viernes, 27 de mayo de 2011

Galileo- La Caída Libre de los Cuerpos






En esta nueva entrada os vamos sobre el capitulo de la caída libre de los cuerpos de Galileo

1.




2. Si es posible representar esos datos en una función porque esos datos corresponden con una parábola la cual es una función representable




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?




El movimiento que describiría la bola de acero en su caída en el vacío seria claramente un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, ya que el aumento de la velocidad seria el mismo por cada segundo elevado al cuadrado. Como podemos observar el movimiento que realiza la bola no es exactamente rectilíneo y uniformemente acelerado ya que tenemos que tener en cuenta el rozamiento con el aire y la posible aceleración que le podamos haber ejercido a la bola al soltarla, por lo que nos acercamos a un MRUA pero no lo podemos considerar como uno, ya que por distintos aspectos del medio y de nuestro lanzamiento hacemos que el cuerpo comience con una velocidad inicial mayor o menor y por el rozamiento con el aire podemos provocar una deceleración en el mismo.


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

g = (4.375 – 0.3125) / (0.48 – 0.08) = 4.0625 / 0.4 = 10.1 m/s2

Como bien podemos observar, los datos resultantes que calculamos nosotros a partir de los datos de la tabla y la gráfica (10,1m/s2) son bastante similares a los reales (9,8m/s2).

El error es de 0.3 m/s2, lo cual significa que hemos cometido un error relativo del 2.97 %

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.

Este error se debe al rozamiento con el aire, que solo lo podemos evitar realizando el experimento en el vacío, las posibles inexactitudes en la medida, la cual solo puede ser exacta con la utilización de distintos sensores. Aun así la medida seria algo inexacta ya que por dar un ejemplo el dato de la velocidad de la gravedad que damos es aproximado.


6. Hemos de calcular la velocidad de la bola en el punto sexto mediante la ley de la conservación de la energía. Para ello lo primero que habremos de conocer es que es la ley de la conservación de la energía. Esta dice que la energía ni se crea ni se destruye, sólo cambia de forma. Además si solamente actua la fuerza de la gravedad, se conserva la energía mecánica. Por tanto si suponemos que nuestra bola no rozara con el aire, pasaría de tener una energía potencial en el punto primero, a una cinética en el punto sexto. Concluyendo que la energía mecánica es la suma de estas dos fuerzas, por tanto podemos saber que esta energía será constante ya que cuando la bola este arriba la energía potencial será la máxima y cuando este abajo la mínima. 

A partir de esto concluimos que la Epotencial=Ecinética
Por tanto nos resulta que:
mgh=1/2mv^2
v=√(2gh)
v=4,704m/s
Este resultado difiere de el obtenido con la fórmula de el MRUA ya que no se cuenta con la acción de otra fuerzas como la del rozamiento.

lunes, 11 de abril de 2011

Principio de la Hidroestática

1. Describe sus características. Presta especial atención a la diferencia entre precisión y exactitud. ¿Podrías decir cuál es la precisión de cada aparato? (Guarda las imágenes en tu ordenador para que las puedas ver en un mayor tamaño)
Para ello te puedes basar en el punto 4 del libro de texto (página 12) y en los vínculos que tienes a tu disposición en el punto 5.4 de la plataforma Moodle.

La precisión es el grado hasta que un instrumento repetirá la misma medida sobre un período, también se puede definir como la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo.

La exactitud es la capacidad de un instrumento de dar valores con errores pequeños. Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si la media de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. La precisión básicamente se refiere al grado en que un instrumento muestra un valor especifico. mientras que la exactitud se refiere al margen pequeño que tiene un instrumento para dar un error, con una gran exactitud se disminuye el riesgo de errores.

El calibre es un instrumento que se utiliza para tomar medidas precisas de objetos. Se suele utilizar para medir objetos relativamente pequeños con precisión. Las unidades en las que se mide son centímetros, milímetros y fracciones de pulgadas.

La balanza consiste en una palanca de brazos iguales que mediante el equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir la masa de un objeto.

El dinamómetro es un aparato que sirve para medir fuerzas, tiene otras denominaciones como newtómetro. Este instrumento consiste generalmente en un muelle contenido en un cilindro de plástico, cartón o metal y con dos ganchos uno en cada extremo, llevan marcada una escala, en unidades de fuerza, en el cilindro hueco que rodea al muelle.
Al colgar pesos o ejercer fuerza sobre el gancho interior, el cursor del cilindro inferior se mueve sobre una escala exterior, indicando el valor de la fuerza.
2
El peso se mide en Newtons (N)
La masa se mide en kilogramos (kg)
El volumen se mide en metros cúbicos (m^3)
De estas tres es fundamental la masa y son derivadas el peso y el volumen. Las ecuaciones de dimensiones del peso y volumen son: peso: N=M*L/T^2
y Volumen: V=L^3

3.Antes de proceder con los cálculos debéis leeros los puntos 2 y 3 del libro de texto (páginas 9 y 10) y consultar las webs que tenéis a vuestra disposición en los puntos 5.2 y 5.3 de la plataforma.
A continuación calculad la masa de las esferas aplicando la ecuación para el peso P = mg (tomando g=9,8 m/s^2. Prestad atención a las cifras significativas que utilizais, utilizad la notación científica y redondead adecuadamente. En la entrada deberán aparecer todos los cálculos que realicéis y sus desarrollos (no solo los resultados) Comparad el dato obtenido con el que marca la balanza, ¿hay discrepancia en los resultados? ¿A que se pueden deber las diferencias?

Con un calibre hemos medido el diámetro de ambas esferas y como se puede observar en las imágenes (recuerda que las puedes guardar y ampliar) el resultado es idéntico pero, ¿cuál es el valor en cm?

