martes, 19 de abril de 2016

ACTIVIDAD 8: RUTHERFORD, EL NÚCLEO ATÓMICO.


Ernest Rutherford es una de las grandes figuras de la Ciencia. Quizá más importante que sus propios descubrimientos fue el fantástico legado de científicos que formó en esa gloriosa época de la Física que va desde el último cuarto del siglo XIX al primer cuarto del siglo XX. Ser capaz de estar en la élite del conocimiento científico y a la par, poder transmitir dicho conocimiento al grueso de la sociedad, es algo realmente encomiable. Y en ese aspecto Rutherford también era un as. Seguramente esta actitud divulgativa de la Ciencia tenga mucho que ver, como habéis podido leer en el capítulo, con sus orígenes en una muy lejana (física y socialmente) colonia (recordad que nació en pleno siglo XIX). Rutherford trataba de acercar la Ciencia al ciudadano medio de su época quitándole el "misticismo" en el que le envuelve su proceder experimental y matemático. Vosotros, como alumnos de la asignatura de Física y Química, tenéis la obligación de empaparos de ese "misticismo", sois iniciados en el arte de conocer los métodos experimentales y matemáticos de estas maravillosas ciencias que dan respuestas a base de originar nuevas preguntas.

Quizá alguna vez habéis tenido la sensación de vivir en una "sociedad mágica": doy a un botón y se enciende la TV, mantengo contactos instantáneos con el resto del mundo sin importar la distancia, tengo toda la música a un solo clic; pero no soy capaz de entender cómo funcionan esos aparatos. Es como si una "secta tecnológica" dirigiera mi vida. Pues bien, si sigues estudiando estas maravillosas ciencias, algún día llegarás a estar capacitado para formar parte de esa "secta", y quizá, con un poco de suerte, seas de los que piensa como Rutherford (sin menospreciar a los camareros): "Si le explicas a un camarero lo que estás haciendo y no lo entiende, lo pobre no es el camarero, sino lo que estás haciendo".


1- Como has podido leer J.J. Thomson fue profesor de Rutherford, que a su vez fue profesor de Hans Geiger. ¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes? Investiga qué ocurre en las Facultades de Ciencia españolas.

2- En palabras de Rutherford, "toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos". En 1908, le otorgaron el premio Nobel de Química. Su reacción fue realmente muy curiosa: "He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico". ¿Cuáles son las diferencias entre la Fisica y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico, ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?

3-Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla. ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física? ¿Qué disputas científicas mantuvo con Edison y Marconi? Te recomendamos una película: EL TRUCO FINAL. El argumento de esta película describe muy bien la mezcla de magia y ciencia que se vivía en el final del siglo XIX y principios del XX. Trabajo opcional para subir nota: Realiza una línea de tiempo con los principales hechos científicos de este periodo.


4- A lo largo del capítulo se suceden las descripciones sobre el descubrimiento de distintos fenómenos físicos (que puedes y debes añadir en la línea de tiempo) que serán cruciales en el desarrollo de la sociedad del siglo XX y que siguen muy relevantes en la actualidad. Responde brevemente (básate sólo en el libro para este punto, excepto en los enlaces señalados) a la siguiente serie de preguntas (haciendo referencia a los científicos implicados):
4a) ¿Qué diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?
4b) ¿Qué son los Rayos X? ¿Cómo se descubrieron?
4c) ¿Qué es la Radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?
4d) ¿Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?
4e) ¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.
4f) ¿Qué es la ley de desintegración atómica? ¿Por qué sirve como método de datación geológica? Trabajo opcional: Investiga sobre el carbono-14
4g) ¿Para qué sirve un contador Geiger?

5- Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con Mica, sí con pan de oro y mejoró mucho con pan de platino? Comenta la frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara".







6- Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones. ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué lo ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)? ¿Qué son las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza?





7- Crea tu propio "escudo científico" (buscando tu propio lema científico) tal y como hizo Rutherford al ser nombrado barón.

martes, 12 de abril de 2016

ACTIVIDAD 7: MILLIKAN, LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA.

