En este blog podreis encontrar los trabajos sobre el libro De Arquímedes a Einstein, escrito por Manuel Lozano Leyva, realizados por Eva Navarro, Felipe Campos y Daniel Sánchez de 4ºESO A.

5 dic 2009

Capítulo 2: "El núcleo atómico"

ACTIVIDAD 1:

Es muy importante que los científicos de renombre formen a los jóvenes en las universidades. Les da a estos últimos la posiblidad de trabajar en importantes proyectos, (Geiger y Mardsen, alumnos de Rutherford, construyeron el aparato lanzador de rayos Alpha y luego fueron ellos los que firmaron el artículo que revelaba la existencia del núcleo atómico) teniendo la posiblidad de compartir experiencias con profesionales altamente cualificados. En la actualidad, se cree que la física es una carrera sin salida profesional, sin embargo, en el siguiente gráfico se comprueba que ésta es una afirmación absolutamente falsa.



Las universidades españolas con más publicaciones en el apartado de la física, tanto por universidad como por profesor son: "UAM", "Universidad Complutense de Madrid", "Universidad de Barcelona" y "Universidad Carlos III".

ACTIVIDAD 2:


-Física y química:

La física es la ciencia que estudia los fenómenos naturales en los que no hay cabios en la composición de la materia mientras que la química estudia la estructura y las propiedades de ésta, a la vez que los cambios que experimenta en las reacciones químicas.

-"Toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos":

Rutherford enunció esta frase para referirse a que todas las ciencias que hasta el momento se conocían debían estar basadas en la física para considerarse como tal. Es decir, o una ciencia es física o no es nada. De esta manera, según Rutherford, todos los fenómenos de la naturaleza podían explicarse medianta la física.

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

Cuando Rutherford enunció esta frase, sin duda alguna estaba muy contrariado por haber recibido el Premio Nóbel de química y no el de física como el hubiera esperado. Este hecho tiene una explicación y es que, en ese mismo año, un científico Luxemburgués llamado Gabriel Jonas Lippmann presentó una revolucionaria forma de representar colores en la fotografía mediante el fenómeno de la interferencia, que sólo podía premiarse en el apartado de física. Y como Rutherford no recibió el premio por su descubrimiento del núcleo atómico, como a priori se puede intuir, si no por estudio de la descomposición de algunos materiales radioactivos (que se acercaba más a la química que el trabajo de su colega), premiarle en éste apartado era la única forma de reconocer a ambos científicos en el mismo año.

ACTIVIDAD 3:

-Nikola Tesla:

Nació en un pueblo de Croacia en el año 1856, y murió en el año 1943 en Nueva York. Fue en físico, matemático e ingeniero eléctrico.
Sus inventos mas importantes fueron la radio, las bombillas para el generador eléctrico de corriente alterna, el motor de inducción eléctrico, las bujías y el control remoto.




Generador de corriente eléctrica





Tubo numerosas disputas con Edison, ya que Nikola defendía la corriente alterna y Edison la corriente continua.

ACTIVIDAD 4:

A) Fosforescencia y Fluorescencia:

Ambas son dos propiedades regidas por el mismo procedimiento físico. Se caracterizan por ser capaces de transformar energía (rayos X, catódicos...) en energía lumínica, pero de distinta forma: Un compuesto fosforescente es capaz de continuar emitiendo luz cuando se le retira la fuente de energía, ya que la absorbe mucho más rápido de lo que la emite. Por el contrario, en un compuesto fluorescente este proceso se realiza en milésimas de segundo y por lo tanto es incapaz de mantener la rediación de luz cuando se le retira dicha fuente de energía.

B) Los rayos X:

Los rayos X son una radiación eletromagnética producida por la desaceleración de los electrones. Fueron descubiertos por el científico alemán Wilhem Conrad Roentgen en 1895, cuando experimentaba con el tubo de rayos catódicos, muy famoso en aquella época. Comprobó que los rayos que viajaban a través del tubo a una presión bajísima (0,001 mmHg) hacían que el ánodo produjera una fluorescencia que era capaz de atravesar ciertos cuerpos opacos. Los llamó rayos X porque en aquel momento ne tenía noción de lo que acababa de descubrir.
.


C) La radioactividad:

Es un fenómeno físico por el cual algunos objetos o elementos químicos (llamados radioactivos) son capaces de producir o bien rayos electromagnéticos (rayos X, rayos Gamma) o bien corpusculares. (Núcleos de helio, electrones, protones...)
Fue descubierta por Becquerel, cuando intentaba obtener un efecto semejantes al de los rayos X trabajando con la fluorescencia que emitían las sales de uranio. Marie Curie y Pierre Curie continuaron con las investigaciones de Becquerel, concluyendo que la radioactividad se trataba de una propiedad química de determinados elementos, y no una reacción química como se pensaba hasta entonces. El matrimonio descubrió varios elementos radioactivos, como por ejemplo el radio y el polonio.



