gotas de ciencia

Galileo y la caída libre de los cuerpos

2010-06-01T18:27:00.000-07:00

Ejercicio 1

¿Es posible representar los datos (y, t) en una gráfica? Hacedlo.

Ejercicio 2

Con los datos obtenidos calculad la velocidad de la bola en función del tiempo para cada intervalo. Observad que la velocidad media es el incremento del desplazamiento respecto del tiempo:

v (t) = incremento de y/incremento de t

Tened en cuenta que lo que calculáis representa a la velocidad media en un intervalo. Se trata de una aproximación a lo que sería lo correcto: tener la velocidad instantánea de la bola en cada punto. Recordad que se trata de un MRUA.

Puesto que se trata de un movimiento MRUA la velocidad cambia de forma constante por lo tanto vamos a calcular la velocidad en cada punto señalado. Con los resultados obtenidos podremos obtener la velocidad media con la que viaja la bola.

V= e/t

Posición 0 → 0/0 = 0 m/s

Posición 1 → (Posición 0 – Posición 1) → 0.025 / 0.08 = 0.3125 m/s

Posición 2 → (Posición 1 – Posición 2) → (0.12-0.025) / (0.16-0.08) = 1. 1875 m/s

Posición 3 → (Posición 2 – Posición 3) → (0.27-0.12) / (0.24-0.16) = 1.875 m/s

Posición 4 → (Posición 3 – Posición 4) → (0.49-0.27) / (0.32-0.24) = 2.75 m/s

Posición 5 → (Posición 4 – Posición 5) → (0.78-0.49) / (0.4-0.32) = 3.625 m/s

Posición 6 → (Posición 5 – Posición 6) → (1.13-0.78) /(0.48-0.4) = 4.375 m/s

Ejercicio 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, cómo al incrementarse el tiempo, el espacio se incrementan también, lo que significa que el móvil se está desplazando a medida que pasa el tiempo. Más concretamente, lo que está ocurriendo es que la bola se está desplazando (hacia el suelo) a medida que pasa el tiempo (obviamente), es decir, está cayendo con una aceleración. 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 rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), en este caso, además se trata de un MRUA de caída libre, en el cual ya se conoce la aceleración: la gravedad (9,8 m/s²).

Esta observación está de acuerdo con nuestras expectativas, ya que la pendiente del gráfico es mayor con respecto a los cálculos anteriores, poco a poco se observa un aumento de la velocidad con el paso del tiempo. Nosotras esperábamos que la bola cayese hacia abajo (lógicamente), empezara con una velocidad inicial de 0m/s y que se fuera acelerando a medida que pasaba el tiempo. Lo que quiere decir que recorría más espacio en menos tiempo que nada más soltarla.

Ejercicio 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.

El colmo sería utilizar una hoja de cálculo como Derive o Excel para listar los datos y representar las gráficas. Luego bastaría copiar la imagen e incluirla en la entrada. Si alguien no sabe como hacerlo, estaremos encantados de explicárselo.

g = ∆v / ∆t = 9.8 m/s2

Nuestro resultado obtenido ha sido 10,1 m/s², como se puede observar el margen de error cometido con respecto a la gravedad de la tierra que es 9,8 m/s², es apenas de 0,3 m/s^2.

Ejercicio 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.

Habitualmente, al hacer un experimento de estas magnitudes, es obvio que siempre contamos con errores físicos: el rozamiento, errores de cálculo... Por este motivo siempre se intenta reducir al máximo estos posible errores y obtener un resultado más exacto.

Todos los datos recogidos anteriormente son EXPERIMENTALES:

Ahora demostraremos lo mismo de manera TEÓRICA a través de las ecuaciones de cinemática:

Posición 2 --> Nosotras hemos elegido esta posición por sus datos, como ejemplo, obviamente se puede elegir cualquier posición.

h = 0,12 m
t = 0.16 s
v = 1,1875m/s

h = 1/2gt2

h = ½ · 9.8 · 0.16²

= 9,8 · 0,0256 / 2

= 0,25088 / 2 = 1.12

De este modo observamos que la altura teórica y la experimental coinciden.

v = gt

v =9,8 · 0,48 = 4,7m/s

De este modo otra vez vuelven a coincidir de la misma manera la velocidad teórica y la experimental.

1.) 0,025 = 4,9 t² → t = 0,07 s ; v = 0,69 m/s --> a = 0,69/0,07 = 9,8 m/s²

2.) 0,12 = 4,9 t² → t = 0,16 s ; v = 1,57 m/s --> a = 1,57 - 0,69/0,16 - 0,07 = 9,8 m/s²

3.) 0,27 = 4,9 t² → t = 0,23 s ; v = 2,25 m/s --> a = 2,25 - 1,57/0,23 - 0,16 = 9,8 m/s²

4.) 0,49 = 4,9 t² → t = 0,32 s ; v = 3,14 m/s --> a =3,14 - 2,25/0,32 - 0,23 = 9,8 m/s²

5.) 0,78 = 4,9 t² → t = 0,4 s ; v = 3,92 m/s --> a = 3,92 - 3,14/0,4 - 0,32 = 9,8 m/s2

6.) 1,13 = 4,9t² → t = 0,48 s ; v = 4,7 m/s --> a= 4,7 - 3,92/0,48 - 0,4 = 9,8 m/s2

Ejercicio 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).

La ley de la conservación --> la energía ni se crea ni se destruye --> se transforma.

La energía potencial es mayor cuanta más altura hay. En nuestro experimento la energía potencial es mayor al comienzo del experimento.
La energía cinética es mayor cuanta mayor velocidad lleve el objeto que la sufre, por tanto ésta irá creciendo a mayor espacio recorrido.

