MILLIKAN

MILLIKAN

LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA

En esta entrada vamos a hablar de Robert Andrews Millikan que fue un gran físico estadounidense y ganador del premio nobel de física por determinar el valor de carga eléctrica de un electrón.

Lo primero de lo que os vamos a hablar va a ser de la hipótesis del fluido resinoso y del fluido vítreo que sirvió de base para Millikan. Ésta fue ideada por Robert Symmer que consistía en la explicación de que la electricidad podía admitir dos tipos de fluidos, el negativo, llamado resinoso y otro positivo llamado vítreo, que cuando los fusionamos se neutralizan entre ellos. Esta teoría es aplicable y se aprecia perfectamente cuando frotamos un globo en el pelo los dos se atraen fuertemente. Esto se debe a su carga electrónica y con ello podemos demostrar que el pelo es un fluido resinoso mientras que el globo es vítreo.

Ahora explicaremos el tubo de descarga, uno de los inventos más influyentes para la física en el siglo XX. El tubo de descarga es un tubo de cristal con forma de cilindro en el que se realizan descargas eléctricas entre los electrodos en los gases de su interior. Debido a que es un tubo a mayor presión en su interior menor conductividad. Thomson consiguió demostrar que los rayos catódicos se desviaban en un campo eléctrico y observó que los electrones siempre se dirigen del lado negativo al lado positivo y viceversa. Si esta experiencia se repite sobre el vacío observamos como debido a que la presión ha disminuido unos intervalos de oscuridad y luces fluorescentes.

A partir de este descubrimiento Thomson creó un modelo atómico. Consistía en la idea de que el átomo estaba compuesto únicamente de partículas negativas(electrones) y que se distribuían uniformemente alrededor del átomo suspendidos en una nube de carga positiva.

Pasado un tiempo científicos se dieron cuenta de que el modelo que había ideado Thomson no era correcto. Rutherford  demostró que la carga positiva se encontraba en una pequeña parte del átomo, situada en el centro y que los electrones giran continuamente alrededor del núcleo.

A continuación vamos a hablar de quién es Albert  Michelson (1853-1931). Este fue un destacado científico cuya más importante aportación a la ciencia fue el experimento sobre si realmente el éter existía o no. Además al igual que Millikan, el tambien recibio el premio Nobel de la física debido a su teoría sobre la velocidad de la luz.

El éter es o mejor dicho se creía que era la sustancia más abundante del universo ya que se pensaba que era esta sustancia la que sostenía a todos los planetas ya que supuestamente se encontraba en todo el vacío. Esta era la única sustancia del mundo en la que se podría viajar a la velocidad de la luz, pero esto actualmente no es viable ya que anteriormente cuando se creía que el éter existía, se decía que este se podía medir lo cual es imposible.

Ahora vamos a hablar del experimento de Millikan. Este consta de un cilindro lleno de aire que se encontraba dividido en dos partes. En la parte de arriba metió unas gotas de aceite mediante la utilización de un atomizador y posteriormente ionizó dichas gotas de aceite utilizando una máquina de rayos X. Tras haber hecho este par de cosas las gotas de aceite tienen una carga negativa, es decir, que predominan los electrones. Después se dejan caer las gotas de aceite a la segunda parte del cilindro que se encuentra debajo de la primera. Lo que ocurre cuando hacemos esto es que algunas de las gotas que se dejan caer de la parte de arriba a la de abajo se quedan suspendidas en el aire y en algunos casos también llegan a ir hacia arriba.

En la siguiente imagen se puede ver mas o menos como era el experimento de Millikan:

A continuación vamos a hablar de que es el efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de los electrones de un material. Este efecto se suele producir en los metales y suele ocurrir cuando estos reciben la luz del sol. Para que esto pueda suceder tiene que haber fotones de luz que hagan que al llegar a un objeto cuyo material esté compuesto por más fotones que electrones, estos últimos se van.

