GALILEO Y LA CAÍDA LIBRE DE LOS CUERPOS

En este capítulo estudiaremos las leyes enunciadas y probadas de Galileo en cuanto a la caída libre de los cuerpos:
Para ello elaboramos con los datos propuestos en el vídeo una gráfica en la que se representan la altura, es decir el espacio recorrido, y el tiempo:

Con este gráfico y los datos que ya tenemos calculamos la velocidad de cada tramo:

Si v=Δx / Δt
1º tramo v= 0,025 m ∙ 0,08 s = 0,002 m/s
2º tramo v= 0,095 m ∙ 0,08 s = 0,0076 m/s
3º tramo v= 0,15 m ∙ 0,08 s = 0,012 m/s
4º tramo v= 0,22 m ∙ 0,08 s = 0,0176 m/s
5º tramo v= 0,29 m ∙ 0,08 s = 0,0232 m/s
6º tramo v= 0,35 m ∙ 0.08 s = 0,028 m/s

La velocidad de las bolas aumenta de forma constante, es decir, estamos en un caso de MRUA en el que la aceleración constante es la gravedad.
Una ves sabemos la velocidad de cada tramos obtenemos una segunda gráfica que nos muestra la velocidad respecto al tiempo, es decir:

En el siguiente gráfico está representada la velocidad frente al tiempo, podemos observar que prácticamente se trata de una línea recta (los tramos de línea mas curvados se pueden deber a errores en cuanto a la toma de datos y a las aproximaciones de los resultados)

La línea que queda descrita en el gráfico es la aceleración, por lo tanto este gráfico cumple con las expectativas y con las deducciones que anteriormente habíamos hecho.

Mediante las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado podemos sacar la gravedad de nuestro caso,a partir de los datos recogidos en el video. Nuestro objetivos es conseguir la gravedad y lo primero que tenemos que hacer es sustituir los datos de la fórmula por los datos que ya conozcamos, como el de la distancia final (1'3 m) y la velocidad inicial que es cero. También sabemos que el tiempo final empleado por la canica desde una altura de 1,3 metros es de 0'48 s.
De este modo ya podemos despejar la aceleración que es la gravedad.

Ecuaciones del MRUA
v = v0+a (t-t0)
x = x0 +v0(t-to) + ½ ·a (t-t0)
v2-v2 =2·a·x

x = x0 +v0(t-to) + ½ ·a (t-t0)
1'3m = ½ ·a· (0,48)2 → a = 1,13/0,115 = 9'82 m/s2 → Nuestra gravedad

El dato obtenido es un dato muy aproximado al modelo teórico, puesto que solo existe un margen de error muy pequeño que posiblemente ni llegue al 1%. De este modo, en nuestro dato obtenido experimentalmente no existe una discrepancia grande. Este dato tan fiable se debe a la precisión en cuanto a la toma de datos y el procedimiento seguido sin saltarnos ningún paso.

VELOCIDAD SEGÚN LAS ECUACIONES DE CAIDA LIBRE

V = gt --> 9,8 m/s2 x 0.48s = 4,704 m/s

g= 9.8 m/s2
t = 0.48 s

VELOCIDAD SEGÚN EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

ET0 = mgh = m x 9,8m/s2 x 1,13m
ET6 = 1/2 mv2

ET0 = ET6 --> m x 9,8m/s2 x 1,13m = 1/2mv2
9,8m/s2 x 1,13 = 1/2v2
v = 4,706 m/s

Como se puede observar, el resultado de la velocidad no varia mucho haciéndolo de las dos formas.

Eratóstenes: La medida del radio de la tierra

Explicación del experimento:

El martes día 23 de Marzo, los estudiantes del curso 4ºE.S.O. del colegio base bajamos al recreo del comedor por turnos (primero los de A y después los de B), para realizar un experimento que nos permitiría hallar el radio de la Tierra junto con otros colegios de España.
Nos agrupamos por grupos de entre 4 y 7 personas para que, de todos los resultados obtenidos, hiciéramos la media y así obtendríamos un resultado común.

