Cavendish: la constante de la gravitación universal

1. The royal society es la sociedad más antigua sociedad del reino unido que tiene y siempre ha tenido los mejores científicos creada en 1660, su objetivo es reconocer, promover y apoyar a la ciencia y promover el uso de la ciencia para el beneficio de la humanidad, entre los científicos más distinguidos que formaron parte de esta fundación fueron Darwin, Robert Boyle, Robert Hooke, Benjamin Franklin y Sir Isaac Newton
Entre sus logros estan los descubrimientos de estos científico, hace poco se publicó un documento que incluía las notas de la cometa de Franklin y hasta la teoría de la luz y los colores
2.

Abundancia de los gases más importantes

El flogisto fue una teoría postulada por Georg Ernst Stahl que explicaba el fenómeno de la combustión que decía que el calor se presentaba de dos formas libre y en combinación (flogisto) decía que el flogisto era inherente a todos los cuerpos y que la combustión es el paso de forma de fuego combinado a fuego libre. Esta teoría fue descartada cuando Lavoisir descubrió que se trataba de una reacción química.

3.  Cavendish descubrió la composición química y afirmo que estaba compuesto por aire desflogilizado (oxígeno)  unido al flogisto (hidrógeno) 

Además Cavendish descubrió las propiedades químicas del hidrógeno tales como la densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión o el estado de oxidación

4. El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía que intercambia un kilogramo de una determinada sustancia cuando su temperatura se modifica (varía) en un kelvin su unidad es J/kg K

5. La ley de Coulomb dicta esto:

La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (d).

Siendo las cargas puntuales las de los cuerpos cargados, cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con las distancias que los separa.

La ley de la gravitación dicta esto:

La fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas  y  separados una distancia  es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Las leyes son las mismas solo que cambia las variables y la constante (G y K) ya que en la LGU se aplic aa cuerpos mientras que en la ley de Coulomb se aplica con cargas.

6. Un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía sosteniendo un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductores, separadas por un material poco conductor o por el vacío. Las placas, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
Si se podría construir uno casero (botella de Leyden) para ello necesitaríamos: un bote plástico  papel de aluminio, gomas, hilo de cobre, tornillo de punta redonda, Voltímetro, generador de Van de Craaff. Montaje:

• Recubrimos el bote de plástico por dentro y por fuera de papel de aluminio que después aseguramos con gomas.
• Cogemos el tapón lo perforamos e introducimos el tornillo con un alambre, se sujeta el cepillo de colección (cable del salen varios hilos) en la parte superior del tornillo.
• Enroscamos el tapón en el bote, conectamos otro alambre por la parte exterior de la botella.
• Cargamos el condensador con el generador de Van de Graaff, si lo hemos cargado correctamente y construido bien debería saltar alguna chispa. Repetimos el proceso por segunda vez para asegurarnos de que nos ha salido bien.
• Tras comprobar que funciona correctamente cargamos una tercera vez el condensador (botella de Leyden). En esta ocasión medimos el voltaje que irradia el condensador con el voltímetro el voltaje se ira reduciendo cuanto más tiempo pase sin cargarse.
• Por último podemos ver que el condensador o botella de Leyhen no tiene porque cargarse con un condensador. También puede ser cargado con la electricidad que se obtiene frotando un globo o un tubo de plástico.

7. Un termómetro contiene en su interior el único metal que a temperatura ambiente esta en estado liquido. Cuando el termómetro entra en contacto con un cuerpo u objeto que irradie calor el mercurio se dilatara más o menos dependiendo del calor irradiado. Las diferentes escalas térmicas son:

• Escala Celsius: se asigna el valor de 0 a la temperatura de fusión del hielo y el valor de 100 a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre 0 y 100 se divide en 100 partes iguales y cada parte es un grado celsius (ºC). Como existen 100 grados entre los dos puntos fijos del termómetro, esta escala se denomina centígrada.
• Escala Fahrenheit: se asigna el valor de 32 a la temperatura de fusión del hielo y el valor de 212 a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre 32 y 212 se divide en 180 partes iguales y cada parte es un grado Fahrenheit (ºF).
• Escala absoluta: En esta escala se asigna el valor 0 a la más baja que teóricamente existe en nuestro universo. Esta temperatura es inalcanzable debido a que la velocidad de las moléculas es nula. No se usan temperaturas negativas en esta escala. Se asigna el valor de 273 a la temperatura de fusión del hielo y el valor de 373a la temperatura de ebullición del agua.

