Buscar

Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

Categoría

2ºBac_F_Bloque 4. Ondas

Rayos X: Magia, locura y progreso científico

Wilhelm Röntgen
Imagen 1: Wilhelm Röntgen. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_R%C3%B6ntgen

Esta es una historia que sucedió a finales de 1800. Un científico alemán llamado Wilhelm Röntgen (ver Imagen 1) jugueteaba en su sótano con un nuevo instrumento que permitía estudiar fenómeno subatómicos, un tubo de Crookes. Básicamente es una botella de cristal a la que se le ha hecho el vacío y que contiene dos placas metálicas en su interior, una en cada extremo (ver Imagen 2). Seguir leyendo “Rayos X: Magia, locura y progreso científico”

Anuncios

¿Cómo se orientan los murciélagos?

¿Quién no se ha preguntado cómo un mamífero volador ciego puede moverse sin chocar con los árboles?

El fundamento físico que responde a esa pregunta es el efecto Doppler. C. A. Doppler (1803-1853) fue un científico austriaco que destacó por descubrir un efecto ondulatorio fundamental para la tecnología de los siglos venideros. Seguir leyendo “¿Cómo se orientan los murciélagos?”

El descubrimiento del infrarrojo

La curiosidad y el afán por desvelar nuevos misterios es el motor de la ciencia. Plantear una hipótesis, realizar un experimento para comprobarla y aprender de los resultados, el corazón del método científico. Siguiendo este pensamiento, fue como el protagonista de nuestra historia de hoy, realizó un importante descubrimiento, el infrarrojo.

Sir Frederick William Herschel (1738-1822) nació en Hannover, Alemania, y fue conocido como músico y como astrónomo. En 1757 emigró a Inglaterra, donde se dedicó a construir telescopios para examinar el cielo nocturno (Caltech, s.f.). Una curiosidad de su relación con nuestro país es que Herschel construyó uno de sus mejores y mayores telescopios para el Real Observatorio Astronómico de Madrid, que sería considerado por el propio Herschel como el mejor telescopio de cuantos construyó (Instituto Geográfico Nacional, s.f.). De su trabajo como astrónomo publicó varios catálogos de estrellas dobles y nebulosas, siendo su principal descubrimiento el del planeta Urano en 1781, el primer planeta nuevo descubierto desde la antigüedad (Caltech, s.f.).

Sin embargo, hoy nos interesa otro gran descubrimiento que también lleva su nombre, el infrarrojo.

Actividad 1: el infrarrojo

  1. ¿Qué es el infrarrojo?
  2. Explica la diferencia que hay entre los diferentes colores del arco iris, y cómo se relaciona el infrarrojo con ellos. Utiliza una gráfica para mostrar esas diferencias.
  3. ¿Conoces otros ejemplos similares al infrarrojo? Añádelos a tu gráfica.

Criterios evaluación:

  • Conocer el infrarrojo
  • Representar información de forma gráfica
  • Ser capaz de adquirir conocimiento de forma independiente

Centrémonos ahora en cómo Sir William halló el infrarrojo. Herschel había observado como objetos expuestos al sol durante el mismo tiempo, tenían temperaturas diferentes. Sir William pensaba que este fenómeno se debía a que el calor que transmitía la luz cambiaba según el color. Para comprobarlo, ideó un experimento en el cual medía cuanto calor provenía de cada color. Herschel hizo pasar luz solar a través de un prisma de vidrio para generar el arco iris, el cual se forma cuando la luz se divide en los colores que la componen y situó termómetros con bulbos ennegrecidos para absorber mejor el calor en cada color, y otro fuera del espectro como muestra de control. Veamos en este vídeo los resultados que obtuvo.

Descubrimiento del infrarrojo (Cosmos 2014, citado en atresmedia.com)

Actividad 2: el método científico

  1. Identifica cada paso del método científico en la práctica de Sir William.
    1. Observación:
    2. Hipótesis:
    3. Experimentación:
    4. Resultados:
    5. Tesis o teoría científica:
  2. ¿Por qué es necesario poner un termómetro de control? ¿Cual era el resultado que esperaba encontrar Sir William?
  3. Reflexiona sobre el azar en la ciencia. ¿Conoces otros ejemplos de descubrimientos no buscados?

Criterios evaluación:

  • Identificar los pasos del método científico
  • Comprender cómo situar una referencia válida para experimentar
  • Reflexionar sobre la casuística de los descubrimientos científicos

Actividad 3 (extra): el método científico

Pon en práctica el método científico. Para ello coge una observación de tu entorno, y aplica los pasos como hizo Sir William. ¡Usa tu imaginación! No hace falta que sea un efecto físico-químico, pues este método es universal (por ejemplo, puedes poner una situación que se de en tu deporte favorito).