Cada grupo disponía de:
· Un gnomon,
· Un papel kraft (pegado al suelo con cinta adhesiva)
· Un cronómetro o un reloj
· Un bolígrafo
· Un compás
· Un metro para tomar medidas

Colocamos el gnomon en el lado largo del papel (con una marca para poder colocarlo en el mismo sitio en el caso de que se moviera, y así no cometer errores a la hora de calcular el radio). El gnomon estaba orientado al sol de forma que su sombra se plasmaba en el papel, y con el cronómetro íbamos marcando dónde estaba esa sombra cada 10 minutos.
Este proceso nos llevó 2 horas y media, y el resultado final de todas las marcas que hicimos, era una especie de arco, que indicaba el recorrido que había hecho el sol durante ese tiempo.
Unos días mas tarde, subimos todos los grupos de A y de B al pasillo de los laboratorios y el taller de tecnología. Allí, lo que pretendíamos hacer era trazar un arco con el compás a la trayectoria del sol en nuestro papel (desde el punto medio del gnomon) para ver el momento y la longitud de la sombra mínima. La circunferencia podía ser de cualquier radio, pero era necesario que cortara la trayectoria del sol en dos puntos. Una vez realizados los arcos, dedujimos que el punto mínimo estaría comprendido entre los dos puntos que cortaba el arco. Para saber cual era exactamente el punto medio trazamos la mediatriz, y después, con una regla dibujamos una linea que iba desde el centro del gnomon hasta el punto recientemente hallado.

Hecho esto, las Pequeñas Einsteins ya somos capaces de calcular el radio de la Tierra.

Elección del Segundo ángulo

Una vez realizados los procedimientos vamos a elegir el segundo ángulo que necesitamos para calcular la medida del radio de la tierra.
Lo más apropiado es elegir un colegio que se encuentre en el mismo meridiano que el Colegio Base, es decir con la misma latitud. Para ello, debemos seleccionar un colegio dentro de la lista de los colegios participantes que este situado más al norte o al sur de nuestro colegio, siendo así las medidas más exactas.


El colegio que hemos seleccionado es el IES Río de los Granados, que se encuentra en Jaén. El colegio seleccionado tiene las medidas casi exactas en cuanto a latitud se refiere.
El segundo paso era averiguar las coordenadas y la distancia entre ambos colegios a través de las herramientas de medición y de position finder de googlemaps.


Distancia entre ambos colegios --> 306 km
Colegio Base --> 41.04 º
IES Río De los Granados --> 52.25º


Una vez conocidos estos datos, ya podemos calcular el radio de la tierra.



Cálculo del Radio de la Tierra

En la imagen podemos ver que para averiguar el radio de la tierra, lo que hacemos es prolongar ambos gnomon hasta el centro de la tierra, formando se así un ángulo a, que es el que debemos averiguar. Para ello trazamos la prolongación de los rayos del sol de nuestro gnomon situado en nuestro colegio hasta que corte con la recta trazada del segundo gnomon, que es el gnomon del colegio seleccionado

a= 180º-a1- (180º-a2) = a2-a1

Por lo tanto, en nuestro caso:

52.25º-49º= 3.25º à este ángulo es la medida del ángulo alfa.



A continuación debemos hacer un fácil regla de tres.



360------------x
a-----------D x= 360·

306 /3,25º =33895,38 km



El último paso a seguir es dividir el dato obtenido anterior entre 2∏ dado que 2∏r es área de la circunferencia.


33895,38 km / 2∏ = 5397,35 radio de la tierra


El radio de la Tierra es de 6.378 Km, por lo que nuestra medida no se aleja mucho de la medida real y los errores cometidos se han podido producir por a la hora de tomar medidas y hacer cálculos.

Actividad 4: Principio fundamental de la hidroestática

Actividad 1

• dinamómetro es un instrumento que se utiliza para medir fuerzas. Lo inventó Isaac Newton. El dinamómetro es un cilindro (puede ser de muchos materiales como plástico, metal o cartón), en cuyo interior se encuentra un muelle con un gancho en cada extremo. En el gancho inferior se coloca el objeto que queremos medir. Entonces el muelle se estira y nos indica cuál es la fuerza de ese objeto en la escala marcada del cilindro. La precisión de este instrumento es de 0,02 N ya que entre 0,1 y 0,2 hay cinco rayitas de división.
  