Podemos ver un claro ejemplo del efecto fotoeléctrico en las placas solares. En la siguiente imagen se puede observar lo que hemos explicado:

Ya hemos hablado mucho de experimentos, modelos atómicos y demás, por lo que ahora vamos a responder a una pregunta que se nos ha planteado en el guión que seguimos para realizar este blog. La pregunta decía que si nosotros creemos que es útil para los científicos estar en otros centros de investigación. Nuestra respuesta a esto es que si ya que siempre que se va a un sitio en el que nunca has estado se aprenden cosas seas científico o no. En especial para los científicos esto es muy útil ya que pueden ver las cosas desde otros puntos de vista, lo que les puede ayudar mucho a la hora de solucionar problemas o de descubrir nuevas cosas. Millikan viajó a Alemania lo que probablemente le ayudó en sus descubrimientos ya que puede ser muy útil que otros científicos te enseñen cosas y tu a ellos, que fue seguramente lo que hizo Millikan en Alemania.

Otra de las preguntas que se nos hace en el guión es la de si pensamos que es importante leer libros de divulgación científica. Cuando estás realizando un simple problema de física es importante mirar en el libro para ver que dice, lo que suele ayudar a hallar la solución de dicho problema, por lo que creemos que efectivamente leer libros de divulgación científica es esencial para aprender y para solucionar problemas.

CAVENDISH

HENRY CAVENDISH

LA CONSTANTE DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Al igual que en las anteriores entradas en el blog, en esta os vamos a hablar de un gran científico, en este caso vamos a hablaros de Henry Cavendish y de todas aquellas cosas que descubrió.

Cavendish perteneció y trabajo para  la Royal Society, al igual que muchísimos otros científicos entre los cuales destacan Newton, Hooke, Darwin y muchos otros más.

La Royal Society es una  sociedad científica europea que fue fundada en el año 1660.

Esta tambien era una asociación a la que pertenecían mas de 3000 científicos en todo el mundo, gracias a los cuales se han podido aprender muchísimas cosas que sin esta sociedad no se habría descubierto nunca. La royal society recibió varios premios en el pasado, de los cuales los más importantes fueron La Medalla Royal, que obtuvieron debido a unos descubrimientos en cuanto al conocimiento de la naturaleza. Además, esta asociación recibió otros dos premios muy importantes que fueron La Medalla Rey Carlos II y La Medalla Sylvester, estas dos las obtuvieron por su contribución científica de conocimientos al Reino Unido y por descubrimientos en el campo de las matemáticas respectivamente.

Los gases que tienen más abundancia son el hidrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono y el ozono. El oxígeno es uno de los más importantes ya que dependemos de él para poder vivir, si no hubiese oxígeno la vida en el planeta tierra sería imposible. Lo mismo ocurre con el dióxido de carbono ya que es el gas que las plantas necesitan para respirar y mediante el cual hacen la transformación a oxígeno. El ozono por su parte lo que hace es mantener el buen funcionamiento del planeta mediante una serie de funciones básicas. El nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera y es de vital importancia ya que es el gas que utilizan los seres vivos para hacer la sintesis de proteinas. Comparando los datos que obtuvo Cavendish con los que se han obtenido en la actualidad, nos damos cuenta de que hay un ligero error pero aun así los datos son casi perfectos. Esto para la época en la que cavendish lo descubrió era fascinante ya que no tenían toda la tecnología de la que actualmente disponemos.

A continuación se puede observar un gráfico con los gases más abundantes que hay en la atmósfera.

El hidrógeno es el primer elemento que aparece en la tabla periódica. Este es un elemento que a temperatura ambiente está en estado gaseoso. El hidrógeno está compuesto por tres isótopos, que son los siguientes: El deuterio que tiene un neutrón, un protón y un electrón; El protón que tiene un protón y un electrón y el tritio que tiene dos neutrones, un protón y un electrón.

