Tarea 5. La constante de gravitación universal.

En esta entrada intentaremos responder de forma sencilla y escueta a las preguntas formuladas en el siguiente link.
Nuestra intención es que sin acudir a esa dirección se pueda crear un hilo conductor sobre este tema.

En esta entrada vamos a hablar sobre Cavendish, cosas que descubrió, su vida...

-La Royal Society es la primera sociedad científica en el Reino Unido. Se dice que se fundó en 1660, pero antes de esto ya existían una serie de científicos que se reunían cada semana para  "debatir" sobre temas diversos de la Ciencia.

Esta tuvo una fuerte conexión con la Academia Real Irlandesa.

Dentro de la Royal Society se desarrollaron muchos inventos, que servían para cosas muy distintas. Se podría decir que gracias a esta sociedad hemos podido llegar a la sociedad moderna de hoy en día. En ella había científicos como Newton, Benjamin Franklin, Darwin, Robert Boyle, Sthephen Hawkings, Robert Hooke, Leibniz... 

STHEPHEN HAWKINGS

-Cavendish hizo estudios del aire, y éste fue el que descubrió el hidrógeno. Hoy en día ya sabemos que el aire esta formado por nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono, neón, helio, metano, kripton, hidrógeno y xenon. Estos se encuentran en distintas proporciones, del que más cantidad hay es el nitrógeno con prácticamente un 79% y el xenon el que menos con sólo un 0,000009%.

Cavendish fue el que descubrió el hidrógeno y por tanto pudo poner entre dicho la teoría de los antiguos griegos de que el mundo estaba formado por cuatro elementos: el fuego, el aire, el agua y la tierra. En este caso pudo ver que el aire se encuentra formado por partículas más pequeñas.

A continuación una captura de imagen de una animación sobre los componentes del aire.

-Antiguamente se decía que los elementos sólidos eran susceptibles a la combustión, se debía a una sustancia que poseían, esta teoría se llama Flogisto, que se llevó a cabo por Georg Stahl.

Con el tiempo Lavaisier probó la combustión con mercurio y agua, lo que prueba que el flogisto (que en verdad no existe) no tenía por qué ocurrir sólo en los sólidos.

-Volviendo a Cavendish, lo que vamos a hacer ahora es hablar sobre el hidrógeno.

Es el primer elemento de la tabla periódica, fue descubierto por Cavendish y se caracteriza por tener un sólo núcleo de carga positiva y un electrón.

A parte de esto se caracteriza por ser el único elemento de la tabla periódica que no pertenece a ninguno de los grupos; pero debido a su composición se dice que podría estar entre los alcalinos y los halógenos.

El H20 es agua y esta se ve representada más arriba y está formada por dos átomos de hidrógeno y por uno de oxígeno.

El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que hay que suministrar a esta unidad de la sustancia para que la temperatura se eleve un grado.

Se podría definir como capacidad calorífica. La unidad se suele medir en Kelvin o grados Celsius.

Ahora pasamos a una ley, que es la ley de Colomb, que está relacionada con la ley de gravitación de Cavendish.

·Se podría definir esta ley como: La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo, que es directamente proporcional al cuadro 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.

Lo malo de esta ley es que sólo es válida en condiciones estacionarias, en otras palabras, cuando no hay movimiento de las cargas o cuando el movimiento se desarrolla a bajas velocidades y en trayectorias rectilíneas uniformes.

-La ley de gravitación universal describe la interacción gravitatoria entre los distintos cuerpos.

A pesar del parecido, tienen entre sí dos diferencias:

1. En el caso de la gravedad no se ha podido ver masas de distinto signo como ocurre con el caso de las cargas eléctricas y la fuerza entre las masas siempre es atractiva.

2. La segunda diferencia se encuentra relacionada con los órdenes de magnitud de la fuerza de gravedad y la fuerza eléctrica.

Esta imagen representa un condensador eléctrico que es un dispositivo que se emplea para almacenar electricidad y está sustentado por un campo eléctrico.

Si nos lo propusiéramos, seríamos capaces de construirlo con materiales caseros.

A continuación dejamos un vídeo donde se ve cómo crear uno.