Energía potencial + Energía cinética = Energía total

Energía potencial = m · g · h

Energía cinética = ½ · m · v²

(Hay que sacar la energía cinética en función del tiempo)

m · g · h = ½ · m · v²Velocidad de la bola en el punto medio.

Al igualar ambas ecuaciones, esto lo que nos permite sería averiguar la velocidad de la bola en el punto medio ya que en este preciso instante ambas energías se igualan.

Epotencial = ECinetica
m · g · h = ½ · m · v²
v =√(2gh)
v =4,704m/s

Los resultados obtenidos son parejos tanto en las ecuaciones como en las gráficas anteriores. El error es mínimo, el cual puede estar influenciado por factores como el rozamiento con el aire o la forma de la bola.

MEDIDA DEL RADIO DE LA TIERRA POR ERATÓSTENES

2010-04-15T04:08:00.001-07:00

Al igual que el año pasado se realizó en muchos colegios de España un experimento que hace muchos años ya había hecho el maravilloso Eratóstenes, pero este desde Alejandría.

Este experimento fue realizado por los alumnos de 4º ESO del Colegio Base el día 23 de Marzo. Comenzaron los alumnos de 4 ESO A que desde las 9,30 de la mañana (aproximadamente) hasta las 12 de la mañana (hora en que bajamos al patio los alumnos de 4 ESO B) estuvieron tomando medidas cada 10 minutos de donde se situaba la sombra del gnomon del que disponíamos, hasta las 2 del mediodía, Para ello nos hizo falta:

-gnomon y reloj

-bolígrafo y metro

-papel

Desgraciadamente en algunos momentos nos faltó un elemento imprescindible ya que al haber nubes en muchas ocasiones el sol no dejaba a la sombra del gnomon salir.

Pero eso no ha sido un problema, ya que como sabíamos el resto de los puntos nos fue fácil calcular el resto. Los alumnos de 4 ESO B acabamos el experimento entorno a las 2 del medio día.

Los pasos que seguimos fueron los siguientes:

En primer lugar pegamos el papel al suelo con celo para que no se volara, más tarde pegamos el gnomon de forma que su sombra estuviera encima del papel para así poder tomar las medidas sobre este.

Con todas las marcas que hicimos nos dimos cuenta de que nos salía una especie de arco, pero con esas medidas no nos servían por lo que una tarde nos juntamos los dos grupos y lo que hicimos fue trazar un arco más largo con ayuda de un compás

Una vez realizados todos estos pasos nos dispusimos a acabar este experimento:

Primero elegimos un colegio entre todos los que habían realizado este experimento y decidimos coger el IES Río de los Granados que se encuentra en Jaén, ya que era aquel que disponía de unas medidas casi iguales que las nuestras.

Pero para poder calcular todo necesitábamos saber algunos datos como la distancia que hay entre los dos colegios (310 km), y la latitud en la que se encuentran nuestro colegio (41,04º) y el otro colegio (52,25º). Una vez que supimos esto nos pusimos manos a la obra.

Cuando comenzamos a trabajar nos dimos cuenta de que no lo habíamos hecho correctamente, ya que el ángulo de nuestro colegio no se correspondía con el que debía ser por lo que nos pusimos a pensar y nos dimos cuenta de que haciendo unos cálculos lo podíamos sacar asique hicimos lo siguiente:

x = 180º – 90º+ 41,04º= 48,96º

Con este dato ya si que podíamos continuar con el experimento.

a= 180º-a1- (180º-a2) = a2-a1

Por lo que sabiendo esto:

52,25º-48,96º= 3,29º

Y gracias a este último dato solo nos quedan hacer los dos últimos pasos

360-360

3,29-d

d=39392,09 km

y por último, pero no por ello menos importante

39392,09 km/ 2Л= 6269,44 km (radio de la tierra según nuestros cálculos)

El radio de la tierra en realidad es 6.378, por lo que deducimos que nuestros cálculos no han sido tan erróneos, ya que los fallos que se pueden haber cometido son fallos de medida.

Gracias a este video podemos entender con más facilidad el trabajo realizado:

http://www.youtube.com/watch?v=EPT574BveWA

PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICA

2010-02-22T11:24:00.000-08:00

1-

Dinamómetro: instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza (instrumento utilizado para medir masas), aunque sí puede compararse a la báscula.

Estos instrumentos consisten generalmente en un muelle contenido en un cilindro de plástico, cartón o metal generalmente, con dos ganchos, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada una escala, en unidades de fuerza, en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho inferior, el cursor del cilindro inferior se mueve sobre la escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

Los muelles que forman los dinamómetros presentan un límite de elástico, de tal modo que si se aplican fuerzas muy grandes y se producen alargamientos excesivos, se puede sobrepasar el límite de elasticidad; en esas condiciones, el muelle experimenta una deformación permanente que conlleva la inutilización del dinamómetro.

Balanza: es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas. Al igual que una romana, o una báscula, es un instrumento de medición que permite medir la masa de un objeto.

Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro, los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de la aceleración de la gravedad.

El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios kilos (con precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.

Calibre: es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas.

Es un instrumento sumamente delicado y debe maniobrarse con habilidad, cuidado y delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la coliza de profundidad).

2-

La unidad de masa del Sistema Internacional (SI) es el kilogramo (kg) Las diferentes unidades métricas se expresan así:

1 tonelada	(t)	=1 000 000 g
1 kilogramo	(kg)	=1 000 g
1 gramo	(g)	=1 g
1milligramo	(mg)	=0.001 g
1microgramo	(µg)	=0.000 001 g
1nanogramo	(ng)	=0.000 000 001 g
1picogramo	(pg)	=0.000 000 000 001g

La unidad del peso o de la fuerza del Sistema Internaiconal (SI) es el Newton (N) que es la fuerza que aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1kg, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo.