D) Marie Curie, Pierre Curie y Ernest Rutherford:

Sin ninguna duda, el trabajo de estos los Curie fue determinante para completar la teoría de la radioactividad de Becquerel. Continuaron con sus investigaciones (aparacadas porque se pensaba que la radioactividad no servía par nada) y sobre todo desmontaron lo que anteriormente éste había afirmado, que el uranio era el único elemento que emitía radioactividad, descubriendo otros materiales como el Radio o el Polonio. En el año 1903 los tres científicos recibieron conjuntamente el Premio Nóbel de Física.

Ernest Rutherford continúo estudiando el fenómeno radioactivo, concluyendo que los rayos que se emitían eran de dos clases distintas: Alpha y Beta.
Utilizando estos rayos poco después desarrollaría junto con sus discípulos Geiger y Mardsen el aparato que le spermitiría descubrir el núcleo atómico.



E) Alpha, Beta y Gamma:

-Radiación Alpha: Radiación compuesta por núcleos ionizados de helio formados por dos protones y dos neutrones. La carga eléctrica de cada núcleo es de +2.

-Radiación Beta: Radiación compuesta por electrones desprendididos del la corteza del elemento radioactivo. Su carga eléctrica es de -1.

-Radiación Gamma: Radiación electromagnética formada por fotones que emite un cuerpo radioactivo.


F) Ley de desintegración atómica: (pinchando en el link se accede a una aplicación explicativa)

En 1902 Ernest Rutherford sugirió que el ritmo con que una sustancia radiactiva emitía partículas radiactivas disminuía exponencialmente con el tiempo. Su expresión matemática es la siguiente:

N(t).... número de núcleos radiactivos en un instante t

dN ..... número de desintegraciones en el tiempo t

-dN = lambda N dt

dN / N = - lambda dt

N = N0e-lambda t

N = N0e-lambda t


Donde N es el número de núcleos que quedan sin desintegrar, N0 es el número de núcleos iniciales, y N0 - N es el número de núcleos desintegrados. La constante lambda es la constante de desintegración.

En la actualidad esta ley se utiliza para la datación radiométrica de muestras. Se puede conocer la edad absoluta de éstas analizando la proporción de un isótopo padre y un isótopo hijo de los que se conoce su vida (Ej: Rb/ Sr). Para analizar muestras orgánicas se utiliza la datación por radiocarbono, basada en observar la concentración del isótopo Carbono 14 en los tejidos. Este isótopo se forma en la atmósfera y queda depositado en las plantas, sirviendo de alimento para los animales.

G) El contador de Geiger:

El contador de Geiger fue el primer aparato medidor de la radioactividad de un objeto. Fue inventado en 1908 por Ernest Rutherford y su discípulo Hans Geiger y en un principio sólo medía la emisión de partículas Alpha. En 1928 Geiger junto a Walthe Muller desarrollaron el mecanismo para que fuera capaz de medir un mayor número de radiaciones ionizantes. El modelo que utilizamos en la actividad fue creado por Sidney H. Liebson en 1947.



ACTIVIDAD 5:




-El experimento de Rutherford:

Consistió en bombardear con partículas alfa (de carga positiva) una lámina muy fina y observar que la mayoría de las partículas alfa eran capaces de atravesarla en línea recta, pero que una pequeña parte de ellas atravesaban ésta lámina con otro ángulo o incluso rebotaban en dirección a la fuente de partículas.









El experimento sólo funciona con láminas muy finas compuestas por elementos de átomos muy grandes. Rutherford consiguió llevar acabo satisfactoriamente el experimento con láminas de oro y platino, pero no con la mica.






-"Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara"
:

Esta frase se refiere a que a la velocidad que Rutherford lanzaba las partículas Alpha, la lámina debería tener alguna parte de una masa y una consistencia muy superiores a las que hasta entonces se pensaba que poseían los átomos, ya que si no, era completamente imposible que se cumpliera el experimento que se estaba realizando.

ACTIVIDAD 6:



El modelo de Rutherford era como un sistema solar en miniatura en el que el núcleo era muy pequeño y estaba formado por partículas cargadas positivamente a las que llamó protones, alrededor del cual giraban las particulas de carga negativa (electrones). La limitación de su modelo estaba en que para él los protones tenían una masa 2000 veces superior a la de los electrones, ya que sus experimentos no eran capaces de revelar que hubiera otro tipo de partículas en el núcleo.