Observando los datos que nos ofrece la imagen la masa de la esfera metálica es de 68,5 g y utilizando la ecuación su masa es de 0,068 kg que es lo mismo que 68 g.


La masa de la esfera negra es de 22,5 g, y según nuestros cálculos su masa es de 0,022 kg, que es igual a 22 g.


Como bien podemos observar existe una muy pequeña diferencia entre los datos obtenidos y los que nos daban, que se deben seguramente por el error que puede haber cometido el dinamómetro o porque el dato de la gravedad tiene más decimales de con los que hemos operado.

4.¿Ya tenéis las medidas del diámetro de ambas esferas? Ni que decir tiene que entonces sabréis calcular el volumen de las mismas y por último con el dato experimental de la masa obtenido en el punto 2 podemos calcular la densidad de cada esfera (d=m/V) Recordad que hay que presentar los cálculos completos respetando las normas para las cifras significativas, utilizando la notación científica y aplicando los redondeos correctos.
En un alarde de esfuerzo investigador es posible que encontremos con que materiales se corresponden las densidades obtenidas.
Las esferas tienen el mismo diámetro por que son iguales midiéndolas con el calibre su diámetro es de 2,52 cm. Utilizando el diámetro calculamos su volumen que también sera el mismo.



Observando las densidades vemos claramente que la esfera plateada (que que posiblemente se trate de niobio) es más densa que la negra (que se trata de aluminio).


5. En esta actividad se va a comprobar el principio fundamental de arquímedes, el de la hidroestática, para ello vamos a sacar los datos que se nos da en el vídeo del blog en la actividad 5

Los valores experimentales que nos dan en el vídeo son
bola negra: 22,5 g
sin sumergir 0,22 N
sumergida 0,14 N
bola plateada: 68,5 g
sin sumergir 0,675 N
sumergida 0,59 N
Con los datos experimentales habrá que calcular los valores teóricos y ayar los valores
Para realizar este experimento habrá que utilizar la fórmula propuesta por Arquímedes 24 siglos atrás
Empuje= Volumen*Densidad del fluido* Gravedad
En anteriores preguntas calculamos el volumen de las bolas
Bola negra (V=8,18cm^3*gr/cm^3*9,81m/seg^2) lo que da E=80,24gr*m/seg^2 que pasándolo a kg nos da 0,08N, si observamos los valores experimentales, podremos combrobar que el empuje es de 0,08, si darse discrepancias por consiguiente
Bola Plateada (V=8,18cm^3*gr/cm^3*9,81m/seg^2) lo que da E=80,24gr*m/seg^2 lo que pasado a kg nos da 0,08 N, si observamos los valores experimentales apreciaremos que nos da 0,085 N, esto significa que existe una discrepancia de 0,005 N.
Con los datos obtenidos se puede comprobar el principio fundamental de la hidrostática, respecto a esa pequeña discrepancia, podría de deberse a que el dinamómetro presentara ligeros errores, o que el agua tuviera una densidad diferente a 1 g/cm^3 debido a las sustancias disueltas en la misma.
2
El peso se mide en Newtons (N)
La masa se mide en kilogramos (kg)
El volumen se mide en metros cúbicos (m^3)
De estas tres es fundamental la masa y son derivadas el peso y el volumen. Las ecuaciones de dimensiones del peso y volumen son: peso: N=M*L/T^2
y Volumen: V=L^3

5. En esta actividad se va a comprobar el principio fundamental de arquímedes, el de la hidroestática, para ello vamos a sacar los datos que se nos da en el vídeo del blog en la actividad 5

Los valores experimentales que nos dan en el vídeo son
bola negra: 22,5 g
sin sumergir 0,22 N
sumergida 0,14 N
bola plateada: 68,5 g
sin sumergir 0,675 N
sumergida 0,59 N
Con los datos experimentales habrá que calcular los valores teóricos y ayar los valores
Para realizar este experimento habrá que utilizar la fórmula propuesta por Arquímedes 24 siglos atrás
Empuje= Volumen*Densidad del fluido* Gravedad
En anteriores preguntas calculamos el volumen de las bolas
Bola negra (V=8,18cm^3*gr/cm^3*9,81m/seg^2) lo que da E=80,24gr*m/seg^2 que pasándolo a kg nos da 0,08N, si observamos los valores experimentales, podremos combrobar que el empuje es de 0,08, si darse discrepancias por consiguiente
Bola Plateada (V=8,18cm^3*gr/cm^3*9,81m/seg^2) lo que da E=80,24gr*m/seg^2 lo que pasado a kg nos da 0,08 N, si observamos los valores experimentales apreciaremos que nos da 0,085 N, esto significa que existe una discrepancia de 0,005 N.
Con los datos obtenidos se puede comprobar el principio fundamental de la hidrostática, respecto a esa pequeña discrepancia, podría de deberse a que el dinamómetro presentara ligeros errores, o que el agua tuviera una densidad diferente a 1 g/cm^3 debido a las sustancias disueltas en la misma.

