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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

¿De que esta hecha la materia? La “partícula de Dios”.

 INTRODUCCION 

La materia esta compuesta por una multitud de partículas elementales, que han ido apareciendo, a medida que los científicos han ido profundizando cada vez mas en la estructura de la materia. Este estudio comenzó en la antigüedad y fue creciendo a medida que fueron apareciendo los nuevos modelos atómicos. También se vio muy impulsada con la aparición de nuevos avances tecnológicos que hicieron posible su estudio como por ejemplo, la aparición de nuevos detectores de partículas. Aunque ha sido a partir del principio siglo XX hasta ahora cuando ha sido el auténtico boom y cuando más se avanzado en el estudio de dichas partículas elementales.

Resultado de imagen de el boson de higgs                           Colisión de hadrones en el detector CMS del LHC – CERN

Una de las más conocidas seria el Bosón de Higgs o como se conoce también la “partícula de Dios“. Esta partícula ha estado mucho tiempo en el aire, es decir, se sabía que tenía que estar pero  no se había podido detectar. Fue en el año 2012 cuando en el CERN un grupo de  científicos la detectaron por primera vez y se rompió parte de su misterio.

ACTIVIDADES PARA LOS ALUMNOS

  • Buscar información  en libros o en internet acerca de que tipos de partículas elementales existen. ¿Qué es el modelo standard y para que lo utilizamos?
  • Diferencias entre bosón y fermión. Explica para sirven cada una de ellas y pon algún ejemplo de cada tipo de estas partículas. 
  •  ¿Por qué es importante el bosón de Higgs? 
  •  Buscar información sobre el CERN. Haz una pequeña redacción indicando donde se encuentra, que países colaboran, que tipos de experimentos se realizan, etc.
  • Buscar información del detector  y del experimento que permitió el descubrimiento del bosón de Higgs.
  • Busca información sobre Peter Higgs, señalando su lugar de nacimiento, donde estudió, que experimentos realizo así como que premios  académicos recibió a lo largo de su vida.

 

REFERENCIAS 

Bosón de Higgs: ¿Qué es la partícula de Dios? https://elpais.com/elpais/2018/07/20/ciencia/1532077822_153937.html

La “partícula de Dios” explicado para mortales. EL ESPAÑOL. http://blog.elespanol.com/reportajes/la-particula-de-dios-explicada-para-los-mortales/

Los acontecimientos físicos desde 1900 hasta 2013. https://prezi.com/pgcgniml_-ce/los-acontecimientos-fisicos-desde-1900-hasta-el-2013/

Peter Ware Higgs.  https://www.buscabiografias.com/biografia/verDetalle/9874/Peter%20Higgs

 

OBJETIVOS

Intentar que el alumno consiga la suficiente autonomía como para enfrentarse ante un problema en solitario y pueda resolverlo.

Que el alumno aumente sus conocimientos científicos en un tema actual y bastante importante para toda la comunidad científica.

Utilización de las redes informáticas para la obtención de información necesaria para su propio estudio.

 

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

La utilización de la tecnología para conseguir información y posteriormente poder sintetizarla para su uso.

Tener capacidad de síntesis para poder contestar con concreción y exactitud a las preguntas realizadas

 Elaborar las respuestas con un vocabulario correcto y sin falta de ortografía.

 

 

 

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Historia de Petite Curie

Las bombas alemanas cayeron en París el 2 de septiembre de 1914, alrededor de un mes después de que Alemania declarara la guerra a Francia. En ese momento la construcción del Instituto de Radio ya había finalizado, aunque Marie Curie no había trasladado su laboratorio allí. El trabajo del Instituto de Radio debería esperar tiempos de paz. Pero M. Curie encontró maneras de utilizar su conocimiento. Propuso la creación de instalaciones móviles de radiología, que transportaron los aparatos de rayos X al frente de batalla y ayudaron a los médicos a encontrar balas, metralla y huesos rotos en los soldados heridos. Para ello, convenció al gobierno francés para que instalara los primeros centros militares de radiología de Francia y a las tiendas de automóvil para que transformaran los coches en furgonetas que equipó con material radiológico móvil. El 31 de octubre de 1914, el primero de los veinte vehículos de radiología que equipó estaba listo. Se propuso poner su “Petite Curie” en funcionamiento lo antes posible y, por si existía alguna necesidad, aprendió cómo conducir un coche, anatomía, el uso del equipo de radiografía y mecánica del automóvil.

Como primera ayudante radiológica eligió a su hija Irene. Acompañadas por un doctor militar, la madre y la hija hicieron su primer viaje al frente de batalla en el otoño de 1914. Después de la guerra, el gobierno francés reconoció el trabajo de Irene concediéndole una medalla militar

Madre e hija no podían utilizar las veinte estaciones móviles de radiografía que ella había establecido, ni las doscientas unidades inmóviles. Antes de 1916, Marie había empezado a entrenar a mujeres como ayudantes radiológicas ofreciendo cursos en las técnicas necesarias en el Instituto del Radio.