Al equipo de Rutherford se le considera el padre de la interacción nuclear ya que fue él el que descubrió que los protones, aunque todos fueran de la misma carga, estaban concentrados en el núcleo y que a su alrededor se situaban los electrones de carga negativa que eran atraidos por el núcleo de protones, manteniendo la estructura del átomo. Si no existiera dicha iteración, los protones, al tener todos carga positiva no podrían estar localizados tan próximos formando el núcleo, porque se repelerían.


Las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza son :


· La eléctrica, que mantiene unidas cargas de distinto signo y repele las cargas de igual signo eléctrico.


· La de la gravedad, que hace que los cuerpos de mayor masa atraigan a los de masa inferior.


· La magnética, que actua entre cargas eléctricas en movimiento.


· La nuclear, que es la que se da en el núcleo entre protones y neutrones para mantener el nucleo compacto.


ACTIVIDAD 7:



10 oct 2009

Cápitulo 1: "La unidad de carga eléctrica"


ACTIVIDAD 1:

Hipótesis de Symmer: "Que admite dos fluídos muy tenues: el uno positivo o vítreo, y el otro negativo o resinoso, de propiedades antagonistas que se neutralizan al combinarse."

Symmer utilizó los términos "Vítreo" y "Resinoso" para referirse a dos de los objetos que utilizó para llevar a cabo sus experimentos: Una varilla de vidreo y un trozo de ambar.
La porción de ambar (Equivalente al globo en la foto), al frotarse contra un trozo de lana
(Jersey), se carga negativamente, ya que los electrones encuentran esta nueva superficie niveles energéticos más favorables. Esto provoa que el globo que incialmente es neutro, se quede pegado a la superficice que le ha trasladado los electrones.
El proceso inverso se produce cuando frotamos la varilla de vídreo contra un trozo de seda. El objeto que ahora traspasa los electrones es la varilla, quedándose cargada positivamente. De igual manera, los dos objetos se quedan pegados al poseer cargas eléctricas opuestas.


ACTIVIDAD 2:


Un tubo de descarga (o "Tubo de rayos catódicos") es un aparato de visualización inventado por un científico alemán llamado Carl Ferdinand Braun en el año 1897.

Su funcionamiento es el siguiente:

-Se colocan en los extremos de una ampolla de cristal dos placas metálicas. Se conectaba una batería a cada una de estas placas: Una quedaba cargada positivamente (Ánodo) y otra negativamente (Cátodo).

-Cuando el circuito se cerraba, el gas que quedaba dentro de la ampolla se convertía en un chorro de luces de colores. A cuanta menos presión se sometía al gas, más conductividad demostraba éste. Experimentos posteriores demostraron que el chorro viajaba desde el cátodo al ánodo. (Se colocó una placa entre los dos polos y se comporbó que la sombra se arrojaba sobre al ánodo)

Tiempo después, el científico inglés Joseph John Thomson probó a extraerle al gas la mayor cantidad de presión posible. Comprobó que al desneutralizar los campos magnéticos y eléctricos de la ampolla, el chorro de luz se desviaba.

Actualemente, el tubo de rayos catódicos se utiliza, por ejemplo, como cartel luminoso. (Luces de neón)





ACTIVIDAD 3:

El modelo atómico de Thomson, fue propuesto por el mismo científico que descubrió los electrones en el año 1904. En este modelo, el átomo estaba formado por una superficie cargada positivamente neutralizada por los electrones que se encontraban dispersados dentro e ella. Fue superado por el modeo de Ernest Rutherford poco tiempo después, ya que un átomo con esa estructura sería muy inestable (no podría formar materia) ya que carecería de nucleo y todos los electrones podrían desprenderse libremente (Siguiendo el modelo actual, sólo se intercambian los electroenes de valencia).




ACTIVIDAD 4:

Albert Abraham Michelson es famoso por el experimento que realizó junto a Edward Morley, el cual constituyó la primera teoría en contra de la existencia del éter.

El experimento consistía en:

-Construyeron el aparato conocido como "Interferómetro". Éste estaba formado por una lente semiplateada que dividía un haz de luz en dos, redireccionándolos en dos caminos óticos perpendiculares.
-Se colocan dos espejos, uno en cada camino óptico de los haces de luz, a la misma distancia del espejo semireflectante.
-Los dos haces de luz son reflejados por los espejos, y redireccionados al espejo semireflectante otra vez.
-Cualquier apreciada en el momento de impacto contra el espejo semireflectante de los dos haces de luz, sería atribuída al movimiento del éter.

