiva (aún no se habían descubierto ni los protones ni los neutrones) que hacía que el átomo fuese neutro. Dado que siempre se ha sabido que la carga del átomo, era neutra, las cargas según el modelo de Thomson debían ser así: el "núcleo", es decir, el átomo, tenía que ser de carga positiva para que los electrones, de carga negativa, fueran atraídos hacia él y para que la carga en conjunto fuera neutra.



Este modelo no era muy correcto ya que el átomo carecía de núcleo y fue superado 14 años despúes por el modelo de Rutherford, ya que se basaba en que el átomo tenía un núcleo y los electrones giraban alrededor de él en una órbita. Dos años más tarde Niels Bohr propuso un modelo para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Este modelo no representaba al átomo fisicamente sino que intentaba explicar su funcionamiento por medio de ecuaciones.



Posteriormente, en 1925, Heisenberg y Schrodinger propusieron que el comportamiento de los electrones dentro del átomo se describe a través de los números cuánticos y que éstos se encargan del comportamiento de los electrones, y la configuración electrónica de su distribución.



4. EXPERIMENTO DE MICHELSON-MORLY

Como nos explico Pepe al principio de curso en clase de Historia, para conocer la magnitud de un cambio (de una revolución) hay que observar el estado inicial y el final de lo que se está tratando.

En La India y La China, en religiones como el budismo y el hinduismo, surgen los primeros conceptos y elemento de la materia entre ello el éter, también llamado Akasha. Simultáneamente, la escuela Milesia (con Tales de Mileto, Anaximandro y Anaxímenes a la cabeza) empezó hace casi 2700 años a plantearse cual era el origen de la naturaleza y los elementos que lo componían: Agua, aire, tierra y fuego.



Surge también la denominada éter para explicar de donde venían todas las demás y se dice que esta presente en todo, desde enormes galaxias a organismos ínfimos. Este último concepto caló hondo en Aristóteles que decía que el éter era el elemento material del que estaba compuesto el llamado mundo supralunar (galaxias, estrellas, etc), mientras que el mundo sublunar está formado por los famosos cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego. El éter es muchísimo más sutil y prefecto que los demás y su movimiento natural es distinto al de los restantes cuatro. La filosofía aristotélica continua durante la Edad Media (otra grandísima aportación de Aristóteles al mundo de la Física) y el término aether, comenzó a ser llamado quinto elemento o también qüinta essentia, ya que fue el quinto elemento material reconocido por Aristóteles de donde viene la expresión quintaesencia (usada actualmente para referirse a la energía oscura en el estudio del cosmos). Siglos más tarde Maxwell al enunciar que la luz era una onda transversal imposible de propagarse por el vació, estableció que la luz se propagaba por un elemento inmaterial llamado éter, ya que compartía muchas cualidades con el éter aristotélico. Más tarde Maxwell y dos científicos más (Lord Kelvin y el famoso Tesla ver fotografía 2) mal denominaron éter al actual campo electromagnético..

Tesla aparece en la película de El Truco Final.

Y aquí llegamos al punto de inicio en esta revolución. Nadie osa afirmar la no existencia del éter. Es un conocimiento muy antiguo y arraigado en la sociedad científica, hasta que en1887…
…Michelson (el profesor de Millikan) y Morly realizan su experimento.

En una página web muy interesante he encontrado una serie de datos antes, durante y en la conclusión de este experimento y los distintos aspectos que cambian.

MODELO CLÁSICO DEL ÉTER

La luz necesitaba al éter para desplazarse.

El éter se encontraría en reposo absoluto.

La velocidad de la luz es independiente de la de su fuente.

La velocidad de la luz era constante en el vacío.


Michelson y Morley idearon un instrumento (el interferómetro) que fuera capaz de detectar la velocidad de la Tierra respecto al reposo del éter y, de esta forma, obtener un sistema de referencia en quietud absoluta.
La luz incide sobre un espejo semitransparente colocado con un ángulo determinado. Una de las luces seguirá su camino recto y en otra dirección la luz reincidirá en otro espejo. El reflejo vuelve a dirigirse hacia el espejo, que les hace llegar al mismo tiempo a la placa de interferencias.









