domingo, 27 de marzo de 2011

DE ARQUIMEDES A EINSTEIN, PRINCIPIO DE LA HIDROSTÁTICA

DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN:
 Principio de la hidrostática


1. Dinamómetro: es un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fué inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza, ya que ésta sirve para medir masas, pero lo podemos comparar con la báscula. Los dinamómetros pueden ser tanto tradicionales como digitales.


 
2.Balanza: es un instrumento utilizado para medir masas. Su grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Existen actualmente dos tipos de balanza: balanzas tradicionales (como la que tenemos en el dibujo) y balanzas modernas que son las más usadas actualmente y nos indican la masa con cifras. Existen a su vez dos tipos de medidas dentro de la balanza moderna, podemos medir las masas con kilogramos (kg) o bien con gramos (g).
Su precisión es relativa, dependiendo de lo que queramos medir. Si queremos medir una pieza de un tamaño grande o mediano podríamos decir que se trata de un aparato preciso, sin embargo, al querer medir una pieza pequeña, nos damos cuenta que la precisión de éste instrumento no es elevada.

 
3.Calibre: es un instrumento que se utiliza para medir dimensiones de objetos pequeños y dar medidas exactas. Posee divisiones equivalentes a 1/16 pulgadas, además está eqipado con dos escalas diferentes, la superior en pulgadas y la inferior milimétrica. Fue inventado por el norteamericano Joseph R.Brown en el año 1851 y fue el primer instrumento práctico que se utilizaba para realizar mediciones de precisión y se vendía a un precio asequible.


De éste modo, deducimos que un aparato es muy preciso cuando es capaz de alcanzar un alto número de decimales, dándonos así más información acerca de lo que estamos midiendo. Por el contrario, la exactitud conlleva precisión y veracidad, que acierta a su vez con la medida


2. La masa se mide en kilogramos (kg), el peso se mide en newtons y el volumen lo medimos en metros cúbicos o en litros. De éstas tres magnitudes, la única fundamental es la masa, las otras dos (el peso y el volumen) son magnitudes derivadas.
De éste modo, la ecuación de dimensiones para la masa sería:
F= m·kg·s-2

3.  A continuación calcularemos la masa de cada una de las bolas de metal utilizando para ello la fórmula Peso= masa x gravedad. Después de haber calculado la masa, compararemos nuestros resultados con el de las imágenes.

BOLA GRIS
P=m x g      P= 0.0685 x 9.8= 0.67N         0.67= masa x 9.8
g= 9.8 m/s^2                        masa= 0.67/9.8= 0.0683kg
m= 68.5 g    68.5 g x 1kg/1000g= 0. 0685kg      0.0683kg x 1000g/1kg= 68.3g
1000g = 1kg
El resultado que hemos obtenido de la masa de la bola gris ha sido de 68.3 gramos, un resultado muy aproximado al que se da en la balanza.

BOLA NEGRA
P=m x g    P= 0.023 x 9.8= 0.225N        0.225= masa x 9.8
g=9.8 m/s^2                        masa= 0.225/ 9.8= 0.023kg
m= 22.5g    22.5g x 1kg/1000g= 0.023        0.023kg x 1000g/1kg= 23g
La inexactitud de los resultados en los dos casos es distinta a los resultados de la balanza se deben especialmente a que nosotros hemos empleado un mayor número decimales. 
Cuantos más decimales se cojan, mayor exactitud habrá en el resultado.


4. Una vez obtenido los resultados de las masas, procederemos al cálculo del volumen y la densidad de las bolas.
Como las dos bolas tienen el mismo diámetro, el volumen será el mismo:
Volumen= 4/3 x 3.14 x radio^3
Radio= 1.26 cm
V= 4/3 x 3.14 x 1.26^3= 8.48cm^3
Sin embargo, las dos bolas carecen de la misma masa, como hemos comprobado en el punto anterior. Dado que las masas son distintas, la densidad de cada una de ellas también lo será. A continuación se muestran los cálculos, los cuales verifican que la densidad es diferente.
BOLA GRIS                BOLA NEGRA
Densidad= masa/ volumen        Densidad= masa/ volumen
D= 68.3/ 8.48= 8.05 g/cm^3    D= 23/ 8.48= 2.7 g/ cm^3