domingo, 14 de noviembre de 2010


1 Como has podido leer J.J. Thomson fue profesor de Rutherford, que a su vez fue profesor de Hans Geiger. ¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes? Investiga qué ocurre en las Facultades de Ciencia españolas.
Para la valoración de el hecho de que los científicos formen a otros científicos, habremos de tomar en cuenta dos puntos de vista: el formal, y el que se refiere a la satisfacción personal. En cuanto al que abarca la satisfacción personal podemos decir que el enseñar a otro científico o dirigir tesis doctorales con el fin de la enseñanza es lo más satisfactorio cuando se observa como los enseñados consiguen realizar diferentes investigaciones, honores universitarios, éxitos científicos relacionados con descubrimientos por si mismos basándose en tus enseñanzas. Desde el punto de vista formal habremos de analizar la situación desde el campo de los beneficios y o perjuicios. El que los científicos ya reconocidos y con amplia experiencia tuteen a nuevos estudiantes de ciencias lo valoramos de forma muy positiva ya que los científicos experimentados saben en que se cimienta la verdadera ciencia y por consiguiente como ha de explicarse. Estos científicos saben como les deben iniciar en la ciencia, además debida a su sobrada experiencia y conocimiento saben como conseguir que sus alumnos realicen sus propias conclusiones y debates y así progresen de manera satisfactoria.
Analizando estos dos puntos de vista hemos de señalar otra forma de enseñanza, la cual yo considero enseñanza y bases imprescindibles pero administradas de forma indirecta. Mientras que en los otros dos puntos nos referíamos a profesores directos voy a hacer mención de que cada científico es alumno de otro científico que creo o investigó a cerca del tema sobre el que el alumno continua la investigación o la concluye. Es decir si un científico investiga a cerca de por que, por ejemplo, los lápices pintan ; será alumno de aquel otro científico que los hubiera establecido las bases para esa investigación o las hubiera estudiado antes. Es decir que administra conocimiento a otros científicos pero sin hacerlo de forma directa en su concepto.
En las facultades actuales se ha continuado el estereotipo por el cual los científicos actuales enseñen a diferentes estudiantes de la ciencia. Esto se debe a que en las actuales universidades los profesores que enseñan son científicos experimentados, que al igual que en la época de Rutherford, dirigían tesis doctorales .

2 En palabras de Rutherford, "toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos". En 1908, le otorgaron el premio Nobel de Química. Su reacción fue realmente muy curiosa: "He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico". ¿Cuáles son las diferencias entre la Fisica y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico, ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?
Voy a comenzar esta actividad por las diferencias entre la física y la química
Física: La física es la ciencia que estudia las propiedades del espacio, tiempo, materia y energía de una forma la cual podría considerarse neutra

 El entendimiento de esta ciencia a variado a lo largo de los años ya que se la llegó a considerar como sinónimo de química ( lo cual podría tener algo de relación ya que en las dos se estudia la materia desde un punto de vista similar, por ejemplo Rutherford, se consideró físico hasta los huesos; pero el premio nobel se lo dieron por química; es decir que tienen relación) pero lo que más nos sorprende es que se a considerado también como sinónimo de filosofía e incluso de las ciencias biológicas. Alguna relación que podríamos encontrar con algún otro campo de investigación es que la física se esta empezando a relacionar ,no de forma no parcial; si no total por ello yo expresaría mi deacuerdo con esa consideración.
 Además a la física se la ha de considerar como una ciencia la cual es experimental ya que su contemplamos el entorno y desarrollo de una investigación apreciaremos como para ella se han de realizar variados experimentos ya que se busca la verificación de los resultados.


Pero en resumidas cuentas la característica fundamental que diferencia a la física de la química es la capacidad que se ha conseguido de describir los fenómenos naturales que suceden o que hubieron de suceder. Hasta haber llegado a unos límites que no se habían soñado tener antiguamente. Es decir la percepción física a cambiado de forma muy grande; se podía creer en un hecho; y cientos de años después de su divulgación poder negarse.
Química: A diferencia de la física, la química es la ciencia que estudia la composición, la estructura total o parcial de las diferentes sustancias presentes en el universo así como sus propiedades. Debido a esto existen variados tipos de química: la química orgánica, inorgánica, fisicoquímica, bioquímica y muchas otras


En este campo Ernest Rutherford recibió un premio Nobel en reconocimiento a sus investigaciones relativas a la desintegración de los elementos.
Sorprendentemente fue el de química (cosa que él no esperaba ya que la ciencia en la que el se consideraba como mejor científico era la física) esta afirmación puedo demostrala gracias a que como el propio significado de la química dice que: "estudia las estructura y composición de la materia de la materia" y realizando la desintegración de los elementos analiza y se realiza una investigación que se refiere o que abarca los campos de investigación mostrados anteriormente.
En referencia a la frase la cual desprestigiaba a toda ciencia que no fuera la física:
"Toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos"
Se quería referir cómo Rutherford fue un defensor de la física por encima de las demás ciencias considerándola como la de mayor importancia además con esta frase da a entender que la ciencia en la que el volcaba sus experimentaciones era la Física ya que parece que las demás (comparándolas con el coleccionismos de sellos) solo sirven para tenerlas y conocerlas, es decir, que no son útiles. Con esto hago alusión a los citado anteriormente, la física es la ciencia que destaca sobre las demás.

El célebre Rutherford, tras recibir el premio Nobel expresó su pensamiento con esta frase.
"He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico"
Con esta frase, en la que se observa el ironismo, Rutherford expresa su sorpresa por la de haber recibido el premio Nobel de química y no el de física ya que según sus propias palabras esta ciencia nunca la había considerado de mucha importancia; y por ello al recibir un premio Nobel por el campo de la química es de alguna decepcionado a sus propia principios.



