Física hasta el origen: 2014

domingo, 12 de octubre de 2014

Medida de la circunferencia de la Tierra.

En esta entrada vamos a hacer honor al científico Arquímedes utilizando su método para medir el radio de la Tierra. Para eso nos colocamos el 25 de septiembre en el patio de nuestro colegio desde las 12:30 hasta las 15:20 con un gnomon de 77.76 cm, para tomar medidas cada cinco minutos.

Con las medias de todos hemos hecho las medias, que serían que el sol había alcanzado su cenit a las 14:03 y que la longitud de la sombra en ese momento medía 71.11cm .

Los siguientes datos que necesitamos son los de algún otro colegio que halla medido el mismo día y a ser posible que estuviera en el mismo meridiano.

Lo hemos conseguido con los datos de una escuela que se encuentra en Portugal que se encuentra a una distancia lineal de 375 km del Colegio Base.
Sus datos son: el gnomon mide 103.1 cm, la sombra en su cenit medía 88.5 cm.

Con estos datos experimentales, podemos empezar con los cálculos, lo primero será calcular los dos ángulos usando la siguiente fórmula:

Después calcularemos la distancia angular entre los dos puntos para, al final, usando la distancia lineal, calcular el radio de la tierra.

El esquema de los cálculos es el siguiente:

A continuación nuestros cálculos:

Como se puede ver, el resultado está muy alejado del valor real del radio de la tierra (6371km). Esto es debido a que la distancia entre nuestro colegio y el de Portugal es menor a los 400km mínimos que requiere el experimento.

A continuación repetimos los cálculos con los datos de un colegio de Brasil, que está a más de 400km de España. Para calcular la distancia entre los dos puntos, pensamos que están en el mismo meridiano y solo sumamos la distancia de cada uno al Ecuador: 2551.85 + 4514 = 7065 km

Y los datos del colegio de Brasil son:

gnomon: 147cm, sombra: 50cm

Ahora los cálculos:

El resultado de los cálculos es que el Radio de la Tierra mide 6615 km, que se aproxima al valor real que es 6371km, por lo que el método de Arquímedes ha resultado bastante aproximado.

lunes, 22 de septiembre de 2014

Mediciones

El principio de la hidrostática de Arquímedes, La medida de la circunferencia de la Tierra de Eratóstenes, todos conocemos este tipo de conceptos, y también debemos saber que para haber llegado a sus conclusiones estos científicos tuvieron que hacer diferentes experimentos. Pues para hacer estos experimentos necesitaban ser capaces de medir el peso, la masa o la longitud de los objetos con los que experimentaban.

El primer instrumento del que os vamos a hablar es el dinamómetro (lo podemos ver a la izquierda), sirve para medir el peso de un objeto en Newtons. Los Newtons son las unidades de magnitud fundamentales del Sistema Internacional para medir el peso.
Su sensibilidad es alta, pues nada más colgar un objeto al gancho de abajo el muelle se mueve hasta alcanzar la medida exacta, por lo cual también es rápida. Para estar seguros que la precisión y la exactitud sean correctas en este aparato (como en todos) hay que tener en cuenta que el dinamómetro tiene que estar bien calibrado antes de medir un objeto, porque si no la medida que proporciona este instrumento sería incorrecta. Pero si está calibrado podemos considerar que es un instrumento muy exacto y que es muy preciso también.

El segundo instrumento que comentaremos será la báscula, la cual sirve para medir la masa en gramos en este caso, pero la unidad decidida por el Sistema Internacional son los kilogramos (kg) y su equivalencia con los gramos sería 1kg = 1000 g.
La báscula con la que hemos contado no tenía mucha sensibilidad, ya que si ponías tres papeles pequeños juntos ponía que pesaba 0.3 g, y al ir quitando los papeles para que el peso variara se quedaba estático en 0.3, pero si la apagamos y cuando estuviera a cero solo poníamos un papel marcaba 0.1 g y al ir añadiendo los papeles uno a uno también seguía marcando la medida inicial, 0.1 g. Era bastante exacta si tenemos en cuenta lo mencionado antes de que había que poner el mismo peso y no ir variándolo a la vez que seguía encendida. su precisión también era acertada y marcaba la medida poco después de haber colocado el objeto, así que también era rápida.