1 newton = 100 000 dinas

1 kilogramo-fuerza = 9,806 65 newtons

1 libra fuerza ≡ 4,448 222 newtons

La unidad del volumen del Sistema Internacional (SI) es el metro cúbico. Pero hay otras unidades como éstas:

1 dm³ = 1 litro
1 dm³ = 1.000 cm³

Para calcular la masa de las esferas negra y plateada, debemos aplicar la fórmula de : P=mg o m=P/g

68,5gramos · 1kilogramo/1000gramos = 0.0685 kilogramos ← datos medidos en la báscula.

Masa esfera plateada: 0,665 N/ 9,8m/seg² → 0,06785kg ← datos calculados por nosotras.

22,5 gramos · 1kilogramo/1000gramos = 0,0225 kilogramos ← datos medidos en la báscula.

Masa esfera negra: 0,22 N/ 9,8m/seg² → 0,02244kg ← datos calculados por nosotras.

Apenas hay diferencia entre los datos medidos en la báscula y los obtenidos por nosotras a través de la fórmula de m=P/g. En la masa de la esfera plateada hay una diferencia de 0,00065kg, y en la esfera negra de 0,00006kg. Por lo tanto estas diferencias son inapreciables.

El diámetro de las esferas plateada y negra mide 2,5cm + 0,02cm = 2,52cm.

En ambas esferas el valor en centímetros es 2,52.

Para calcular el volumen y la densidad de cada esfera. Debemos tener en cuenta las siguientes fórmulas: V= 4/3 · π · r³ y d= m/V.

Primero para calcular el volumen, debemos de tomar la medida del radio. Por lo tanto si sabemos que el diámetro de ambas esferas es de 2,52cm, el radio será de 1,26cm, y tendrán el mismo volumen.

V= 4/3 · π · 1,26³cm → V= 4/3 · 3,14159 · 2,000376 → V= 8,38cm³

Para calcular las densidades de las esferas debemos utilizar los datos obtenidos de masas y dividirlos entre el de volúmenes.

Densidad esfera plateada: 0,068kg/ 8,38cm³= 0,00809 kg/cm³ ← 8,09 · 10-³ (elevado a menos tres)

Densidad esfera negra: 0,022kg/ 8,38cm³= 0,0027 kg/cm³ ← 2,68 · 10-³ (elevado a menos tres)

Ahora vamos a pasar las unidades de las densidades a g/L.

Densidad esfera plateada: 0,0081 kg/cm³ · 1000gramos/1kg · 1000cm³/1L → D= 8090 g/L.

Densidad esfera negra: 0,0027 kg/cm³ · 1000gramos/1kg · 1000cm³/1L → D= 2678 g/L.

Creemos que la esfera plateada puede estar compuesta por acero, ya que la densidad de éste es de 0,0078 kg/cm³ y la de nuestra esfera de 0,0081 kg/cm³.

La esfera negra creemos que está compuesta por aluminio, ya que la densidad de éste es de 0,0027 kg/cm³ y la de nuestra esfera de 0,0027 kg/cm³.

5-

Los valores teóricos se obtienen aplicando la fórmula de Arquímedes: empuje= V (volumen) · G (gravedad).

Esfera plateada:

Empuje= 8,37cm³ · 1gr/cm³ · 9,81m/seg² → E = 82,10 gr · m / seg²

Ahora tenemos que pasar los gramos a kilogramos, por lo tanto 82,1 hay que dividirlo entre 1000 = 0,082 N

Esfera negra:

Empuje= 8,18cm³ · 1gr/cm³ · 9,81m/seg² → E = 80,24 gr · m/ seg²

Ahora tenemos que pasar también los gramos a kilogramos, porque el empuje se indica en Newtons: 80,24 / 1000 = 0,08 N.

Los valores experimentales se obtienen a partir de los datos que nos dan sobre la masa de cada bola. Debemos restar la masa inicial, antes de sumergir la esfera en el recipiente con agua, a la masa final después de haberla introducido.

Esfera plateada: masa inicial = 0,67 N masa final = 0,59N

E = 0,67 - 0,59 = 0,08 N

Esfera negra: masa inicial = 0,22 N masa final = 0,14N

E= 0,22-0,14= 0,08 N

No existe apenas discrepancia entre los resultados que hemos obtenido como valores teóricos y los valores experimentales por lo que podemos verificar que las hipótesis planteadas por Arquímedes son correctas.

RUTHERFORD: el núcleo atómico

2010-01-29T03:20:00.000-08:00

Ejercicio 1

Nos parece muy interesante que los científicos enseñen a sus alumnos.

Los científicos saben como enseñar a sus alumnos a realizar los experimentos y en caso de que algo les salga mal que puedan volver a intentarlo de nuevo, porque bajo nuestro punto de vista es así como se aprende equivocándose. Nosotras creemos que si a estos alumnos les enseñara otro tipo de profesores no aprenderían lo mismo, ya que una persona puede enseñar mejor y dar mejores ejemplos si ya lo ha vivido antes, para así enseñarles a como salir adelante.

Tenemos muchos ejemplos de científicos que han sacado adelante a otros muchos científicos como es el ejemplo de J.J Thompson que fue profesor de Rutherford y este a su vez de Bohr, y podríamos continuar la lista, asi que con ésto se demuestra que gracias a los profesores que han tenido, han podido ser ellos también unos profesores y unos muy buenos científicos.

