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Historia F+Q

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

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2ºBac_F_Bloque 6. Física del siglo XX

El experimento físico más hermoso de la historia de la física: la doble rendija

“En 2003 la revista Physics World preguntó a sus lectores cuál era en su opinión el experimento más bello de la historia de la física. Ganó el célebre experimento de la doble rendija. (…) En el mundo cuántico –el de las partículas subatómicas como los electrones– las ‘cosas’ actúan de una forma muy distinta a como sucede en la escala macroscópica, en la que nos movemos los seres humanos. El experimento de la doble rendija pone de manifiesto dos características desconcertantes de ese mundo.”

La versión completa del texto (link) en el que se expone el considerado experimento más hermoso de la historia de la física y su explicación. Con la ayuda del vídeo (link) el alumno debe realizar una serie de actividades.

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Del modelo de Thompson al modelo de Rutherford.

En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fue llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente. En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fue llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente.

En el texto anterior se explica uno de los experimentos que cambio la manera en como los científicos entendían la estructura de la materia, realiza la siguiente actividad para entender el modelo atómico de Rutherford y la manera en como la ciencia genera modelos científicos.

  1. En el momento histórico en que se realizó el experimento de Rutherford, el modelo atómico aceptado era el de Thompson. Teniendo en cuenta que según este modelo, el átomo tiene una carga positiva uniforme distribuida por todo su volumen, y unas pequeñas cargas negativas puntuales llamadas electrones, ¿cuál sería el resultado esperado por Rutherford y sus ayudantes? Explícalo ayudándote de un dibujo.

En el siguiente enlace podrás acceder a una simulación donde realizaras el experimento de Rutherford tal y como se realizó en 1911.

http://www.kcvs.ca/site/projects/physics_files/rutherford/historical_scattering2.html

Antes de usar la simulación responde las siguientes preguntas.

  1. ¿Según el modelo de Thompson en que ángulos esperarías encontrar el mayor número de impactos?
  2. ¿Según este mismo modelo en que ángulos no deberías encontrar ningún impacto?

Realiza el experimento de Rutherford midiendo los impactos en los siguientes ángulos durante 200 segundos.

Ángulos Número de impactos
45º
90º
135º
  1. ¿Los datos obtenidos eran los esperados por Rutherford y sus ayudantes?
  2. ¿Antes los datos del experimento de Rutherford, podemos decir que el modelo de Thompson es completamente erróneo?
  3. ¿podrías crear un nuevo modelo que integrara los descubrimientos previos al experimento y que explicara el resultado del mismo?
  4. Busca y explica brevemente cuales fueron los problemas del modelo atómico de Rutherford
  5. El modelo atómico actualmente aceptado por la comunidad científica es el modelo cuántico, busca información de este modelo y explica si crees que es el modelo definitivo de estructura atómica. Justifica tu respuesta.

Texto original (http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/atomo/rutherford.htm)

Evaluación:

Se valorará la capacidad de síntesis de alumno así como la capacidad de dar respuestas sencillas a los problemas planteados.

También se valorará la capacidad de entender la naturaleza cambiante de la ciencia y su necesidad de adaptarse a los nuevos datos.

La carta de Einstein al presidente de los EE. UU.

En 1933, después del ascenso de Hitler al poder, Albert Einstein abandonó Alemania y emigró a los EE.UU. Seis años más tarde, envió una carta al presidente de los EE.UU., Franklin Delano Roosevelt, que contribuyó a cambiar la historia del siglo XX. La carta se puede leer traducida al castellano aquí. Las dos páginas de la versión original inglesa se pueden consultar en los siguientes enlaces: pág.1 y pág.2.

En esa carta, Einstein comunicaba a Roosevelt algunos de los últimos descubrimientos relacionados con la desintegración radiactiva del uranio, especulaba sobre el uso de esta nueva fuente de energía atómica para la fabricación de explosivos y le advertía de la posible futura amenaza nuclear nazi.

Los EE.UU. entraron en la II Guerra Mundial después del ataque japonés sobre Pearl Harbor, en diciembre de 1941. Poco después, se puso en marcha el Proyecto Manhattan, con el objetivo de construir una bomba atómica. La guerra terminó con la rendición de Japón después del lanzamiento por parte de los EE.UU. de dos bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, en 1945.

Descripción de la actividad

 1. Busca información sobre el Proyecto Manhattan y responde brevemente a las siguientes preguntas:

  • ¿Qué físicos fueron los encargados de dirigir el proyecto?
  • ¿Participó Einstein directamente en el proyecto?
  • ¿Se consiguieron los objetivos iniciales del proyecto?
  • ¿Qué es la radiactividad? ¿Por quién fue descubierta?
  • ¿En qué consiste una reacción atómica en cadena?