A continuación hablamos de temperatura y para ello es necesario saber qué es un termómetro.

Un termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura. A lo largo de la historia han ido evolucionando, el cambio más radical fue la invención del termómetro electrónico.

Para medir la temperatura existen distintas escalas, la que pertenece al S.I. son los Kelvin, aunque hoy en día, con las que trabajamos en la calle son con los º Celsius y º Fahrenheit.

100ºC = 373K = 212ºF 

-Un punto importante para la gravedad me parece que es el centro de gravedad de un objeto, que es el punto exacto donde un objeto se encuentra en equilibrio y la gravedad no es capaz de "tirar del objeto" en ese momento. 

En esta animación se muestra.

Si por ejemplo al objeto de arriba se le moviese un milímetro ya se colapsaría. 

He llevado a cabo esta experiencia en la vida real y este es el resultado:

-Hablando de experiencias, ahora nos toca describir la de Cavendish. Éste, midió la constante G. Para ello, emplea la segunda ley de Newton, de manera que queda el siguiente proceso.

Mediante la balanza de Cavendish se puede hallar el dato de G, pero éste es un instrumento muy sensible.

De esto se puede deducir que:

Este experimento en verdad no lo comenzó Cavendish sino que fue John Michell. 

Con esta experiencia Cavendish no podía medir desde la misma sala cuando llevase a cabo el experimento, ya que las masas se atraían entre sí; y con él dentro sería una masa más.

El magnetismo es un fenómeno físico por el cual los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.

Son materiales como el hierro, cobalto, níquel...

Si tuviera que llevar esta experiencia a cabo, evitaría cualquier material con propiedades magnéticas o la ferrita, propiedad que aparece por ejemplo en memorias de discos duros...

Para aprender un poco más de Cavendish y sus experimentos recomiendo ver este vídeo desde el minuto 28.

El Día de la Ciencia en el Colegio Base.

-Este ha sido el primer año, para Guillermo de Quinto, Rubén Ortega y Mikel Landín que participamos en el Día de la Ciencia, realizando experimentos de Física.

El primer "problema" que nos encontramos fue elegir que tipo de experimentos íbamos a hacer ya que hay tanto sobre lo que se puede escoger, que no fue una tarea sencilla.

Finalmente decidimos realizar experimentos de combustión, ya que nos llamaban mucho la atención.

Elegimos los tres experimentos que más nos llamaron la atención, para ello entramos en un dilema, así que para que no hubiese peleas entre nosotros, decidimos que lo mejor sería que cada uno eligiera su experimento.

De esta manera acabamos con tres experimentos que nos parecen estupendos, que son:

-Un globo aerostático.

-Un barco a vapor.

-El agua ascendente.

Creamos en ese momento un documento en el que redactamos los materiales, el procedimiento y la explicación científica de cada uno de los experimentos, que más tarde sería enviada a nuestro profesor de física que nos ayudó a conseguir materiales, y nos enseñó la mejor forma de llevarlo adelante.

FUNCIONAMIENTO FÍSICO DE LOS EXPERIMENTOS

FUNCIONAMIENTO FÍSICO: Los globos aerostáticos funcionan gracias a que existe una diferencia de densidad de aire de dentro del globo a fuera.

Dentro del globo suele haber fluidos menos densos que el exterior; en su interior se suele situar aire caliente o helio.

Ahora la pregunta de porqué sube es por el hecho de el principio de Arquímedes que como el aire caliente es menos denso que el exterior, pesará menos que el exterior y recibirá un empuje con fuerza hacia arriba. Para que un globo aerostático se quede en reposo (es decir que ni se eleve ni que vaya hacia abajo); y para que el mismo vaya hacia abajo sólo hay que asegurarse que la densidad sea mayor dentro del globo que fuera. Esta tarea tan compleja es la que hacen los pilotos de globos aerostáticos donde tiran de una cuerda para dar más aire caliente o no lo tocan; es decir que es un “juego de pruebas” donde se ve cambiado el globo o no.

FUNCIONAMIENTO FÍSICO: Para el movimiento del barco se esta aplicando la ley de acción y reacción.