8.  el centro de gravedad de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.

9. La balanza de torsión consiste en una barra que se encuentra suspendida de un hilo, que puede llegar a torcerse. Cuando la barra logra girar, entonces el hilo va a tender (como respuesta refleja) a regresarla a su posición original. En el momento en el que llegamos a conocer la fuerza de torsión que el alambre va a ejercer directamente sobre la barra se obtiene un mecanismo muy sensible para llevar a cabo el proceso de medición de fuerzas. En el experimento de Cavendish:

Coloco en los extremos de la vara dos esferas hechas de metal. La vara, a su vez, estaba colgada mediante la suspensión de un extenso hilo. Cerca de las esferas,Cavendish colocó otras dos esferas pero hechas de plomo y de un peso superior a los 170 kilogramos. La acción gravitatoria de estas pesas lo que debía lograr era la atracción de las masas de la balanza, justamente produciendo un giro pequeño sobre la misma. Como la corriente de aire podía provocar numerosos imprevistos, Cavendish emplazó la balanza en su cuarto a prueba de todas las incidencias del viento, para luego medir la torsión pequeña de la medidora con la ayuda de un telescopio.

10. El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. El problema de emplear el hierro en esta experiencia es que al ser un imán podría confundir bastante dado que seria muy probable que las esferas se atrajeran entre si confundiendo bastante si al que lo haga por primera vez y desconozca las propiedades magnéticas del hierro u otros metales como el nidel, cobalto, etc. Por lo que es recomendable usar otros metales carentes de propiedades magnéticas para que nadie confunda el concepto de fuerza de gravedad con fuerza magnética. 

Millikan, la unidad de carga eléctrica

1. La hipótesis de Symmer dice que los objetos se pueden cargar positivamente o negativamente dependiendo del objeto que se frota. Así una varilla de vidrio se carga positivamente y una de resina negativamente y cuando se unen se compensa la una con la otra.


2. En un tubo de descarga o de rayos catódicos esta implicada la electricidad dado que los rayos se producen entre dos metales con una diferencia potencial de miles de voltios. De forma que surgen del cátodo (el electrodo negativo) y se sienten atraídos por el ánodo (el electrodo positivo). Thomson desvió los rayos catódicos haciendo en el tubo el mayor vació de la época, llegando al punto en el que los rayos catódicos se veían desviados por los campos eléctrico y magnético. La conductividad aumenta a medida que disminuye la presión del gas y viceversa al igual que al haber menor presión hay menor temperatura y viceversa.


3. Thomson descubre que Dalton está equivocado al decir que los átomos son indivisibles dado que descubre que los átomos están formados por partículas de masa y carga negativa llamadas electrones. Thomson entonces propone el primer modelo atómico:

Thomson imaginó que los átomos serían una estructura en la cual pequeños grupos de electrones cargados negativamente estarían dispersos dentro de una nube de cargas positivas (ya que Eugen Golstein había descubierto en 1886 que los átomos tenían cargas positivas). La carga positiva de la nube compensa exactamente la negativa de los electrones siendo el átomo eléctricamente neutro.

Sin embargo este modelo atómico fue rechazado por hacer predicciones incorrectas sobre la distribución de la carga positiva en el interior de los átomos. Siendo sustituido por el de Rutherford. Sin embargo a pesar de no ser el modelo correcto explicó muchas cosas como los rayos catodicos y la química lo cual era un gran avance para su época.

4.Michelson construyo en la base de un edificio al nivel del mar un interferómetro, un aparato que se compone de un semiespejo, que divide la luz en dos haces que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro. Con esto se lograba enviar a la vez dos rayos de luz en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada.


El éter es  una sustancia muy ligera,  que se creía que ocupaba todo el espacio vacío como un fluido.