Ejercicio 2

La principal diferencia entre la física y la química es al siguiente:

La física es la ciencia que estudia las propiedades de la materia y de la energía, considerando tan solo los atributos capaces de medida, mientras que la química es la ciencia que estudia la estructura, propiedades, y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica, La física ha cambiado mucho durante los años, hasta el punto que se le consideró que podía formar parte de la biología como esta foto refleja.

En esta imagen se puede ver como describen la física para biólogos.

La frase a la que Rutherford se refiere como "toda ciencia, o es física, o es coleccionista de sellos" lo que esta frase quiere decir bajo nuestro punto de vista es que un coleccionista de sellos lo único que hace con ellos es verlos y saber más de ellos pero no le sirven para nada, y lo compara con la física que bajo su punto de vista tampoco sirve para nada.

La otra frase que Rutherford dice es "He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico", lo que esta frase quiere decir es que no entiende cómo ha conseguido ganar un premio nobel con algo que consideraba una metamorfosis que pensaba que no le iba a servir para nada.

Ejercicio 3

Nikola Telsa fue un físico, matemático, ingeniero electrónico y un célebre inventor.
Revolucionó la teoría eléctrica desarrollando las bases para la generación de corriente alterna.
Tuvo una gran disputa con Edison ya que este defendía su postura de que la corriente continua mientras que Nikola defendía su postura sobre las ventajas de la corriente alterna, que finalmente fue la que se impuso.
Mientras que tuvo otro enfrentamiento con Marconi ya que éste ganó el premio nobel ya que presentó la radio que en realidad había creado Nikola.

Ejercicio 4

¿Qué diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?

Desde hacía infinidad de tiempo, los geólogos, físicos y químicos conocían ciertos fenómenos fascinantes naturales llamados “ luminiscencias”. Había dos clases de minerales (incluso sustancias orgánicas) luminiscentes: las fluorescentes, que emitían una extraña luz azulada al ser estimuladas por radiación externa, y los fosforescentes, cuya emisión verdosa persistía aun cuando se las dejaba de iluminar. La fosforescencia tenía que ser estimulada por luz normal.

¿Qué son los rayos X?

Hace algo más de un siglo se descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí su nombre de rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos opacos. Los rayos X son radiaciones electromagnéticas, como lo es la luz visible, o las radiaciones ultravioleta e infrarroja, y lo único que los distingue de las demás radiaciones electromagnéticas es su llamada longitud de onda, que es del orden de 10^-10 m (equivalente a la unidad de longitud que conocemos como Angstrom), los rayos X son invisibles a nuestros ojos, pero producen imágenes visibles cuando usamos placas fotográficas o detectores especiales para ello.

Los rayos X se hicieron aún más populares que la fotografía por razones obvias: el campo de la medicina, en el que se usan para realizar radiografías, angiografías (estudio de los vasos sanguíneos) o las llamadas tomografías computarizadas. Y el uso de los rayos X se ha extendido también a la detección de fallos en metales o análisis de pinturas.

¿Cómo se descubrieron los Rayos X?

Los rayos X se descubriero n por casualidad.

En 1895, mientras el físico William Conrad Röntgen experimentaba con rayos catódicos; se dio cuenta de que “una pantalla situada a más de un metro de su aparato se iluminaba de una forma bastante inesperada”.

Al percatarse de que era mucha la distancia para que fuera obra de los rayos catódicos, entendió que debían de ser otra clase de rayos los que se estaban produciendo. En su observación se percató de que los rayos no se desviaban incluso si atravesaban los cuerpos sólidos. De ésta manera y por este motivo, fueron descubiertos éstos rayos que recibieron el nombre de X.
La primera radiografía la hizo a la mano de su esposa.

¿Qué es la radiactividad?, ¿Cómo fue descubierta?

Según cuenta el libro, lo que le ocurrió a Becquerel. Éste estaba impaciente por exponer al Sol radiante una placa, puesto que tenía que dar otra charla en la Academia y, tras tantos días nublados, se desesperó y pensó que de todas formas revelaría la placa para hablar de los efectos de la fosforescencia débil. Resultó que la imagen de la moneda que había interpuesto entre la placa y las sales de uranio salía tan nítida como si éstas hubieran estado excitadas por luz intensa. La charla despertó más aburrimiento que otra cosa, pero Becquerel estaba muy impresionado.
Repitió aquello mil veces, dejando ya todo a oscuras en el fondo de un cajón, y dedujo que las sales emitían rayos que no tenían nada que ver con la fosforescencia. Entre otras cosas porque las sales de uranio, no fosforescentes también impresionaban las placas. Después le hizo de todo a las dichosas sales, las calentó, las separó químicamente, etc... y concluyó que era sólo el uranio el que emitía algún tipo de radiación nueva.

Después de tres generaciones trabajando en un asunto se desembloque en un hallazgo importante y se diga que fue un fruto de la casualidad, es un poco injusto.

De una manera más sistemática y heroica, e incluso más científica, el matrimonio Joliot y Marie Curie demostraron que muchas sustancias, primero y elementos simples, después, emitían rayos que sólo podían provenir de sus átomos. La radiactividad, como los Curie llamaron a este fenómeno, estaba descubierta, aunque se ignora su naturaleza y procedencia exacta.
Más adelante Becquerel publicó siete artículos sobre el tema, y su razón la explicó mediante una imagen. En la izquierda se puede apreciar que está hecha con emisiones de sustancias radiactivas, y la de la derecha, con rayos X. Obviamente, la calidad de esta última era muy superior. Conclusión: la radiactividad no sirve para nada.