La segunda figura nos muestra el recorrido de la luz cuando los espejos se desplazan como se desplazaría La Tierra respecto al éter. Se ha exagerado la velocidad de los espejos respecto a la velocidad de la luz para poder analizar las variaciones en las distancias provocadas por el movimiento de los espejos.




CONCLUSIÓN:

El éter no existe ya que si lo hiciese no se producirían estos cambios. Se dice que este experimento fue negativo, no porque no comprobase la hipótesis experimental, sino porque acentúo el problema de la luz, que más tarde resolvería Einstein con su teoría de la relatividad general.


Breve Apunte:

En la página siguiente sobre
Física y experimentos con la gravedad se expone una interpretación alternativa dentro de una geometría euclideana, basada en la Teoría de la Equivalencia Global, la cual propone realizar el mismo experimento de interferometría en el espacio, lejos de la órbita de la Tierra, para confirmar una interpretación u otra. Explicación detallada sobre el diseño y objetivos del nuevo experimento científico en encuentra en la página Lejano Michelson-Morley (LMM). En el año 2010, la NASA con el proyecto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) va a realizar un experimento en el espacio idéntico al citado Lejano Michelson-Morley (LMM) aunque con el objetivo de demostrar una vez más la Relatividad General; tiene gracia, porque yo creo que el resultado les va a ser más inesperado que el de principios del siglo XX.

Extraído de molwick.com

5. POR QUÉ LOS RAYOS X IONIZAN ÁTOMOS SEGÚN, EL MODELO DE BOHR


Yo pienso que con esta sencilla imagen se podría responder a la pregunta.

Los Rayos X (potentes y muy radioactivas luces) inciden sobre el átomo. Este se distribuye en capas (según el presentado por Bohr en 1913) y al recibir esta luz, esta energía aplicada en forma de luz (fotón), cambiará de una orbital a otra (de una inferior a otra menor), y mucho más si el átomo es muy inestable. Así el átomo aumentará una capa y quedará en forma de ión.

En la foto, sin embargo se describe el proceso contrario: Un electrón pasa a un orbital inferior emitiendo un fotón.

6. EXPLICA EL EXPERIMENTO DE LA GOTA DE ACEITE.

Entre todos los experimentos comentados en el libro, yo creo que este es el más interesante y bonito. Requiere un material adaptado a las necesidades de los experimentos (Rayos X, por ejemplo), sí, pero dentro de todo esto es un experimento bien sencillo y fácil de comprender en su planteamiento, y ahora suena incluso anecdótico (dentro de lo que es un experimento de este calibre). Lo más increíble de todo es que detrás de este descubrimiento halla alguien que rompa las normas con una genial idea, conciba el experimento y saque importantísimas conclusiones. Lo más increíble de todo es que aunque lo hubiésemos podido comprender antes de Millikan, es decir tuviésemos aptitudes para hacerlo, no se nos hubiera ocurrido. Eso distingue a un gran científico de otro menos bueno.


La clave era encontrar el equilibrio entre el campo eléctrico, el rozamiento del aire y la gravedad, para poder pesar el electrón. Se vertía con un atomizador unas gotas de aceite (no solubles en agua ni con posibilidad de evaporación) en un recipiente con un agujero en la base que comunicaba con otra “estancia”. A esa gota mientras bajaba se la irradiaba con rayos X para ionizarlo negativamente. Cuando llegaba, atraído por la gravedad, a la segunda estancia se activaban los campos eléctricos que la hacían encontrar durante unos instantes el equilibrio y, luego, volver a subir. Durante este proceso Millikan pesó el electrón: e = 1,602 × 10-19 culombios.


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".