Yo creo que el éter no podría existir en la realidad debido a que en el aire hay oxígeno y demas gases y en el espacio hay lo que se llama antimateria.

5.Debido a que los rayos x le cedían carga a las gotas de aceite, porque el atomo de aceite sufre una interación con los rayos x y le arrancan electrones con lo que gana carga, se ioniza

6. El experimento de Milikan era el siguiente:



En un aparato como este: 

Se introducían unas gotas de aceite con un atomizador y las gotas bajaban por gravedad, por lo que milikan era capaz de calcular la masa de una gota por su velocidad terminal, despues, Milikan ionizaba las gotas, quitandolas carga con rayos x por lo que las gotas que hubiesen bajado no tenían carga, después al aumentar el voltaje llega un punto en el que la fuerza electromagnética es mayor que la gravedad y las gotas de aceite suben.

7. El efecto fotoeléctrico consiste en que un metal o una fibra "suelta" o desprende electrones cuando incide sibre el una luz

El artículo de Einstein se llamaba Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz. En él Einstein proponía su idea de los fotones y mostraba cómo se podía utilizar este concepto para explicar el efecto fotoeléctrico, este artículo puso los cimientos de la mecánica cuántica.


8.Es interesante que los científicos pasen algunos años en distintos centros de los que se formaron ya que en cada centro los métodos de enseñanza no es igual en todos, y se puede a llegar a adquirir más conocimientos del científico.


9.En efecto leer revistas de divulgación científica ya que uno se puede enterar de muchos avances científicos de los últimos tiempos.


10.

Hemos elegido el modelo atómico de Thomson. En la imagen se puede apreciar que la naranja es la masa de carga positiva mientras que lo mondadientes son los electrones con carga negativa.

experimentos de la inercia

Experimento coche a reacción-vídeo Ernesto Abati Ruiz, Daniel Tapias y Carlos Zapata

Experimento coche a reacción-vídeo Ernesto Abati Ruiz, Daniel Tapias y Carlos Zapata

Caída libre

CAÍDA LIBRE

1.

Posición	Tiempo (s)	Espacio recorrido (m)
0	0	0
1	0,08	0,025
2	0,16	0,12
3	0,24	0,27
4	0,32	0,49
5	0,4	0,78
6	0,48	1,13

2.

Tiempo (s)	Incremento de tiempo	Espacio recorrido (m)	Espacio en cada tramo	Velocidad por tramo (m/s)
0	0	0	0	0
0,08	0,08	0,025	0,025	0,31
0,16	0,08	0,12	0,095	1,19
0,24	0,08	0,27	0,15	1,88
0,32	0,08	0,49	0,22	2,75
0,4	0,08	0,78	0,29	3,63
0,48	0,08	1,13	0,35	4,38

3.

Sí, coincide con lo que esperábamos dado que al ser un MRUA se aproxima bastante a una recta, aunque no es una recta perfecta debido a ligeros errores de medida.



4.
V=V0-g(t-t0)
Simplemente sustituimos en la formula

4,38m/s=0m/s-g(0,48s-0s)
4,38m/s=-g(0,48s)
4,38m/1 seg*0,48 seg=-g
-g=9.125
g=-9,125m/s^2

El resultado sale -9,125 m/s^2 que no es un valor real teórico, esto se debe a que las medidas no son del todo correctas (error humano) ya que no estaban medidas con sensores.el valor teórico es 9,8m/s^2

5.
Si hay cierta discrepancia empezando con el valor de la gravedad que nos da 9,11 m/s^2 mientras que el el teórico es de 9,8 m/s^2 esto se debe a ciertos fallos humanos de medida.
También según la teoría un objeto que cae cuando cae cada vez va a más velocidad, y que la distancia que recorre corresponde a los números impares, así:

Tiempo(s)	X(tramo)	operación(x)
0,08	0,025	0,25*1
0,16	0,075	0,25*3
0,24	0,125	0,25*5
0,32	0,175	0,25*7
0,4	0,225	0,25*9
0,48	0,275	0,25*11

 Esto es como debería ser según la teoría.Mientras a nosotros nos sale así

Tiempo (s)	Espacio en cada tramo
0	0
0,08	0,025
0,16	0,095
0,24	0,15
0,32	0,22
0,4	0,29
0,48	0,35

 Esta mínima diferencia en el espacio recorrido de cada tramo varía por errores humanos al tomar las medidas.