¿Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?

Así estaban las cosas cuando Rutherford se interesó por el nuevo fenómeno. Sin hacer caso a las pobres aplicaciones que se entreveían, ante un misterio se trabaja para dilucidarlo y sanseacabó. Éste es el verdadero espíritu de la ciencia. Esta actitud es la que ha provocado casi todas las grandes revoluciones científicas. Hasta que los Curie en París y Rutherford en Cambridge no aclararon qué era la radiactividad, Becquerel no se percató de la importancia de su descubrimiento.

Por este motivo, pienso que lo que verdaderamente le aportó el matrimonio Curie y Rutherford a Becquerel fue la gran admiración que tenían por su trabajo y le hicieron darse cuenta de lo que sin duda había descubierto.

¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente

La radiación alfa es mucho menos penetrante que la beta. A mediados de 1902 se añadió un tercer tipo, todavía más penetrante que los anteriores al que se le denominó gamma.

Hoy en día sabemos que la radiación alfa consiste en la emisión de núcleos de helio (formados por dos protones y dos neutrones) por parte de un núcleo atómico inestable, la radiación beta son electrones emitidos en el proceso de desintegración beta y los rayos gamma son fotones de alta energía.

Las partículas alfa emitidas por los radionucleidos naturales no son capaces de atravesar una hoja de papel o la piel humana y se frenan en unos pocos centímetros de aire.
Sin embargo, si un emisor alfa es inhalado, ingerido o entra en el organismo a través de la sangre, puede ser muy nocivo.

Las partículas beta son electrones. Los de energías más bajas son detenidos por la piel, pero la mayoría de los presentes en la radiación natural pueden atravesarla. Al igual que los emisores alfa, si un emisor beta entra en el organismo puede producir graves daños.

Los rayos gamma son los más penetrantes de los tipos de radiación descritos. La radiación gamma suele acompañar a la beta y a veces a la alfa. Los rayos gamma atraviesan fácilmente la piel y otras sustancias orgánicas, por lo que puede causar graves daños en órganos internos.

Los rayos X caen en esta categoría, también son fotones, pero con una capacidad de penetración menor que los gamma.

¿Qué es la ley de la desintegración atómica?¿Por qué sirve como método de datación geológica?

La desintegración de un núcleo radiactivo es un proceso espontáneo y es imposible predecir cuando un átomo se transmutará. Si que es verdad que cuando hay una gran cantidad de átomos radiactivos, podemos demostrar que la cantidad de núcleos iniciales disminuye pasado un tiempo.

El número de átomos que se desintegran en un tiempo dado es directamente proporcional al número de átomos presentes en la muestra. La constante de proporcionalidad es conocida como la constante de desintegración.

Esta es una animación que muetra cómo con el paso del tiempo, las bolas rojas se van desintegrando (se vuelven de color negro), también se aprecia el tiempo en el que se realiza la desintegración.

Se llama período de semidesintegración (T), al tiempo que ha de transcurrir para que la cantidad de sustancia radiactiva se haya reducido a la mitad. El valor de T puede variar entre fracciones muy pequeñas de segundo (isótopos de vida corta) a millones de años (isótopos de vida larga).

Esta ley está relacionada con la datación geológica, puesto que si la muestra que se quiere datar Tiene elementos como por ejemplo plomo, se puede saber de que año trata aproximadamente debido a que sabemos qué ritmo de desintegración tiene este elemento.

Actualmente, se le sigue dando este mismo uso al descubrimiento, lo único es que ahora lo conocemos con el nombre de carbono 14.

Carbono 14

El carbono 14 es un isótopo del carbono que se forma en las partes altas de la atmósfera, a partir del nitrógeno. Por tanto, el carbono 14, está presente en la atmósfera.

Uno de los sistemas utilizados para saber la edad de los fósiles es el método del carbono 14, aunque presenta una serie de problemas, el más elemental es que no es válido para datar fósiles de más de 50.000 años. Midiendo la cantidad de carbono 14 y de nitrógeno que hay en el fósil, se puede conocer la edad aproximada de éste.

Pero hay grandes inconvenientes a la hora de intentar datar la edad de un fósil:

El primer problema: la concentración de carbono que hay en la atmósfera en la actualidad puede no ser la misma que la que había cuando el animal murió. Para calcular esa cantidad que había antes se deben estudiar bastantes cosas.

El segundo problema: Cuando se calcula la edad a partir del carbono se habla de años de radiocarbono, y se debe distinguir años de radiocarbono de años de calendario. No es lo mismo hablar de 14.000 años de radiocarbono que 14.000 de calendario.

Otros problemas: las contaminaciones, alteraciones que ese fósil haya sufrido, y otra serie de variables.

Ejercicio 5

En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fué llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente.

Las partículas alfa tienen carga eléctrica positiva, y serían atraídas por las cargas negativas y repelidas por las cargas positivas. Sin embargo, como en el modelo atómico de Thomson las cargas positivas y negativas estaban distribuídas uniformemente, la esfera debía ser eléctricamente neutra, y las partículas alfa pasarían a través de la lámina sin desviarse.

Sin embargo, los resultados fueron sorprendentes. Tal y como esperaban, la mayor parte de las partículas atravesó la lámina sin desviarse. Pero algunas sufrieron desviaciones grandes y, lo más importante, un pequeño número de partículas rebotó hacia atrás. Estos hechos no podían ser explicados por el modelo atómico de Thomson, de modo que Rutherford abandonó dicho modelo y elaboró otro, sugiriendo lo que se conoce como átomo nuclear. En 1913 el modelo de Rutherford fué reemplazado por el de Bohr.