Como has podido leer en el capítulo 8 del libro, la tenacidad de Robert Millikan le llevó a entrar en el "hall of fame" de la Ciencia por su maravilloso experimento de la gota de aceite con el que consiguió medir la carga del electrón. Fue galardonado en 1923 con el premio Nobel, "por su trabajo en la carga elemental de la electricidad y en el efecto fotoeléctrico". Se trataba de un fantástico profesor que fue galardonado en más de 25 universidades como catedrático honorario. Su aportación al mundo científico no se limitó al descubrimiento por el que recibió el Nobel, pero sin duda la belleza y el ingenio de este sencillo experimento es capaz de sobrecogernos aún hoy en día. Me imagino a las gotas de aceite, como "pequeños paracaidistas" cayendo, subiendo o levitando en función del resultado de la lucha de las tres fuerzas que intervienen: Fuerza eléctrica (al estar cargada eléctricamente la gota) y rozamiento con el medio (aire) frente a fuerza gravitatoria (peso de la gota).

































A continuación, antes de la tarea conjunta, contesta a las preguntas relacionadas con el capítulo 8 del libro de lectura:



 



La actividad que se propone es la publicación de una entrada conjunta en vuestro blog que conteste a las siguientes cuestiones (para ello puedes utilizar la información suministrada en forma de vídeos, imágenes e hipervínculos):

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. Puedes incluir tus propias fotos o vídeos de pequeños experimentos electrostáticos (recuerda lo que estudiaste el año pasado en Tecnología).

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?

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

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?

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



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...).

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".

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

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

10- Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico (Thomson, Rutherford o Bohr) y cuelga en tu blog un reportaje gráfico de él (foto, vídeo o vídeomontaje). A continuación os presento mi modelo de "pizza de acietunas" del átomo de Thomson:

martes, 23 de febrero de 2016

ACTIVIDAD 5: CAVENDISH. LA CONSTANTE DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

Toda vez que os hayáis leído el capítulo 5 del libro de lectura debéis responder al siguiente cuestionario (recuerda que esta parte es una tarea individual y no olvides darle a enviar al finalizar):





Henry Cavendish es uno de los científicos cuya biografía se enreda tanto como la propia balanza de torsión que utilizó en uno de sus experimentos más famosos. Curiosamente, ese experimento, que ha pasado a la historia por ser el que permitió medir la constante de gravitación universal (G), no fue ideado exactamente con ese propósito.

Una vez que hayas terminado de leer el capítulo dedicado a este notable científico, aunque no especialmente dotado para las relaciones humanas (es muy posible que sufrirera el síndrome de Asperger, en una época en la que el diagnóstico, y mucho menos el tratamiento, eran inviables), te proponemos la resolución de las siguientes cuestiones en tu blog. Recuerda que el trabajo en equipo es fundamental para conseguir un resultado de calidad.




  1. En el capítulo se menciona que Cavendish entró a formar parte de la Royal Society en 1760. Newton y Hooke, entre otros ilustres científicos, también formaban parte de ella. Describe brevemente qué es la Royal Society, cuáles son sus principales objetivos, cuáles han sido sus logros más importantes a lo largo de la historia y qué otros ilustres científicos han formado parte de ella.
  2. De acuerdo con el libro, Cavendish midió la composición química del aire. Realiza un diagrama de sectores con una hoja de cálculo que incluya los gases más importantes por su abundancia y compara tus resultados con los que muestra el libro. Investiga qué es el flogisto y por qué cayó en desuso. ¿Te atreves con este experimento?
  3. Cavendish realizó importantes descubrimientos de Química. Investiga sobre las propiedades del Hidrógeno y sobre la composición química del agua.
  4. ¿Qué es el calor específico de una sustancia? Lee las páginas 161 a 170 de tu libro de texto.
  5. Cavendish también fue un adelantado a su tiempo. Aunque no entró en la histora por su descubrimento, ¿qué es la Ley de Coulomb? Realiza una comparativa, señalando las analogías y diferencias que encuentras entre esta ley y la Ley de Gravitación Universal (recuerda la actividad Explicación matemática de la LGU)
  6. ¿Qué es un condensador eléctrico? ¿Serías capaz de fabricar uno con material casero?



  7. Cavendish inventó un termómetro que funcionaba sin mercurio, pero, ¿cómo funciona un termómetro? ¿Qué tipos de escalas térmicas existen? Lee las páginas 163-165 de tu libro de texto. Además es interesante que tanto para esta cuestión como para la cuetión 4, sigas este recurso.
  8. Entramos en las cuestiones relacionadas con el experimento en cuestión: ¿Qué es el centro de gravedad de un cuerpo? Prueba la siguiente experiencia. Diseña tu propia experiencia y grábala en vídeo. No olvides insertarla en tu blog:



  9. Llegamos al plato fuerte del capítulo: el experimento de Cavendish (aquí podéis realizarlo virtualmente). Lo ideal sería diseñar vuestra propia experiencia, pero se trata de una tarea bastante ardua (el autor cita un interesante artículo de la revista Investigación y Ciencia al respecto), por lo que nos conformaremos con que hagáis una descripción del experimento y contestéis a la pregunta: ¿por qué Cavendish no podía medir desde la sala dónde se encontraba la balanza de torsión?