SI hay algún error en la velocidad media de cada tramo se debe a que nuestras mentes no han llevado un cálculo exacto, esta más arriba en la tabla de datos. Este sería el posible modelo teórico para la velocidad media aunque creo que hay un error, pero nos sirve porque la gráfica es donde realmente se ven las diferencias existentes.

Tiempo(s)	Espacio	Velocidad
0,08	0,025	0,002
0,16	0,075	0,012
0,24	0,125	0,03
0,32	0,175	0,056
0,4	0,225	0,09
0,48	0,275	0,132

Esta es la gráfica del modelo teórico, si se compara con la de arriba es bastante parecida, los posibles errores son humanos, de medida...

1. Describe sus características/cualidades. Presta especial atención a la diferencia entre precisión y exactitud. ¿Podrías decir cuál es la precisión de cada aparato?

 

La báscula tiene una  gran sensibilidad  debido a que pesa hasta gramos,  mide el peso de cualquier objeto.Tiene bastante exactitud ya no que no varía., tiene bastante  precisión  pero poca rapidez.

El calibre no tiene mucha sensibilidad y bastante exactitud ya que es un resultado fijo y una rapidez media. Tiene una alta precisión porque el resultado está expresado en milímetros.





El dina tiene bastante sensibilidad porque es una unidad de medida bastante pequeña, no tiene mucha rapidez porque requiere algún tiempo calcular la medida, es medianamente preciso ya que que que esta  bien representado en el dina las medidas.














2. ¿Cuáles son las unidades en las que se miden el peso, la masa y el volumen? ¿Cuál/cuáles son magnitudes fundamentales y cuál/cuáles son derivadas? Expresa la ecuación de dimensiones en el/los caso/s que proceda.

Peso: Se mide en kilos y es una medida derivada. Su ecuación es: P = M x L/ T^2                                                            
Masa: Se mide en kilogramos y es una medida fundamental. Su ecuación es: M
Volumen: Se mide en metros cúbicos y es una medida derivada. Su ecuación es: V =  L^3

3. A continuación calculad la masa de las esferas aplicando la ecuación para el peso P = mg (tomando g=9,8 m/s^2. Prestad atención a las cifras significativas que utilizais, utilizad la notación científica y redondead adecuadamente. En la entrada deberán aparecer todos los cálculos que realicéis y sus desarrollos (no solo los resultados) Comparad el dato obtenido con el que marca la balanza, ¿hay discrepancia en los resultados? ¿A que se pueden deber las diferencias?

Peso de la bola plateada: 0,68 Nw.
Peso de la bola negra: 0,22 Nw.

M = P/g 
Mp = 0,7/9,8 = 0,07 Kg = 7 x 10^-2 Kg
Mn = 0,2/9,8 = 0,02 Kg = 2 x 10^-2 Kg

Si, hay discrepancias por el efecto del redondeo y también porque la balanza tiene una sensibilidad igual a una decima de grado y el dinamómetro tiene una sensibilidad de 0,02 Nw = 0,02/9,8 Kg = 0,002 Kg = 2g.

4. ¿Ya tenéis las medidas del diámetro de ambas esferas? Ni que decir tiene que entonces sabréis calcular el volumen   de las mismas y por último con el dato experimental de la masa obtenido en el punto 2 podemos calcular la densidad de cada esfera (d=m/V) Recordad que hay que presentar los cálculos completos respetando las normas para las cifras significativas, utilizando la notación científica y aplicando los redondeos correctos.

El diametro de las esfer4as es 2,59 cm
El volumen (V=4pi*r^3/3) es 9,096, redondeado 9,1
La densidad(M/V) de la primera bola es 7,7 * 10^-3
La densidad de la segunda bola es 2,2 * 10^-3

5.