El tercer y último instrumento que comentaremos en esta entrada será el calibre. Esta sirve para medir longitudes pequeñas, en milímetros. La unidad de longitud propuesta por el Sistema Internacional es el metro lo cual corresponde a mil milímetros.

El calibre funciona de la siguiente manera:

La marca mayor que pone desde el cero que se ve en el medio de la regla corresponde a los milímetros y, en este caso, la bola medirá tanto como indique el número más grande (con respecto a las mediciones más pequeñas).
Depués para medir los decimales que hay que añadir a los milímetros que han salido solo tenemos que ver con qué línea coincide la de los milímetros con las más pequeñas (situadas encima del óvalo que se ve) y en la que sea serán los decimales que hay que añadir.

Esta aparato es muy sensible, preciso y exacto, pues es difícil que se descalibre. La rapidez depende del tiempo que tarde la persona en medir el objeto.

Ahora es cuando la cosa se va a empezar a complicar y tenemos que pensar. Para empezar podemos ver en las imágenes tenemos dos esferas de igual volumen y material desconocido pero que pesan completamente diferente, la plateada pesa 68.5 y la negra 22.5

Ahora probamos a medir con el dinamómetro las masas de las esferas y no nos sorprende que las medidas sean distintas, la primera mide 0.68 N, y la segunda 0.22 N

Ahora vamos a calcular la masa de las esferas con la ecuación:

Teniendo en cuenta que

Así que vamos allá, empezaremos con la esfera plateada:

69.4 g

Ahora haremos lo mismo con la esfera negra:

22.4 g

Los resultados que hacemos con la ecuación y la que nos da la balanza son diferentes, esto puede ser porque la balanza que hemos utilizado es menos precisa o sensible de lo que pensábamos, también puede deberse a que el dato de la gravedad es una forma de medirla que nos han ofrecido, no hemos medido la gravedad en el preciso instante de la medición.

Una vez comprobado esto vamos a medir el diámetro de las esferas con el calibre lo cual sería así:

El diámetro de las esferas es 2.53 mm, y si lo pasamos a centímetros tendríamos que dividirlo entre cien y entre dos para conseguir el radio, así que la medida sería 1.27 · 10^-2. Con este dato vamos a calcular el volumen de las esferas:

v = 5.32 * 10^-2 cm^3

Y con el volumen podemos calcular la densidad, empezando otra vez con la plateada:

d = 0.06850kg /0.0532 cm^3 = 1.29 kg/cm^3

Ahora calculamos la de la negra:

d = 0.0225 kg / 0.0532 cm^3 = 0.42 kg/cm^3 = 4.2 * 10^-1 kg/cm^3

Una vez hechos todos estos cálculos vamos a introducir a Arquímedes en este experimento, así que vamos a introducir las dos esferas en agua y analizaremos el empuje del agua en Newtons. En la esfera negra pasa de medir 0.22 N a medir 0.14 N y en la plateada pasa de medir 0.68 N a medir 0.59

El empuje tiene que ser igual en las dos medidas, aunque en la primera esfera la diferencia es 0.08 N y en la segunda 0.09 N, son números muy cercanos así que lo más probable es que sea un error de medición por nuestra parte.

domingo, 14 de septiembre de 2014

De Arquímedes a Einstein - Elena

En el año 2002, al historiador de la ciencia Robert Crease, se le ocurrió hacer una encuesta en Norteamérica para clasificar los diez experimentos más bellos de la Física. Cuando publicaron los resultados, rápidamente se trasmitieron a los periódicos más importantes hasta llegar a España. Aquí los resultados abrieron discusiones entre los profesores y alumnos con los que trabajaba Manuel Lozano, llegando a dos conclusiones:

Que estaban de acuerdo con la selección y que no habrían sustituido a ninguno para incluir otro diferente.
Que eran los más bellos de la física por la simplicidad requerida para hacer el experimento y la forma que tuvieron de cambiar el pensamiento de su época haciendo que llegue hasta nuestros días.