  
• El calibre es un instrumento que sirve para medir dimensiones de objetos pequeños. El calibre consta de una regla con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra regla que nos indica la medida en una escala. La precisión del calibre es exactamente la misma que la de el dinamómetro. Es decir, 0,02 cm.
• La balanza electrónica es un instrumento muy útil en los laboratorios de hoy en día ya que su precisión a la hora de pesar objetos es muy exacta. Además, su utilización es muy sencilla: Basta con encender la balanza y colocar el objeto que queramos pesar en la superficie plana superior. Entonces nos aparecerá en la pantallita su peso (normalmente en gramos). Las balanzas electrónicas suelen medir hasta los decigramos.
  
  Lo que indica la exactitud es cómo de cerca se encuentra el valor que hemos medido del valor real. En cambio, la precisión se refiere a lo que varían los valores obtenidos de las mediciones repetidas de una magnitud. Por eso, cuanto menor sea la dispersión, mayor será la precisión.
  Para que el dinamómetro y la balanza nos den una medida exacta, debemos seguir el proceso de asegurarnos de que al no aplicar ninguna fuerza ni ningún peso, el instrumento marque el número cero.
  

Actividad 2

La unidad en que se mide el peso es en moles (M), la unidad en que se mide la masa es en kilogramos (kg) y la unidad en que se mide el volumen es en mililitros (ml).

Las magnitudes fundamentales

Las magnitudes fundamentales, son aquellas que nos sirven para, mediante operaciones matemáticas entre ellas, definir todas las demás magnitudes físicas dando lugar a las magnitudes derivadas.

El sistema internacional de unidades (SI), tiene como magnitudes fundamentales :

Kilogramo (kg) → para la masa
Metro (m) → para la longitud
Segundo (s) → para el tiempo
Kelvin (K) → para la temperatura
Amperio (A) → para la intensidad de la corriente eléctrica
Mol (mol) → para la cantidad de sustancia
Candela (cd) → para la intensidad luminosa

Las magnitudes derivadas

Estas magnitudes son la combinación de las magnitudes físicas definidas como fundamentales.
Y son las siguientes:

Volumen (v) → m3
Densidad (d) → kg / m3
Aceleración → m/s2
Fuerza → N· m/s2

Ahora, las pequeñas Einsteins vamos a hacer un pequeño estudio sobre el principio fundamental de la hidroestática, en el que observaremos dos bolas metálicas: una plateada y la otra negra.

Datos

Bola Plateada

Masa: 68,5 g

Peso: 0,68 N

Bola Negra

Masa: 22,5 g

Peso: 0,22 N

Actividad 3

Para empezar este estudio, vamos a calcular la masa de las esferas aplicando la ecuación P=mg. Para ello tenemos los siguientes datos:
Bola Negra: Peso = 0,22 N
Bola Plateada: Peso = 0,68 N

BOLA NEGRA:

P=mg
0,22 N=9,8 m/s2 ·m

0,022 kg= m

La masa de la bola negra es 0.022 kg

BOLA PLATEADA:

P=mg
0,68 =9,8 m/s2 · m

m= 0.07 kg
La masa de la bola plateada es 0.07 kg.

Mediante esta tabla podemos ver las masas cálculadas con los cálculos realizados anteriormente y las masas que nos indicaba la balanza de las bolas plateada y negra. Podemos observar que la diferencia que existe entre los dos procesos son mínimos en ambos casos. Esta pequeña diferencia se debe a que la precisión de los instrumentos utilizados no es absoluta y que en los resultados que nosotras obtenemos redondeamos hacia arriba cometiendo fallos de imprecisión.

ACTIVIDAD 4

El diámetro de las bolas es el mismo : 2,52.Y por tanto, su radio es de 1,26 cm.
Con esos datos somos capaces de calcular el volumen de las dos bolas:

La fórmula del volumen de una esfera siempre es:
Asique vamos a proceder a calcular el volumen de la bola plateada.


El volumen es de
La masa de la bola plateada es de 0,0685kg. Es decir, 68,5 g.
Con este dato podremos calcular la densidad aplicando la fórmula

Luego...

Las dos bolas tienen el mismo volumen, pero no la misma densidad ya que el peso de la bola negra es 0,0225kg (22,5gr). Asique con estos datos vamos a averiguar la densidad de la bola negra:



es la densidad de la bola negra

Hemos investigado mucho acerca de la bola plateada y hemos llegado a la conlcusión de que puede estar hecha de un material muy parecido al Gadolinio, debido a su densidad.
Y teniendo en cuenta la densidad de la última bola (la negra), creemos que puede tratarse del metal Aluminio.