  1. Observación:
  2. Hipótesis:
  3. Experimentación:
  4. Resultados:
  5. Tesis o teoría científica:

Criterios evaluación:

  • Ser capaz de poner en práctica el método científico con objetos de su entorno
  • Tener una actitud proactiva a ir más allá en las actividades extras propuestas

Actividad 4 (extra): ¡ahora hazlo tú!: sigue los pasos que encontrarás en esta web (Caltech, s.f.)  para realizar tú mismo el experimento de Sir William. No hace falta que compres el prisma y los termómetros, puedes pedirlos prestados al laboratorio.

Criterios evaluación:

  • Realizar prácticas de forma independiente siguiendo instrucciones
  • Tener una actitud proactiva a ir más allá en las actividades extras propuestas

Referencias:

California Institute of Technology (s.f.). Sir Frederick William Herschel. Publicado en http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol//edu/herschel/herschel_bio.shtml

California Institute of Technology (s.f.). Experimento de Herschel en la banda infrarroja. Publicado en http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol//edu/herschel/backyard.shtml

Hanich, L. y Holtzman, S. (Productores) y Braga, B., Pope, B. y Druyan, A. (Directores). (2014). Cosmos: una odisea en el espacio-tiempo [Documental]. Estados Unidos: Fox. Recuperado de http://mega.atresmedia.com/programas/cosmos/descubrimiento-luz-infrarroja_201510195735d64f4beb2895a65cd862.html

Instituto Geográfico Nacional (s.f.). Real Observatorio de Madrid. Recuperado el 23 de abril de 2017 de http://contenido.ign.es/rom/visitas/folleto_ROM.pdf

Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato. Boletín Oficial del Estado, 3, de 3 de enero de 2015.

La ley de Snell

El descubrimiento de la ley de los senos se atribuye […] a Willebrord van Roijen Snell, o Snellius […] físico holandés del siglo XVII. Snell estudió derecho […] pero sus intereses se concentraban especialmente en las matemáticas. […] sacó muchas conclusiones interesantes sobre la medición de la Tierra; […] También se ocupó del cálculo del “número pi” (π) mediante polígonos y del estudio de la luz. En lo que respecta a la refracción, su investigación continuó desde donde se había estancado cuatro siglos antes con Ibn al-Haytam […] y sus discípulos medievales […]

Estos estudiosos habían observado que los rayos de luz cambiaban de dirección cuando entraban en contacto con una superficie más densa. Snell descubrió la ley exacta en 1621, pero se conocieron sus resultados sólo en 1703, año en el que Huygens los publicó […]

Mientras tanto Descartes publicó su “Discurso del método” en 1637, incluyendo en él la ley de los senos a la que había llegado Snell. Explicó la refracción con las partículas de la luz que se movían en el cuerpo refractante con una velocidad mayor con respecto a su velocidad en el aire. … Hoy en día, de todas formas, en los países francófonos la ley de los senos lleva el nombre de Descartes, mientras que en los países anglófonos y España se conoce como la ley de Snell. Texto sacado y simplificado de aquí.

Actividad.

1. Los alumnos leen el texto y discuten en brevedad y en grupos reducidos el texto. Posteriormente se proporcionará a cada grupo el siguiente material:

  • láser
  • transportador de ángulos
  • vaso
  • agua
  • aceite
  • dos planchas de metacrilato de forma rectangular
  • espejo

2. A continuación se les pide que hagan los siguientes experimentos, con la ayuda del profesor:

– Incidir el láser con diferentes ángulos sobre:

  • el vaso lleno de agua y luego el vaso lleno de aceite y agua.
  • una plancha de metacrilato y luego las dos planchas puestas de forma plana una sobre la otra de manera que ocupen el toda su superficie.
  • el espejo.
  • el transportador de ángulos.

3. Los grupos deberán responder y discutir qué y porqué creen que le pasa al rayo de luz del láser en cada una de las situaciones.

4. El profesor les explica la ley de senos y los alumnos vuelven a repetir los experimentos.

5. Los alumnos por escrito explican qué está pasando en cada uno de los experimentos relacionándolo con la ley de senos proporcionada y explican como creen que realizaron los experimentos cada uno de los autores que trabajó este tema.

Objetivos

  • Relacionar la expresión matemática con los experimentos llevados a cabo
  • Entender el método científico basado en la experimentación.
  • Manifestar el trabajo en equipo, la actitud crítica y el consenso.

En la evaluación se tendrá en cuenta:

  • La implicación de los alumnos en la realización y el debate de los experimentos.
  • Los trabajos escritos.
  • La capacidad de los alumnos para relacionar el conocimiento matemático con los experimentos.
  • Si han entendido los conceptos de refracción, reflexión, material transparente y opaco.