El éter constituía en algunas teorías antiguas, una sustancia extremadamente ligera que impregnaba todos los espacios vacíos del universo. En la actualidad. su existencia no se admite científicamente, ya que fue el experimento de Michelson descrito anteriormente el que desmontó esta teoría, ya que todos sus resultados fueron negativos al no encontrarse diferencia en el momento de impacto contra en espejo semirreflectante de los dos haces de luz.


ACTIVIDAD 5:

Según el modelo atómico de Bohr, el átomo está formado por un núcleo con carga positiva, y un número X de electrones con carga negativa orbitando a su alrededor.
En el experimento de Millikan, al infundir al interior de la cámara rayos X, éste chorro de electrones se uniría a la capa de valencia de los átomos de aceite, ionizando a éstos negativamente.

ACTIVIDAD 6:

Experimento de Millikan: "La unidad de carga eléctrica"

Este es el proceso que siguió Millikan para realizar su experimento:

-Construyó el siguiente aparato:














-Pulverizó gotitas de aceite desde la parte del aparato cargada positivamente hacia la parte negativa. En este momento del experimento el circuito eléctrico está esconectado.
-Se conecta el circuito eléctrico, ionizando el interior de la cásula mediante la irradiación de rayos X.
-Se busca el punto de radiación en el que las gotas de aceite queden suspendidas en el interior de la cápsula.
-A través del telescopio, se analiza la gota de aceite y se mide su carga eléctrica. Millikan concluyó que el múltiplo mínimo de electricidad con el que quedaban cargadas las gotas de aceite era 1.6 · 10^-19.


ACTIVIDAD 7:


El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se ilumina con radiación electromagnética.











Los fotones incidentes son absorbidos por los electrones del medio, dotándoles de energía suficiente para escapar de éste.

Fue descubieto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, aunque la explicación teórica solo fue hecha por Albert Einstein en 1905.


ACTIVIDAD 8:

Pienso que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron porque de este modo pueden aprender más cosas que han descubierto otros científicos, o cosas que ellos han visto ya desde el punto de vista de otras personas, y de esta forma enriquecer sus conocimientos y aprender cosas nuevas, y tambien compartir sus conocimientos con la gente de los otros centros de investigación, favoreciendo los conocimientos y la investigación de todos.

ACTIVIDAD 9

Es recomendable leer libros de dibulgación cintífica porque tratan temas científicos en mayor profundidad que lo trataría un libro de texto normal, y gracias a esto puedes saber mas de temas interesantes y saber mas sobre cosas que en un libro de texto no aparecerían, y de una forma mas atractiva para leer.


ACTIVIDAD 10:

Esto es una representación del modelo atómico de Thomson sobre un corcho rosa y con chinchetas de colores.

El círculo de chinchetas redondas son los límites del átomo con una forma circular, el fondo rosa del corcho es la carga positiva, y las chinchetas de colores más transparentes representan la carga negativa.




7 oct 2009

Los Diez Esperimentos Más Bellos De La Física

Este libro recoge en su interior diez esperimentos que se han ido realizando a lo largo de la historia por diferentes científicos.
Estos diez esperimentos fueron elegidos a partir de una encuesta que realizo en historiador de la ciencia Robert Crease, eligiendo para realizarlo una revista de gran difusión en Estados Unidos llama Physics World.

Este libro nos puede conducir a una mayor cultura en el mundo de la ciencia, explicandonos diez de los más importantes experimentos de la historia de una forma atractiva y escritos para que los entendamos.
Es importante conocer el mundo de la ciencia porque es algo que nos rodea, que esta siempre con nosotros en todas la situaciones, y gracias a los experimentos de este libro podremos descubrir por qué ocurren las cosas, quienen fueron quienes las descubriero, y muchas preguntas que siempre nos vienen a la cabeza pero que no somos capaces de resolver por nosotros mismos.

Uno de los experimentos que conocemos mejor de este libreo es el que aparece en la portada, aunque en ella salga Einstein en lugar de Arquímedes. Aquí dejor un video de la teoría de Arquímedes.







De este libro conozco a alguno de los científicos como Arquímedes, Galileo, Newton, y Einstein.

-La ilustración de la portada es una imagen que representa de una forma divertida el título del libro (De Arquímedes a Einstein): la bañera de la teoría de Arquímedes, y dentro de ella en lugar de encontrarse este mismo, se encuentra Einstein.




-El autor de este libro es Manuel Lozano Leyva, es uno de los físicos nucleares más conocidos de toda españa. Actualmente es el director del departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Sevilla. Hizo la tesis doctoral en Oxford y trabajó en el Instituto Neils Borh Copenhgue, Universidad de Munich. Ha formado parte de la junta directiva de la Real Sociedad de Física y es representante de España en el comité europeo de Física Nuclear.




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