2. La bomba que se lanzó sobre Hiroshima fue construida con uranio-235 (235U). Supongamos que la desintegración de un átomo de 235U requiere una energía de 5 eV para tener lugar y libera una energía de 203 MeV. Si la bomba de Hiroshima contenía 64 kg de uranio, calcula el orden de magnitud de la energía liberada en la explosión. Expresa el resultado en eV y en J.

Utiliza los siguientes datos: massa atómica: 235 u; 1 eV = 1,602 × 10-19 J

3. Reflexiona sobre el papel de la ciencia y los científicos en la sociedad. En la próxima clase debatiremos sobre este tema. Puedes basarte en las siguientes preguntas: ¿Es positivo el desarrollo científico? ¿Existen límites éticos sobre el alcance del conocimiento científico? ¿Puede o debe ponerse el progreso científico al servicio de causas bélicas?

Objetivos

  • Conocer el Proyecto Manhattan y el papel de algunos de los físicos más célebres del momento.
  • Comprender la desintegración atómica radiactiva y las reacciones en cadena.
  • Reflexionar sobre el uso de logros científicos para fines no científicos.

Contenidos

  • La búsqueda de información en la sociedad actual y su comprensión
  • La desintegración nuclear atómica y las reacciones en cadena
  • La conversión de unidades
  • El papel de la ciencia y de los científicos en la sociedad

Criterios de evaluación

  • Describe las principales causas y logros del Proyecto Manhattan.
  • Sabe en qué consiste la desintegración nuclear atómica.
  • Comprende la naturaleza de una reacción en cadena.
  • Domina las distintas unidades de energía.
  • Valora la importancia de los logros científicos y su relevancia para la sociedad.

La energía de las estrellas

The reward of the young scientist is the emotional thrill of being the first person in the history of the world to see something or to understand something. Nothing can compare with that experience… The reward of the old scientist is the sense of having seen a vague sketch grow into a masterly landscape. (Payne-Gaposchkin, 1977, p. 1)

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Marie Curie la mujer de la radiactividad

“Nació el 7 de noviembre de 1867 en Varsovia (Polonia).5

Marie Curie tiene una biografía muy interesante, se puede decir que ha sido una de las científicas más influyentes de la historia. Fue la primera mujer en recibir el Premio Novel de la Física junto con su esposo Pierre Curie. Desde que tenía diez años de edad comenzó a asistir a la escuela internado de J. Sikorska; después ingresó en la clandestina Uniwersytet Latajacy, una institución de educación superior que si admitía estudiantes femeninos y en 1891 se matriculó en el curso de ciencias de la Universidad parisiense de la Sorbona. Pasados dos años, finalizó sus estudios de física con el número uno de su promoción. Seguir leyendo “Marie Curie la mujer de la radiactividad”

El descubrimiento de la radiactividad

Imagen de una placa fotográfica de Becquerel expuesta a la radicación de una sal de uranio. Se ve claramente la sombra de la cruz colocada entre la placa y la sal de uranio.

A principios de 1896, el físico francés Henri Becquerel, […] decidió ver si algo semejante a los rayos X era emitido también por los cuerpos fluorescentes de los que se sabía que resplandecen bajo la acción de los rayos incidentes de luz. Para estos estudios, escogió cristales de un mineral conocido como “uranilo”. [..] Como Becquerel creía que la radiación es el resultado de la iluminación exterior, colocó un cristal de uranilo sobre una placa fotográfica envuelta en papel negro y puso todo ello en el antepecho de la ventana. Cuando reveló la placa después de unas cuantas horas de exposición a la luz del sol, observó claramente una mancha oscura debajo del sitio en que había sido colocado el cristal de uranilo. Repitió el experimento varias veces y siempre apareció la mancha oscura, aunque puso papel más negro envolviendo la placa fotográfica. Seguir leyendo “El descubrimiento de la radiactividad”

Descubrimiento de la Radiactividad: Marie y Pierre Curie

Marie Curie nació en Varsovia en 1867. En 1891 se trasladó a París, e ingresó en la Universidad de la Sorbona, donde estudió Física y Química. En 1894 conoció a Pierre Curie, descubridor de la piezoelectricidad (producción de un potencial eléctrico por parte de algunos cristales al someterlos a presión), con el que se casó un año más tarde. Seguir leyendo “Descubrimiento de la Radiactividad: Marie y Pierre Curie”

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