Acción: el agua presente en el interior del frasco al calentarse por la transmisión del calor de la llama pasa a estar en  estado gaseoso (vapor) y aumenta la presión en el interior del frasco.

Reacción: el vapor a presión encuentra una salida de escape por la manguera produciendo un  impulso al salir por esta y dentro del agua produce que se mueva el montaje del barco.

FUNCIONAMIENTO FÍSICO: El funcionamiento 

es bastante sencillo, cuando nosotros

tapamos 

una vela con un vaso, lo que estamos 

haciendo es que no pueda pasar más oxígeno y estamos haciendo que la vela se “muera”.

Al taparlo tarda un poco en apagarse y es por la razón de que la vela va consumiendo poco a poco el oxígeno que le queda y cuando acaba con él: “SE MUERE”.

Cuando colocamos el agua lo mismo ocurre, pero el agua asciende y esto se debe a “LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA”. Lo que ocurre es que estamos generando un vacío en el interior del vaso y entonces el agua por ello comienza a ascender.

Esto se debe a su vez a que cuando 

tapamos la vela, la botella coge calor y

hace que la presión atmosférica sea

mayor hacia fuera y es como si el vaso

tirase del agua.

Una vez que teníamos claro qué hacer y cómo hacerlo, lo que hicimos fue empezar a desarrollar esos experimentos en el aula de tecnología durante los recreos.

El experimento que mejor salía fue el del barco de vapor, ya que el abuelo de uno de nuestros compañeros lo había fabricado. Con el globo aerostático nos lo pasamos muy bien ya que lo intentamos de mil formas con bolas de papel y un poco de alcohol, con velas... y nada, el globo no quería elevarse.

A veces se debía a que se quemaba la bolsa por la fuerza de la llama, otras por que era muy flojo, hasta que un día lo probamos con dos velas de cumpleaños y funcionó. Era magnífica esa sensación.

Otro experimento que no trajo mucho problema fue el del agua ascendente ya que era bastante fácil.

Con esto queremos transmitir que todo el proceso previo que realizamos para que saliera adelante el día de la Ciencia en el Colegio Base ha sido muy gratificante y divertido y nos ha traído algún que otro problema.

El pasado jueves 20 de marzo se celebró el gran día.

Al llegar al colegio comenzamos exponiendo nuestros trabajos de matemáticas en los que participaban toda secundaria. Fue un momento muy bonito ver la ilusión con la que presentaban y presentábamos nuestros trabajos, ya que al fin y al cabo le hemos dedicado bastante tiempo y queríamos que todo saliese estupendo.

Cuando comenzó el recreo todos fuimos como balas para poder poner todo en orden y que estuviese listo para las 12:00 horas que era cuando los demás vendrían a ver nuestros experimentos.

Fue un momento de tensión, inquietud y alegría a la vez ya que no sabíamos como acabaría todo.

Cuando empezó a venir la gente, les explicamos el funcionamiento de los experimentos con mucha ilusión y se les veía interesados.

Nuestro barco sin embargo, parece que cogió el papel del Titanic ya que se pasaba más tiempo hundiéndose que moviéndose.

Los chavales tuvieron mucha paciencia y se alegraron al ver que el barco funcionaba y que además sonaba.

Cuando tuvimos que recoger, nos sentimos felices por que todo acabase tan bien y que a la gente verdaderamente le gustase lo que hicimos.

Como valoración pienso que el Día de la Ciencia es una actividad muy buena para aprender viendo el trabajo de los demás, además de lo que ya aprendes por hacer el tuyo propio. 

Es muy gratificante ver la ilusión que ponen y que tu mismo pones ya sea por querer hacerlo bien o para no dejar mal a los demás. Espero que siga haciéndose con tanta ilusión con la que se ha hecho hasta ahora y que no se pierda la tradición.

Tarea 4. Descomposición de la luz del sol.

En esta entrada intentaremos responder de forma sencilla y escueta a las preguntas formuladas al siguiente link.
Nuestra intención es que sin acudir a esa dirección se pueda crear un hilo conductor sobre este tema.

-Isaac Newton fue un científico muy conocido al que se le atribuyeron dos fechas de nacimiento, cosa que en principio no suena muy normal.