Cuestiones para los alumnos:

1. Busca información sobre la vida de Marie Curie. Qué dificultades tuvo que superar para poder licenciarse en físicas? . Por qué es tan mundialmente famosa?

2. Valora su tarea de creación de un servicio radiológico.

3. .Qué papel juegan los rayos X en medicina?

4. Busca información sobre otros métodos de diagnóstico, como la RMN o la TEP.

(Texto en Caamaño, A. (Coord.) (2011). Física y química: complementos de formación disciplinar, páginas 35-47. España: Ministerio de Educación de España–Editorial GRAÓ, de IRIF, S.L.)

OBJETIVOS

1.- Informar sobre ciencia y género

2.- Comentar la responsabilidad social de los científicos/as

3.- Aportar una contribución de la ciencia a las necesidades Sociales (Salud)

CONTEXTUALIZACIÓN:

Estudiantes de Bachiller-1º y 2º (16-18 años)

INTRODUCCIÓN:

1.- Contexto histórico de la mujer en el S. XIX y la universidad (estudios). Marie Curie estuvo ahorrando en su tierra natal Polonia durante tiempo para costear los estudios de Medicina de su hermana en Paris, cuando lo consiguió, se trasladó con ella a Paris. En esa época en el S. XIX, la mujer no podía acceder fácilmente a los estudios universitarios y Marie Curie fué una excepción entre muy pocas.

2.- Explicación científica de su “fama”: la fama de Marie Curie se la ha ganado con creces, al ser galardonada con 2 Premios Nobel. Fué la primera mujer a la que se le otorgó un Premio Nobel y la primera persona hasta ese momento en ser galardonada con 2 Premios Nobel. En realidad en la historia hasta nuestros días sólo hay 6 personas que han sido galardonadas con 2 Premios Nobel, y entre ellos se distingue Marie Curie.

3.- Métodos de diagnóstico además de Rayos X en Medicina:

•Resonancia magnética Nuclear (RMN) à núcleos de hidrógeno tienen carga positiva, por lo que su spin se comportan como imanes orientados en dirección campo magnético aplicado, y emiten ondas de radio que tras  análisis por ordenador, proporcionan imágenes. El hidrógeno en el organismo humano abunda en el agua de que es nuestro componente principal, por lo que el RMN distingue entre tejidos blandos con distintas cantidades de agua, por ejemplo entre células normales y cancerosa o entre la materia gris y la materia blanca del cerebro) .
•Tomografía de emisión de positrones (TEP), inyectar glucosa con 18F, isótopo que emite positrones, aniquilados con e- de materia y emitien rayos en direcciones opuestas que localizan pto del cuerpo de emisión (cancerosas consumen mucha glucosa por lo que la TEP es el mejor método de diagnóstico de cáncer)

JUSTIFICACIÓN DE LA ACTIVIDAD:

– Aportaciones de la Física a otras ciencias como la Medicina, que además refleja la relación entre CTS.

 

 

Observación de partículas cargadas mediante la cámara de niebla

Al estudiar física podemos tener la idea preconcebida de que los átomos, iones y partículas subatómicas sólo existen sobre el papel y que no pueden visualizarse. Sin embargo, a poco que investiguemos en la historia de la física, podemos ver que nos equivocamos.

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LA MADRE JUDÍA DE LA BOMBA ATÓMICA

   Lise Meitner, física nacida en Viena en 1878 en el seno de una amplia familia judía, fue alumna de los físicos Boltzmann y Planck, amiga de Bohr y colaboró con Otto Hahn durante 30 años.

   En los primeros años en Berlín, Lise y Hahn publicaron varios trabajos sobre el actinio y consiguieron su primera sección de radioactividad. La situación de Lise empeoró debido a la Primera Guerra Mundial, pero prosiguió sus investigaciones sobre el uranio, Seguir leyendo “LA MADRE JUDÍA DE LA BOMBA ATÓMICA”

La radioactividad. ¿El crimen perfecto?

¿Existen elementos químicos que son tóxicos y letales en el organismo humano? ¿Existe el crimen perfecto?

En el año 2006 el ex-espía ruso Alexander Litvinenco, moría asesinado tras la ingestión de una taza de té que contenía polonio radioactivo. Leer en el siguiente enlace la noticia completa Pinchar aquí .

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Marguerite Perey y el Francio.

