ACTIVIDAD 6: MILLIKAN, LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA

1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo (+) y el fluido resinoso (-) desde el punto de vista de tus conocimientos de la electrostática.

En 1737, Du Fay descubrió que parecía haber dos clases de electricidad estática, generada a partir del frotamiento del vidrio, y el otro del frotamiento de la resina.

Du Fay enunció la teoría de que la electricidad se componía de dos fluidos eléctricos, el fluido vítreo y el fluido resinoso, que se neutralizaban entre sí cuando se combinaban.

Poco después, en 1759, Robert Symmer apoyándose en la teoría de Du Fay enuncia la la teoría de los «dos fluidos», por la que las electricidades vítrea y resinosa eran consideradas como los fluidos imponderables (sin peso) y que cada fluido estaba compuesto de partículas mutuamente repelentes, mientras que las partículas de electricidades opuestas son mutuamente atractivas. Cuando los dos fluidos se unen por razón de su atracción por el otro, se neutraliza su efecto sobre los objetos externos. Según Symmer, el acto de frotar un cuerpo descompone uno de los fluidos que permanece en exceso en el cuerpo y se manifiesta como electricidad vítrea o resinosa.

Por el lado contrario, Benjamín Franklin, en vez de hablar de dos tipos de fluidos, consideraba que la electricidad era un único fluido imponderable que lo impregnaba todo, y que, en su condición normal, se distribuye uniformemente en todas las sustancias. Franklin decía que los distintos tipos de electricidad eran debidas a la producción de un exceso de un único tipo de fluido eléctrico en esa sustancia (por ejemplo, en el caso de vidrio) o a un déficit de dicho fluido (como en el caso de la resina).

2- Explicar el funcionamiento de un tubo de descarga. ¿Por qué consiguió Thomson desviar los rayos catódicos? ¿Cómo influye la presión del gas enrarecido del interior?

El tubo de descargas o tubo de rayos catódicos, también conocido como Tubo de Crookes es un cono de vidrio con 1 ánodo y 2 cátodos. Fue inventado por el físico William Crookes en el siglo XIX.

Consiste en un tubo de vacío, que contiene gases a muy baja presión. Al final del cono de vidrio, una banda calentada eléctricamente, llamada cátodo, produce electrones. Al lado opuesto, una pantalla tapada de fósforo forma un ánodo el que está conectado al terminal positivo del voltaje (unos cien voltios), del cual su polo negativo está conectado al cátodo. Cuando se aplica tensión eléctrica entre el ánodo y el cátodo  los gases adquieren fluorescencia.

A partir de experimentos realizados con su tubo, y antes de que se conociera la existencia de los electrones, Crookes dedujo en 1895 que la fluorescencia que se producía en los gases interiores del tubo se debía a la presencia de unos misteriosos rayos que partían del cátodo y  a los que llamó rayos catódicos.

Para comprobar el tipo de propagación de dichos rayos y su penetrabilidad de los rayos catódicos, Crookes situó una cruz de Malta hecha de Zinc entre el cátodo y el ánodo. El experimento consistía en que el rayo se estrellaba contra la cruz y la rodeaba, para posteriormente generar una sombra al final del tubo. Con este tubo demostró que los rayos catódicos se propagaban en línea recta.

Fue el físico inglés Joseph John Thomson, más conocido por sus iniciales J.J, quien, tras realizar una serie de experimentos en tubos de rayos catódicos, descubrió la verdadera naturaleza de los rayos catódicos, que no eran otra cosa que electrones emitidos en el cátodo y acelerados por el campo eléctrico del interior del tubo

Thomson, en 1897, pudo determinar que los rayos catódicos estaban formados por partículas de carga negativa e incluso pudo calcular la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvíaban sometiéndolos a campos eléctricos y magnéticos dispuestos perpendicularmente a su trayectoria.

Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ión Hidrógeno, lo que sugería que las partículas son muy livianas o muy cargadas.

Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que probaba que los átomos eran divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de pudín de pasas.

La presión del gas presente en el tubo de rayos catódicos tiene que ser extremadamente baja. De hecho, el desarrollo de estos tubos no fue posible hasta que no se perfeccionó la técnica de obtención de altos vacíos. En este tipo de tubos se habla de “gases enrarecidos” para referirse a la baja densidad de las moléculas gaseosas presentes.