Éste experimento fue realizado con Mica, con pan de oro y con pan de platino.

La Mica era según Thompson esponjitas de carga eléctrica positiva con electrones embebidos en ella comprensándola. Desde el punto de vista eléctrico, los átomos no tenían por qué desviar a la partícula alfa. Pero como la Mica es muy gruesa, ésto dificultó el experimento y lo que se observó es que como la alfa era tan grande deterioró la Mica.

Cuando lo realizó con pan de oro, el experimento salió mucho mejor, ya que al ser menos grueso que la Mica, la partículas alfa eran capaces de atravesar el pan de oro. Pero al realizarlo con platino, descubrió que las partículas lo atravesaban con mucha más facilidad.

Con la frase "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara", Rutherford quiso describir la forma en la que la partícula alfa rebotaba con fuerza contra la lámina de oro, que en principio parecía no ofrecer resistencia.

Ejercicio 6

Éste es el modelo de Rutherford.

Según el modelo atómico de Rutherford, los electrones se mueven en órbitas circulares y tienen una aceleración normal. Pero según los principios del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica en movimiento acelerado emite energía; por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral hasta chocar con el núcleo, y esto supondría una pérdida continua de energía.

Por otro lado, el electrón pasaría por todas las órbitas posibles describiendo una espiral alrededor del núcleo; y por tanto, la radiación emitida debería de ser continua. Sin embargo, los espectros de emisión de los elementos son discontinuos.

Tipos de interacciones nucleares:

Interacción nuclear fuerte

Esta fuerza es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protón y neutrón) que coexisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones.

Los efectos de esta fuerza de interacción sólo se aprecian a distancias muy pequeñas (menores a 1fm), del tamaño de los núcleos atómicos y no se perciben a distancias mayores a 1 fm. A esta característica se le conoce como ser de corto alcance, en contraposición con la fuerza gravitatoria o la fuerza electromagnética que son de largo alcance (realmente el alcance de estas dos es infinito).

Interacción nuclear débil

En el modelo estándar de la física de partículas, ésta se debe al intercambio de los bosones W y Z, que son muy masivos. El efecto más familiar es el decaimiento beta (de los neutrones en el núcleo atómico) y la radiactividad. La palabra "débil" deriva del hecho que un campo de fuerzas es de 10¹³ veces menor que la interacción nuclear fuerte; aun así esta interacción es más fuerte que la gravitación a cortas distancias.

Interacción electromagnética

Es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.

Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.

Interacción gravitatoria

Tiene relación con la fuerza que se conoce como peso. El peso es la fuerza con que es atraído cualquier objeto por la masa de la Tierra. Se aprovecha esta fuerza para medir la masa de los objetos con bastante precisión, por medio de básculas de pesas. La precisión alcanzada al pesar se debe a que la fuerza de gravedad que existe entre la Tierra y los objetos de su superficie es similar en cualquier lugar que esté a la misma distancia del centro terrestre; aunque disminuirá si se alejan, tanto de la pesa como del objeto a pesar.

En otros planetas o satélites, el peso de los objetos varía si la masa de los planetas o satélites es diferente (mayor o menor) a la masa de la Tierra.

Los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas).

La gravedad tiene un alcance teórico infinito, sin embargo, la fuerza es mayor si los objetos están cerca uno del otro, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad. La pérdida de intensidad de esta fuerza es proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Por ejemplo, si se aleja un objeto de otro al doble de distancia, entonces la fuerza de gravedad será la cuarta parte.

Se trata de una de las cuatro fuerzas fundamentales observadas en la naturaleza, siendo la responsable de los movimientos a gran escala que se observan en el Universo: La órbita de la Luna alrededor de la Tierra, la órbita de los planetas alrededor del Sol, etcétera.

Ejercicio 7

Éste es nuestro escudo y nuestro lema científico:

"El trabajo constante dignifica a las personas".

Capítulo 10: LA RENDIJA DOBLE

2010-01-19T16:52:00.000-08:00

1.-

La teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión, es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo.

El espacio se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros.

La energía primitiva que generó el universo en la portentosa Gran explosión es exactamente la misma que contiene actualmente, 13700 millones de años después. Por tanto, la energía es, simplemente, nuestro Universo.

Actualmente para las personas es muy difícil calcular la edad del Universo, pero afortunadamente en nuestro Universo existen personas cualificadas para ello, como lo son los científicos. Gracias a ellos y a los datos recopilados por sus telescopios (actualmente el Hubble es el más fiable).

TELESCOPIO HUBBLE: es un telescopio robotizado localizado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra a 593 km sobre el nivel del mar, con un período orbital entre 96 y 97 min. El Telescopio Espacial Hubble básicamente consiste en un telescopio reflector capaz de capturar y concentrar la luz de los cuerpos celestes complementado por otros artilugios científicos que analizan dicha luz.

Estos científicos, para calcular la edad del Universo, utilizan las "enanas blancas" estrellas creadas hace más de 13000 millones de años y que nos indican que el Universo tiene más tiempo, teniendo en cuenta que hay que sumarle 1000 millones de años, puesto que las estrellas no tardaron en crearse dos días. Gracias a estos cáculos, sabemos que la creación del Universo oscila entre los trece mil quinientos y catorce mil millones de años.

2.-

Una onda es una propagación que se transporta a lo largo de un medio, transportando energía en lugar de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa por ejemplo el espacio o el vacio.

Los parámetros de la onda son los siguientes:

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.

La ecuación de la onda: es una onda que se propaga a partir del sistema que emite y a medida que se analiza, provoca oscilaciones de algún tipo en los puntos del espacio de alcance.