El hilo conductor es la línea de tiempo por la que vamos a pasar en el libro para ver a los científicos que formularon los experimentos. Leyendo este libro cuando estudiemos los experimentos en clase nos será más fácil recordarlos al entender las circunstancias y la forma a la que llegó a esas conclusiones el propio científico. Por esta razón también es importante saber la Historia de la Ciencia, porque está influenciada por la época, el conocimiento existente y las creencias que censuraban los descubrimientos.

El experimento que me resulta más familiar al leerlos es "la descomposición de la luz del sol por un prisma", de Newton. Lo que descubrió el científico fue que al dejar pasar un rayo de luz solar a través de un prisma, este separaba los siete colores del arco iris, descubriendo así que la luz era la mezcla de esos colores.

Conozco a los científicos: Arquímedes, por su principio de volumen; Erastótenes, por la Criba de Erastótenes que muestra los números primos; Galileo, por sus grandes contribuciones a la astronomía; Newton, por la ley de la gravedad; Rutherford, por su modelo del atómico; Y Einstein, por la teoría de la relatividad.

Este libro me parece una buena elección para la clase de física y me parece que leerlo va a suponer una buena experiencia este curso. Porque es una forma de ver los experimentos menos técnica, más amena, al conocer anécdotas de como se llegaron a esas conclusiones.

En la portada podemos ver elementos que representan a los dos físicos que forman el principio y el final de la línea de tiempo: una bañera para Arquímedes y el propio Einstein. La bañera la utilizó Arquímedes para formular el principio de volumen: "al sumergir un cuerpo total o parcialmente en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja". Arquímedes descubrió esto por el gobernador Herión II, el cual le pidió que, sin dañar la corona, determinara si estaba hecha enteramente de oro sólido o si también había incluido plata en la mezcla.

Al darse un baño se dio cuenta que al meterse en la bañera el agua se desplazaba y concluyó que de esa forma podía medir el volumen de la corona, que desplazaría la misma cantidad de masa de oro si de verdad estuviera hecha con ese material.

Por esta razón la bañera de la portada representa a Arquímedes y que se este bañando Einstein ahí relaciona a los dos científicos como hace el título.

El autor de este libro es Manuel Lozano Leyva (Sevilla, 1949) es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Sevilla. Estudió un doctorado en Oxford y después trabajó en sitios de grande prestigio, entre ellos el Instituto Niels Bohr de Copenhague o el CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares). Ha representado a España durante seis años en el comité de expertos de física nuclear de la European Science Foundation.
Ha escrito más de once libros y más de setenta artículos científicos, además de haber colaborado con periódicos y programas como Público y TVE2.

Mi portada:

En esta portada están fotos o diseños de los capítulos del libro más o menos en su orden (de izquierda a derecha, después de derecha a izquierda)

BIBLIOGRAFÍA:

Portada:

Portada

DE ARQUIMEDES A EINSTEIN

1.

Los diez experimentos más bellos de la física fueron elegidos por una encuesta de un historiador llamado Robert Crease. Para ello eligió la revista Physics World. Esta revista es una revista de gran difusión es Estados Unidos y que cubre todos los ámbitos de la física.

En este libro, los autores pretenden que todos los capítulos tengan alg en común, y en este caso sería el carácter o la naturaleza de la luz, que yo creo que es servirá mucho en esta asignatura porque el libro, al tratar sobre “Los diez experimentos más bellos de la física”, nos ayudará a entender mejor lo que demos en clase. También es muy importante, no solo conocer las fórmulas de la física, o como hacer un problema, sino saber de donde viene toda la ciencia que hay detrás.

Personalmente no conozco ninguno de los experimentos que se van a explicar en este libro pero si conosizco a algunos físicos que hicieron estos experimentos, como a Einstein, Newton, Galileo, Eratóstenes y Arquímedes. Creo que leer este libro nos ayudará a entender mejor la asignatura.