La necesidad de estas bajas densidades gaseosas es evitar una ionización excesiva del gas, que se produce como consecuencia de los choques entre los electrones de los rayos catódicos y las moléculas de dicho gas. Si la ionización es elevada se produce una corriente eléctrica dentro del tubo que contrarresta el campo eléctrico existente entre el ánodo y el cátodo y que es el que acelera a los electrones de los rayos catódicos, perturbando las medidas de los experimentos.  

3- Explica el modelo de Thomson del átomo e investiga por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.

Después de haber descubierto en 1897 el electrón y la naturaleza de los rayos catódicos, Thomsom propuso en 1904 el modelo atómico que lleva su nombre. En dicho modelo, Thomsom propuso que el átomo estaba compuesto por electrones de carga negativa distribuidos uniformemente en la superficie de un átomo positivo, como un budín de pasas, ocupando todo el espacio del átomo. Es preciso recordar que en esta época no se conocía la existencia del protón ni del neutrón, por lo que Thomson no podía dar más detalles acerca de la estructura de la distribución de carga positiva en la que se encontraban embebidos los electrones.

Este modelo, fue rebatido años después por tras el espectacular experimento de Rutherford, que demostró que el átomo se encontraba prácticamente vacío, y que estaba constituido por un pequeño núcleo, comparado con el tamaño del átomo, que contenía toda la carga positiva del átomo y casi toda su masa, alrededor del cual giraban los electrones en órbitas circulares alejadas 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. ¿Qué es el éter? ¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?

Albert Abraham Michelson (1852-1931) fue un físico norteamericano, conocido por sus trabajos acerca de la velocidad de la luz, y que recibió el Premio Nobel de Física en 1907.

Su trabajo más conocido fue la serie de experimentos que realizó, primero de forma individual y posteriormente en colaboración  con Edward Morley, otro físico norteamericano (experimento de Michelson-Morley). En dicho experimento se pretendía, mediante el uso de un ingenioso interferómetro óptico, confirmar la existencia del “éter luminífero” y medir la velocidad de desplazamiento de la Tierra a través del mismo.

El éter o éter luminífero era el medio material por el que se suponía que se propagaban las ondas luminosas. Hacia finales del siglo XIX, James Clerk Maxwell (1831-1879) había demostrado que la luz era una onda transversal, y como en aquella época se pensaba que toda onda transversal necesitaba un medio material por el que propagarse, se postuló que la luz podría estar propagándose realmente sobre una hipotética sustancia material, para la que se usó el nombre de éter.

Según los resultados de los diferentes experimentos físicos que se realizaron sobre el éter, éste tenía que tener unas propiedades físicas sorprendentes cuando no contradictorias: debía tener una densidad muy baja pero a la vez tener un gran coeficiente de elasticidad.

Irónicamente, a pesar de que Michelson y Morley hicieron una preparación extremadamente cuidadosa y detallada del experimento para evitar cualquier tipo de perturbación que afectase a las medidas, el experimento fue fallido. Aunque realmente constituyó un autentico éxito.

Fue fallido porque no se pudo medir la velocidad del éter respecto a la Tierra, ni confirmar la existencia del mismo. El aparato se comportó como si no hubiese "viento del éter". Este asombroso resultado no podía ser explicado por la teoría de las ondas vigente en la época. Se intentaron muchas explicaciones, como que la Tierra arrastraba de alguna forma al propio éter, pero todas ellas resultaron ser incorrectas.

Y fue un éxito, porque supuso la eliminación definitiva de la teoría del éter y una confirmación experimental de las predicciones de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein.

5- ¿Podrías explicar, según el modelo de Bohr,  por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite?

Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. Los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma.

La ionización es el fenómeno mediante el cual se producen iones, es decir átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro.

Según el modelo de Bohr, cuando un fotón de los rayos X interacciona con uno de los electrones de los niveles energéticos más altos de uno de los átomos que constituyen la molécula de aceite, el electrón absorbe la energía del rayo X total o parcialmente, y es expulsado del átomo, quedando éste como un ión con carga positiva, al haber perdido el electrón expulsado. Para que esto ocurra, la energía de los fotones de los rayos X debe ser superior a la energía de ionización, que es la energía necesaria para expulsar el electrón que ocupa la capa electrónica más externa.