5.Los valores teóricos de las bolas los podemos calcular aplicando la fórmula del Principio de Arquímedes, que dice así : EMPUJE = V x D x G

Datos:
  • V (Volumen del cuerpo)
  • D (Densidad del fluido)
  • G (Gravedad- en la tierra 9,81)
  • N (Newtons)
  • E (Empuje)


Valores teóricos
-Bola plateada:
E=8,37cm3 x 1g/cm3 x 9,81 m/seg2 ----- E=82,10g x m/seg2 (Esta operación debemos pasarla a  kilogramos ya que está en gramos, por lo que debemos dividir 82,10/1000= 0,0082 N)
-0,0082 N

-Bola negra:
E=8,18cm3 x 1g/cm3 x 9,81 m/seg2 -----E=80,24g x m/seg2 (En este caso debemos hacer lo mismo que con la bola plateada. Debemos pasar de gramos a kilogramos y lo haremos dividiendo 80,24/1000= 0,08 N)
-0,08 N

Valores experimentales

Los valores experimentales los obtenemos a partir de los datos sobre la masa de cada bola. Restamos la masa inicial, cuando todavía no hemos sumergido bola en el agua, a la masa final, cuando la bola ya está sumergida en el líquido.

Bola plateada:
E=0,67N- 0,59N= 0,08N

Bola negra:
E=0,22N- 0,14N= 0,08N

Como podemos observar, no hay diferencias visibles entre los resultados obtenidos y los valores experimentales, por lo que se puede afirmar que las hipótesis aportadas por el Principio de Arquímedes son correctas.



Paula Escusol
Julián Valentín
Eduardo Yunquera

sábado, 29 de enero de 2011

Trabajo voluntario capítulo 10

1. La edad del Universo se ha podido averiguar de distintas maneras:
  • WMAP: es una sonda de la NASA que estudia el cielo y mide las diferencias de temperatura en la radiación de fondo de microondas. Su objetivo es comprovar las teorías sobre el origen y la evolución del universo.



  • Edad basada en el ciclo CNO: ya que ciertos estudios han determinado que el ciclo CNO es dos veces mas lento de lo que se creía, con lo que el Universon podría ser mil millones de años mas viejo de lo que se creía.








2. Una onda en física es la propagación de alguna propiedad (densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético) que se propaga a través del espacio. Así, el medio perturbado por dicha onda puede ser: agua, aire, un trozo de metal o simplemente el vacío.
Los parámentros que definen a una onda son: la cresta (que es al punto más alto dentro de la onda), el periodo (el tiempo que tarda la onda de ir de una cresta a otra), la amplitud (que es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda), la frecuencia (que es el número de veces que se repite la vibración), el valle (el punto más bajo de una onda) y la longitud de onda (que es la distancia existente entre dos crestas del mismo tamaño).



3.  Albert Einstein: ‘’ Dios no juega a los dados’’
Creemos que esta frase que dijo Albert Einstein en su día explica que si podemos predecir el futuro o este es arbitrario y aleatorio. En el pasado, el mundo parecía aleatorio. Las inundaciones o las enfermedades parecían ser un hecho aleatorio sin razón alguna. Para responder a dichos hechos, se propuso como respuesta la aparición de unos seres sobrenaturales que se comportaban de manera impulsiva.
Mucho más tarde, se llegó a la conclusión de que la causa de todos aquellos fenómenos naturales no era más que de la propia naturaleza. A esta conclusión se llegó gracias a la ciencia.
4.  La causalidad postula que todo efecto o evento siempre tiene una causa. El principio de causalidad se utiliza para la búsqueda de leyes, para luego asignar a cada causa su efecto.
La causalidad llegó a su punto más alto gracias a la afirmación de Laplace, un astrónomo y físico francés. Laplace afirmó que si se conoce el estado actual del mundo con total precisión, se puede predecir cualquier efecto que ocurra en el futuro.
El determinismo es una doctrina filosófica que explica que todos  los acontecimientos físicos están causalmente determinados por la cadena causa consecuencia. Hay dos tipos de determinismo, dependiendo del grado de fuerza.
  1. El determinismo fuerte. En el se sostiene que no existen sucesos aleatorios. Y además se puede predecir el futuro de los sucesos, aunque no en todos los casos, mediante el presente.
  2. El determinismo débil. Sostiene que es la probabilidad lo que está determinada por los hechos presentes.