Viaje al centro de la Tierra

¿Quién no se ha preguntado alguna vez qué tenemos bajo nuestros pies? Hasta algunos como Julio Verne fantasearon en viajar al centro de la Tierra, imaginando su interior.

Pues bien, actualmente aún no se sabe exactamente cómo es ese interior. Muchos tal vez propongáis hacer una agujero muy profundo hasta llegar al centro, pues bien, la máxima profundidad alcanzada hasta la actualidad son 3.5 km, un 0.05% del radio terrestre.

¿Y por qué el ser humano con toda la tecnología actual no es capaz de llegar más lejos? El gran aumento de Presión y Temperatura lo hace imposible, ya que la temperatura aumenta en promedio 1ºC por cada 30m.

Entonces, ¿Cómo es que sabemos que la Tierra está dividida en Corteza, Manto y Núcleo? Gracias a las ondas y sus características. Las ondas sísmicas cambian en función del material en el que se propagan, no son  y se observan diferencias en las mismas en función de la distancia al foco del terremoto. A través del registro de estas ondas en varios puntos del Planeta se ha podido definir las capas de la Tierra.

Es el caso por ejemplo del descubrimiento del núcleo externo por parte de Inge Lehmann en 1936, una de las muchas grandes mujeres destacadas en ciencias. Esta científica analizó datos de las ondas provenientes de un gran número de terremotos, y se dio cuenta de que alunas de ellas sólo se detectaban hasta una distancia angular de 104 grados, comenzando a aparecer de nuevo una distancia a 140 grados, creando una “zona de sombra”. Según Inge Lehmann, esto solo puede explicarse mediante la presencia de un núcleo semi-líquido, donde las ondas estudiadas no se propagan. De esta forma,  Inge Lehmann rompió con la teoría de que el interior de la Tierra era hueco.

Los avances tecnológicos del siglo XX han permitido continuar con el trabajo delos pioneros como Inge Lehmann o Andrija Mohorovicic, hasta conocer el interior de la Tierra con la precisión en que hoy la conocemos. Aún nos queda mucho por descubrir, de momento a través de las ondas mientras no seamos capaces de realizar un viaje al centro de la Tierra.

Actividades

¿Qué temperatura habría en el centro de la Tierra si existiera un aumento constante?

¿Qué parámetros caracterizan las ondas?

¿Qué aparato se utiliza para registrar las ondas sísmicas?

¿Qué es la zona de sobra? ¿A qué es debida?

Investiga, ¿Qué propiedad de las ondas ayudo a descubrir la diferencia Corteza-Manto? Realiza un trabajo de una cara sobre este descubrimiento

Objetivos

Reforzar en el conocimiento de las Ondas y sus propiedades

Mostrar al alumno un campo de aplicación de las ondas, en el que son indispensables.

Incitar al alumno a la búsqueda de más información, e investigación.

Evaluación

Se valorará la participación e interés en la actividad, así como la resolución de las preguntas propuestas.

Referencias

http://www.cienciorama.unam.mx/a/pdf/91_cienciorama.pdf

http://mujeresconciencia.com/2017/01/17/viaje-al-centro-de-la-tierra-con-inge-lehmann/

http://www.rutageologica.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=384&Itemid=87&limitstart=2

Levitación acústica

La levitación acústica es el fenómeno por el cual se pueden levitar objetos mediante el sonido. Para poder levitar un objeto necesitamos que el sonido ejerza una fuerza sobre el objeto que pueda vencer la fuerza de la gravedad y que al mismo tiempo las partículas queden confinadas en un punto concreto. Las fuerzas generadas por las ondas sonoras suelen ser débiles por eso necesitamos ondas sonoras de alta intensidad para crear efectos no lineares. Para poder crear un campo acústico donde las partículas queden suspendidas necesitamos crear ondas estacionarias.

Las ondas estacionarias son las ondas sonoras que se forman por la interferencia de dos ondas de las mismas propiedades (amplitud, frecuencia, etc.) que viajan en sentido opuesto.