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...).

El experimento de la gota de aceite o experimento de Millikan, realizado en 1909, sirvió para medir la carga del electrón. Previamente, Thomson había determinado la relación carga/masa.

En este experimento, en un el interior de un contenedor cilíndrico metálico, como el que se muestra en la figura, se dejaban caer unas minúsculas gotas de aceite cargadas eléctricamente a través de dos placas metálicas o electrodos entre las que se establecía un campo eléctrico ajustable. El objetivo era lograr el equilibrio entre las diversas fuerzas que actuaban sobre las gotas de aceite al caer: el peso de las gotas (fuerza gravitatoria), el rozamiento de las gotas con el aire, el empuje del aire y las fuerzas ejercidas por el campo eléctrico existente entre las placas metálicas

El peso de las gotas se debía equilibrar con las tres fuerzas restantes. Como la densidad del aceite es conocida, las masas de las gotas, y por lo tanto sus fuerzas gravitatorias y de flotación, podrían determinarse a partir de sus radios observados. Ajustando el valor del campo eléctrico Millikan pudo determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio, observándolas a través de un visor microscópico.

Millikan repitió numerosas veces el experimento con gotas de diversos tamaños, y observó que todos los valores de las cargas medidas eran múltiplos de un determinado valor (1,5924.10^-19 C).

Millikan propuso que este valor era un valor fundamental y que correspondía a la carga eléctrica de un único electrón.

El valor actualmente aceptado de la carga del electrón es de 1,602176487.10^-19 C, por lo que el valor medido por Millikan difiere en menos de un 1%.

Sin pretender restar importancia al experimento de Millikan, parece ser que los resultados que obtuvo fueron ligeramente manipulados (eliminó los datos que peor concordaban con el resultado final). Esta labor de “maquillaje”, que a veces se emplea en la investigación científica, no debe hacerse ya que es contraria al espíritu de reportar toda la verdad de los experimentos científicos. 

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".

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un metal cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética, que posea una determinada frecuencia umbral o superior(luz visible o ultravioleta, en general).

El efecto fotoeléctrico ya era conocido en 1887, cuando fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz. La explicación teórica tuvo que esperar hasta 1905, cuando Albert Einstein, publicó su revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck.

Curiosamente, a Millikan no le convenció la explicación de Einstein, y pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta. Finalmente tuvo que desistir y reconocer que Einstein tenía razón. Ambos fueron condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.

Los fotones del rayo de luz tienen una energía característica determinada por la frecuencia de la luz y por la relación de Planck. En el proceso de fotoemisión, si un electrón absorbe la energía de un fotón y éste último tiene una energía superior a un valor umbral llamado  función trabajo, el electrón es arrancado del material. Si la energía del fotón es demasiado baja, el electrón no puede escapar de la superficie del material. Aumentar la intensidad del haz no cambia la energía de los fotones constituyentes, solo cambia el número de fotones. En consecuencia, la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la luz, sino de la energía de los fotones.

El efecto fotoeléctrico es la base de una infinidad de aplicaciones prácticas, como por ejemplo, la producción de energía eléctrica por radiación solar. Este efecto es también el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales y en los sistemas de apertura y cierre de puertas de los ascensores (células fotoeléctricas).

8- ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?

Porque en el desarrollo de un científico es muy importante estar expuesto a todas las influencias posibles, a otras formas de trabajo y de abordar los problemas de la investigación. Además, así se conoce a otras personas interesadas en los temas de trabajo del investigador y se pueden ampliar y compartir experiencias.

Aunque hoy en día, con los medios de comunicación existentes (internet, etc) ya no son tan importantes las largas estancias en otros centros de investigación como lo eran en el pasado.

9- ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica?

Porque es una forma más amena y divertida de aprender y adquirir conocimientos científicos que a través de los libros de texto formales. Suelen contar anécdotas y otras circunstancias personales de los grandes científicos que nunca se mencionan en los libros de texto, mostrando su lado más humano.