5. Nosotros sabemos que un objeto existe o está ahí porque podemos verlo, pero eso no quiere decir que por no mirar el objeto no tenga que estar ahi. Claro que está, sólo que nosotros no lo miramos y eso es lo que hace que nos preguntemos: si no lo estoy mirando, ¿cómo se si está ahi?Con el avance de la ciencia que tenemos en nuestros tiempos, sabemos que el movimiento del Sol, de la Tierra y de la Luna pueden hacer que en algún momento concreto la luna no se vea, lo que nosotros llamamos luna nueva. Esto se debe a que la luz del Sol no llega a la luna por la posición en la que se encuentra.
6. Cuando lanzamos unas canicas y ponemos una rendija en su trayectoria las canicas pasarán por esa rendija dejando una franja con las canicas que hemos lanzado.

Si en vez de una rendija ponemos dos y disparamos las canicas, unas pasarán por una rendija y otras pasarán por la otra, dejando así dos franjas diferentes de canicas.

Cuando en vez de canicas usamos agua, las ondas que provoca el agua al pasar por la doble rendija hacen que las partículas del agua choquen entre ellas y en vez de dejar dos franjas dejen muchas mas.
Cuando queremos lanzar electrones, observamos que el efecto que estos han producido sobre la tabla en la que impactan es el mismo que el que produció el agua; los electrones se separan e impactan aleatoriamente ya que rebotan unos con otros.
Cuando intentamos observar porqué los electrones actúan igual que el agua y no igual que las canicas, el electrón adopta un proceso totalmente distinto, actúa igual que las canicas.
De esta forma al científico se le plantea un nuevo dilema que le deja totalmente perdido y que no sabe como resolver.


Trabajo realizado por:
 Paula Escusol, Julián Valentín y Eduardo Yunquera

lunes, 15 de noviembre de 2010

Rutherford, el núcleo atómico

RUTHERFORD:


1. El  hecho de que los investigadores científicos formen a los futuros estudiantes me parece una idea magnifica ya que así los futuros científicos que son instruidos por los investigadores en cuestión, aprenderán todo lo que dicho investigador ha llegado a descubrir y  los errores que ha cometido para que el futuro científico no los vuelva a cometer.
2. Las diferencias entre la física y la química son que la física es una ciencia que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía así como sus interacciones. Sin embargo la química es la ciencia que estudia la composición, la estructura y las propiedades de la materia así como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas.
“He cambiado muchas veces en mi vida pero nunca de manera tan brusca como en ésta metamorfosis de físico a químico”  ésta frase del científico neozelandés Ernest Rutherford se debe a que para él la química estaba un punto por debajo de la física, sin embargo al recibir el premio nobel de química lo único que se permitió comentar fué ésto.
“Toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos” ésta otra frase de Ernest Rutherford en la que él mismo se contradice ya que según él detectar y contar alfas individualmente se parece más al coleccionismo de sellos que a la física, y ésto es lo que continuamente les decía a sus alumnos. Y para colmo ese mismo año le otorgaron el premio Nobel de química.
En el año 1908 le entregan a Ernest Rutherford el premio Nobel de Química por sus investigaciones sobre la desintegración de los elementos y la química de las sustancias radiactivas. Sin embargo su descubrimiento más importante no fué ese. Como solía suceder en la historia de la física del siglo XX el experimento más importante de Ernest Rutherford ocurrió tras ser galardonado con el premio Nobel, el chorro de partículas alfa lanzado contra una finísima lámina de oro, lo que le pemitió llegar á un nuevo modelo atómico.
3. Nikola Tesla nació en Croacia el 10 de julio de 1856 y murió en Nueva York en el año 1943. Fue un inventor, Ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico y uno de los promotores más importantes del nacimiento de la electricidad comercial. Se lo conoce, sobre todo, por sus numerosas y revolucionarias invenciones en el campo del electromagnetismo, desarrolladas a finales del siglo XIX y principios del siglo XX.

Tras su demostración de comunicación inalámbrica por medio de ondas de radio en 1894 fue ampliamente reconocido como uno de los más grandes ingenieros eléctricos de América. Gran parte de su trabajo inicial fue pionero en la ingeniería eléctrica moderna y muchos de sus descubrimientos fueron de suma importancia.

