lunes, 11 de abril de 2016

ACTIVIDAD 5: CAVENDISH: LA CONSTANTE DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.


En esta nueva entrada de nuestro blog resolveremos algunas cuestiones y datos curiosos sobre Cavendish. Pero antes de ver nuestro trabajo, te recomendamos que leas el capítulo del libro "De Arquímedes a Einstein", el cual está dedicado a Cavendish.

1.En el capítulo se menciona que Cavendish entró a formar parte de la Royal Society en 1760. Newton y Hooke, entre otros ilustres científicos, también formaban parte de ella. Describe brevemente qué es la Royal Society, cuáles son sus principales objetivos, cuáles han sido sus logros más importantes a lo largo de la historia y qué otros ilustres científicos han formado parte de ella.

La Royal Society es una comunidad compuesta por los científicos más célebres del mundo y es la sociedad científica más antigua en continua existencia. Su sede central está situada en el Reino Unido. Se fundó el 28 de Noviembre de 1660, pero hacía ya más de una década que sus miembros se reunían informalmente. El principal objetivo de la Royal Society es reconocer, promover y apoyar a la ciencia, y fomentar el desarrollo y el uso de la ciencia para el beneficio de la humanidad.
Los logros más importantes a lo largo de la historia en esta comunidad han sido múltiples, pero algunos de ellos son: la demostración de Benjamin Franklin de que el rayo es electricidad y no un ser de fuerza natural, la teoría de Newton sobre la luz y los colores o los inicios del descubrimiento del ácido salicílico.
Los miembros más ilustres que han formado parte de ella han sido:

2.De acuerdo con el libro, Cavendish midió la composición química del aire. Realiza un diagrama de sectores con una hoja de cálculo que incluya los gases más importantes por su abundancia y compara tus resultados con los que muestra el libro. Investiga qué es el flogisto y por qué cayó en desuso. ¿Te atreves con este experimento?

Cavendish descubrió que el aire estaba compuesto en un 79,167 % de nitrógeno y argón, y en un 20,833 % de oxígeno. Hoy en día sabemos que el aire está compuesto por muchos más gases, aunque estos están en mucha menor proporción que el nitrógeno, oxígeno y argón. En el siguiente diagrama de sectores se puede observar la composición del aire:
La teoría científica del flogisto intentaba explicar el fenómeno de la combustión y la causa de que algunos elementos fueran combustibles mientras que otros no. Esta teoría fue elaborada a finales del siglo XVII por los científicos alemanes Johann Becher y Georg Stahl. El proceso de combustión consiste básicamente en el desgaste de esta sustancia.
Pero Esta interpretación de la combustión fue rebatida a finales del siglo XVIII por Lavoisier, al demostrar que se trataba de una reacción química que explicaba el fenómeno de la combustión como la unión de oxígeno con otras sustancias, lo cual hizo que la popularidad y la credibilidad de la teoría del flogisto decayese.

En la siguiente tabla se puede observar el porcentaje de gases que inhalamos y exhalamos al momento de realizar un proceso de respiración completo:
Un experimento que se puede realizar para comprobar que al respirar se exhala vapor de agua es respirar delante de un espejo, ya que se puede ver como este se empaña. Para comprobar que es vapor de agua, si pones pegado a la zona empañada del espejo un trozo de papel de cloruro de cobalto, este cambiará de un color azul a uno más rosado.

3.Cavendish realizó importantes descubrimientos de Química. Investiga sobre las propiedades del Hidrógeno y sobre la composición química del agua.

El hidrógeno (H) es un elemento químico de número atómico 1. Es el primer elemento de la tabla periódica. Es el elemento más sencillo, menos denso y más ligero que hay, aunque es el elemento químico más abundante, constituyendo aproximadamente el 75 % de la materia visible del universo. En condiciones normales, el hidrógeno se presenta en forma de gas. Este gas es inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua.
El agua (H2O) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. En condiciones normales el agua es líquida. Una fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno (La fuerza por puente de hidrógeno o enlace de hidrógeno es la fuerza eminentemente electrostática atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo), aunque el agua puede descomponerse en partículas de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis (propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas en la misma molécula). El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja.