Millikan realizó sus experimentos para demostrar que Albert Einstein estaba equivocado en cuanto a la teoría del efecto fotoeléctrico, aunque no lo logró. Al contrario, en realidad, comprobó que su hipótesis era verdad. Por eso les dieron el premio Noble a los dos: a Einstein por su demostración teórica de la hipótesis de Hertz y a Millikan por su comprobación experimental.

El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son: 1-Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación. 2-La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.

En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales por que no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termoelectrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas. También se pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal de la energía de radiación electromagnética.


Sus principales aplicaciones actuales son para mecanismos de seguridad, así como para poner en marcha ciertas reacciones automáticas: en las puertas de un ascensor, para detener su movimiento cuando algo está entre ellas; en los grifos, para expulsar agua al pasar la mano por encima de una placa; en los secadores automáticos de los aseos públicos, para que empieze a expulsar aire, etc.


8- ¿POR QUÉ PIENSAS QUE ES INTERESANTE QUE LOS CIENTÍFICOS PASEN ALGUNOS AÑOS EN OTROS CENTROS DE INVESTIGUACIÓN DISTINTOS A LOS QUE SE FORMARON?


Resulta notablemente interesante que científicos pasen algunos años en diferentes centros de investigación a los que se formaron, ya que así adquieren más formación y más experiencia sobre la física. Además así probablemente adquirirían más conocimientos o simplemente revisarían unos ya adquiridos pero desde diferentes puntos de vista, así aumentarían su prestigio y sus conocimientos.

Este fenómeno de trasladarse a otras universidades o laboratorios se produce no sólo en el campo de la ciencia, sino que también se utiliza en aspectos deportivos o artísticos en los que se mejora muchísimo la técnica y que, además, permite la relación con otras culturas y los diferentes tipos de opinión en una misma materia.

Si yo fuese un científico, creo que trasladarme de centro de investigación me aportaría múltiples ventajas. Me aportaría muchas más formas de enfocar la física, principalmente por razones de educación y de cultura, ya que no tendría la misma cultura que los científicos de este centro, por lo que tendríamos diferentes puntos de vista de la física. Probablemente ellos le dieran mayor importancia a una parte de la física, por lo tanto la que tendrían más desarrollada y de la que aprendería cosas ni si quiera mencionadas en la universidad en la que me formé. Todo ello añadiéndole, la aportación que me haría a los idiomas, ya que al ser en países extranjeros, el idioma no sería el mismo y tendría que recurrir al inglés.


9- ¿POR QUÉ ES RECOMENDABLE (O NO) LEER LIBROS DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA?


Leer libros de divulgación científica, desde nuestro punto de vista puede ser recomendable o no. Estas dos posibilidades pueden ser:


-En el primer caso, las personas que lo lean, simplemente lo harán por obligación o para sacar la asignatura adelante. En ese caso no sería recomendable leer libros de divulgación por que puede ser que la única conclusión o decisión que adopten sea la de empezar a odiar la asignatura simplemente por que les hace trabajar demasiado.


-La segunda opción es que, en el caso de los alumnos, se adopte esa obligación con una actitud positiva porque, al final, se le encontrará el punto a esto de la física y, cuando sean adultos los que lean, se intenten comprende un poquito más de esta ciencia sin necesidad de muchas fórmulas ni cálculos complejos, porque este tipo de libros sirven para aumentar sus conocimientos sobre la física mientras uno pasa el rato leyendo, que, al fin y al cabo es diversión.