Entre sus inventos más importantes están la radio, las bobinas para el generador eléctrico de corriente alterna, el motor de inducción (eléctrico), las bujías, el alternador, el control remoto... Pocos de estos ingenios son reconocidos como suyos por el público general.

Edison contrató a Tesla con el fin de que mejorara los diseños de sus generadores de corriente continua. Tesla se dedicó a esta tarea durante casi un año mientras que en el proceso proporcionaba a Edison diversas y lucrativas nuevas patentes. Pero cuando Tesla alcanzó sus objetivos Edison se negó a pagarle la recompensa prometida de 50.000 dólares lo que hizo que Tesla dimitiera disgustado y decepcionado por el que hasta entonces había sido su héroe.

En 1909 el italiano Marconi gana el premio Nobel por su aparato de radio que sin embargo utilizaba hasta 17 patentes tecnológicas propiedad de Tesla para transmitir la primera señal de radio que cruzó el Océano Atlático en 1901. No fue hasta 1943, una vez muerto Tesla, cuando la Corte Suprema reconoció la prioridad de Tesla sobre la patente de la radio.



4.
A) La fosforescencia y la fluorescencia son dos tipos de fenómenos naturales denominados luminiscencia. Provienen de dos clases de minerales o incluso de distintos tipos de sustancias orgánicas.
Las sustancias fluorescentes son aquellas que emiten una extraña luz azulada al ser estimulada por radiación externa (ultravioleta, rayos x) la cual es invisible para el ojo humano. En cambio las fosforescentes son aquellas otras que emiten una luz verdosa incluso cuando ya no están siendo estimuladas por ninguna luz externa, es decir aquellas en las que la luz persiste, ya que han absorbido y almacenado energía la cual la expulsan posteriormente.

En este video nos viene muy bien explicado la diferencia entre fluorescencia y luminiscencia: http://www.youtube.com/watch?v=d5ugY9zZIIs

B) Los rayos x son unas radiaciones electromagnéticas invisibles que poseen la cualidad de poder atravesar ciertas sustancias como la piel, tejidos, hojas de aluminio o papel. Fueron descubiertos por el cientifico Röntgen en el año 1895.


C) La radiactividad es la emisión de energia por la desintegración de núcleos de
átomos inestables. La energía emitida son partículas con carga eléctrica u ondas electromagnéticas, que ionizan el medio que atraviesan. Una excepción lo constituye el neutrón, que no posee carga, pero ioniza la materia en forma indirecta. En las desintegraciones radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta, gamma y neutrones.

Fue descubierta por Becquerel en el año 1896.
Varias generaciones de la familia de este científico llevaban estudiando las emisiones de luz (fluorescencia) de algunas sustancias cuando se exponían a la luz del sol.
D)  Las aportaciones del matrimonio Curie y las de Rutherford fueron muy importantes para el trabajo de Becquerel.
Hasta que ellos no aclararon que era la radiactividad Becquerel no se percató de la importancia del descubrimiento que había realizado.
Marie Curie continuo con sus estudios y fue la que sugirió el nombre de radiactividad a la emisión espontanea de partículas y radiaciones por parte de compuestos como el radio o el uranio. Murió en Francia por anemia aplásica, probablemente consecuencia de las radiaciones a las que estuvo expuesta en sus trabajos, el 4 de julio de 1934.
Rutherford estudio las radiaciones emitidas y descubrió que había tres tipos: los rayos o partículas α (alfa), β (beta) y γ (gamma).

E)
  • Rayos o partículas α (alfa): Son núcleos completamente ionizados de helio.
  • Su núcleo está formado por dos protones y dos neutrones, por lo que la carga de este es positiva.
  • Los rayos o partículas β (beta): Son electrones emitidos a grandes velocidades.
  • Los rayos γ (gamma): Son radiaciones electromagnéticas con mucho poder de penetración.


Si los ordenamos energéticamente los mayores serían los rayos gamma que son capaces de atravesar el cuerpo humano.
Después los rayos beta que atraviesan la piel y por último los alfa que difícilmente pueden atravesar una hoja de papel.