4.¿Qué es el calor específico de una sustancia? Lee las páginas 161 a 170 de tu libro de texto.

El calor específico de una sustancia es una magnitud física que se define como la cantidad de energía que intercambia un kilogramo de una determinada sustancia cuando se modifica en un kelvin su temperatura. Su unidad en el SI es J/kg K, y se le representa con la letra “c”.

Calores específicos de algunas sustancias:

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5.Cavendish también fue un adelantado a su tiempo. Aunque no entró en la historia por su descubrimiento, ¿qué es la Ley de Coulomb? Realiza una comparativa, señalando las analogías y diferencias que encuentras entre esta ley y la Ley de Gravitación Universal (recuerda la actividad Explicación matemática de la LGU).

La Ley de Coulomb se nombra en reconocimiento del físico francés Charles-Augustin de Coulomb, que la enunció en 1785 y forma la base de la electroestática.
Esta Ley enuncia que la fuerza eléctrica con que interactúan dos cargas es directamente proporcional al producto de la magnitud de dichas cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La dirección de esta fuerza es la línea que une los centros de las dos cargas; es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
Para empezar, la Ley de Coulomb se utiliza para medir la fuerza de interacción entre cargas eléctricas, en cambio la Ley de Gravitación Universal se usa para medir las fuerzas gravitacionales. Estas dos fuerzas son directamente proporcionales al producto de las masas entre dos cuerpos (en el caso de la LGU) y directamente proporcionales al producto de la magnitud entre dos cargas (en el caso de la Ley de Coulomb); e inversamente proporcionales a la distancia que les separa (en ambas leyes). La dirección de las dos fuerzas es radial o central, aunque la fuerza de la Ley de Coulomb puede ser atractiva o repulsiva (dependiendo del signo de cada carga), en cambio la fuerza de la LGU solo puede ser atractiva. Además, la LGU, como su propio nombre indica, es universal, pero la fuerza de Ley de Coulomb depende del medio en que se encuentren las cargas. Ambas leyes constan de una constante, aunque ésta no es igual en las dos fórmulas. La constante de la LGU es G = 6,67 · 10-11 N m2 kg-2; y la constante de la Ley de Coulomb es K = 9 · 109 N m2 C-2.

6.¿Qué es un condensador eléctrico? ¿Serías capaz de fabricar uno con material casero?

Un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, el cual se utiliza en campos como el de la electricidad y la electrónica, éste es capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Se encuentra formado por dos láminas o placas (superficies conductoras) separadas entre sí por un material dieléctrico o el vacío. Una de estas placas adquiere una carga eléctrica positiva y la otra negativa, siendo la carga total nula.
Sí, he conseguido fabricar un condensador eléctrico casero con dos trozos de papel de aluminio del mismo tamaño, un trozo de papel para envolver y dos alambres que harán de terminales. Y siguiendo este tutorial de youtube este ha sido el resultado:
Resultado de imagen de condensador electrico casero