Teorías sobre la estructura de la materia

Esta es una linea de tiempo hecha con Dipity como trabajo opcional de Claudia que trata sobre las diferentes teorías de la estructura de la materia a lo largo de la historia. ¡DISFRUTEN!

Linea de tiempo

ACTIVIDAD 5: CAVENDISH. LA CONSTANTE DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

La Royal Society of London for Improving Natural Knowledge es la más antigua sociedad científica del Reino Unido y una de las más antiguas de Europa. Se suele considerar el año 1660 como el de su fundación. Es una una institución privada e independiente, aunque también hace las veces de Academia Nacional de Ciencias en Reino Unido.

Sus objetivos son el reconocimiento, la promoción y el apoyo a la excelencia en la investigación científica, así como promover el desarrollo y uso de la ciencia en beneficio de la humanidad.

En 2011, fue galardonada con el Premio Príncipe de Asturias de Comunicación y Humanidades.

Varios científicos famosos estuvieron involucrados en su fundación o han participado en su historia. Hoy en día cuenta con más de 1,500 miembros en activo, entre los que se incluyen más de 80 premios Nobel. Por destacar algunos miembros famosos.

•          Charles Darwin

•          Robert Boyle

•          Robert Hooke

•          Gottfried Leibniz

•          Benjamin Franklin

•          Sir Isaac Newton (demostró su teoría de la óptica ante los miembros de la sociedad y posteriormente se convirtió en presidente de ésta)

•          Thomas Bayes (presentó su teorema por primera vez ante esta sociedad)

•          Christiaan Huygens

•          Ernest Rutherford

•          Albert Einstein

•          Francis Crick

•          James Watson

•          Stephen Hawking.

2.a Cavendish y la Composición del aire

De acuerdo con lo que indica el libro, Cavendish encontró que el aire estaba formado por Nitrógeno y Oxigeno en las siguientes proporciones:

De acuerdo con los conocimientos actuales, la composición del aire es la siguiente:

Como se puede ver, la composición del aire que encontró Cavendish es muy próxima a la real. Casi la única diferencia es la presencia de los gases nobles, del dióxido de carbono y del metano, cuyas proporciones Cavendish asoció al Nitrógeno.

2.b Cavendish y la Teoría del flogisto

La teoría del flogisto, sustancia hipotética que representa la inflamabilidad, es una teoría científica obsoleta según la cual toda sustancia susceptible de sufrir combustión contiene flogisto, y el proceso de combustión consiste básicamente en la pérdida de dicha sustancia. Fue postulada a finales del siglo XVII por los químicos alemanes Johann Becher y Georg Stahl para explicar el fenómeno de la combustión.

El primero en poner de relieve los errores de la teoría fue Lomonósov, que formuló mucho antes que Lavoisier la obtención de los metales y los principios que regían la combustión.

Sencillos experimentos (entre los que destacaron los de Cavendish y Priestley), pusieron de manifiesto ciertas contradicciones en la teoría.

Cierto gas sorprendió a todos los químicos de la época porque ardía con una viva luz y pasaron a considerarlo como gas sin flogisto. Tal compuesto era el HgO. Finalmente los experimentos de Lavoisier sobre este aire sin flogisto o desflogistizado le permitieron explicar el fenómeno de la combustión como la unión de oxígeno con otras sustancias. Lo demostró con pesos y medidas dando lugar al nacimiento de la oxidación.

3 Cavendish y el hidrógeno

El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 83'9% de la materia visible del universo.

 En 1766, Cavendish fue el primero en reconocer el hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta, identificando el gas producido en la reacción metal - ácido como "aire inflamable" y descubriendo que la combustión del gas generaba agua. Cavendish tropezó con el hidrógeno cuando experimentaba con ácidos y mercurio. Aunque asumió erróneamente que el hidrógeno era un componente liberado por el mercurio y no por el ácido, fue capaz de describir con precisión varias propiedades fundamentales del hidrógeno. Tradicionalmente, se considera a Cavendish el descubridor de este elemento.

El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre

4. Calor específico

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se la representa con la letra  (minúscula).

El calor específico medio (c) correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas Delta T se define en la forma:

c = Q / (M* delta T)

donde Q es la transferencia de energía en forma calorífica entre el sistema y su entorno, M es la masa del sistema  y Delta T es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa.