F)  La ley de desintegración atómica consiste en la destrucción de los núcleos de los átomos de una muestra radiactiva con el paso del tiempo. Es muy utilizada como método de datación geológica ya que se puede medir el ritmo de desintegración de un núcleo, lo cual produce que la sustancia se convierta en otra nueva, y con ello determinar cuántos años de vida tiene tal sustancia.

Existe un método de datación utilizando el carbono-14. Este es un isotopo en el que está presente en todos los materiales orgánicos. Su núcleo contiene 6 protones y 8 neutrones y tiene un periodo de desintegración de 5730 años,  por esa razón es muy utilizado en la datación de materiales orgánicos.

G)

Un contador Geiger es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar.
Está formado, normalmente, por un tubo con un fino hilo metálico a lo largo de su centro. El espacio entre ellos está aislado y relleno de un gas, y con el hilo a unos 1000 V relativos con el tubo.




5. El modelo atómico de Rutherford se apoyó del de Thompson, el cual mantenía el planteamiento de que los átomos están formados por electrones, pero la explicación de Rutherford decía que todo átomos está formado por un núcleo atómico y la corteza.
Ernest Rutherford calculó que el radio de un átomo era diez mil veces mayor que su propio núcleo, de lo que se podía deducir que hay un gran espacio vacío en su interior.http://www.youtube.com/watch?v=bSEOOMs5VNU&feature=related
El experimento consistió en echar con un haz de partículas alfa una fina lámina de oro y observar como influían las láminas de distintos metales en la trayectoria de las partículas alfa. Estas se obtenían de la desintegración del polonio.
  
El polonio se colocó en una caja de plomo para así obtener un fino haz, y, a continuación, el plomo detiene todas las partículas exceptuando a las que salen de un orificio de la caja.
Para detener la trayectoria de las partículas, se utilizó una pantalla con sulfuro de zinc, la cual produce pequeños destellos cada vez que una partícula choca contra la pantalla.


El experimento mejoraba cuanto más fino fuese el producto que se utilizaba. La mica, al ser tan gruesa, dificultó el experimento. Pero todo mejoró cuando se usó el pan de oro, un producto cuyo grosor es mucho menor que el de la mica. Gracias a que el pan de oro es mucho más fino, las partículas alfa pudieron atravesar a este. Pero aún se podía mejorar más empleando un pan de platino el cual es más fino y por tanto las partículas alfa pueden atravesarle con relativa facilidad.
    "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara"
La intención de Rutherford era realizar una comparación en la cual se relacionaba dicha frase con la forma en la que la partícula alfa, la cual asemejaba ser muy potente, rebotaba contra la fina lámina de platino.


6. Como hemos dicho anteriormente, el átomo está formado por un núcleo atómico y la corteza. El núcleo, formado por protones, tenía la carga positiva y ocupaba un pequeño lugar en el átomo; y la corteza ocupaba mayor espacio en el átomo y estaba formada por electrones de carga negativa. De todas estas definiciones se podía deducir que el átomo tiene un gran espacio vacío.
Bien, pues en el modelo atómico de Rutherford había un problema, y es que los protones se repelen entre ellos mismos, por lo que no podían estar todos juntos, pero Rutherford halló la solución. Determinó que en el núcleo atómico hay otras partículas cuya carga es neutra y las denominó neutrones.
De este modo, podemos decir que Rutherford es el padre de la interacción nuclear puesto que gracias a su modelo atómico surgieron nuevas preguntas gracias a las cuales se descubrieron dos fuerzas dentro del átomo.

Las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza son las fuerzas principales en 


Las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza son las fuerzas principales en que se rige el universo. Dichas fuerzas son la gravedad, la interacción nuclear débil, el electromagnetismo y la interacción nuclear fuerte.
  • La gravedad, descubierta por Newton, consiste en la atracción producida por cada cuerpo y que varía dependiendo de la masa de cada uno de los cuerpos.
  • La interacción nuclear débil ocurre dentro de las subunidades del átomo. Su nombre proviene de que tiene un campo de fuerza menor a la de la interacción nuclear fuerte.
  • El electromagnetismo es la interacción que ocurre entre partículas con carga eléctrica. Si poseen la misma carga se repelen, y si tienen una carga diferente ambos cuerpos, entonces se juntan.
  • La interacción nuclear fuerte es la fuerza que mantiene unidos los protones con los neutrones.