El sonido se propaga a través del aire desplazando las partículas durante el paso de la onda sonora. Se forman zonas de máximos y mínimos de presión (antinodos/vientres) y puntos inmóviles (nodos). Cuando estas partículas quedan confinadas en un nodo se produce la levitación acústica.(Figura en word adjunto)

Si vemos un ejemplo de una configuración típica para levitar objetos con sonido, tendríamos un generador de ultrasonidos que crea ondas sonoras y un reflector donde se reflejan las ondas sonoras incidentes. El generador de ultrasonidos crea un sonido de una determinada frecuencia. Si la distancia entre generador y reflector es un múltiple de la mitad de la longitud de onda del sonido emitido, la onda sonora emitida y la reflejada crearan interferencia produciendo una onda estacionaria. Se utilizan ultra sonidos, sonidos de frecuencias muy elevadas y niveles de presión sonora muy elevados (150dB) que crean efectos no lineares de este modo el nivel de presión sonora de los antinodos superiores e inferiores es suficiente elevado  para mantener la partícula en una posición dada. (Figura en word adjunto)

Para que un objeto quede levitando mediante esta técnica debe tener una tamaño de entre un tercio y un medio de la longitud de onda del sonido incidente. Si el tamaño del objeto es superior a la mitad de la longitud de onda el objeto no puede levitar.

 Referencias:

ACTIVIDAD

Lee el texto y responde a las siguientes preguntas.Para responder alguna de ellas deberás hacer uso de internet indicando de qué página web has extraído la información.

  1. Observa la imagen inferior. La distancia entre partículas de polvo es de 1cm. ¿Cuál es la frecuencia de la onda estacionaria que hace que la partícula de polvo quede suspendida? (Figura en word adjunto)
  2. Tenemos una onda estacionaria de longitud de onda de 0,010m. ¿Podrá una partícula de polvo de 3mm quedarse suspendida? Y una de 9mm?
  3. Si el transductor emite una onda sonora de 22000Hz, ¿Cuál es la distancia a la que debemos colocar el reflector para que se produzca una onda estacionaria.
  4. ¿Por qué actualmente podemos suspender una partícula de pim pom y no una canica?
  5. Busca cuales son aplicaciones de la levitación acústica.
  6. Debate con los compañeros en qué ámbito y como puede mejorar nuestra vida cuotidiana la levitación acústica.

Datos: velocidad del sonido v= 343m/s.

OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD

  • Profundizar en la teoría de ondas, en concreto las ondas estacionarias.
  • Ver posibles aplicaciones de los conceptos físicos en nuestra vida cuotidiana.
  • Reflexionar sobre los avances de la ciencia en nuestra sociedad.
  • Utilizar motores de búsqueda de información y saber contrastar la información encontrada.

EVALUACIÓN

  • Correcta resolución de la actividad planteada.
  • Correcta utilización de las fuentes de información.
  • Participación activa en el debate.

 

Descubrimiento de los Rayos-X

fotoame
Roentgen y la radiografía de la mano de su mujer Bertha

Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) científico alemán de la Universidad de Würzburg descubrió los Rayos-X en 1895. Roentgen fascinado por el estudio de los rayos catódicos llevado a cabo principalmente por Philipp Lenard (1862-1947) reprodujo sus experimentos descubriendo por casualidad unos nuevos rayos mucho más penetrantes con un alcance superior a los rayos catódicos y sin carga eléctrica. Una de las radiografías más famosas que hizo Roentgen mostrando el poder de penetración de estos rayos fue de la mano de su mujer Bertha. En la radiografía se observa la sombra de los huesos, que frenan la mayor parte de los rayos, delineados por las partes blandas. Seguir leyendo “Descubrimiento de los Rayos-X”

Evolución y estado de la telefonía móvil

“¿A qué no sabes desde dónde te llamo? Te llamo solo para saber si suena bien”, fueron las frases pronunciadas por el directivo de Motorola, Martin Cooper, el 3 de abril de 1973, cuando desde una calle de Nueva York contactó con su mayor rival en el sector, Joel Engel de los Bell Labs de AT&T, con el ‘zapatófono’ que ves en la imagen.EvolucionTelefonoMovil-3

Fue una revolución porque aquel hecho se considera la primera llamada de la historia desde un teléfono móvil. Tuvo que pasar una década, más de quince años de investigación y una inversión de 100 millones de dólares hasta que en 1983, Motorola, culminó el proyecto lanzando el considerado como ‘primer teléfono móvil de la historia’: el Motorola Dynatac 8000x (Dynamic Adaptive Total Area Coverage) cuyo prototipo Cooper utilizó en su famosa llamada a su rival. El dispositivo medía 33 x 4,5 x 8,9 centímetros y pesaba 800 gramos, ofreciendo además del típico teclado numérico (keypad) telefónico, nueve teclas especiales. Su autonomía era de solo una hora en conversación (ocho en espera) y costaba la friolera de 4.000 dólares de la época. Aun así fue todo un éxito y en su primer año vendió 300.000 unidades.”  Extracto del texto de Juan Ranchal (2014). Inicios, evolución y futuro del teléfono móvil. Recuperado de http://www.muycanal.com/2014/01/31/futuro-del-telefono-movil

Seguir leyendo “Evolución y estado de la telefonía móvil”

Crea un blog o un sitio web gratuitos con WordPress.com.

Subir ↑