3-Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla. ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física? ¿Qué disputas científicas mantuvo con Edison y Marconi? Te recomendamos una película: EL TRUCO FINAL. El argumento de esta película describe muy bien la mezcla de magia y ciencia que se vivía en el final del siglo XIX y principios del XX. Trabajo opcional para subir nota: Realiza una línea de tiempo con los principales hechos científicos de este periodo.a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="http://1.bp.blogspot.com/_ej9eJVGWts8/SwKA0eDz_rI/AAAAAAAAAvA/iyAjRw5SGiI/s1600/Nikola+Tesla.jpg">
Nikola Tesla (Никола Тесла), uno de los más importantes inventores de la historia. Era matemático , sabia sobre la electricidad y física .
Empezó a estudiar en Graz (Austria) y mas tarde continuó en Praga estudiando ingeniería eléctrica.
Estuvo trabajando para Edison cuando se mudo a París , donde decubrió la teoría de la corriente alterna para la electricidad y con esa teoría pudo idear el motor , pero eso provocó una disputa entre Edison y Tesla , Tesla abandonó la compañía de Edison y su enemistad duró para siempre.
En 1884 , fue a Nueva York y creó su propia compañía eléctirca , construyó el motor de inducción de corriente alterna , así demostró superioridad a la corriente continua de Edison.
En 1893 consiguió fabricar el primer radiotransmisor y lo planteó en 1897 .
En 1900 Marconi planteó un transmisor de radio pero fue rechazado porque se consideró que copió a Tesla . Estuvieron varios años de juicio hasta que Tesla se murió , Tesla fue reconocido el verdadero inventor. En esos años también ayudó a diseñar la primera central hidroeléctrica e inventó la bobina .
Tesla murió el 7 de enero de 1943 en Nueva York.

Las disputas de Tesla con los célebres Edison y Marconi

Cómo ya hemos podido ver en su biografía Edison y Tesla nunca mantuvieron una buena relación. Todo comenzó por las diferentes teorías sobre la energía alternante, sin embargo continuó mas adelante cuando Edison no quiso pagarle a Tesla por su aportación, o cuando se decidió que ambos compartieran el Premio Nobel. Muchas fuentes dicen que Edison le robo sus ideas y aunque esta afirmación es algo exagerada si es cierto que Edison cogiendo el funcionamiento de varios de sus experimentos elaboró suyos propios, algo que es normal que a Tesla no le sentara del todo bien.



La disputa con Marconi es mas de lo mismo y es que Tesla había creado la manera de emitir mensajes radiofónicamente, sin embargo fue Marconi quién lo utilizó en 1990 convirtiéndose así en el inventor de la radio. A Marconi se le acusa al igual que a Edison de robarle sus descubrimientos. Lo que todos tendríamos que reflexionar es ¿a quien le atribuimos el descubrimiento de la radio? a Marconi y ¿a quien el de la electricidad? a Edison. Pues bien, habría que pensar que hubiera pasado de no haber estado Nikola Tesla en el mundo ciéntifico para arreglar las cosas.


4.4- A lo largo del capítulo se suceden las descripciones sobre el descubrimiento de distintos fenómenos físicos (que puedes y debes añadir en la línea de tiempo) que serán cruciales en el desarrollo de la sociedad del siglo XX y que siguen muy relevantes en la actualidad. Responde brevemente (básate sólo en el libro para este punto, excepto en los enlaces señalados) a la siguiente serie de preguntas (haciendo referencia a los científicos implicados):
4a) ¿Qué diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?
4b) ¿Qué son los Rayos X? ¿Cómo se descubrieron?
4c) ¿Qué es la Radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?
4d) ¿Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?
4e) ¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.
4f) ¿Qué es la ley de desintegración atómica? ¿Por qué sirve como método de datación geológica? Trabajo opcional: Investiga sobre el carbono-14
4g) ¿Para qué sirve un contador Geiger?
a.La fluorescencia es un fenómeno que se caracteriza por la emisión de una luz azul cuando se le estimula induciéndole una radiación externa y no emite luz cuando se le deja de enviar la radiación.
En cambio la fosforescencia es un fenómeno caracterizado por la emisión de luz verdosa incluso cuando no envia la radiación.
b. Los rayos X es una radiación producida a partir de los rayos catódicos. Puede atravesar a los cuerpos opacos y produce fluorescencia y enegrece el resto de la imagen que produce.
Fue descubierto por un cientifico alemán Roentgen cuando estaba experimentando con los rayos catódicos .
c. Radiactividad es la emisión de rayos formados a partir de la desintegración espontánea de átomos pesados.
Pueden ser:
Alfa : Formada por átomos de helio.
Beta : Formada por electrones.
Gamma : Radiación de alta frecuencia y corta longitud de onda.
La radiactividad fue descubierta por Becquerel al pricnipio y luego por Marie Curie y Joliot Curie ,y más tarde Rutherford descubrió los 3 tipos de radiactividad .
d.Fue muy importante para Becquerel porque ellos les dió la importancia a su descubrimiento , matrimonio Curie demostraron que varias sustancia tenían radiactividad y Rutherford los aplicó.
e.Los rayos X se diferencian por sus propiedades energéticas y su composición.
alfa es la que menos penetra , beta es mejor que alfa pero peor que gamma refiriéndonos a temática de capacidad de penetración .



f.La ley de desintegración atómica es una ley elaborada por Rutherford , para dinstinguir cuanto tiempo lleva la vida mediante los átomos radiactivos.

Carbono 14:
El carbono 14 es un radioisótopo del carbono. Fue descubierto en 1940 por Martin Kamen y Sam Ruben. El carbono 14 tiene 8 neutrones mientras que el carbono tiene 6, por eso le hace ser radiactivo.
El carbono 14 es producido de forma continua en la atmósfera como consecuencia del bombardeo de los átomos de nitrógeno por neutrones cósmicos. Estos son muy inestables y se encuentran mezclados con elementos no radiactivos.