ACTIVIDAD 5

EL EMPUJE

Para entender el concepto del empuje hace falta realizar una pequeña observación: cogemos un objeto y medimos se peso en newtons, imaginemos que obtenemos un resultado de 0,4 N, el mismo objeto lo sumergimos en agua y medimos con un dinamómetro su peso, el resultado es 0,31 N, ¿Qué ha ocurrido? El agua ejerce una fuerza vertical y hacia arriba que se enfrenta a la del peso del objeto, esta fuerza se denomina empuje, para calcularlo es necesaria una sencilla fórmula:

Peso real – Peso aparente = Empuje


Aplicándolo al ejemplo utilizado: 0,4 N – 0,31 N = 0,09 N


Gracias al empuje tenemos al explicación de porqué cuando nos encontramos sumergidos en agua nos sentimos menos “pesados”.

CARACTERÍSTICAS DEL EMPUJE

El empuje varía dependiendo del volumen del cuerpo sumergido, del material utilizado, de la densidad del líquido o de la profundidad. Para demostrarlo hemos llevado a cabo una serie de experiencias:

• 1º Experiencia:
  

En esta primera experiencia lo que vamos a realizar será lo siguiente, calcular el empuje que realiza un mismo líquido sobre tres cuerpos de mismo volumen pero de diferente material.

El primer cuerpo es una bola gris:


Su peso real: 0,4 N Su peso aparente: 0,31 N El empuje que realiza el líquido: 0,09 N

El segundo cuerpo es una bola rosa:


Su peso real: 0,5 N Su peso aparente: 0,41 N El empuje que realiza el líquido: 0,09N

El tercer cuerpo es una bola amarilla:

Su peso real: 0,25 N Su peso aparente: 0,16 N
El empuje que realiza el líquido: 0,09 N


Conclusión: Los cuerpos de mismo volumen sumergidos en el mismo líquido experimentan el mismo empuje.


2º Experiencia:

En esta experiencia realizaremos lo mismo que en la anterior, sin embargo los objetos que sumergiremos en el mismo líquido serán del mismo material sin embargo el volumen será diferente.

El primer objeto es una bola mediana:

Su peso real: 0,4 N Su peso aparente: 0,31 N El empuje que experimenta es de 0,09 N


El segundo objeto es una bola de mayor volumen que la anterior:


Su peso real: 0,5 N Su peso aparente: 0,37 N El empuje que experimenta es de 0,13 N


El tercer objeto es una bola de menor volumen que las dos anteriores:

Su peso real: 0,29 N Su peso aparente: 0,25 N El empuje que experimenta es de 0,04 N

Conclusión: Los cuerpos de mismo material pero diferente volumen sumergidos en el mismo líquido no experimentan el mismo empuje.


3º Experiencia:

En esta experiencia similar a la anterior los cuerpos que sumergiremos serán de mismo volumen y material, sin embargo tendrán superficies diferentes:

El primer cuerpo es una bola gris:

Su peso real: 0,4 N Su peso aparente: 0,31 N El empuje que experimenta es de 0,09 N

El segundo cuerpo sumergido es una figura rectangular:

Su peso real: 0,4 N Su peso aparente: 0,31 N El empuje que experimenta es de 0,09 N

El tercer cuerpo sumergido es una figura cilíndrica:

Su peso real: 0,4 N Su peso aparente: 0,31 N El empuje que experimenta es de 0,09 N


Conclusión: Los cuerpos de mismo material y mismo volumen sumergidos en un mismo líquido experimentan la misma fuerza de empuje aunque estos posean diferentes superficies.


4º Experiencia:

Esta vez los cuerpos sumergidos poseerán el mismo volumen y material sin embargo estarán sumergidos en diferente líquido.

El primer líquido es de densidad media, el cuerpo sumergido posee:

Un peso real de 0,4 N Un peso aparente de 0,31 N El empuje experimentado es de 0,09 N

El segundo líquido es mas denso que el anterior, el objeto sumergido posee:

Un peso real de 0,4 N Un peso aparente de 0,2 N El empuje experimentado es de 0,2 N

El tercer líquido es el menos denso de los tres, el objeto sumergido posee:

Un peso real de 0,4 N Un peso aparente de 0,35 N El empuje experimentado es de 0.05 N

Conclusión: La densidad del líquido en el que sumergimos el cuerpo afectará en el empuje siendo el mayor denso el que mas empuje realiza.


