Este blog trata del libro "DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN" (Los diez experimentos más bellos de la física), de Manuel Lozano Leyva.

miércoles, 12 de junio de 2013

CAVENDISH. LA CONSTANTE DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Cavendish entró a formar parte de la Royal Society en 1760. 

La Royal Society es la sociedad científica más antigua del Reino Unido y una de las más antiguas de Europa. Se fundó en 1660 pero años antes ya existía un grupo de científicos que se reunía de vez en cuando.
El objetivo principal de esta academia científica es promocionar y difundir la investigación científica.
Varios científicos famosos estuvieron involucrados en su fundación o han participado en su historia:
Charles Darwin, Robert Boyle, John Evelyn, Robert Hooke, William Petty, Gottfried Leibniz, Benjamin Franklin, John Wallis, John Wilkins, Thomas Willis.

Cavendish midió la composición química del aire. En el siguiente diagrama de sectores se incluyen los gases más importantes por su abundancia:



El flogisto es una sustancia hipotética que representa la inflamabilidad, es una teoría científica que dice que todo sustancia susceptible de sufrir combustión contiene flogisto, y el proceso de combustión consiste básicamente en la pérdida de dicha sustancia.

Esta teoría fue revocada por sencillos experimentos de los cuales destacaron los de Cavendish y Priestley. Fue postulada a finales del siglo XVII por los químicos alemanes Johann Becher y Georg Stahl para explicar la combustión.

El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas (H2). El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón. Tiene número atómico 1 y peso atómico de 1.00797. Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia orgánica, y está distribuido de manera amplia no sólo en la Tierra sino en todo el universo.



H2O: El agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O) unidos mediante sendos enlaces covalentes, de manera que la molécula tiene una forma triangular plana. 


Calor específico

El calor es energía que se transfiere, que pasa de un cuerpo a otro como consecuencia de una diferencia de temperatura. O dicho de otro modo: el calor es energía en tránsito.

El calor específico se define como la cantidad de energía que intercambia un kilogramo de una determinada sustancia cuando se modifica en un kelvin su temperatura. Su unidad en el SI es J/kg K. (la variación de temperatura depende de la masa del cuerpo).

Cuanto mayor es el calor específico de una sustancia más energía necesita para producirle un determinado incremento de temperatura y más energía desprende cuando se enfría en esa misma proporción. Por último, cuanto mayor sea la energía transferida más rápidamente varía la temperatura.
De aquí se deduce que la cantidad de energía transferida por medio de calor se puede calcular mediante:
Q= m c (T2 – T1
Donde Q es la energía transferida en julios, m es la masa expresada en kg, c es el calor específico expresado en J/kg K, T2 es la temperatura más alta y T1, la más baja.
De acuerdo con el principio de conservación de la energía, la energía transferida por medio de calor de un cuerpo caliente a otro frío debe conservarse; es decir, la energía que cede el cuerpo que está a mayor temperatura debe ser igual a la que gana el cuerpo frío.
Qcedido= Qabsorbido
Cuando se mezclan dos sustancias a distinta temperatura, una caliente de masa m1, calor específico c1 y temperatura T1, y otra fría de masa m2, calor específico c2, y temperatura T2, al poco tiempo la mezcla alcanza la misma temperatura final Tf. De la ecuación anterior se deduce:
m1 c1 (T1-Tf) = m2 c2 (Tf-T2)

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb fue estudiada en 1785 por medio de un instrumento llamado balanza de torsión, en el cual se pudo realizar mediciones que permitían establecer el valor de la fuerza de interacción entre cargas eléctricas.
En esta experiencia se pudo además constatar que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen.


Enunciado de la ley de Coulomb (en el vacío): La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (d).

Siendo: K la constante =9x109 N.m2/C2
q y q’ cargas eléctricas, medidas en C (Coulomb*)
d la distancia medida en metros

*Un Coulomb es el valor de una carga tal que repele a otra igual colocada a un metro de distancia con una fuerza de 9.109 N.

La ley de Coulomb permite establecer el valor de la fuerza de interacción entre cargas eléctricas.