El hidrógeno es un gas que puede resultar inflamable cuando se encuentra a temperaturas superiores a -18ºC. Se suele utilizar para mejorar los combustibles fósiles, pero en la antigüedad se usaba como “combustible” de globos y dirigibles. Al final se dejó de utilizar el hidrógeno como combustible ya que este no era seguro y acabaron por suceder una serie de accidentes que hicieron que cayera en desuso.

El calor específico es la cantidad de energía que hay que aplicarle a una unidad de masa para aumentar su temperatura un grado.

A continuación os hablaremos de la ley de Coulomb y haremos una comparativa entre esta y la LGU.

La ley de Coulomb dice lo siguiente:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

El primero que descubrió esta ley fue Joseph Priestley en el año 1766, pero más tarde Cavendish volvió a “descubrirla” en el 1785 aunque finalmente en el año 1785 Coulomb enunció dicha ley por lo que se le atribuyó todo el mérito.

Esta ley nos habla de la fuerza electrostática que quiere decir que estamos hablando de una energía eléctrica que se encuentra en reposo respecto al sistema de referencia que hayamos elegido. Esta fuerza es vectorial y tienen el mismo módulo y dirección pero están en el sentido contrario entre sí.

La ley de Coulomb se puede expresar matemáticamente de la siguiente forma:

Una vez hemos analizado esta ley y hemos hablado de ella, vamos a comparar esta ley con la LGU que dice lo siguiente:

La fuerza con la que se atraen dos masas es directamente proporcional a la masa de ambos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Una vez hemos comparado estas dos leyes y hemos hablado de ellas, vamos a hablar de los condensadores eléctricos.

Cavendish, además de haber sido muy relevante en los descubrimientos respectivos a la gravedad, también fue muy importante en cuanto a la electricidad. En la época en la que vivió Cavendish no había ningún instrumento con el que se pudiese medir la fuerza eléctrica, por lo que utilizó su propio cuerpo para medir la intensidad de las corrientes eléctricas en función del daño que le hacían. Hoy en día ese tipo de medición sería una auténtica locura dado que tenemos mucha más tecnología de la que se tenía anteriormente.

En la actualidad se ha inventado el condensador eléctrico, que lo que hace es almacenar la energía de una corriente eléctrica. Esto sirve básicamente para almacenar energía eléctrica que después será liberada para hacer funcionar algún otro tipo de aparato.

Un buen ejemplo sería la batería de un coche, ya que esta libera energía eléctrica para hacer que el coche funcione.

El termómetro es un instrumento que se utiliza para medir la temperatura de los cuerpos. Antes los termómetros funcionaban con un mecanismo muy simple que consistía en meter en el recipiente del termómetro un líquido que se dilatase con el calor. De esta forma, cuando el líquido se dilataba ascendía por el recipiente del termómetro y así es como se sabía la temperatura a la que se encontraba el cuerpo. Como para todas las medidas, hay una serie de unidades, de las cuales las mas utilizadas son: Celsius, Fahrenheit y Kelvin.

El centro de gravedad de los cuerpos es el punto en el que se aplica la fuerza resultante de todas las fuerzas que actúan sobre dicho cuerpo. Un claro ejemplo que seguro que hemos hecho todos, es el de coger una hoja de papel y colocar un bolígrafo en el centro de la hoja de tal forma que esta no se cae y se mantiene en equilibrio.

La balanza de torsión es un instrumento compuesto por 4 bolas, dos de ellas pequeñas y con una masa determinada y las otras dos bolas grandes. El objetivo de esto es ver cuanto se atraen las bolas, para lo cual es útil ver el ángulo que forman. Para ello se necesita un espejo cóncavo y un láser.

La razón por la que cavendish no podía estar presente en el momento de la ejecución del experimento es porque él también ejerce una atracción sobre las bolas, por lo que los datos obtenidos no serían correctos.

El magnetismo es la fuerza repulsiva o atractiva que ejercen dos cuerpos entre sí. No se puede utilizar el hierro y el acero por que son materiales que actúan en la fuerza magnética de la tierra lo cual haría que el resultado no fuese del todo correcto.