A parte de eso estos libros son muy recomendables, por que no los escribe cualquier persona, los escriben científicos profesionales, como en este caso, que está escrito por Manuel Lozano Leyva. Estos libros te acercan a la física, sin que uno se percate de ello, sobre todo al utilizar un lenguaje asequible para todo tipo de personas, entendidas y no, ya que no te hace sentir como un pobre ignorante que no sabe de lo que lee y al que le vienen grande todos estos experimentos. Consigue que el lector lea con fluidez, enterándose de lo que lee y divirtiéndose a su vez, cosa nada fácil para un escritor. Además, este tipo de libros te pueden ayudar a formar tus propias opiniones, sabiendo apartar de ellas las influencias filosóficas y políticas, de las que no suelen tomar parte estos autores. Esto último no siempre es verdad, ya que en alguna ocasión crítica actuaciones no científicas de Newton, comenta el retraso que supuso el pensamiento aristotélico, etc., y, en más de una ocasión en el capítulo de Millikan, habla con cierta ironía sobre las palabras de Lenin y desprecia a Hitler con el comentario que hace de Planck, bueno, quién no condenaría tan cruel acto.


10. MODELOS ATÓMICOS
MODELO ATÓMICO DE HIDRÓGENO
MODELO ATÓMICO DE HELIO (CAPA CERRADA)
MODELO ATÓMICO DE LITIO (2 ORBITALES)

domingo, 28 de septiembre de 2008

PRIMER TRABAJO: LA PORTADA

CUANDO EINSTEIN SACÓ LA LENGUA METIDO
EN LA BAÑERA


1. TÍTULO DEL LIBRO


¿CÓMO FUERON ELEGIDOS Y POR QUÉ?

Un día cualquiera del año 2002 el filósofo, científico e historiador Robert P. Crease tuvo una idea. Preguntaría a todos sus compañeros a cerca de cual creían que era el experimento más bello de la física. Como se expone en el artículo de El País citado en la introducción (23 de Octubre 2002) los Diez experimentos más bellos de la Física (los citados y desarrollados en este libro) son experimentos no muy complicados de llevar a la práctica. Son experimentos que no necesitaron importantes capitales. Pero son experimentos que constituyen la base de muchas de las ciencias actuales y son fundamentales para el conocimiento actual, no sólo aplicado a complejas teorías acerca del origen del universo o a la posible reacción de una enana blanca que se aproxima peligrosamente a un agujero negro, sino a todas aquellas cosas que hacían estremecerse a lo hombres de la cavernas hace dos millones de años y que ahora conocemos:
El griego hace tres mil años atribuía el rayo a Zeus, El Olímpico. Hoy un niño de sexto de primaria le explica a su madre que un rayo se produce porque una carga positiva en las nubes atrae a una negativa situada en la tierra y produce una descarga eléctrica. Pero estos descubrimientos tampoco se aplican solo al ámbito científico y al práctico. Se aplican a algo mucho más agradable. Algo más bello y profundo. Se aplican, simplemente, por el placer de saber, y es esa satisfacción que tiene uno al conocer que uno sabe, la que proporcionan este tipo de experimentos que tienen detrás a un hombre que se hacía valer de poco más que unas herramientas y de su intelecto, sin pensar si sus enseñanzas y teorías se convertirían en la base de la ciencia moderna. Lo hicieron para saber, y cuando digo saber me refiero a comprender qué era aquello que les trastocaba el sueño. Que era aquello que ocupaba todo sus pensamientos y que llamaba a la puerta de su curiosidad. Y, los científicos, sentían que no dormirían bien hasta descubrirlo, que era su deber. El saber, es el deber del científico, y no sólo eso, también lo es el compartir ese conocimiento con las personas.



Saber y saberlo demostrar, es valer dos veces.
Baltasar Gracián




Es por eso por lo que yo creo que estos científicos eligieron estos experimentos. Porque su belleza reside, escondida entre las ramas y hojas de su sencillez, en su fruto, que consiguió cambiar el pensamiento científico de sus épocas y, así, conseguir avanzar.




Lo que tienen en común estos experimentos es que resumen esa
escurridiza cualidad que los científicos denoominan belleza. Se trata
de la belleza en su sentido clásico: la simplicidad lógica del aparato,
como la simplicidad lógica del análisis, parece tan inevitable y pura
como las líneas de un monumento griego. Confusión y ambigüedad
quedan momentáneamente al margen y se aclara algo nuevo sobre
la naturaleza.
Extraído de El País.com


¿TIENE EL LIBRO UN HILO CONDUCTOR?