La Ley de Gravitación Universal permite establecer el valor de la atracción que tiene lugar entre dos cuerpos con masa


Por tanto:
- ambas fuerzas son directamente proporcionales al producto de las materias que obran recíprocamente (masa y carga).
- ambas fuerzas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que los separa.

La ley de Gravitación Universal puede ser solamente de atracción. (La fuerza entre masas es siempre atractiva).






La ley de Coulomb puede ser de atracción o repulsión.

Además, la magnitud de la fuerza eléctrica de Coulomb depende del medio que separa las cargas, mientra que la fuerza gravitacional es independiente del medio.

Condensador eléctrico

Un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas, en situación de influencia total (todas las lineas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. (es decir, que se compone de un terminal positivo y negativo muy unidos, separados únicamente por un aislante. )

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

 Experiencia: campanas de Franklin


 Termómetros

El termómetro es un instrumento de medición de temperatura.
Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada. El mercurio se dilata a temperaturas de a partir de 35 ºC, por lo que es el mas apto para medir temperaturas corporales.
El termómetro de mercurio fue inventado por Gabriel Fahrenheit en el año 1714.

Aunque a parte del termómetro de mercurio hay otros: de presión o tensión, eléctricos, pirómetros...


Escalas de temperatura

La escala térmica más usada es la centígrada (°C). En esta escala, el cero (0°C) y los cien (100°C) grados corresponden respectivamente a los puntos de congelación y de ebullición del agua, ambos a la presión de 1 atmósfera.
Otras escalas termométricas son:
Fahrenheit (°F). El grado Fahrenheit es la unidad de temperatura en el sistema anglosajón de unidades, utilizado principalmente en EEUU.
Su relación con la escala Celsius es: °F = °C × 9/5 + 32 ; °C = (°F − 32) × 5/9
Réaumur (ºR), actualmente en desuso. Su relación con la escala Celsius es:
°R = °C × 4/5 ; °C = °R × 5/4
Kelvin (TK) o temperatura absoluta, es la escala de temperatura del SI. Aunque la magnitud de una unidad Kelvin (K) coincide con un grado Celsius (°C), el cero absoluto se encuentra a -273,15 °C ( inalcanzable según el tercer principio de la termodinámica).
Su relación con la escala Celsius es: TK = °C + 273,15

Equilibrio de los cuerpos

El centro de gravedad de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.
El c.g. de un cuerpo no corresponde necesariamente a un punto material del cuerpo. Así, el c.g. de una esfera hueca está situado en el centro de la esfera que, obviamente, no pertenece al cuerpo.


El equilibrio forma parte de nuestra vida cotidiana, y está fuertemente relacionado con la fuerza de rozamiento. Sin ella, sería casi imposible lograrlo.
A continuación te mostramos un experimento casero muy sencillo para comprobar el equilibrio de una moneda sobre la arista de un papel:

video


Experimento de Cavendish: Balanza de Torsión


El experimento de Cavendish constituyó la primera medida de la constante de gravitación universal (G) y, por lo tanto, la primera determinación de la masa de los planetas y del Sol. Historia: En un principio, John Michell construyó una balanza de torsión para estimar el valor de la constante de gravitación universal. Sin embargo murió sin poder completar su experimento y el instrumento que había construido llegó a manos de Henry Cavendish.
Éste se interesó por la idea de Michell y reconstruyó el aparato, realizando varios experimentos muy cuidadosos con el fin de determinar la densidad media de la Tierra («pesar el mundo»). Sus informes aparecieron publicados en 1798 en la publicación Philosophical Transactions de la Royal Society.
El instrumento consistía en una balanza de torsión con una vara horizontal en cuyos extremos se encontraban dos esferas de plomo de idéntica masa. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas, Henry Cavendish dispuso dos esferas de plomo de unos 175 kg cada una, cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre ésta. Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación a prueba de viento y midió la pequeña torsión de la balanza utilizando un microscopio.
Para realizar el experimento tuvo que tener mucho cuidado, de hecho, no pudo medir desde la misma sala porque las masas se atraen, y si él hubiera entrado en la sala, sería una masa más e interferiría en el experimento.
Consiguió con el experimento hallar el valor de la gravitación universal G: 6,74·10-11 , sin a penas margen de error, pues su valor real es 6,67·10-11.