5º Experiencia:

Vamos a comprobar si la profundidad a la que se encuentra el cuerpo sumergido afecta o no al empuje.

Como se puede ver en la imagen, el dinamómetro marca el mismo peso en N tanto si el cuerpo se encuentra en el fondo como en la superficie.


Conclusión: La profundidad a la que se encuentra el cuerpo sumergido no afecta al empuje que el líquido realiza.









EL EMPUJE DE LAS ESFERAS

Una vez realizadas estas experiencias estamos preparadas para calcular el empuje de las dos esferas que venimos estudiando.

Con los datos obtenidos en el video diriamos lo siguiente:

La bola negra:

Peso de la bola: 0,22 N

Peso de la bola sumergida: 0,14 N

Empuje experimental: 0,22-0,14 = 0, 08 N

Empuje teórico: Masa ∙ gravedad

La masa la podemos sacar mediante la fórmula : D= m / V

Densidad del agua: 1g / cm3

Volumen de la esfera: 8,37 cm 3

Empuje teórico : 0,00837 Kg ∙ 9,8 m / s2 = 0,08 N.

La bola plateada:

Peso de la bola: 0,675 N

Peso de la bola sumergida: 0,59 N

Empuje experimental: 0,085 N

Empuje teórico: Dado que el volumen de ambas esferas es el mismo, el empuje que experimentan tambien : 0,08 N

Hay discrepancias en el resultado del empuje teórico y experimental de la bola negra, esto puede ocurrir porque no hayamos tomado bien los datos o porque la precisión del dinamómetro no es suficiente, sin embargo para la bola plateada los resultados obtenidos son practicamente iguales.

Rutherford, el núcleo átomico.

ACTIVIDAD 1

Creo que el hecho de que los investigadores científicos sean los propios profesores es la mejor forma para que los estudiantes entiendan la física o la química, porque quién mejor que alguien que está investigando, descubriendo y hallando nuevas propiedades de la materia y la energía para enseñar sobre esos temas.

Por ejemplo hoy en día muchos de los licenciados en CC físicas se quedan como trabajadores en la universidad, investigando, impartiendo clases o dirigiendo parte de ella, algunos de ellos son Alfredo Poves, Luisa Bausá López, Sebastián Vieira Díaz... Cada uno de ellos aporta un granito mas a los avances científicos que poco a poco van mejorando nuestras vidas.

ACTIVIDAD 2

Aunque ambas, la física y la química son ciencias que estudian la materia, la física se encarga de estudiar las propiedades de la materia y de la energía mientras que la química se encarga de estudiar los cambios internos que se producen en ella.Cuando se produce un cambio físico la sustancia sigue manteniendo su naturaleza y sus propiedades esenciales, en un cambio químico las sustancias se transforman en otras distintas.

El hierro oxidado es un cambio químico porque las partículas del hierro cogen el oxígeno del aire, es decir cambia su composición.
Sin embargo, la congelación es un cambio físico, porque no se alteran las propiedades de la materia.

"toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos"

Rutherford al escribir esta frase quiso mostrarnos la importancia que tiene la física sobre el resto de las ciencias, y no solo la importancia si no también la dificultad de entenderla, ponerla en práctica y hacer que llegue al mundo entero. Supongo que los pertenecientes al resto de las ciencias no estarán de acuerdo con esta afirmación, pero si reflexionas un minuto y piensas en todas esas cosas que poseemos gracias a la física lo pensarían un minuto más.

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

Cuando Rutherford ganó el premio Nobel a la química no pudo tener otra reacción que esta, y es que el descubrió el núcleo atómico que tiene una relación directa con la química, sin embargo el descubrimiento que hizo de Rutherford un galardonado fue una serie de experimentos que elaboró a raíz de teorías de otros grandes como Becquerel y Boldwood. Creo que es una reacción espontánea la que tuvo y es preferible a mostrar una sonrisa falsa en la cara y decir "gracias".