3.-

Lo que Einstein quiere decir con la frase "Dios no juega a los dados" es que la suerte no existe, que las cosas no están hechas al azar, que cada cosa tiene un por qué. Todo aquello que se crea tiene su explicación.

4.-

Causalidad: Es la relación que existe entre la causa y el efecto.

Determinismo: Intenta analizar las cosas sin contar con el azar, y encontrando una única respuesta a cada cosa.

Como se puede observar, ambos términos indican algo en común, anulan cualquier posibilidad de basarse en el azar.

Se supone un problema en la causalidad y el deternismo, y este es que toda aquella interpretación de la función de ondas se basa en el azar, con lo cual el problema está en que no se le puede dar una explicación de ésta sin tener presente el azar.

5.-

Bajo mi punto de vista, el autor a través de esta pregunta, "¿cómo sabemos que la Luna está ahí cuando no la miramos?" nos intenta mostrar el por qué pensamos o el cómo sabemos que las cosas se comportan de la misma manera cuando las miramos que cuando perdemos el contacto visual de dichas.

Millikan, la unidad de carga eléctrica

2009-10-16T12:06:00.000-07:00

1:

La hipótesis de Symmer dice que la electricidad "admite dos fluidos muy tenues: el uno positivo o vítreo, y el otro negativo o resinoso, de propiedades antagonistas que se neutralizan al combinarse". Está claro que este señor se está refiriendo a la carga positiva y negativa de la electricidad, que como bien dice tiene propiedades antagónicas. También dice que al combinarse se neutralizan, y en efecto la carga positiva se atrae con la negativa, así como se repele con otra positiva. Lo mismo ocurre con la negativa.

Dice las partes con vítreo y resinoso debido a un experimento que hizo por el cual averiguó las distintas cargas de la electricidad. Se trataba de que una varilla de vidreo se cargaba eléctricamente (positiva) al frotarla con una tela de seda. En cambio una barra de lacre o un trozo de ámbar, al frotarlo con una tela de lana, se carga de manera opuesta (negativa).

2:

El tubo de descarga de Thomson funciona de tal manera que consiguió desviar los rayos catódicos. Extrajo la mayor cantidad posible de gas de un tubo de rayos catódicos. De esta manera en su interior quedaría un vacío enorme que afectaría a los rayos catódicos desviándolos por los campos eléctrico y magnético. Sin el gas no tendrían un conductor eléctrico.

También se descubrió que los rayos estaban formados por chorros de corpúsculos cargados negativamente, posiblemente electrones. Las desviaciones mencionadas por las fórmulas se reproducían muy bien si la carga de esas partículas era enorme y su masa muchísimo más liviana que la del átomo más ligero, el de hidrógeno.

3:

El modelo de átomo de Thomson era así. Decían que era un bizcocho. El átomo está compuesto por electrones (carga negativa) en un átomo positivo. No fue un modelo viable para las posteriores investigaciones ya que de esta manera se trataba de un átomo inestable y toda la materia habría desaparecido poco después de haberse creado.

4:

Albert Michelson se hizo famoso porque demostró que el éter no existía y que la velocidad de la luz en el vacío era constante, lo que sirvió de apoyo para la teoría de la relatividad de Einstein. El éter es una hipotética sustancia extremadamente ligera que se creía que ocupaba todos los espacios vacíos como el fluido. Acerca de su existencia no sé qué decir ya que existen muchas hipótesis.

5:

En el modelo de Bohr se encuentra la explicación a cómo los electrones pueden dar vueltas alrededor del núcleo. Los rayos X ionizaban a las gotitas de aceite, ya que los rayos X electrizaban a un número determinado de moléculas de aceite y la gotita toda ella adquiría una carga eléctrica múltiplo de la carga del electrón. Todas las gotas sometidas a un campo eléctrico, se veían atraídas por el electrodo positivo y repelidas por el negativo, porque experimentaban una fuerza proporcional a la intensidad del campo eléctrico multiplicada por la carga eléctrica.

6:

El experimento de Millikan era calcular la carga que tenía un electrón.

El experimento consistía en con un pulverizador rociar una capa de gotas de aceite, que cayeron en la capa superior que había colocado. Algunas de ellas cayeron por un agujero que había situado en el centro de la capa hacía la capa inferior y así pudo determinar mientras que caían la velocidad. Cuando las gotas se encontraban entre las dos capas utilizó unos rayos X con los que al tener las gotas carga negativa y la tensión entre las dos placas con los rayos X incrementaban provocaba que la velocidad de las gotas disminuyera. También pudo comprobar que al incrementar mucho la tensión, las gotas comenzaban a subir de nuevo hacia la placa superior, así pudo comprobar que la fuerza del campo que se aplique va a ser la misma que la fuerza del campos aplicado, como Millikan conocía la masa de la gota, la aceleración de la gravedad y el campo eléctrico aplicado pudo comprobar que las cargas de las gotas eran diferentes unas de otras.

7:

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de los electrones que tiene ese material cuando es iluminado con una radiación electromagnética.

Un ejemplo sería la lámpara incandescente.

8:

Yo creo que es muy interesante que los científicos pasen un tiempo en otros países, porque eso les sirve para poder ampliar los conocimientos que han adquirido, también pueden contrastar sus investigaciones porque pueden tener errores, y al tener más materiales sobre los que sacar conclusiones les resulta más sencillo resolverlos.

9:

Yo creo que es muy positivo leer libros de divulgación científica, porque a parte de aprender más y documentarse mejor sobre los temas que te interesan es bueno porque así descubres si de verdad te gusta la ciencia o no.