Los seres vivos vamos perdiendo carbono 14 de poco en poco , como no podemos recuperarlo la cantidad sugies disminuyendo , podemos calcular edad de un ser vivo muerto , atraves del carbono 14. Se ha calculado que a los 5730 años de vida de un ser vivo el carbono 14 se ve disminuido a la mitad; pudiendo mediante unos cálculos averiguar la fecha de la muerte de cualquier ser vivo.


g. El contador Geiger es un aparato que sirve para detectar y medir la radiactividad de un objeto. Fue inventado realmente por Walther Müller, pero fue Hans Geiger quien se reconoció como el inventor de contador Geiger
http://www.youtube.com/watch?v=5TMnbt9-YM8


5. Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con Mica, sí con pan de oro y mejoró mucho con pan de platino? Comenta la frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara".
Este es el video que hemos creado: http://www.youtube.com/watch?v=eeURWQFlAD4 intentaremos subirlo de forma total; no solo con el link
Básicamente el experimento de Rutherford se basó en arrojar un haz de partículas alfa sobre una fina lámina de oro, de mica y de platino y de esta forma observar que la trayectoria de estas partículas dependía del tipo de metal utilizado en cada caso.
Para obtener las partículas alfa era necesario desintegrar el polonio, que es un metal radiactivo. Para que se formara un fino haz de partículas alfa se metió el polonio dentro de una caja de plomo, ya que este detiene todas las partículas salvo las que salen por un pequeño agujero situado en la caja. En perpendicular al agujero que hay en la caja, se coloca la lámina del metal que vayamos a utilizar. Por último para detectar la trayectoria de las partículas, se utilizó una pantalla con sulfuro de zinc que cuando una partícula alfa choca contra el produce pequeños destellos.
El átomo está formado por dos zonas: una central denominada núcleo donde encontramos la carga positiva y casi toda la masa del átomo(protones y neutrones) y otra zona exterior denominada corteza donde encontramos la carga negativa y una pequeña parte de la masa del átomo(electrones, que por cierto son 8000 veces menos pesadas que las partículas alfa).
Los electrones se mueven alrededor del núcleo a gran velocidad.
El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo, unas 100.000 veces menor.
La mica es muy gruesa, es por eso que dificulto el experimento, por lo que lo único que hicieron las partículas alfa fue deteriorar la mica. La realización de este mismo experimento con pan de oro salió bien ya que este era mucho más fino (era uno de los elementos de la época que se podía hacer en láminas más finas) y las partículas alfa pudieron atravesar el pan de oro. Y al realizarlo con platino los resultados obtenidos fueron increíbles ya que al ser el platino tan fino, la mayoría de las partículas pudieron atravesar la lámina de platino.
"Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara". Lo que hace Rutherford al decir esta frase es hacer una comparación entre lo grande y poderosa que se creía que era una partícula alfa y lo delgada y sensible que parece la lámina platino haciendo referencia a como rebotan las partículas alfa al chocar contra la lámina de platino y lo compara con un obús chocando contra una hoja de papel y que el obús rebotara.

He aquí un link donde se muestra una imagen de las paticulas alpha y su aplucación en un experimento realizado por Rutherford http://img524.imageshack.us/i/ruthexpiv1.gif/








6- Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones. ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué lo ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)? ¿Qué son las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza?

http://2.bp.blogspot.com/_VF-aQhijpus/TKUPE7BLWaI/AAAAAAAAADw/fyGp-MsibDU/s1600/MODELO+DE+RUTHERFORD.png

Para Rutherford, el átomo era una órbita de electrones girando alrededor de un núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva que posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
Rutherford enunció que los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares y la suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.
El modelo atómico de Rutherford, presentaba dos grandes problemas para haber llegado a ser aceptado. Un problema era de teoría, según el Electromagnetismo, si un cuerpo cargado (como es un electrón) describe órbitas, éste debe perder energía y por lo tanto no se mantiene, sino que caería. Sin embargo sabemos que los átomos son estables por lo que los electrones no caen.
El segundo problema que presentaba, era que mediante este modelo atómico, no se podía explicar que los espectros atómicos fuesen discontinuos, en lugar de continuos.
A Rutherford se le considera el padre de la interacción ya que gracias a sus investigaciones sabemos que gracias a la interacción nuclear fuerte la fuerza hace que los núcleos permanezcan unidos.

Existen cuatro tipos de interacciones fundamentales: La interacción gravitatoria, la interacción electromagnética, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil y son las que rigen en la actualidad nuestro universo


Interacción gravitatoria:

Sir Isaac Newton con la ayuda de Galileo, lanzó la siguiente hipótesis que más tarde se comprobaría: Los movimientos de dos cuerpos en la Tierra están regido por las mismas leyes físicas que el movimiento de los planetas. Así, en su libro Principia, expone lo que hoy es llamado ley de la gravitación universal (producto de las masas que se atraen y de la inversa del cuadrado de la distancia) y que se da en todo nuestro universo y que tiene efecto en toda partícula que tenga masa. Es la menos intensa de todas pero con alcance infinito. La hipotética partícula inmaterial que permite la interacción es el gravitón. Hipotética porque a día de hoy no se ha demostrado que sea verídica su existencia.
http://astronomos.net23.net/imagenes_voltaire/gravedadespaciotiempo.jpg
Interacción electromagnética:

Es la interacción que se establece entre partículas que poseen carga eléctrica y que se atraen o se repelen.
Las partículas interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre las partículas que están cargadas. Es decir con respecto a la anterior fuerza la condición para que se diese esta interacción sería la carga frente a la masa y la vía para que se establezca una interacción es el fotón frente al hipotético gravitón.
El electromagnetismo también tiene un alcance infinito pero es más intenso que el de la gravedad. Esto se puede observar haciendo un sencillo experimento: Si frotamos un globo contra nuestro pelo durante un rato y lo ponemos en la pared el globo se quedará adherido a la misma y no caerá. Lo cual nos dice que la fuerza establecida entre la pared y el globo es mayor que la que hace el globo caer.