ACTIVIDAD 3

Nikola Tesla nació en 1856 en Croacia. Completó su carrera de ingeniero en tan solo 3 años ( era una carrera de 4 años) y decidió dedicarse enteramente a la experimentación eléctrica. En Austria estuvo experimentando con motores y energía descubriendo la necesidad de desarrollar motores y generadores de corriente alternante. Este exceso de trabajo hacía que su salud peligrara continuamente. En Budapest consiguió al fin la solución para el problema de la corriente alternante, hallando el sistema para usarla en campos magnéticos rotatorios. En 1884 partió a Nueva York con el fin de trabajar codo con codo con Edison ,en el primer encuentro Tesla causó una mala impresión a Edison, quién a pesar de ellos deició darle trabajo.

Gracias al trabajo de Tesla la compañia Edison creció y evolucionó, y es que Tesla contradiciendo a Edison dijo que la corriente alterna sería mas productiva y mas barata, por este gran descubrimiento que aportó a la fábrica mas éxito Tesla no recibió ningún reconocimiento, por esto decidió marcharse y dejar de trabajar con Edison.

Gracias al aporte económico de A. K. Brown se creó la " Tesla Electric Company" donde Tesla pudo volver a experimentar creando nuevos motores usando la corriente alterna, por supuesto. Pronto era reconocido entre los ingenieros mas importantes de NY e invitado a conferencias sobre el uso de la electricidad.

Westinghouse, un pionero en el asunto, contactó con Tesla para ver de cerca el funcionamiento de la AC y así ofrecerle un puesto como técnico en su fábrica con un buen salario, Tesla aceptó pero renunció al cabo de un tiempo para seguir experimentando él por su cuenta.

En los siguientes años descubrió al AC de alta frecuencia, el control remoto y la radiotelegrafía.

En 1915 le quisieron entregar el Premio Nobel, eso si, comartido con Edison, algunas fuentes afirman que Tesla lo rechazó, otras que fue Edison quien no quiso compartirlo... y dos años mas tarde le entregraron la medalla Edison, él la aceptó a regañadientes.

Trabajo con Hugo Gernsback durante un tiempo sobre los controles remotos. Gernsback se convirtió en un seguidor y admirador suyo y fue de los primeros en enterarse de su muerte.

Practicamente arruinado, con palomas como amigos y con una actitud totalmente excéntrica murió el 7 de enero de 1943 a los 86 años.

En este video se pueden ver varios descuibrimientos de Tesla

SUS DISPUTAS CON 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.

ACTIVIDAD 4

Este es una linea del tiempo en donde estan los descubrimiento y los invento más importantes del siglo XX.

(Sentimos la calidad de la imagen.)

1. La Fluorescencia y la fosforescencia

La fluorescencia es una radiación o luminiscencia de color azulada que proveniente de ciertos sales minerales al ser estimulada por radiación externa, como puede ser los rayos del sol. Mientras que los fosforescentes emiten una luz verdosa y emana de un objeto sin que tenga que estar expuesta a ningún tipo de radiación sino tenía que ser estimulada por luz natural. La presencia de átomos de flúor y de fósforo en esas sustancias era decisiva, pero no era condición necesaria ni suficiente.





Esta imagen corr esponde a la
fluorescencia

El águila esta hecho con fosforescencia

2.Los rayos X

Los rayos X son una radiación electromagnética invisible que puede atravesar objetos y capaz de realizar fotografías, normalmente con fines médicos. Fueron descubiertos por un alemán llamado Wilhelm Conrad Roestgen, que los descubrió cuando estaba experimentando con los rayos catódicos. Este alemán al no tener ninguna idea de que eran le puso X, ya que en matemáticas significa incógnita. Años después Rutherford empezó a trabajar con ellos al igual que el matrimonio Curie.

Imagen de una mano con un a nillo fotografías con rayos X

3. La radiactividad

La radiactividad es la radiación natural, que esta presente en algunos elementos y en muchas sustancias. Es producto de la emisión de rayos formados a partir de la desintegración de átomos pesados.
La desintegración átomica se manifestaba en tre s tipos:

Alfa: formada por átomos de hielo.
Beta : formada por electrones.
Gamma : que era radiación electromagnética muy energética

Cada uno de estos tipos esta formada por diver sas particulas que tienen distintas propiedades.