El dibujo de la portada mezcla a muestra un experimento de Arqímedes que consiste en medir la masa de los cuerpos metiéndolos en un recipiente lleno de agua y el agua que sale del recipiente es la masa del cuepo que has introducido y el autor ha querido ilustrar Einstein haciendo este experimento.

Es un físico nuclear, escritor y divulgador científico nacido en Sevilla en 1949. Desde 1994 es catedrático de física atómica, molecular y nuclear en la facultad de física en la universidd de sevilla. Ha escrito varios libros sobre física

La portada que he diseñado es esta:

sábado, 13 de septiembre de 2014

Portada del libro

1.Los diez experimentos fueron elegidos por una encuesta que se le ocurrió a Robert Crease hacer, para ello eligió la revista Physics de gran difusión por estados unidos , este libro tiene conexión entre capítulos, porque en todos los capítulos los autores persiguen con empeño dilucidar el carácter o naturaleza de la luz , este libro puede ser ser de mucha utilidad en esta asignatura porque al ser física y química nos habla de experimentos científicos y nos puede ayudar a comprender mejor la asignatura, la importancia que tiene conocer la historia de la ciencia es para a veces mejorarla y poder seguir avanzando con la base que teníamos en el pasado y para poder entender el porqué de algunas cosas que suceden, de los experimentos que se citan algunos de ellos me suenan pero no con mucha seguridad, pero los nombres de los científicos definitivamente conozco más que los experimentos como Arquímedes, Eratóstenes, Galileo, Newton, Rutherford y Einstein, estas personas creo que antes de llegar a la solución ha habido muchos fracasos y que a pesar de ello nunca se dieron por vencidos y siguieron intentándolo hasta conseguirlo, seguramente también los tomaron por locos y aun así siguieron, porque sabían que estaban en lo cierto y que los que se burlaron más tarde se equivocarían. El hacer un blog sobre este libro me parece una buena idea porque así en el blog cualquier persona puede informarse de ello y de todo lo que hacemos, ademas leer un libro sobre experimentos tiene pinta de que va a ser divertido y interesante, creo que va a ser un buen trabajo.

2. La ilustración de la portada es de ese modo por como Arquímedes midió su propio volumen en una bañera y viendo cuanta agua derramó, pues como el titulo dice “de Arquímedes a Einstein”, se ve como Einstein esta metido en una bañera es una forma de juntar a ambos científicos de un modo diferente, en vez de poner a ambos en la portada.

3. Manuel Lozano Leyva:

Nació en Sevilla en 1949, sus tres grandes pasiones en la vida son la física, los caballos y la escritura. Es hoy uno de los físicos nucleares más destacados de nuestro país. Representa a España en el Comité Europeo de Física Nuclear y es autor de más setenta publicaciones sobre el tema. Desde 1994 es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Universidad de Sevilla. Vive en una finca a las afueras de Sevilla, junto con su esposa alemana, una familia de refugiados del Kirguizistán, una burra vieja, unos cuantos perros, gatos y muchos caballos. Se dedica a la cría y doma de potros. Descubrió su afición a la escritura hace pocos años y desde entonces no ha parado de escribir.

Es autor de El enviado del rey , Conspiración en Filipinas y La excitación del vacío.

Otros libros del autor son:El galeón de Manila, Los hijos de Ariadna, El cosmos en la palma de la mano: del Big Bang a nuestro origen en el polvo de las estrellas ...

Uno de sus libros: De Arquímedes a Einstein:los diez experimentos más bellos de la Física, está basado en la selección de 10 experimentos.

4. He elegido esta portada porque esta Arquímedes en el baño diciendo “eureka” y a la vez está señalando la relatividad de Einstein, que representa un poco como si en la época de Arquimedes el descubre el volumen y señala lo que descubrirá más tarde Einstein, como indica el título del libro “ de Arquímedes a Einstein”.

http://youtu.be/8tr7ypBQ1SU (Esto es un vídeo sobre la relatividad de Einstein)

http://youtu.be/DC-fwofE5IE (Esto es un vídeo sobre la teoría del volumen de Arquímedes)