Interacción nuclear Fuerte:

La interacción nuclear fuerte afecta a los quarks, y por tanto, a los hadrones(partículas con quarks). Es la más intensa de las cuatro y se denomina también interacción fuerte o interacción hadrónica. Su alcance es muy corto, y llega a reducirse a cero para distancias superiores de 10-15 m. Gracias a esta interacción se puede explicar la estabilidad nuclear y muchos procesos nucleares.


Interacción nuclear débil:

Es la más extraña de todas las interacciones. Sobre ello podemos decir que un protón tiene la capacidad de desintegrarse espontáneamente dando lugar a un neutrón. Esto contraria nuestros conocimientos de conservación de la energía por lo que los científicos investigan y deducen que el protón (+) al desintegrarse da lugar a un neutrón más un electrón y un neutrino, que hace que se conserve la carga eléctrica. Es la interacción que se encarga de desintegrar espontáneamente a los núcleos atómicos. El efecto más conocido es la radiactividad y es la base de la energía nuclear de fisión. La palabra débil viene del hecho de que su intensidad con respecto a la fuerte es 1013 veces menor. Aun así esta interacción es más fuerte que la electromagnética y que la gravitatoria.


7- Crea tu propio "escudo científico" (buscando tu propio lema científico) tal y como hizo Rutherford al ser nombrado barón.
Nuestro lema es: Lucha por tus sueños.


Y como nuestro sueño es la Física y la Química, nuestro lema es lucha por LA FÍSICA Y POR LA QUÍMICA. Nosotros vemos como un sinónimo de desarrollo el desarrollo de estas dos materias por lo tanto creemos que en la actualidad lo mejor es luchar por ellas e investigar y descubrir lo máximo que podamos en nuestra vida haciéndonos preguntas sobre lo que vemos sin dejar ninguna sin resolver.

domingo, 17 de octubre de 2010

Actividad 1 Millikan La unidad de carga eléctrica




1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluído vítreo (+) y el fluído resinoso (-).

En 1896, Symmer consideraba que la electricidad es una forma de energía que admite dos fluidos, uno positivo(+) y otro negativo (-) : fluído vítreo que es el positivo y el fluído resinoso que es el negativo .

Los fenómenos que posibilitaban que esto ocurriera se conocen desde hace 2000 años , que pusieron nombre al electrón , y de allí surgió la palabra "electricidad".

Por ejemplo , si cogemos unos globos y lo frotamos sobre la ropa , conseguimos que se electrifique y lo ponemos en la pizarra , se quedará pegado.

Os facilitamos a continuación un link en el que podeis contemplar lo descrito
http://www.youtube.com/watch?v=cAH-fmz4RCo&feature=related

2- El funcionamiento de un tubo de descarga
Debido a la diferencia de los electrodos, las descargas eléctricas del tubo producirá electrones que atraviesan el tubo . Si uno de ellos choca con algun otro electrón de la capa más externa ; puede producir energía que es capaz de arrancar un electrón de su orbital o chocar con otros electrones de otros atomos transmitiendoles la misma energía ; o puede que el electrón no gana mucha energía y no será arrancado de su orbital , pasaría a otro orbital con mayor energía
















3- El modelo de Thomson de átomo y por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.

Thomson pensaba que los electrones estaban repartidos alrededor del átomo , fue el primer modelo que dijo que los átomos eran visibles , se podían dividir en electrones .
Pero no conocía lo que era el núcleo , protón y neutrón .












Más tarde , Rutherford descubrío que el átomo tiene núcleo y era pequeño , no como lo decía Thomson y apartir de allí el modelo de Thomson ya no servía.

Según Rutherford el núcleo contiene protones y neutrones , allí es donde teniá casi toda la masa del átomo y la carga positiva . Y que un átomo tambien tenia corteza , donde estaban los electrones que giran alrededor del núcleo .




4. Millikan trabajó en la Universidad de Chicago a las órdenes de Albert Michelson. Describe brevemente el experimento por el que es famoso este investigador.
En la base de un edificio que estaba cerca del nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Está formado por una lente semiplateada o semiespejo, que parte la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo respectivamente.
Con esto se lograba enviar a la vez dos rayos de luz (que vienen de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o rutas ópticas iguales) y recogerlos en un mismo punto, donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier variación en esta velocidad (provocada por la distinta dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada, y al no detectar ninguna variación demostraron que el éter no existía.



¿Qué es el éter?
Era en algunas teorías que luego se demostró que eran inciertas, una hipotética sustancia extremadamente ligera que se creía que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido.
¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?
No, porque gracias al descubrimiento de Morley y Michelson se ha descubierto que en lo que la antigüedad se denominaba éter era inexistente.

5. ¿Podrías explicar, según el modelo de Bohr, por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite?
En el año 1913 Bohr descubrió un nuevo modelo atómico, gracias al cual años más tarde se pudo demostrar la teoría de Millikan en su modelo atómico enunció que si se aplica una energía en forma de fotón (luz) a un electrón, este pasa su orbital a uno superior, y el electrón desprende un fotón cuando pasa de un orbital a otro inferior. Por ello, se cargan negativamente y se ionizan.




6. Describe el experimento de Millikan. Propongo el siguiente trabajo opcional: realiza el experimento en esta web y presenta los resultados que hayas obtenido (gráficas, cálculos, etc...).