10:
Mi modelo es un plato de ensalada porque se puede apreciar fácilmente que los alimentos están formados por electrones ya que se están repeliendo.

DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN

2009-09-20T07:52:00.000-07:00

Tan solo con leer la breve introducción que ofrece este libro, no sabría expresar con exactitud a que se debe su título. Tengo claro que Arquímedes fue un matemático griego, físico, ingeniero, inventor y astrónomo. Aunque se conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más importantes de la antigüedad clásica, y Einstein fue un físico de origen alemán, nacionalizado posteriormente suizo. Es el científico más conocido y considerado el más importante del siglo XX.
Este título se ha adoptado a una visión evolucionista de la Física en la que se avanza desde las primeras respuestas racionales sobre la naturaleza en la Antigüedad (Arquímedes) hasta los desarrollos de la Física moderna (Einstein). Se insiste en la relación de un científico con otro y en el proceso histórico que lleva a cada aportación importante.
A continuación, viene el subtítulo, "los diez experimentos más bellos de la física". Este subtítulo es debido a que se realizó una encuesta entre más de doscientos reputados especialistas mundiales acerca de los experimentos que, con menos medios materiales, han conseguido unir belleza e inteligencia.
Este libro consta de un hilo conductor que atrae al lector y le hace ver de otra manera estos experimentos, de tal manera que le produzca una necesidad por seguir leyendo, por seguir descubriendo más, por hacer que el propio lector sienta una curiosidad por intentar crear, inventar, y por supuesto probar alguno de estos inventos.
Es importante conocer la historia de la ciencia debido a que gracias a ella, hemos podido evolucionar de diferentes maneras.
De todos los diferentes experimentos mostrados en la lista no tengo ninguna idea clara sobre ninguno, aunque si que es verdad que la Descomposición de la luz del sol por un prisma ya lo había escuchado alguna vez que otra, o por ejemplo Arquímedes, Einstein, Darwin, Newton estos científicos si que los había mencionado alguna vez.
La ilustración parece como si Einstein disfrutara con los experimentos, como si fueran un juego de niños, que a él personalmente le encantan y disfruta con ellos.En la imagen Einstein disfruta del invento de la bañera, gracias a las diversas evoluciones que hemos sufrido podemos disfrutar actualmente de un buen baño.
Manuel Lozano Leyva: Sus tres grandes pasiones en la vida son la física, los caballos y la escritura. Es hoy uno de los físicos nucleares más destacados de nuestro país. Representa a España en el Comité Europeo de Física Nuclear y es autor de más setenta publicaciones sobre el tema. Desde 1994 es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Universidad de Sevilla.

DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN

2009-09-18T10:17:00.000-07:00

Exactamente no sé a qué se debe el título de este libro pero me parece muy curioso por lo que habrá que enterarse en las páginas siguientes. El subtítulo "Los diez experimentos más bellos de la física" se debe a una encuesta realizada por la revista Physics World popularmente leída en Estados Unidos. La encuesta fue idea de un historiador de la ciencia, Robert Crease. Ésta dió mucho que hablar ya que incitaba a discutir sobre los resultados de los experimentos.
El autor del libro, Manuel Lozano Leyva, al ver los resultados pensó que debía escribir un libro en el que explicase todos y cada uno de los experimentos más bellos de la ciencia pero de un modo ameno y apto para padres y madres. En mi opinión es una muy buena idea que los alumnos puedan disfrutar de un libro así a la vez que lo estudian en el colegio, nos sirven para comprenderlos de ambas formas. Además creo que es importante tener un poco de cultura sobre la historia de la ciencia, simplemente para entender algo tan "sencillo" como la gravedad, que está en nuestro día a día y no sabemos cómo puede ocurrir.
Yo, antes de leer el libro, conozco el experimento que aparece en la portada del libro, el principio de Arquímedes o llamado coloquialmente "el de la bañera", también conozco el principio de la gravedad de Newton o "el de la manzana". Conozco a muy pocos científicos y espero por medio de este libro conocer a muchos más.
Ahora me gustaría hacer referencia a la biografía del autor ya que nosotros tenemos este libro gracias a él, Manuel Lozano Leyva. Él es un físico nuclear, es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Universidad de Sevilla. Además de ésto es el representante de España en el Comité Europeo de Física Nuclear.
En ésta página web encontraréis las explicaciones a los correspondientes 10 experimentos más bellos de la ciencia.
También, y con ésto termino, tenéis en ésta página web un vídeo sobre el principio de Arquímedes al que hace referencia en su portada el libro.
Muchas gracias.

De Arquímedes a Einstein

2009-09-15T10:05:00.000-07:00

El título de este libro se debe a los científicos que se han ido conociendo a lo largo del tiempo.
El subtitulo: "Los diez experimentos más bellos de la física" se debe a que en 2002 se hizo una encuesta y estos fueron los diez más votados.
Yo creo que este libro nos va a ayudar mucho con esta asignatura ya que gracias a los experimentos podremos entender mucho mejor los problemas que nos puedan suceder, podremos conocer y descubrir a muchos científicos que hasta ahora no habiamos conocido,y a la vez que aprendemos nos lo podemos pasar bien.
La ilustración nos muestra a einstein bañandose y me imagino que el autor eligio esta ilustración haciendo honor al principio de arquímedes: "El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado".
El autor de este libro : Manuel Lozano Leyva, es hoy uno de los físicos nucleares más importantes de nuestro país. Desde 1994 es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Universidad de Sevilla donde reside actualmente.
En este video se puede ver el principio de arquimedes:
http://www.youtube.com/watch?v=DhIvqcOtwm4&feature=fvw