¿Qué es el magnetismo?

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el hierro, cobalto, níquel y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.
Si realizásemos la experiencia deberíamos evitar materiales magnéticos como los ya citados y objetos que los contengan, ya que podrían verse influidos por campos magnéticos y perjudicar al experimento.




sábado, 4 de mayo de 2013

MILLIKAN, LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA


1- SYMMER Y LOS FLUIDOS VÍTREO Y RESINOSO

Robert Symmer ((1707 – 1763) fue un filósofo y físico escocés.
Según Symmer, la electricidad admitía dos clases de fluidos muy ligeros: uno resinoso o negativo, y el otro vítreo o positivo. Decía que estas propiedades eran neutralizadas al combinarse ambos fluidos.
Hipótesis de Symmer: En todos los cuerpos existen dos fluidos imponderables, que están en cantidades iguales e íntimamente combinadas. Las partículas de un mismo fluido se rechazan y atraen las de otro.
Según Symmer, electrizar un cuerpo era separar los dos fluidos y hacer que uno de ellos preponderara.
Observó que al frotar algunos objetos con diversos tejidos podían electrizarse de dos maneras:
Unos objetos se electrizaban como el ámbar (a los que llamó sustancias resinosas) y otros se electrizaban como el vidrio (a los que llamó sustancias vítreas). También descubrió que, cuando juntaba dos objetos resinosos cargados o dos objetos vítreos cargados, se repelían y que cuando juntaba un objeto resinoso y otro vítreo (los dos cargados) se atraían. De este modo llegó a la conclusión de que había dos tipos de electricidad: la electricidad resinosa y la electricidad vítrea.

Para electrizar los objetos usaba lana.
Un científico inglés llamado William Gilbert retomó la idea de que la electricidad era un fluido que pasaba de unos cuerpos a otros al ser frotados.
Hoy en día, sin embargo, se sabe que los objetos adquieren cargas eléctricas al ganar o perder electrones y que se les denomina positivos si pierden electrones y negativos si los ganan.

Podemos realizar un experimento muy sencillo para comprobar la hipótesis de Symmer. Para ello utilizamos un globo y nuestro propio pelo.
Experimento: Inflamos el globo y lo frotamos durante unos 20 segundos contra el pelo. Después lo separamos un poco de la cabeza y observaremos que el pelo se queda “pegado” al globo.
Lo que ocurre es que al frotar el globo con el cabello, éste adquiere carga eléctrica positiva (pierde electrones) y el globo queda cargado negativamente. Al separar ambos cuerpos, estos se atraen (al tener distintas cargas eléctricas).

2- EL TUBO DE RAYOS CATÓDICOS

En el siglo XX los más eminentes científicos estaban haciendo unos experimentos fascinantes. Consistían en ampollas de vidrio de formas variadas en cuyos extremos interiores se colocaban dos placas metálicas conectadas externamente a potentes baterías. Los tubos irradiaban luces de colores, mostraban franjas luminosas y oscuras, emitían fluorescencias y otros fenómenos. A la placa metálica cargada negativamente se le llamaba cátodo, y a la otra, la positiva, ánodo. Los rayos surgían del cátodo y se dirigían hacia el ánodo. Por eso se llamaban rayos catódicos.
La hipótesis lógica acerca de la naturaleza de estos rayos era que se trataba de ondas que viajaban a través del éter. Pero esto no explicaba la variedad de colores y fenómenos que tenían lugar en los tubos de rayos catódicos ya que a través del éter las ondas de luz se propagaban de manera análoga (como el sonido en el aire). Por lo tanto esta variedad de colores y fenómenos dependía, fundamentalmente, del tipo de gas que contenía el tubo y de su enrarecimiento.
La conductividad aumenta a medida que disminuye la presión del gas. Si un tubo de rayos catódicos se conecta a una bomba de vacío y entre el cátodo y el ánodo se establece una diferencia de potencial de varios miles del voltios, a medida que disminuimos la presión empiezan a tener lugar los fenómenos citados.
A unos 5 mmHg, las descargas llenan el tubo adquiriendo una luminosidad cuyo color depende del gas que contiene: violeta con aire, rojo anaranjado con neón, azul con argón, etc.