Esto se debe al calendario al que nos referimos, ya que según el Juliano él nació el 25 de diciembre de 1642 y según el calendario Gregoriano nació el 4 de enero de 1643.

-Una de las frases más reconocidas de Newton es: "Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes" que empleó cuando estaba mandando una carta a Robert Hooke, donde quería decir que había llegado donde se encontraba, gracias a las investigaciones de personajes contemporáneos.

En verdad esta frase NO pertenece a Newton sino que es de Bernardo de Chartres.

-Ahora vamos a hablar un poco sobre la visión que poseía Aristóteles del mundo.

Aristóteles creía en el geocentrismo, teoría según la cual la tierra es el centro del universo y que todos los cuerpos giran alrededor de ella. 

A continuación un vídeo que explica con más detalle de qué se trata el geocentrismo.

En este link se encuentra una línea temporal con algunos de los científicos más importantes que hicieron estudios sobre el universo.

Son científicos que van desde Platón en el 427 a.C hasta Einstein en 1879.

 

-Con el tiempo los telescopios fueron mejorando; lo que permitió que se pudieran descubrir más y más cosas de nuestro universo infinito.

Pero el cambió más notable dentro de la "Historia" de los telescopios es el paso de los refractores a reflectores.

Los telescopios reflectores evitan el problema de la aberración cromática, una degradación notable de las imágenes en los telescopios refractores.

Podrán imaginarse que la imagen de arriba es de un telescopio reflector y la de abajo pertenece al telescopio refractor.

-Los arco iris se pueden crear de una forma artificial, si tenemos una botella con agua y hacemos pasar luz a través de ella, se estan separando las longitudes de onda de los distintos colores y ahí es cuando vemos esa especie de arco iris.

Yo he intentado hacerlo en el baño de mi casa, ya que debido a la luz que tiene, muchas veces he visto un arco iris, y al ir ahí no me apareció, como si de la ley de Murphy se tratase, pero si he conseguido esta imagen en la que se aprecia un arco iris.

-El arco iris puede ser primario o secundario, el primario es el más fácil de ver y surge por el paso de luz a través de gotas de agua. Para que se llegue a formar (que veamos) el arco iris secundario, es necesario que se genere otro ángulo que forman las gotas de agua, que hace que este más lejos, y que la proyección sea la contraria a la primera.

ARCO IRIS PRIMARIO

ARCO IRIS SECUNDARIO

-Ahora vamos a comparar las leyes de Newton con el momento/movimiento lineal.

Primera ley: En la primera, sólo surtiría efecto, o se tendría en cuenta si el cuerpo estuviera en movimiento si no, no puede tener relación con el movimiento lineal.

Segunda ley: Si la fuerza es el producto de masa por aceleración, habría que estudiar con ayuda de esta magnitud (movimiento lineal) cuanto vale la aceleración.

Tercera ley: En la tercera, si se chocan dos objetos (acción) forma una reacción, en la que también interviene el movimiento lineal.

-La ley de Gravitación Universal es la ley física que describe la relación gravitacional entre cuerpos que contengan masa.

Nos la encontramos con la luna y las mareas, ya que esta luna genera distintos efectos sobre el mar y se debe a diferencias de atracción gravitacional.

Por eso, en un punto de la tierra la marea sube, ya que se encuentra más cerca de la luna y en otro baja, ya que está mas lejos.

-La fuerza centrífuga es aquella que actúa sobre un cuerpo en movimiento sobre una trayectoria curvilínea y que posee un sentido hacia fuera del eje de rotación.

*Este vídeo me parece muy bueno; ya que nos habla sobre el Universo y sobre la ley gravitacional universal. 

(Es un poco largo, pero si tenéis tiempo merece la pena).

-Se podría relacionar la fuerza centrífuga con la ley de acción y reacción de Newton (tercera), ya que al tener fuerzas en sentido contrario, acción, se genera un movimiento que es la reacción.

*La velocidad orbital es la velocidad de un planeta, satélite o similar en órbita alrededor de otro cuerpo celeste.

Animación de la velocidad orbital (Cañón de Newton)

*Nos podemos encontrar un ejemplo con saturno, sus satélites y sus anillos.