Instituto del Radio (1931). Marguerite es la 2ª por la izquierda

Instituto del Radio (1931). Marguerite es la 2ª por la izquierda. (López, 2017)

Marguerite Perey siempre quiso ser médico pero su familia no contaba con recursos para ello. Con mucho esfuerzo por su parte consiguió el título de técnico de laboratorio y luego un contrato de prácticas de 3 meses donde conoció a una catedrática con dos premios nobel y fundadora del instituto del Radio donde ella se encontraba de prácticas. Lo curioso es que ella en un primer momento nos e dio cuenta de que estaba hablando con la famosa Marie Curie. Fue allí donde descubrió el Francio, y aunque no consiguió el reconocimiento del Nobel si fue la primera mujer elegida miembro de la Academia de las Ciencias de París. Este texto está basado en el publicado en el blog “Experiencia docet” (López, 2017) donde puede encontrarse el texto completo.

Justificación del curso y del bloque de contenidos.

La asignatura para la que se propone la actividad es Física de segundo de Bachillerato y en el bloque de contenidos número 6 porque la temática del texto es la radiactividad y esta se trabaja por primera vez en este curso y asignatura.

Actividad propuesta.

La actividad que se propone es que los alumnos trabajen en grupo y realicen un pequeño trabajo de no más de dos páginas. En primer lugar se leerá el texto en voz alta y posteriormente se plantearán las actividades a realizar por cada uno de los grupos.

En la primera parte de este trabajo lo que se pretende es que los alumnos se familiaricen con el tema de la radiactividad de una forma más amena y no con una explicación teórica. Para ello se propone que busquen y seleccionen información acerca del concepto de radiactividad y propongan una definición que les resulte fácil y útil para entender el concepto. Además para adentrarse un poco más en este tema se les propone buscar información acerca de Marie Curie y del descubrimiento del Polonio y el Radio.

En la segunda parte se les asignará un elemento radiactivo (Polonio, Francio o Radio) y tendrán que buscar y sintetizar en un párrafo las características más destacables de estos elementos y los aspectos más relevantes acerca de su descubrimiento.

Finalmente y para entender los aspectos más prácticos de este tema se proponen una serie de actividades a cada uno de los grupos, las cuales tendrán que resolver y luego explicar a sus compañeros (los integrantes de los otros grupos) como si de una explicación del profesor se tratase,  intentando que el resto de compañeros consiga entender la resolución de la actividad o problema.

Los problemas o actividades podrían ser del tipo (Domínguez, 2017):

  1. El elemento radiactivo 232 90Th se desintegra emitiendo una partícula alfa, dos partículas beta y una radiación gamma. El elemento resultante es: a) 227 88X ; b) 228 89Y ; c)228 90
  2. En una muestra de 53 131I radioactivo con un período de semidesintegración de 8 días había inicialmente 1,2·1021 átomos y actualmente solo hay 0,2·1020. Calcular la antigüedad de la muestra y la actividad de la muestra transcurridos 50 días desde el instante inicial.

Objetivos:

  • Buscar y seleccionar información sobre la Radiactividad.
  • Buscar y seleccionar información acerca de Marie Curie y los descubrimientos del Polonio y
  • Realizar una búsqueda en grupo sobre uno de estos elementos radiactivos: Francio, Radio y Polonio. Sintetizar en un párrafo los aspectos más relevantes sobre su descubrimiento y sus características.
  • Realizar una de las actividades (problemas) propuestas en grupo y explicársela al resto de grupos.

Criterios de evaluación:

  • Entender el concepto de radiactividad y poner en común las definiciones de todos los grupos.
  • Mejorar el trabajo en grupo.
  • Sintetizar información acerca de los descubrimientos de elementos radiactivos y de sus características.
  • Entender, resolver y saber explicar una actividad (o problema) del tema de radiactividad.

Referencias:

Domínguez, F. M. (2017). Francisco Mariño Domínguez. Recuperado el 13 de Octubre de 2017, de Netvibes.com: http://www.netvibes.com/marinofeq#General

López, C. T. (2017). Marguerite Perey, la otra hija de Marie Curie, Historia de la ciencia. (N. Network, Productor) Recuperado el 11 de Octubre de 2017, de Experientia docet: http://edocet.naukas.com/2017/02/11/marguerite-perey/

 

L.A.M.

El efecto fotoeléctrico

Introducción

El desarrollo de las teorías de la Mecánica Cuántica y la Relatividad marca el comienzo de la Física moderna. En concreto, no existe teoría científica con mayor poder de predicción que la Mecánica Cuántica. A pesar de eso, es una teoría anti-intuitiva hasta el punto que los físicos a día de hoy aún no están de acuerdo en cómo interpretar sus postulados y consecuencias. Veamos a continuación el efecto fotoeléctrico, cuyo descubrimiento puso en evidencia que las teorías pre-cuánticas eran incorrectas, y cuya posterior explicación (por parte de Albert Einstein) supuso el nacimiento de la Mecánica Cuántica.

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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.

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