Un científico británico, Joseph John Thomson, puso un empeño especial en extraer la máxima cantidad de gas de un tubo de rayos catódicos haciendo en su interior el vacío más alto alcanzado en la época. Así llegó a un punto en que los rayos catódicos se veían desviados por los campos eléctrico y magnético. Logró gracias a esto encontrar en los átomos una partícula con carga eléctrica negativa, a la que denominó electrón.


Más adelante, en 1909, Robert Milikan midió la masa y la carga del electrón utilizando gotas de aceite en suspensión.

3- MODELOS ATÓMICOS

Según Thomson, el átomo debía ser como una gran masa de carga positiva, e insertados en ella, debían estar los electrones. La carga negativa de los electrones compensaba la carga positiva, para que el átomo fuera neutro.

La experiencia de la lámina de oro: Para comprobar si el modelo de Thomson era cierto, los científicos Hans Geiger (1882-1945) y Ernest Marsden (1889-1970), colaboradores de Rutherford, diseñaron una experiencia aprovechando algunos descubrimientos sobre la radiactividad.


Obtuvieron los siguientes resultados:

  • La mayoría de las partículas alfa atravesaba la lámina de oro sin desviarse.
  • Una pequeña proporción de partículas atravesaba la lámina, pero sufrían una leve desviación.
  • Una de 10000 partículas alfa rebotaba al llegar a la lámina y volvía hacia atrás.

La experiencia de Rutherford corregía el modelo de Thomson.

Según Rutherford, el átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza. En el núcleo está concentrada toda su carga positiva y su masa. En la corteza están los electrones girando alrededor del núcleo.

Con el modelo de Rutherford queda totalmente explicada la experiencia de la lámina de oro.
La mayor parte del átomo está vacía y los electrones giran alrededor del núcleo. Por eso, la mayor parte de las partículas alfa que llegan a la lámina de oro la atraviesan sin desviarse, ya que no encuentran ningún obstáculo. Una pequeña parte de las partículas pasa cerca del núcleo y su trayectoria se desvía. Una mínima proporción de las partículas choca con el núcleo, es repelida y vuelve hacia atrás.

El científico danés Niels Bohr (1885-1962) realizó una serie de estudios de los que dedujo que los electrones de la corteza giran alrededor del núcleo describiendo solo determinadas órbitas circulares.

Así pues, en el átomo, los electrones se organizan en capas o niveles de energía.
A medida que se van llenando los niveles de energía, los electrones se van situando en niveles superiores.
La principal diferencia entre el modelo de Rutherford y el de Bohr es que en el primero los electrones giran describiendo órbitas que pueden estar a una distancia cualquiera del núcleo, mientras que el modelo de Bohr está cuantizado.

Modelo atómico actual: Denominado el modelo mecánico-cuántico del átomo, establecido por Edwin Schrödinger.
Sustituye la idea de que el electrón se sitúa en en determinadas capas o niveles de energía por la probabilidad de encontrar al electrón en una cierta región del espacio: orbital.


4- EXPERIMENTO DE ALBERT MICHELSON

Millikan trabajó en la Universidad de Chicago a las órdenes de Albert Michelson.
Michelson realizó un experimento junto con Morley en 1887, por el que es conocido. Fue uno de los experimentos más importantes y famosos de la historia de la física. Está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. El resultado del experimento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad de Einstein.

Antecedentes

A finales del siglo XIX se conocía que la luz era una onda electromagnética, que se propagaba a velocidad c (unos 300.000 km/s).
Ahora, si suponemos que entre las estrellas que vemos y nosotros no hay nada, esto entra en contradicción directa con que veamos la luz que nos llega de dichas estrellas.
Por lo que había que pensar en otra alternativa: en el espacio debe existir algo, un medio, que permite que se propage la luz: al cual se denominó éter, del cual no sabíamos en un principio absolutamente nada, ni de qué estaba “formado”.
Si existiese de verdad dicho éter, deberíamos ser capaces de observarle de alguna forma, y esto fue lo que propusieron Michelson y Morley. Realizaron un experimento para medir dicho éter.