  10. Para concluir el trabajo, investiga por qué no es buena idea utilizar materiales como el hierro o el acero para realizar el experimento. ¿Qué es el magnetismo? ¿qué otros materiales evitarías en caso de diseñar la experiencia?

miércoles, 20 de enero de 2016

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

Toda vez que os hayáis leído el capítulo 4 del libro de lectura debéis responder al siguiente cuestionario (recuerda que esta parte es una tarea individual y no olvides darle a enviar al finalizar):



La naturaleza y sus leyes yacían ocultas en la noche;
Dijo Dios “que sea Newton” y todo se hizo luz.
(Nature and nature's laws lay hid in night;
God said 'Let Newton be' and all was light.)
Isaac Newton (1643-1727) es, probablemente, el científico más completo de la historia, puesto que aunó la experimentación, con la prouesta de explicaciones teóricas y con el desarrollo del lenguaje matemático necesario para que sus ideas sobre el mundo físico se pudieran expresar en un lenguaje universal.



Después de haber leído el capítulo 4, habrás comprobado la cantidad de fenómenos tan diversa a la que Newton prestó atención a lo largo de la vida. Las cuestiones que se proponen a continuación, te servirán para reflexionar, investigar y crear tus propias ideas con respecto a alguno de esos fenómenos. También te servirán para comprender el contexto histórico y social en el que vivió este singular personaje, valorando de esta forma, su increíble contribución al saber humano.

  1. Resuelve el siguiente enigma: ¿Por qué Isaac Newton tiene dos fechas de nacimiento (25 de diciembre de 1642 y 4 de enero de 1643?
  2. ¿Qué quiso decir Newton con su expresión "Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes"? ¿Esa frase es realmente original de Newton?
  3. Aristóteles es un filósofo clásico cuyas ideas sobre cinemática, dinámica, astronomía y cosmología predominaban en Europa desde la época de la Grecia clásica hasta la revolución copernicana. Desde una perspectiva científica, ¿cuál es la visión aristotélica del Universo o Aristotelismo? Es muy recomendable leer los siguientes artículos: Cosmología aristotélica y Filosofía de la naturaleza; así como ver el siguiente vídeo (puedes ver el documental entero en el siguiente canal, es el episodio 14):

  4. En el capítulo se menciona a varios científicos muy importantes en el desarrollo de la Física. Construye una línea de tiempo que contenga a los físicos mencionados en el capítulo y sus principales aportaciones a dicha ciencia.
  5. ¿Qué ventajas presenta el telescopio reflector de Newton frente al telescopio refractor de Galileo? (La página completa es un excelente recurso, tiene hasta un simulador del telescopio de Galileo) Explica qué son la reflexión y la refracción de la luz (es muy recomendable leer las páginas 190-191 de tu libro de texto). El siguiente simulador, puede ser de gran ayuda para las cuestiones 5, 6 y 7 (nota: puedes realizar fotos de pantalla de los simuladores y añadirlos en tu entrada):
  6. Realiza el experimento de descomposición (dispersión) de la luz mediante un prisma óptico (puede ser una botella llena de agua, tal y como sugiere el libro) y descríbelo incluyendo tu propia imagen. (es muy recomendable leer la páginas 192 de tu libro de texto)  
  7. Explica por qué se forma el arco iris primario y el secundario. Puedes incluir tu propia fotografía del fenómeno, si eres aficionado.
  8. Infórmate acerca del concepto de momento lineal (lee la página 80 de tu libro de texto). Trata de escribir las tres leyes de Newton en función de esta magnitud.

  9. Enuncia y comenta la Ley de Gravitación Universal, para ello puedes consultar la página 130 del libro de texto (para este punto y el siguiente, es necesario ver los siguientes vídeos).



  10. En la página 112 del libro "De Arquímedes a Einstein" se alude a una fuerza centrífuga que es la causante de que la Luna no caiga sobre la Tierra. Después de ver el vídeo anterior, ¿estás de acuerdo con esa explicación? ¿es compatible con el tercer principio de Newton? ¿Qué es la velocidad orbital? Experimenta con el cañón de Newton para resolver esta cuestión.

viernes, 13 de noviembre de 2015

ACTIVIDAD 3: GALILEO. LA CAÍDA LIBRE DE LOS CUERPOS.