En el año 1923 al genialísimo Millikan le concedieron el premio nobel por el descubrir la energía de cada electrón; para ello realizo la siguiente investigación, para llevar a cabo este descubrimiento utilizó una cámara cerrada la cual tenía un agujero en uno de sus laterales en la mitad superior para colocar un atomizador, además en la mitad inferior del lateral encontramos otro agujero donde se coloca un microscopio .En el otro lateral de la camara en la que no encontramos ningún artilugio encontramos una pequeña ventana por donde los rayos X penetran y otra por la que entre la luz que ilumina las gotas. Los rayos X cargan eléctricamente (ionizan) las partículas de las gotitas de aceite.
Donde se sitúa el atomizador y encima del microscopio se encuentra situada una placa metálica horizontal cargada positivamente, y donde el microscopio se encuentra en el lugar donde está el agujero para el microscopio situamos otra placa cargada negativamente.
Llevando a cabo este proceso las gotas de aceite se podrían mantener en el aire suspendidas, contrastando la fuerza de la gravedad con la atracción magnética que habrá al cargar las gotitas de aceite negativamente con las placas que estarán cargadas una positivamente y otra negativamente.
Millikan sabía que al atravesar las moléculas por los rayos x, estas quedarían ionizadas, es decir cargadas de electricidad.Su experimento consistió en dejar caer un elemento gaseoso constituido por gotitas de aceite que caían uniformemente debido a su peso pero contrarrestado por la viscosidad del gas
A éstas gotitas les aplicaba la carga de la que habíamos hablado antes por medio de los rayos x, y las dejaba entre dos placas de metal con distinta carga (positiva y negativa) para que al contrarrestarse y tratar de atraerse, las gotitas quedaran suspendidas en el aire.

De esta forma, Millikan conocía la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y la fuerza de la gravedad cuando las gotas quedaban suspendidas, por lo que pudo determinar que la carga de la gota era:

Mg=qE

Con este experimento pronto se dio cuenta de que todas las gotas de aceite con las que había experimentado tenían una carga que siempre era múltiplo de otra carga elemental que se trataba de la carga del propio electrón.

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".
Para poder explicar que es el efecto fotoeléctrico basándonos en la teoría de Albert Einstein, primero hemos de recorrer brevemente todo lo relacionado con el efecto fotoeléctrico desde la primera persona que informó acerca de ello
La primera persona que observó el efecto fotoeléctrico fue Heinrich Hertz en el 1887; este científico informó sobre la observación, mas no pudo explicarla.




Observaciones que se hicieron acerca del en esa época todavía no explicado experimento.



Al incidir luz ultravioleta sobre el cátodo metálico (fotocátodo) se detecta el paso de una corriente eléctrica. Se trata de electro-nes que abandonan el cátodo (colector) y se dirigen al ánodo a través del vacío dentro del tubo. Los electrodos se hallan conec¬tados a una diferencia de potencial de sólo unos pocos voltios.

Existía una antigua teoría que explicaba este fenómeno La teoría elecetromagnética clásica. Esta consideraba que la radiación con la mayor intensidad, la cual corresponde a ondas de mayor amplitud transporta mayor energía. La intensidad es igual a la energía que incide en cada unidad de tiempo en una unidad de superficie.



Otro fenómeno que todavía no se había explicado era que con radiaciones ultravioletas de diferentes in-tensidades, los electrones salen del metal con la misma velocidad, aunque la radiación más intensa arranca mayor número de electrones.





Con luz ultravioleta, aun siendo esta de baja intensidad, los electrones son arrancados de forma casi instantanea, la física clásica predecía un tiempo de retardo hasta que los átomos absorbieran la energía necesaria para expulsar el electrón. Con luz visible este fenómeno no se observa, aunque se aumente la intensidad de la luz y se ilumine durante mucho tiempo, como para que el átomo absorba bastante energía. Como todas las otras observaciones resultaba inexplicable.

EXPLICACION FISICA DEL FENOMENO



Para explicar este fenómeno Planck llego a la conclusión de que el traspaso de energía entre la materia y la radiación en el cuerpo negro ocurría a través de paquetes de energía. Sin embargo, no quiso admitir que la energía radiante una vez desprendida de la materia también viajaba en forma corpuscular. Es decir que siguió considerando a la radiación que se propaga como una onda clásica.



Con todas estas observaciones realizadas en 1905, Albert Einstein fue un paso más allá al explicar completamente las características del efecto fotoeléctrico, aunque para ello retomó la idea del cuanto de energía de Planck, postulando que.



La radiación electromagnética está compuesta por paquetes de energía o fotones. Cada fotón transporta una energía. Esto se traduce a que la energía es igual a la frecuencia de la radiación (v) por la constante de Plank (h) E= v . h Cuando un fotón incide sobre un metal, transfiere toda su energía a alguno de los electrones. Si esta energía es suficiente para romper la ligadura del electrón con el metal, entonces el electrón se desprende. Si el fotón transporta más energía de la necesaria, este exceso se transforma en energía cinética del electrón:
Expresado en fórmula matematica es: Energíacinética = h . v - donde Energíaextracción es la energía necesaria para vencer la unión con el metal.
http://www.youtube.com/watch?v=rL4YegyLWsQ&feature=related
Gracias a esta teoría se podían explicar perfectamente todos los hechos que no habían sido explicados hasta el momento
1. Si la frecuencia de la radiación es baja (como en la luz visible), los fotones no acarrean la suficiente energía como para arrancar electrones, aunque se aumente la intensidad de la luz o el tiempo durante el cual incide.
Para cada tipo de material existe una frecuencia mínima por debajo de la cual no se produce el efecto fotoeléctrico.