Base del experimento
No se sabía si este éter estaría en reposo o la velocidad que tendría, pero dado que la Tierra gira en torno al Sol (en un año da una vuelta), la velocidad del éter respecto al de la Tierra cambiará a lo largo del año, y esto produciría ligeros cambios en la imagen que nos da la luz.
Para ello, se utilizó un interferómetro de Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso (un láser por ejemplo) en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven a juntar. Dado que la luz es una onda, siempre que tengamos una fuente que solo emite una longitud de onda (es decir, un color muy definido), al volver a juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de intensidad.
Que se forme uno u otro depende de la diferencia de caminos que hayan recorrido los dos haces, lo que normalmente se hace variando ligeramente la posición de uno de los espejos (las variaciones de la posición deberán de ser similares a la longitud de onda de la luz, lo cual lleva a que serán de unos cientos de nanómetros: una diez milésima de milímetro).
Sin embargo, tambien se puede lograr el mismo efecto si estas distancias permanecen fijas pero la velocidad del medio por el que viaja la luz varía en uno de los brazos.
Así que variando la orientación de los brazos se debería observar un cambio en el patrón obtenido.

Resultados

Finalmente, y usando un instrumento que tenía unos brazos de 11 metros de largo y colocado sobre una “piscina” de mercurio para minimizar los movimientos del aparato, ambos físicos realizaron medidas de lo que ocurría.
Los resultados obtenidos en todas ellas fueron nulos: en ningún momento hubo ningún dato que apuntase a que la velocidad de la luz hubiera variado, o lo que es lo mismo, que el éter no tenía ninguna velocidad apreciable.
Sin embargo, esto mismo fue lo que condujo a que fuera uno de los más importantes experimentos, ya que con estos resultados se comenzó a pensar que dicho éter podría no existir, y se planteó que la luz podría viajar en el vacío, sin ningún medio de por medio, lo cual derivó finalmente en la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, donde ya se impuso la no existencia de dicho éter.
Físicos y ocultistas han debatido durante siglos sobre el éter, la sustancia que supuestamente impregna todo el Universo. Aunque su existencia fue descartada a finales del siglo XIX, algunos científicos actuales han retomado las antiguas teorías y avanzado otras nuevas. Pensamos que si algunos científicos siguen pensando que esta sustancia existe, es posible, ya que aunque no se haya demostrado que existe tampoco está suficientemente demostrado que no exista.

5-
La ionización es el fenómeno químico o físico mediante el cual se producen iones (átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones).
De acuerdo con el modelo de Bohr, los rayos X ionizan las gotas de aceite, aportando a los electrones una carga energética adicional, que hace que éstos se sitúen en capas o niveles de energía superiores. Así se logra que compensen el equilibrio que ha de existir entre la órbita ocupada por el electrón y la adicional carga electromagnética otorgada por los rayos X .

6- EXPERIMENTO DE MILLIKAN O EXPERIMENTO DE LA GOTA DE ACEITE

En 1909, Robert Millikan se propuso medir la masa y carga del electrón.
El experimento que realizó consiste en introducir en un gas, gotitas de aceite de un radio de aproximadamente un micrómetro. Estas gotitas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, con su peso compensado por la viscosidad del medio. Este tipo de movimiento viene regido por la ley de Stokes. Las gotas se cargan electrostáticamente al salir del atomizador, por lo que su movimiento de caída se altera significativamente si se hace actuar un campo eléctrico vertical. Ajustando convenientemente la magnitud del campo eléctrico, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.
Conociendo el valor m de la masa de la gota, la intensidad E del campo eléctrico y el valor g de la gravedad, puede calcularse la carga q de la gota en equilibrio:

m·g = q·E (principalmente)

Millikan comprobó que los valores de las cargas eran siempre múltiplos de una carga elemental, la del electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón:
e = 1,602 × 10-19 culombios.

Millikan recibió el premio Nobel de Física en 1923 en parte por este experimento.
El siguiente vídeo que hemos encontrado lo explica muy bien (en inglés): 


7- EFECTO FOTOELÉCTRICO

Consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).