Toda vez que os hayáis leído el capítulo 3 del libro de lectura debéis responder al siguiente cuestionario (recuerda que esta parte es una tarea individual y no olvides darle a enviar al finalizar):



Ahora estáis preparados para calcular el valor de g. Se trata de un experimento muy difícil de reproducir ya que los errores en la medida son muy grandes. Ya habéis experimentado estos problemas a lo largo de las prácticas hasta ahora realizadas ya que la precisión humana deja mucho que desear. La diferencia estriba en que hasta ahora no nos importaban los errores cometidos ya que estos nos aportaban otras informaciones de gran interés. Sin embargo, en este caso, la búsqueda de un dato concreto (9,8 m/s^2) nos ha obligado a cambiar de estrategia.
Dado que ha sido una tarea que nos ha consumido más tiempo del deseable, aunque no por ello lo damos por perdido, creemos útil intentar transmitiros, de forma resumida, el proceso seguido.
En ausencia de sensores que nos permitan tomar medidas con gran exactitud, nuestros cerebros se pusieron a trabajar con denuedo en la búsqueda de un método que permitiera que nuestros alumnos calcularan el valor de la gravedad terrestre.
La idea es la siguiente: con una cámara de vídeo hemos grabado la caída de dos bolas de acero de distinto tamaño sobre una cinta métrica construida ex profeso con los números más grandes para que al ampliar las imágenes se pudieran distinguir.
Este es el vídeo con las diferentes pruebas realizadas.



Puedes descargartelo o copiar el código HTML para insertar aquí (Archivo->Enlazar esta página)

A continuación, utilizando un editor de vídeo (Windows Movie Maker es una buena opción por su sencillez) cortamos la prueba que nos pareció más adecuada. Esta prueba puede a su vez ser fragmentada en fotogramas, usando el botón que nos permite pasar de fotograma en fotograma, que se pueden guardar como imágenes. A cada una de estas imágenes le asociamos una posición y un tiempo que puede ser indicado sobre la imagen usando la opción de incluir títulos en Windows Movie Maker. Finalmente, todas estas imágenes pueden ser unidas en un vídeo con Windows Movie Maker.
El resultado final queda así:



Puedes descargartelo o copiar el código HTML para insertar aquí (Archivo->Enlazar esta página)

Ya estamos listos para hacer los cálculos... Os recomendamos utilizar una hoja de cálculo para listar los datos y representar las gráficas. Luego bastaría copiar la imagen e incluirla en la entrada. Si alguien no sabe como hacerlo, estaremos encantados de explicárselo.

1. ¿Es posible representar los datos (y, t) en una gráfica? Hacedlo.


2. Con los datos obtenidos calculad la velocidad de la bola en función del tiempo para cada intervalo. Observad que la velocidad media es el incremento del desplazamiento respecto del tiempo:

v (t) = incremento de y/incremento de t

Tened en cuenta que lo que calculáis representa a la velocidad media en un intervalo. Se trata de una aproximación a lo que sería lo correcto: tener la velocidad instantánea de la bola en cada punto. Recordad que se trata de un MRUA.

3. Con los datos obtenidos representad gráficamente la velocidad para cada tramo en función del tiempo y analizad cualitativamente este gráfico. ¿Qué podéis decir sobre el tipo de movimiento que describe la bola de acero en su caída? ¿Está de acuerdo esta observación con vuestras expectativas?

4. A partir de la gráfica construida v(t), determinad el valor de la aceleración de la gravedad, g. Comparad el valor de g obtenido con el ya conocido. HERRAMIENTA PARA HACER AJUSTES DE DATOS EXPERIMENTALES.

5. Si existe discrepancia entre el modelo teórico y el obtenido experimentalmente, detectad y analizad las posibles fuentes de error. El modelo teórico, es decir, lo que teóricamente se hubiera obtenido, lo podéis desarrollar utilizando las ecuaciones cinemáticas para la caída libre: h = 1/2gt^2 y v = gt (considerad g = 9,8 m/s^2) y representad la gráfica v-t para los valores de tiempo anteriores.

Una posibilidad para mejorar los resultados es la de descargar el vídeo inicial y coger otro corte para repetir todos los pasos tal y como se ha explicado más arriba.



Con los datos obtenidos, cálculos, vídeos, gráficas, etc generaréis una nueva entrada en vuestro blog que será común para tod@s los contribuyentes, se trata por tanto de un trabajo en equipo.