5. Cavendish y la Ley de Coulomb

La ley de Coulomb establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, y constituye el punto de partida de la Electrostática.

Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.

La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario".

En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q₁y q₂ ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación como:

F = k * q1*q2 / r^2

k es una constante conocida como constante de Coulomb.

Las analogías, y las diferencias, entre la LGU y la ley de Coulomb son claras :

1/ En ambas, la intensidad de las interacciones dependen del inverso del cuadrado de la distancia.

2/ En ambas, la intensidad de las interacciones dependen del producto de dos propiedades intrínsecas de las partículas que reaccionan (masas en la LGU y cargas eléctricas en la Ley de Coulomb)

3/ En ambas existe una constante que define el nivel de intensidad de las interacciones (La constante de Gravitación Universal G en la LGU, y la constante k en la Ley de Coulomb). La diferencia en la magnitud de estas constantes hace que la gravitación sea una interacción mucho más débil que la interacción electrostática.

4/ Por último, las fuerzas gravitarorias siempre son atractivas, mientras que las electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas dependiendo del signo de las cargas eléctricas.

6. Condensador eléctrico

Un condensador es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material aislante o dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

7. Termómetro

El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.

Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio

que incorporaba una escala graduada.

La escala más usada en la mayoría de los países del mundo es la centígrada (°C), también llamada Celsius desde 1948, en honor a Anders Celsius (1701-1744). En esta escala, el cero (0 °C) y los cien (100 °C) grados corresponden respectivamente a los puntos de congelación y de ebullición del agua, ambos a la presión de 1 atmósfera.

Otras escalas termométricas son:

•          Fahrenheit (°F), propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit. El grado Fahrenheit es la unidad de temperatura en el sistema anglosajón de unidades, utilizado principalmente en Estados Unidos. Su relación con la escala Celsius es: °F = °C × 9/5 + 32   ;   °C = (°F − 32) × 5/9

•          Réaumur (°R), actualmente en desuso. Se debe a René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). Su relación con la escala Celsius es: °R = °C × 4/5   ;   °C = °R × 5/4

•          Kelvin (TK) o temperatura absoluta, es la escala de temperatura del Sistema Internacional de Unidades. Aunque la magnitud de una unidad Kelvin (K) coincide con un grado Celsius (°C), el cero absoluto se encuentra a -273,15 °C y es inalcanzable según el tercer principio de la termodinámica. Su relación con la escala Celsius es: TK = °C + 273,15

8. Centro de gravedad de un cuerpo

El centro de gravedad es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo.

En otras palabras, el centro de gravedad de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.

El c.g. de un cuerpo no corresponde necesariamente a un punto material del cuerpo. Así, el c.g. de una esfera hueca está situado en el centro de la esfera que, obviamente, no pertenece al cuerpo

9. Experimento de Cavendish

El experimento de Cavendish constituyó la primera medida de la fuerza de gravedad entre dos masas, utilizando una balanza de torsión.

El instrumento reconstruido por Cavendish consistía en una balanza de torsión con una vara horizontal de seis pies (1.8288 m) de longitud en cuyos extremos se encontraban dos esferas de cristal de idéntica masa. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas, Henry Cavendish dispuso dos esferas de goma de unos 175 kg cada una, cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre ésta.

Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación a prueba de viento y midió la pequeña torsión de la balanza utilizando un microscopio.

10 Magnetismo

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

En el experimento de Cavendish no se deben emplear materiales magnéticos como el hierro o el acero (ferromagnéticos) ya que su presencia induciría la aparición de fuerzas magnéticas que serían muy superiores a las fuerzas gravitatorias que son las que se pretenden medir en el experimento de Cavendish.

Tampoco se deberían emplear, por el mismo motivo, materiales que puedan electrizarse fácilmente, como el vidrio o el plástico, ya que darían lugar a la aparición de fuerzas electrostáticas.

ACTIVIDAD 4: NEWTON. DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ DEL SOL.

Issac Newton tiene dos fechas de nacimiento debido a que cada una pertenece a un calendario diferente. La primera, 25 de diciembre de 1642, perteneciente al calendario juliano, el cual se implantó en el año 46 a.C. ,mientras que la segunda, 4 de enero de 1643, pertenece a el calendario gregoriano, que sustituyó al juliano en 1582, aunque no todos los paises lo adoptaron al mismo tiempo.