Una serie de experimentos iniciados en 1887 demostró que el efecto fotoeléctrico tenía determinadas características que no podían explicarse por la teoría clásica que consideraba que la luz (teoría ondulatoria de la luz) se comportaba como una onda. Por ejemplo, al aumentar la intensidad de la luz que incide sobre un metal, la teoría ondulatoria de la luz sugiere que en el metal se liberarán electrones con una energía cada vez mayor. Sin embargo, los experimentos mostraron que la energía de los electrones emitidos sólo depende de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad.
En el año 1900, Max Planck dijo que la energía está formada por partículas denominadas cuantos de energía. La energía de un cuanto es igual a la constante de Planck por la frecuencia de radiación.
Posteriormente, Einstein se basó en esta teoría para explicar el efecto fotoeléctrico: No sólo la energía está formada por partículas sino también la luz, cuyas partículas se denominan fotones. Por lo tanto, la intensidad de ésta no influye en la velocidad de los electrones emitidos por el metal en el que incide, sino en su cantidad (a mayor intensidad, mayor número de electrones). Por otro lado, a mayor frecuencia, mayor es la velocidad de los electrones y mayor es su energía.
El video que mostramos a continuación es muy interesante y explica muy bien el efecto fotoeléctrico:

Es muy curioso que en los lugares menos esperados o sin que siquiera lo notemos, las ideas revolucionarias de Einstein están presentes. Las aplicaciones del efecto fotoeléctrico las encontramos en: camaras, detectores de movimiento, en el alumbrado público, como regulador de la cantidad de toneren la máquinas copiadoras, en las celdas solares (muy útiles en satélites), calculadoras y relojes. También en el cine, ya que el audio que escuchamos es producido por señales eléctricas que son provocadas por los cambios de intensidad de la luz al pasar por la pista sonora que viene en la cinta cinematográfica. Pero es muy interesante que el efecto fotoeléctrico se aplica también en los alcoholímetros, en donde la reacción del alcohol con una sustancia de prueba provoca cambios de color, los cuales son medidos por el dispositivo, y esto permite saber la concentración de alcohol en el individuo. Es impresionante lo útil que resulta el efecto fotoeléctrico, y se lo debemos a Einstein.

8-
Que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron les permite relacionarse con otros científicos con los que pueden comparar conocimientos científicos, lo que les ayuda a adquirir una visión más amplia (aprenden a respetar otras opiniones de científicos) y objetiva. Además, el estar en contacto con diferente tipo de gente y encontrarse en un lugar distinto del habitual, les puede hacer conocer nuevas técnicas de estudio o experimentación.
Si llegan a estar en contacto con algún científico importante, pueden interesarse por su investigación y hacer avances importantes. De esta forma se amplían sus posibilidades de triunfar en el mundo de la ciencia.

9-
En nuestra opinión, leer libros de divulgación científica puede ser muy interesante, ya que, además de que el lenguaje es fácil de comprender (lo que los hace aptos para estudiantes no muy avanzados), permiten conocer el mundo de la ciencia.
Lo malo de estos libros es que en ocasiones pueden contener información errónea o demasiadas opiniones del autor, que no permiten que uno se cree su propia visión.

10- NUESTRO MODELO ATÓMICO
A continuación podéis ver cómo construir con vuestras manos y algunos materiales un átomo de sodio según el modelo atómico de Bohr.

Materiales
- Dos cartulinas blancas
- Celo
- Lana
- 12 canicas (una de ellas más grande)
- Tijeras
- Pegamento

Pasos
1º - Colocamos las dos cartulinas en el suelo y las unimos por su lado largo pegándolas con un trozo de celo.


2º - Damos la vuelta a la cartulina y, con ayuda de un compás, dibujamos 3 circunferencias (partiendo desde un mismo centro).


3º - Colocamos sobre cada circunferencia un trozo de lana, de forma que cubra totalmente las líneas dibujadas. Para que el hilo se sujete, lo pegamos con pegamento.