El autor escribe que, observando los experimentos, todos tienen relación con la luz.
Esta relación con la luz servirá cómo hilo conductor para que el libro pueda desarrollarse con una determinada lógica. Además dos de los experimentos (el de Newton y el de Young) tienen que ver con la estructura y composición de la luz y otros tantos se ayudan de este fenómeno físico para realizar sus experimentos.

Eratóstenes mientras estudiaba unos papiros en la biblioteca de Alejandría descubrió uno textos de Siena (la actual Asuán, a las orillas del Nilo, en Egipto) que decían que los rayos solares al caer sobre una vara el mediodía del 21 de junio (solsticio de verano) no producía sombra. Realizó el mismo experimento, el mismo día, a la misma hora y descubrió que las sombras eran distintas por lo tanto concluyó que si La Tierra fuera plana, cómo se creía por aquel entonces, las sombras arrojadas hubiesen sido las mismas. Asumió, por lo tanto que La Tierra era redonda y midió muchas distancias.

Galileo cuando presentó en Roma el telescopio trajo consigo una piedra que emitía luz en la oscuridad (Probablemente Actinio) . Aunque nunca hizo, a pesar de estar muy interesado en ella, una obra específica acerca de ese tema (la luz) si afirmó:
“Por llegar a saber qué era la luz habría sido capaz de estar en la cárcel a pan y agua durante toda mi vida con tal de haber tenido la certeza de conseguir un conocimiento tan deseado por mí".
Galileo Galilei

La relación de Newton con la luz es obvia. Descubrió la descomposición de la luz Solar en un espectro de haces de diferentes colores.

Cavendish realizó el llamado (en honor a su nombre) “Experimento de Cavendish” que fue ideado por su amigo John Michell que murió antes de poder llevarlo a cabo. Tras esta muerte Cavendish instaló el aparato en uno de sus pisos. El tendría que observar el movimiento del aparato. Para que ningún elemento externo, véase investigadores y/o ayudantes, colocó un espejo, alumbrado por un rayo de luz solar que provenía de un aparato que él había diseñado, que reflejaría esa luz en la regla que había colocado para medir el movimiento y que observaba con su telescopio desde una gran distancia.

Y así es como utilizó Cavendish el fenómeno de la luz.


Cómo la de Newton, la relación de Young con la luz es evidente y cómo ya leeremos el capítulo y hablaremos mi compañero y yo de esto más adelante no voy a añadir más información.

Hippolyte Fizeau realizó un experimento para determinar la velocidad de la luz que más tarde revisaría Focault y volvería a repetir para encontrar un valor más cercano al actual.
Un rayo de luz sería enviado hacia un espejo rotativo que lo desvía hacia otro muchísimo mas lejano (35-40 Km. más lejos). Dado que el espejo rotatorio se mueve ligeramente durante el tiempo que tarda la luz en viajar hasta el secundario y retornar, al regresar ésta, se refleja en el espejo rotativo con un ángulo ligeramente diferente. Midiendo dicho ángulo se determina la velocidad con la que la luz efectúa su recorrido.


Millikan investigó y comprobó que la teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico era cierta. Lo curioso de esta situación fue que Millikan estaba empeñado en demostrar que la teoría del famoso físico era incorrecta y pasó años trabajando para enunciar que la teoría de Einstein no era correcta... y demostró que sí lo era. Por esto Millikan y Einstein compartieron el Premio Nobel en 1923 y 1921 respectivamente.




El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando es irradiado por luz normal o UVA.



Aunque el descubrimiento de Rutherford (el núcleo) fue muy importante cometió un error: Era incompleto.La velocidad de la luz en el vació es distinta a la velocidad de la luz en otro medio como puede ser la lámina de oro utilizada por el físico. Cuando la luz pasa de un medio a otro se desvía. Este hecho es ya conocido desde la época de Isaac Newton. Por lo tanto su teoría sería mejorada por Bohr que determinaría las distintas órbitas de los electrones en derredor del átomo.