7.Cavendish inventó un termómetro que funcionaba sin mercurio, pero, ¿cómo funciona un termómetro? ¿Qué tipos de escalas térmicas existen?
Los termómetros antiguos, los cuales funcionaban mediante mercurio (ahora prohibidos por toxicidad), funcionaban de tal manera que el calor del cuerpo hacía que el mercurio se dilatase, y al dilatarse éste, el mercurio subía una determinada longitud vertical, la cual era la que indicaba la temperatura de tu cuerpo.
Sin embargo, los termómetros de hoy en día son mucho más complejos, y funcionan de una manera que valiéndose de uno o varios dispositivos transductores, utiliza circuitos electrónicos para convertir en números (grados) las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando así la temperatura obtenida en la pantalla digital.
Existen tres tipos de escalas termométricas:
Escala Celsius o Centígrada:
En esta escala se toman como referencia los puntos de ebullición del agua (100º) y de fusión (0º). Por lo que un grado equivale a una centésima parte del intervalo de temperatura existente entre la temperatura de ebullición y fusión del agua.
Escala Fahrenheit:
En esta escala los puntos más referentes son las temperaturas de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. En ella el grado 32 corresponde al grado 0 en la escala celsius, y el grado 212 en esta escala corresponde al grado 100 de la centígrada. Esta escala fue propuesta por  Daniel Gabriel Fahrenheit en el año 1724.
Escala Absoluta o de Lord Kelvin:
Esta escala es la menos utilizada en la vida cotidiana, sin embargo, es la utilizada en la ciencia. Como bien dice su nombre, la propuso el físico inglés Lord Kelvin. Para pasar de una a otra es muy sencillo, solo hay que sumar 273º al pasar de Celsius a Kelvin, y restar 273º para pasar de Kelvin a Celsius. Por lo que los 0º Kelvin (cero absoluto) equivale a -273º Celsius. Y 100º Celsius equivalen a 373º Kelvin.

8.¿Qué es el centro de gravedad de un cuerpo? Prueba la siguiente experiencia. Diseña tu propia experiencia y grábala en vídeo.
El centro de gravedad de un cuerpo es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que interactúan sobre un cuerpo, algunas veces el centro de gravedad puede llegar a coincidir con el centro de masas.

9.Haced una descripción del experimento de Cavendish y contestéis a la pregunta: ¿por qué Cavendish no podía medir desde la sala dónde se encontraba la balanza de torsión?
El experimento de Cavendish consiste en una balanza de torsión con un brazo horizontal, de cuyos extremos colgaban dos esferas de plomo de idéntica masa. Esta vara colgaba de un hilo largo. Cerca de las esferas de plomo colocó otras dos pero esta vez de mayor masa, cuya acción gravitatoria debía atraer a las otras dos esferas produciendo un leve giro en la balanza. El brazo dejaba de girar cuando alcanzaba un ángulo donde la fuerza de torsión del alambre equilibraba la fuerza gravitacional combinada de la atracción entre las esferas de plomo grandes y las pequeñas. Midiendo el ángulo de giro de la varilla, y conociendo la fuerza de torsión del alambre para un ángulo dado, Cavendish fue capaz de determinar la fuerza de atracción entre los dos pares de masas. Puesto que la fuerza gravitacional ejercida por la Tierra sobre cada bola pequeña podía medirse directamente por pesada, la relación de las dos fuerzas permitió calcular la densidad de la Tierra, usando la ley de la gravitación universal de Newton. A partir de ahí, ya podría calcular la constante de gravitación universal.
Cavendish tuvo que situarse fuera de la habitación en la que realizó el experimento porque su masa habría variado el ángulo de giro de la vara de la que colgaban las esferas, por lo que habría estropeado el experimento. Ya que su masa habría atraído a las esferas de plomo en otra dirección.

10.Para concluir el trabajo, investiga por qué no es buena idea utilizar materiales como el hierro o el acero para realizar el experimento. ¿Qué es el magnetismo? ¿qué otros materiales evitarías en caso de diseñar la experiencia?
Yo creo que no es buena idea utilizar el hierro o el acero porque hay tres elementos que son el hierro, el cobalto, el níquel y sus aleaciones, los cuales son más propensos a repelerse o atraerse entre sí debido a su magnetismo. El magnetismo. El magnetismo es el conjunto de fenómenos atractivos y/o repulsivos producidos por los imanes y/o las corrientes eléctricas producidas entre dos o más cuerpos magnéticos. En caso de diseñar la experiencia yo evitaría usar materiales que se atraigan o repelan. Por ejemplo, materiales que se atraen por electricidad estática, como hacen los globos.
Energía solar

Para hacer esta nueva entrada hemos realizado un trabajo de investigación sobre la energía solar.


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https://docs.google.com/presentation/d/1WuvWAhl8eVPRjPKRgESziQqv52cLj7vfd3gX79BBg0c/edit#slide=id.p