4º - Ya solo queda colocar las canicas que son necesarias en cada órbita para conseguir un átomo de sodio (Na) de acuerdo al modelo atómico de Bohr. Este es el resultado final:

sábado, 26 de enero de 2013

PRINCIPIO DE LA INERCIA

A continuación os enseñamos un vídeo con dos experimentos sobre el principio de la inercia:

video

Hecho por: Irene Oliván e Irene Donoso

viernes, 25 de enero de 2013

NEWTON: DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ



1-
Antiguamente se utilizaba el calendario juliano que se basa en el movimiento aparente del Sol para medir el tiempo. Pero más adelante se impuso la reforma gregoriana, por el Papa Gregorio XIII en 1582. Sin embargo, en los países de religión ortodoxa se mantuvo hasta principios del siglo. A pesar de que en esos países el calendario gregoriano es el oficial, hoy en día las Iglesias ortodoxas siguen utilizando el calendario juliano.
El 25 de diciembre de 1642 pertenece al calendario juliano, siendo en el actual calendario gregoriano el día 4 de enero de 1643. Y lo mismo ocurre con las fechas de su muerte.

2-
“Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes”.
Esto fue lo que dijo Isaac Newton citando a Bernardo de Chartres en una carta escrita a Robert Hooke el 15 de febrero de 1676.
Newton era consciente de que sus logros se apoyaban en los logros de todos sus precesores y que sin ellos no habría podido llegar tan lejos, o lo que es lo mismo, todo logro, descubrimiento, invento, o avance en general se sustenta sobre otros logros, descubrimientos, inventos y avances previos.

Esta frase se le suele atribuir a Isaac Newton. Pero anteriormente, Diego de Estella citó una frase parecida: “unos pigmeos subidos a hombros de unos gigantes verán más lejos que los gigantes mismos”, frase precedida por la de Robert Burton, que afirmó que “un enano subido a los hombros de un gigante puede ver más lejos que el mismo gigante”.

3-
Newton explicaba sus teorías cuantitativamente mientras que Aristóteles trabajaba valorando de forma cualitativa.
Aristóteles sostuvo un sistema geocéntrico, que situaba a la Tierra inmóvil en el centro del universo, mientras a su alrededor giraba el Sol con otros planetas. Habló del mundo sublunar, que comprendía la Tierra. Todos los cuerpos situados en esta región están compuestos de cuatro elementos: la tierra (que tiende a ocupar su lugar natural, el centro de la Tierra), el agua (situada por encima), el aire y por último el fuego (que tiende a dirigirse a la periferia del mundo). Así explicaba que los movimientos que observamos en los distintos seres se deben a la tendencia de cada elemento que lo compone a ocupar su lugar natural. También estableció el mundo supralunar, la región más perfecta del cosmos, por su orden y estabilidad. Afirmaba que no hay movimientos a distancia o gravitacionales. Los planetas no se mueven en el vacío, sino que se mueven las esferas de éter en las que se hallan.

4-
Hemos construido una línea del tiempo con otros científicos y filósofos importantes.
Link dipity: http://www.dipity.com/iolivant/Cientificos-importantes/

5-
Las diferencias entre el telescopio reflector de Newton frente al telescopio refractor de Galileo son:

  1. El uso de diferentes material, usando Galileo lentes y Newton espejos.
  2. El telescopio de Galileo tenía una calidad de imagen menor, debido a un efecto denominado aberración cromática, mientras que el de Newton no tenía este problemas gracias al uso de los espejos.
  3. El telescopio de Galileo tenía una lente objetivo convexa y otra ocular cóncava, con lo que producía imágenes no invertidas y virtuales. En cambio, Newton colocó un espejo esférico en la parte inferior del tubo y recogió los rayos reflejados en un espejo secundario, que reflejaba la luz a una lente convexa colocada en un tubo exterior que haacía de ocular.
  4. El telescopio de Galileo posee un visor situado en un pequeño tubo que puede ajustarse para el enfoque. La ampliación del instrumento era de unos 15 a 20 aumentos mientras Newton consiguió doblar la cantidad de aumentos y además en un telescopio de menor longitud (el de Galileo media 1,5 m y el Newton apenas 15 cm).
  5. Una desventaja del telescopio de Newton era su fragilidad, ya que los espejos podían romperse con más facilidad que las lentes.