Por último, cabe destacar, entre estos físicos, a Einstein (cuya relación ya ha sido demostrada) a Bohr que se ayudó de las teorías de Rutherford y de otro físico llamado Planck, muy relacionado con la luz, para plantear su modelo atómico y a De Broglie que observó los diferentes comportamientos que tenía la luz (podía comportarse cómo onda o cómo partícula) para luego utilizarlas como base para su teoría de los electrones.

Por lo tanto en este libro podremos ver, en segundo plano a los experimentos, el desarrollo de la historia del fenómeno lumínico y los diferentes avances realizados hasta nuestros días.


¿QUÉ MOTIVACIONES PUEDE TENER ESTE LIBRO DENTRO DE LA ASIGNATURA?


Esta pregunta puede tener demasiadas respuestas, según cómo se plantee uno lo que es la enseñanza. Si uno se lee el libro y hace el trabajo desganado para, simplemente tener una nota asegurada, probablemente piense que es simplemente un trabajo más que hacer dentro de otros tantos (aunque con absoluta certeza no exhiba en este apartado lo que de verdad le parece). Por lo tanto, esta respuesta es muy personal y tiene infinitas posibilidades.

AYUDA:

La lectura es agradable. La lectura de algo entretenido es más agradable, puede llegar, incluso, a la diversión. Por norma general, estudiar y aprenderse fórmulas físicas no es algo que produzca disfrute a muchas personas, pero una vez comprendidas, no es necesario su aprendizaje: ya las sabes. Para que esta comprensión sea posible se pueden utilizar muchos caminos y técnicas, pero el más rápido es el entretenimiento, la diversión. El autor del libro no necesita fórmulas para que comprendamos las teorías que expone el libro. Al ser la lectura del libro algo divertido, hará que comprendamos estos experimentos. Así, cuando oigamos en clase las fórmulas, no será necesario un estudio intensivo. Con un mero repaso bastará.

Para saber algo, no basta con haberlo aprendido.
Lucio Anneo Séneca




SABER:

El conocimiento es algo esencial a la par que bello. Como dijo Aristóteles en una ocasión (Siii…, ya sé que su contribución personal a la física contribuyó a la desaceleración medieval, pero algunas de sus citas filosóficas son importantes) “Todo hombre, por naturaleza, desea saber”. No sé si lo de “todos” es del todo verdad pero yo creo que la sabiduría y el conocimiento son necesarios. Todo el conocimiento, ya sea matemático, físico, histórico, filosófico, literario como biológico, refleja en un gran espejo una porción de cada individuo. El conocimiento físico muestra de qué esta hecho todo y que reglas sigue para ser así y el histórico muestra lo que hemos hecho y pensado para estar allí, mirándonos atentamente a ver si conseguimos observar algo más. Nadie jamás se ha visto (ni lo hará) entero en ese gran espejo del saber. Pero cuanto más sepa uno, no de una materia, si no de tantas y tantas que existen mejor se verá reflejado. Aquí cobra sentido la cita de Blaise Pascal: “Vale más saber alguna cosa de todo, que saberlo todo de una sola cosa.”.
Probablemente no estudie física de mayor, quien sabe. Pero lo que sí que me gustaría es levantarme un día cuando tenga 50 años mirarme a ese gran espejo, habiendo estudiado “x” carrera y trabajando en “y”, y ver al lado de la Historia de Pepe, y entre la Biología de Inés y la Lengua de Julio, la física de Victor y todo lo que sé gracias a aquel libro,… ¿cómo se llamaba?... Los Diez experimentos más bellos de la física, ¡sí!...Pero sobre todo aquellas magníficas clases de Física y experimentos en el Laboratorio, y, verme por un instante, casi, casi completo.


¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA HISTORIA DE LA CIENCIA?

Creo que el último apartado responde esta pregunta. La Historia en general, es importante porque el saber es imprescindible para conocernos a nosotros mismos. En el caso de La Historia de la Ciencia el saber es imprescindible para conocer cómo ha evolucionado el pensamiento científico a lo largo de la historia.

¿CONOCES ALGUNOS DE LOS EXPERIMENTOS CITADOS EN EL LIBRO? ¿Y A ALGUNO DE LOS CIENTÍFICOS?

Conocía el Principio de Arquímedes y a su descubridor ya que, además de la exposición que en 1º de ESO realizaron algunos de mis compañeros, había ayudado a mi hermano para realizar el mismo trabajo dos años antes. Conozco algunos experimentos y anécdotas de Galileo, su relación directa con el telescopio, ya que desarrolló enormemente este útil instrumento. Sabía de la existencia de una luna jupiteriana con su nombre y, había investigado (simplemente por curiosidad) la brutal polémica que levantó su teoría la forma de La Tierra y la repugnante reacción de La Iglesia Católica hacia esta teoría que resultó ser cierta. Había trabajado en 1º de ESO acerca de Newton y algunos de sus logros científicos más conocidos (la gravedad y la división de la luz en un espectro, así como el experimento utilizado) pero jamás conocí, hasta más adelante, muchas de sus otras obras científicas de gran valor actual. De Isaac Newton también sabía que era un gran científico pero un malísima persona, ya que mandó ejecutar (acto totalmente reprobable y estúpido) a muchas personas sin ninguna prueba concluyente y, sin defensa ni juicio justo. Conocía el modelo atómico de Rutherford y el experimento que llevó a cabo (Lo he visto recientemente en clase) y conocía muchas frases de Einstein, su teoría de la relatividad, la anécdota del Premio Nobel, y, su participación en la creación de la Bomba H que arrasó la ciudad de Hiroshima y su posterior remordimiento. De los demás no conocía nada excepto muy poco de Eratóstenes y un poco acerca del Péndulo de Focault.



¿QUÉ TE SUGIERE ESTA EXPERIENCIA?

Cómo ya he dicho, esta experiencia es muy interesante, ya que nos permite acercarnos a la física de un modo más ameno y así, aprender un poco más de física y de la historia de ésta. Además, casi todos los experimentos se pueden realizar en casa, y, si no los realizamos en el laboratorio, podremos hacerlo en nuestra casa y colgarlo en el Blog, que es una idea que ya le propuse a mi compañero. Además nos permite manejar el ordenador y la Internet para conocer mejor cómo movernos, visitar webs, buscar información, etc.

Es una magnífica manera de aprender.


2. ANÁLISIS DE LA ILUSTRACIÓN

Es una portada muy apropiada ya que establece una relación entre el título del libro y la imagen. En la imagen aparece un dibujo de Einstein sacando la lengua, cómo en aquella anecdótica foto (quizás la más famosa de este físico alemán), metido en la bañera como, según cuenta la leyenda, cuando Arquímedes descubrió el engaño de la Corona de Oro, mientras el agua se desbordaba en su habitual baño.



Sólo un pequeño detalle mejoraría la portada:




3. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN ACERCA DEL AUTOR:
MANUEL LUIS LOZANO LEYVA

Manuel Lozano Leyva nació en Sevilla en el año 49. Después de estudiar en Cambridge y tras conseguir su título de doctorado empezó a publicar e investigar acerca de la física Nuclear. Desde 1994 ejerce de Vicerrector de Investigación de la Universidad de Sevilla y está especializado (es catedrático) en Física Nuclear Básica, Atómica y Molecular. Representa a España en el CEFN (Comité Europeo de Física Nuclear). Dice que sus tres grandes pasiones son los caballos, la física y la escritura. En este último campo ha publicado más de sesenta artículos y 2 o 3 libros, entre ellos el que vamos a trabajar.