Fue descubierta gracias a Becquerel, que ponía una placa fotográfica con papel negro de manera que no la impresionara la luz del sol y sobre ella po nía una moneda. Después lo cubría todo con sal de uranio y lo exponía al sol. De esta manera revelaba la placa emitiendo radiactividad.
En segundo lugar fueron el matrimonio Curie, que llegaron a la conclusión de que la radiación provenía de los átomos.

4. Las aportaciones al trabajo de Becquerel

Las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel fueron imprescindibles y decisivas, porque hasta que Joliot y Marie Curie y Rutherford no explicaron de forma más técnica y aclararon la radiactividad, hasta ese momento, Becquerel, no se percató de la importancia de su descubrimiento.

5. Radiaciones Alfa, Beta y Gamma

Las radiaciones Alfa, Beta y Gamma como ya hemos dicho en el punto II, son las tres tipos de radiaciones según la radiactividad de un material y estas son distintas en cuanto a propiedades energética y composición.

Las primeras descubiertas fueron Alfa y Beta, descubiertas por Rutherford que las descubrió al ver que los elementos radiactivos emitían no una clase de rayos sino dos muy distintas y les puso ese nombre.
Después en la universidad de Canadá se dio cuenta que no solo emitían dos ray os sino que emitían tres rayos distintos, a este tercero le puso el nombre de Gamma.



En la foto se puede observar el nivel de energía que tiene, pudiendo traspasar o no una hoja de papel ( en primer lugar ), la piel del ser hu mano (segundo lugar), plomo o cemento ( en tercer lugar).



Si las ordenamos energéticamente de mayor a menor , la radiación Alfa estaría en última posición , ya que es la que menos radiación energética tiene al estar formada por dos átomos de helio doblemente ionizados : He ++ y son las menos penetr antes.
En una radiación media estaría Beta, un flujo de electrones y que es más penetrante que la radiación Alfa.( años después Rutherford trabajó con esta radiación que le trajo un enorme éxito ya que puso una lámina de oro y empezó a bombardear la lámina con partículas alfa, descubriendo así que en un átomo los electrones están separados del núcleo. Este puede ser uno de sus trabajos más importantes y más decisivos)
Gamma estaría en primer lugar ya que es la radiación con más energía al ser ondas electromagnéticas y son las más penetrantesEn la foto se puede observar el nive l de energía que tiene, pudiendo traspasar o no una hoja de papel ( en primer lugar ), la piel del ser humano (segundo lugar), plomo o cemento ( en tercer lugar)


6. Ley de la desintegración atómica.

Rutherford formuló la ley de la desintegración atómica .Gracias a esta ley podemos saber con exactitud la vida media de los átomos radiactivos, ya que puede variar entre unos pocos segundo y miles de años la vida media de un átomo radiactivo.
A partir de esta ley también podemos comprobar la transformación del uranio en otro elementos que sucesivamente se iban desintegrando llegando siempre al mismo final, el plomo.
La ley de la desintegración sirve para la datación geológica, ya que Rutherford utilizo muestras geológicas que contuvieran estos elementos, como el plomo, que sabia exactamente a qué ritmo se desintegraba cada uno, pudiendo establecer un límite inferior a la edad de la Tierra. Este método de datación geológica todavía se utiliz a en la actualidad.


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 e n 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 humanos a lo largo del tiempo vamos perdiendo carbono 14 y lo vamos recuperando,pero cuando nos morimos no podemos recuperarlo por lo que la cantidad de carbono 14 va disminuyendo, pero actualmente sabemos que a los 5730 años de la muerte de un ser vivo, el carbono 14 se ha reducido a la mitad. Por lo tanto si hacemos cálculos podemos saber exactamente el año en el que murió un ser vivo, por eso se usa en las datación geológicas.



7. CONTADOR DE GEIGER

El contador de Geiger que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar. Esta formado por 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 1000V relativos con el tubo.

El contador fue inventado por Hans Reiger con ayuda de Rutherford s u maestro en 1908.Este solo detectaba partículas de Alfa, pero en 1938 Reiger mejoro este contador con Walther Mulller el cuál podía detectar un mayor número de radiaciones ionizantes. El contador que tenemos actualmente ha sido modificado en 1947 por Sidney H.Liebson que tiene una mayor duración que el original y tiene un voltaje inferior.



El contador funciona si un ion o electrón penetra en el tubo desprende átomos de gas. y los electrones son atraídos hacia el hilo central por su voltaje positivo. De esta forma ganan energía, colisionan con los átomos y liberan más electrones, conv iertiendose en una avalancha. Esta misma puede ser medida y detectable. El flujo de electricidad acaba parándose por si misma gracias al gas.