Con la famosa frase: "Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes", Newton quiso decir que el logró hacer todos sus descubrimientos gracias a que partía de la base de los conocimientos científicos acumulados en los siglos precedentes por los grandes sabios griegos, como Arquimedes o Pitágoras, aunque lo que realmente dijo fue que "si había llegado tan alto había sido porque se había subido a hombros de gigantes.


Aristóteles creia en un sistema geocéntrico en el cual la Tierra era el centro del universo, y este era finito. Esta teoria se sostuvo hasta que en el siglo XVI Copérnico difundió una serie de ideas en las que el Sol era el centro del universo. El pensaba que el universo estaba dividido en dos partes.
4. Aqui añadimos un link de dipity en el cual aparecen los físico mencionados en este capítulo.Linea del tiempo

5. El telescopio reflector de Newton es un telescopio óptico que utiliza espejos en lugar de lentes para enfocar la luz y formar imágenes.

El telescopio refractor de Galileo consiste en un sistema óptico centrado que capta imágenes de objetos lejanos utilizando un sistema de lentes convergentes en los que la luz se refracta.

La reflexión de la luz es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Otros ejemplos aparte de la reflexi´´on de la luz es el sonido y las ondas en el agua.

La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material o otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios. La refracción se origina al haber un cambio de la velocidad en la propagación de una onda.

6. La dispersión de la luz es al descomposición en luces mas simples. Las luces de diferentes colores se propagan en medios con velocidades diferentes, solo se propagan a la misma velocidad si estamos en el vacio.

En mi experimento vamos a usar un pendiente de cristal tallado que según la inclinación que se le de dispersa la luz y la descompone en las luces más simples de tal manera que se ve separada la luz en las longitudes de onda diferentes y por tanto con tonalidades diferentes, en realidad aparecen 7 colores del espectro visible y se dibuja como si fuera un arcoiris.

10. La velocidad orbitral es la velocidad que tiene un planeta o un satélite en su órbita alrededor de otro cuerpo celeste.

La luna no se cae sobre la tierra por que uno de los principios de Newton dice que a toda fuerza, en este caso la fuerza centrifuga, se lo opone otra fuerza exactamente igual pero con un sentido contrario.

Esta ley de Newton corresponde a la tercera ley, "Acción y reacción".

En el libro indican por que los cuerpos como las manzanas caen al suelo dependiendo de la gravedad y de la fuerzas que actúan sobre ellas, al igual que en el video.

Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. 

En este vídeo analizamos las leyes de Newton aplicadas a un caso de coche a reacción:

La primera ley de Newton

La ley de la inercia o primera ley de Newton dice que todo cuerpo que se mueve tiende a seguir con la misma velocidad y si queremos modificara es preciso aplicar una fuerza. Si un cuerpo está en reposo también tiende a seguir en reposo.
La inercia es la propiedad de los cuerpos de oponerse a todo cambio en su estado de reposo o de movimiento.
Nuestra vida cotidiana está plagada de ejemplos en los que la inercia se manifiesta. Cuando vamos en el coche y este frena bruscamente, nos movemos hacia delante por que nuestro cuerpo tiende a mantener su estado de movimiento. Cuando volvemos a arrancar con brusquedad, nos vamos hacia atrás (en realidad nos quedamos quietos y es el coche el que se mueve hacia delante), por que tendemos a seguir inmóviles.

En el siguiente vídeo realizado por nosotras, podemos ver un curioso caso de inercia:

DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD TERRESTRE

A partir de los datos experimentales se deduce que el movimiento analizado es un MRUA, ya que la pendiente de la gráfica v-t (la aceleración) es constante, lo cual confirma nuestras expectativas previas.

A partir del valor de la pendiente de la recta de ajuste en la gráfica v-t, se obtiene un valor medido para la aceleración de la gravedad (g) de 10.2 m/s², mayor que el valor real de 9.8 m/s2. El error relativo cometido es aproximadamente del 4%, lo que puede considerarse bastante aceptable. Las diferencias pueden deberse a la precisión de la medida del tiempo y de la posición durante la caída. (determinados de forma indirecta con el Movie Maker)