2. Si la frecuencia de la radiación es suficiente para que se produzca el efecto fotoeléctrico, un crecimiento de la intensidad hace que sea mayor el número de electrones arrancados pero esto no afecta a la velocidad de los electrones.
Aumentar la intensidad de la luz equivale a incrementar el número de fotones, pero sin aumentar la energía que transporta cada uno.
3. Según la teoría clásica, habría un tiempo de retardo entre la llegada de la radiación y la emisión del primer electrón, en cambio la teoría de Einstein predice que:
Una radiación de frecuencia adecuada, aunque de intensidad sumamente baja, produce emisión de electrones en forma instantánea.
Para la corroboración y aceptación de la teoría de Albert Einstein pasaron diez años de experimentación. Se determinó el valor de h a partir de experiencias de efecto fotoeléctrico y se encontró que concordaba perfectamente con el valor hallado por Planck a partir del espectro de radiación de cuerpo negro.
Desde ese momento los físicos aceptaron que, si bien la luz se propaga como si fuera una onda, al interactuar con la materia (en los procesos de absorción y emisión) se comporta como un haz de partículas. Esta sorprendente conducta a la que se la llamó naturaleza dual de la luz muestra que las ideas surgidas del mundo macroscópico no son aplicables al inimaginable mundo de lo diminuto.
A continuación se muestran imágenes las cuales muestran diferentes experimentos que se realizaron dependiendo en la intensidad tipo de material etc
Con rayos en el máximos grado UV se aprecian muchos electrones



Con rayos violetas; azules, morados empiezan a aparecer cantidades considerables de electrones





Con rayos rojos no se aprecian los electrones



Con voltaje negativo los electrones retornan a su punto de origen.




Con menor intensidad observamos que se arrancan menor número de electrones



Si quieres comprobar por ti mismo estos experimento entra en la web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric


Aplicaciones de esta de la teoría de Albert Einstein
En la actualidad la teoría por la cual se dio el premio nobel a Albert Einstein se aplica por ejemplo al sistema por el cual los ascensores regulan el cierre o el abrir en las puertas. Un rayo es emitido desde una lámina situada en un lateral de una de las puertas llegando hasta una célula fotoeléctrica. Cuando se interrumpe el rayo, un relé impide que se cierre la puerta.




8. ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?
En cada país o centro la enseñanza se aplica de diferente manera que en otros países o centros de enseñanza o dependiendo de en que campos de enseñanza unos países o centros destacan en unos aspectos sobre otros; por ello es recomendable pasar algunos años en centros de investigación diferentes, aunque a veces el estudiar en otros países o centros no se debe a diferentes modos de enseñanza si no para conocer el modo de pensar de razonar y pensar de otros científicos que fueron y por tanto están acostumbrados a un modo de enseñanza diferente a la de su centro.
9. ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica? Para poder responder a esta pregunta he considerado de mucha importancia el definir o explicar que es un libro de divulgación científica. Habiendo buscado previamente las definiciones de texto divulgación y científico, podremos decir que un texto de divulgación científica es aquel texto cuyo fin o propósito es poner al alcance de cualquier persona que los lea temas relativos a la ciencia. Tras esta breve definición me atrevería a dar mi opinión. Es recomendable leer libros de divulgación científica ya que realizando una lectura de interés personal se adquieren conocimientos de la física, experimentos realizados con ella y aplicaciones de la misma. De esta manera podremos apreciar la evolución de nuestro mundo y a así conocerlo en mayor medida. Los humanos creemos que sabemos todo acerca del lugar en el que vivimos pero en realidad somos simples minúsculos constituyentes del todo. Es de buen sabidos que existen muchas más razones por las que es bueno leer este tipo de textos, más lo que realmente es importante es que al leerlos adquiriremos un exquisito saber el cual rellenará la parte de nuestro cerebro que rellena de ignorancia esta.

10. Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico (Thomson, Rutherford o Bohr) y cuelga en tu blog un reportaje gráfico de él (foto, vídeo o vídeomontaje).
Vamos a representar el modelo de rutherford el cual estará en youtube para poder verlo; aquí adjuntamos el link.
http://www.youtube.com/watch?v=LNlmzWI6wMo
Además de el video estar en youtube estará en el blog.

domingo, 26 de septiembre de 2010

Información acerca de Manuel Lozano Leyva


Manuel Lozano Leyva nación en Sevilla en el 1949. Es un físico nuclear, escritor y uno de los mejores físicos de España. En 1994 se convirtió en catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Facultad de Física de la Universidad de Sevilla y ha dirigido doce tesis doctorales además de ser autor de más ochenta publicaciones científicas. Su abuelo fué cochero de caballos por ello es un aficionado a la hípica y en la actualidad cría y doma caballos deportivos. Manuel Lozano Leyva
ha escrito muchas novelas entre ellas De Arquímedes a Einstein y además ha realizado una serie de divulgación científica de trece capítulos para televisión.
Este físico es muy importante además ha realizado muchas investigaciones destacables; si ustedes quieren informarse más sobre este autor consulten su página web personalizada.
http://www.manuellozanoleyva.com/

Análisis de la ilustración de la portada del libro: Explica qué te sugiere.




En la portada observamos una fotografía en la que einstein se encuentra en la bañera en la que supuestamente arquímedes descubrió el principio fundamental de la hidrostática. La fotografía es como un segundo titulo es decir el libro se llama de arquímedes a einstein y en la foto aparece einstein en la bañera de arquímedes lo que nos quiere hacer ver es que aun viniendo de épocas distintas los grandes físicos están relacionados por sus grandes dotes de investigadores, también nos hace una pequeña explicación de lo que vamos a ver en el libro, esto es una muestra del hilo conductor que va a tener este libro .