Cuando la luz incide sobre la superficie de un medio no transparenre, opaco, vuelve al mismo medio en que se propagaba. Este fenómento se denomina reflexión. La luz que se refleja cambia de dirección, pero conserva la misma velocidad.










La luz se propaga en linea recta y con velocidad constante en un medio uniforme, pero cuando la luz pasa oblicuamente, de un medio transparente a otro como pueden ser el aire o el agua, experimenta un cambio de dirección de propagación y de velocidad que se denomina refracción.


















6-
La luz blanca se descompone en el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul, el añil y el violeta. Para que se separen los colores, el rayo de luz debe pasar de un medio a otro. Como por ejemplo pasando a través de un prisma de cristal o una botella. Para realizar este experimente hemos utilizado una copa de cristal y una linterna. Al encender la luz  pasa a través de la copa y podemos observar (aunque no muy bien por no disponer de muy buen material), que la luz proveniente de la linterna se descompone en la gama de los colores del arco iris. Este fenómeno se llama dispersión, que exactamente es la descomposición de la luz más compleja en otra más simples, la separación de la luz en las longitudes de onda que la componen. El experimento se puede ver en el siguiente vídeo:


video




7-


El Arco Iris es un conjunto ordenado de arcos de colores, todos con el mismo centro.
Aparece en el cielo cuando llueve. Se produce cuando un rayo de luz es interceptado por una gota de agua suspendida en la atmósfera. La gota lo descompone en todos sus colores al mismo tiempo que lo desvía (lo refracta al entrar en la gota y al salir). Debido a estas refracciones el rayo se vuelve hacia la parte del cielo en que está el Sol.
La gota actúa como lo haría un prisma: la primera refracción separa los colores que contiene el rayo de luz y la segunda refracción incrementa aún más esta separación.
Cuando estás viendo un arco iris siempre tienes el sol a tu espalda y por encima de ti. La lluvia está formando una cortina delante de ti, y sobre ella ves el arco iris.

A veces, es posible ver también lo que se conoce como arco iris secundario, el cual es más débil y presenta los colores invertidos. El arco iris primario, que hemos dado en llamar simplemente "arco iris", es siempre un arco interior del arco iris secundario. Este segundo arco existe porque ciertos rayos de luz se reflejan una vez más dentro de la gota y se dispersan luego en un ángulo de aproximadamente 130 grados.


8-
El movimiento lineal como definición es la masa de un cuerpo por su velocidad. Se representa con la letra “P” y su ecuación es P= m · v
Primera ley de Newton: Un objeto no modificara su movimiento si no lo modifica una fuerza. En función a un movimiento lineal quiere decir que un cuerpo no modificara su movimiento lineal si no hay una fuerza que lo altere.

Segunda Ley de Newton: La aceleración se produce cuando una fuerza actúa sobre una masa. En función del movimiento lineal quiere decir que si aplicamos una fuerza al movimiento lineal cambiara y si no lo hacemos el movimiento lineal será cero, pero cuanto más grande sea la masa habrá que aplicar mayor fuerza.


Tercera Ley de Newton: Si un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto el segundo ejercerá una fuerza igual pero en sentido opuesto. En función al movimiento lineal quiere decir que se ejercerán fuerzas opuestas en los movimientos lineales, si se les aplica alguna fuerza.

9- Ley de gravitación universal
Esta Ley explica por qué todos los cuerpos próximos a la superficie de la tierra caen con la misma aceleración constante.


Todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros.
En cualquier parte del universo hay una fuerza entre cualquier par de masas.

10-
Después de ver el video y leer el libro, sí estamos de acuerdo con esa explicación ya que tienen ya que enuncia la tercera ley de Newton en función a este caso con la luna. La luna no cae como la manzana porque  en virtud de uno de los principios de newton a toda fuerza se le opone una igual pero de sentido opuesto. La fuerza opuesta a la centrípeta atractiva de un cuerpo en órbita es una centrífuga que la equilibria. Para que la manzana no cayera como la luna tendría que estar en órbita.
La velocidad órbital es la velocidad que tiene un planeta, satélite (natural o artificial) o similar en su órbita alrededor de otro cuepo celeste (estrella, planeta, ...).