Modelo actual del contador de Reiger.









ACTIVIDAD 5

Para realizar el experimento más importante de Rutherford, utilizaron una pantalla semicircular de sulfato de zinc que se encontraba detrás del blanco de oro sobre el cual disparaba un chorro de partículas alfa de una fuente radiactiva. Al comenzar con el experimento, tal y como se muestra en este video :




percibieron que la mayoría de las partículas alfa traspasaban la fina lámina de oro sin desviarse. En cambio otras salían rebotadas.
Tras mucho tiempo de investigación, llegaron a la conclusión de que solo una de ocho mil partículas alfa eran despedidas hacia atrás por el oro.
Rutherford se quedó perplejo, no sabía que era lo que ocurría. Entonces fue cuando mencionó la frase “Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara”. Lo que quiso decir con esto era que resultaba casi imposible creer que lanzando algo con tanta potencia, como fueron lanzadas las partículas alfa a una lámina tan fina y frágil, no se rompiera la lámina. Y aparte de eso, hizo rebotar a estas partí culas.


ACTIVIDAD 6

El modelo de Rutherford es una teoría que explic a la estructura interna del átomo, que le sirvió para explicar mas tarde el experimento de la lámina de oro.

Gracias a esto se plantearon la existencia de un núcleo atómico que se encontraba en el interior de cada átomo y que los electrones se movían alrededor de él.Los electrones no se acercaban demasiado al núcle o ya que la fuerza de atracción electrostática era contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar su movimiento en linea recta.

Esta teoría no permaneció por mucho tiempo como una teoría cierta, ya que según una ley que ya se conocía (un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado, o cuya dirección lineal es modifica da, emite o absorbe radiación electromagnética), el modelo de Rutherford se contradecía ya que el electrón de su átomo no emitía ningún tipo de radiación.

Rutherford tuvo que enunciar una nueva ley:

• El átomo esta constituido por una zona central (núcleo) en la que se encuentra concentrada toda la carga positiva y la mayor parte de l a masa del átomo.
  
  
  

• También existe una zona exterior denominada corteza en la que se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del átomo

• Los electrones giran constantemente por la corteza alrededor del núcleo.


• El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo.
  

Se dice que Rutherford es el padre de la interacción nuclear ya que gracias a su modelo atómico, se descubrieron dos nuevas dentro del átomo, más las que ya existían (las interacciones fundamentales de la naturaleza).

Las 4 interacciones fundamentales son:

La gravedad: hace qu un objeto en caída libre sobre un cuerpo celeste se mueva con un aumento constante de su velocidad por unidad de tiempo.

El electromagnetismo: Utiliza campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas, y describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento.
Esto ocurre entre partículas con carga eléctrica. Si poseen la misma carga se repelen, y si poseen carga de distinto signo se atraen.

La interacción nuclear fuerte: Es la que mantiene unidos los protones y los neutrones entre sí formando el núcleo atómico.

la interacción nuclear débil: El hecho de que se denomine "débil" es porque es 10 elevado a 23 veces mas pequeño que la interacción nuclear fuerte. El efecto más conocido producido por esta interacción es el decaimiento beta y la radiactividad.

ACTIVIDAD 7

Este es nuestro propio escudo científico. En él, lo que queremos hacer ver a la gente con nuestro eslogan ("Lo fácil es que te lo den hecho. Lo inteligente es comerse el coco") es que cada uno debe sacar sus propias conclusiones razonándolas y convirtiéndolas en algo fácil de entender para todo el mundo.

Rutherford no se rindió hasta que no consiguió descifrar cada detalle que observaba durante su experimento. No descansó hasta no poder explicar con sus propias palabras a que se debían tales reacciones.

Para el habría sido mas fácil esperar a que otro maravilloso científico lo descubriera por el, pero optó por escoger el camino más inteligente (aunque también más difícil).

Con esto, Las pequeñas Einsteins, nos sentimos muy identificadas porque sabemos que no siempre vamos a tener a alguien al lado que nos resuelva nuestras dudas. Habrá momentos en los que tengamos que emplear nuestra inteligencia científica y resolverlos nosotras mismas.