Esfera negra
Masa= 22,5g
Peso sin sumergir= 0,22 N
Peso sumergida=0,14 N

Esfera plateada
Masa= 68,5 g
Peso sin sumergir= 0,675 N
Peso sumergida= 0,59 N
  
Empuje = volumen(fluido desalojado) * d(liquido) *g
Boda negra= e=9,1 cm^3 *1 g/cm^3 *22,5 g= 204,75 N
Bola plateada 0 E= 9,1 * 1 g/cm^3 *68 g=618,8 N
El desalojo de fluidos es el mismo porque tienen el mismo volumen, mientras que el epuje es diferente por la diferente de masa

Valores experimentales:

Peso de la bola plateada: 0,68 N

Peso de la bola negra: 0,22 N

Valores reales:
Peso de la bola negra= 0,675 N
Peso de la bola plateada= 0,22 N
Como se observa los valores son bastante cercanos

Actividad inicial portada del libro. 

Por Daniel Tapias Gómez

1.Título del libro

¿Cómo fueron elegidos? ¿Por qué? ¿Tiene el libro un hilo conductor?
En principio los 10 experimentos más bellos de la física. fueron elegidos por los norteamericanos. Esto dio lugar a una discusión entre Manuel Lozano (el autor del libro) y sus colegas y alumnos que al final entre todos acabaron seleccionando los 10 experimentos que en su opinión fueron los más bellos de la historia de la física. Sin embargo Manuel al ver la lista pensó en hacer un libro con muchos de los  experimentos que aparecían en esa lista pero ordenados cronológicamente (para que tuviera un hilo conductor), ademas de que el añadió algunos experimentos más que le parecieron interesantes y que en el libro menciona minimamente.
¿Qué motivaciones puede tener este libro dentro de la asignatura?
Este libro puede ser muy util dado que nos puede enseñar que la física no es aburrida y que no todo es cálculo y teoría sino que hay partes muy divertidas con las que ademas se aprende mucho como los experimentos de este libro algunos de los cuales se pueden reproducir en casa. Ademas seguramente se le prestara más atención a este libro y leerlo no sera aburrido sino todo lo contrario. Lo cual hara que a todos nos guste la física aun más.
¿Por qué es importante conocer la Historia de la Ciencia?
Porque ademas de que es entretenido nos puede ayudar a tener una mínima idea de qué es la ciencia, por qué es tan importante, te enseña a razonar y cómo pensaban los científicos. Además de que conoces a algunos de los científicos y personas más importantes de toda la historia de la humanidad sin los cuales no habríamos avanzado ni tan rápido ni tan bien.
¿Conoces alguno de los experimentos antes de leer el libro?
La verdad es que no, pero probablemente haya alguno que haya visto antes y que nada mas leer un poco sobre el me acuerde. 
¿Conoces alguno de los científicos antes de leer el libro? 
Claro conozco a Einstein, a Newton, a Galileo, a Rutherford, a Bohr, a Arquimedes y he oído un poco sobre Heisenberg dado que algunos son muy conocidos y otros porque los estudiamos el año pasado en física y química.
¿Qué te sugiere esta experiencia?
Que el libro va a ser muy interesante y voy a aprender mucho de él. 

2. Analisis de la ilustración
La ilustración hace referencia al principio de Arquimedes (Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja) usando como sujeto parcialmente sumergido a Einstein.

3. Busqueda de la información acerca del autor
Manuel Lozano Leyva nació en Sevilla en 1949, estudio en las universidades de Sevilla y Zaragoza y completo su doctorado en oxford empezo ha escribir libros hace pocos años. Actualmente se dedica a la cria y doma de caballos y es uno de los fisicos nucleares más famosos de toda España. Cuando termino su tesis trabajo en algunos institutos y universidades. Es miembro del CERN, formaba parte de la junta directiva de la Real Sociedad de Física y es representante de España en el comite Europeo de Física Nuclear. Sus temas de investigación son los mecanismos de las reacciones nucleares, las simetrías en la estructura nuclear, la astrofisica nuclear y la física de las partículas aplicada a la Cosmologia. Da clases actualmente en la universidad de Sevilla.

4.Diseño de la portada