EL UNIVERSO MECÁNICO: VOLTAJE, ENERGÍA Y FUERZA

 

No nos engañemos. El concepto de voltaje no es sencillo. Pero este extraordinario vídeo de la colección El Universo Mecánico puede ayudarnos sin duda a obtener una visión más intuitiva del mismo. Atención al símil entre campo eléctrico y campo gravitatoria para que podamos imaginarnos mejor el concepto de voltaje.

CALCULAR EL CAMPO ELÉCTRICO EN UN PUNTO

Aquí tenéis varios vídeos con ejercicios en los que se indica, paso a paso, cómo calcular el campo eléctrico en un punto.

REACCIONES BÁSICAS DE DESINTEGRACIÓN NUCLEAR

Las reacciones básicas de desintegración nuclear suelen producirse en elementos de la tabla periódica de elevado número atómica. Muchos de estos elementos pertenecen a los grupos de los lantánidos, actínidos o tierras raras. Para sacar el balance de la reacción hay que identificar el tipo de emisión radioactiva que se ha producido y asegurarse que se conserva la carga eléctrica y el número atómico, buscando a través de ello determinar cuál es el nuevo elemento químico que se ha generado por transmutación.

En esta versión de la tabla periódica podemos apreciar el nivel de radioactividad según un código de colores indicado en la misma.

Dependiendo del tipo de emisión producida varía enormemente la longitud de penetración de la misma.

LOS 3 TIPOS DE EMISIÓN RADIOACTIVA

El descubrimiento de la radioactividad pudo de manifiesto que a nivel subatómico ciertos procesos desconocidos acontecían en determinados materiales. Al tiempo se vio que estos procesos tenían lugar en el interior del núcleo atómico y que, según su naturaleza, podían dar pie a tres tipos diferentes de radiación:

• Radiación alfa: debida a la emisión de núcleos de helio, con una doble carga positiva (tienen dos protones y dos neutrones en su interior), más masivos, altamente ionizantes del medio que atraviesan y que se desvían hacia la derecha al atravesar un campo magnético.
• Radiación beta: debida a la emisión de partículas cargadas negativamente, menos ionizantes que la radiación alfa y que se desvían hacia la izquierda ante la presencia de un campo magnético, las cuales se acabaron asociando con simples electrones.
• Radiación gamma: radiación electromagnética de muy corta longitud de onda (alta frecuencia), neutra y, por lo tanto, que no se desvía ante la presencia de un campo magnético. La menos ionizante de todas.

Las dos primeras formas de radiación fueron descubiertas por Rutherford; la tercera por Paul Villard. 

RADIOACTIVIDAD

La radioactividad fue descubierta por Becquerel, si bien en gran parte como fruto de un suceso accidental. Becquerel se limitó a tirar del hilo del hallazgo realizado por Röngten, quien observó la manifestación de un efecto fluorescente sobre determinados materiales debido a un cierto nuevo tipo de radiación que provenía de un tubo de rayos catódicos.

El propósito de Becquerel fue el de estudiar directamente las propiedades de materiales que muestran cierto grado de fluorescencia natural. En esa época la fotografía había empezado a dar sus primeros pasos y Becquerel era un apasionado aficionado a la misma, hecho que aprovechó para realizar ciertas experiencias científicas en las que involucraría uno de estos materiales fluorescentes. Lo que hizo fue envolver una placa fotográfica con papel negro, colocó una moneda encima y la cubrió con un material que contenía uranio. Pero Becquerel pensaba que la luz solar era necesaria para que la moneda quedara impresa en la placa fotográfica. Así que realizaba sus experiencias durante el día. Y efectivamente la moneda quedaba impresa. El hecho inesperado sucedió un día que estaba nublado. Sin expectativas de poder realizar la experiencia ese día, guardó todo el "pack" en un cajón de escritorio. Al día siguiente, ante su sorpresa, comprobó como la moneda también se había impreso y, de hecho, con muchísima mayor intensidad. Este hecho puso de manifiesto que la existencia de una radiación, hasta entonces desconocida, procedente exclusivamente del mineral de uranio.

Tras el descubrimiento de la radioactividad por parte de Becquerel, fueron Pierre y Marie Curie quienes más se adentraron en esta nueva rama de la física, trabajando minuciosamente como un verdadero equipo para identificar y analizar nuevos materiales radioactivos, sus propiedades, como el el nivel de actividad por unidad de sustancia. Gracias a ello, Marie Curie fue la primera mujer de la historia en ganar, junto a su marido, el premio nobel de Física. Al año siguiente además, ganaría en solitario el premio nobel de Química. Aunque a la postre pagaría un altísimo precio por ello. No conscientes todavía del poder dañino de la radioactividad en dosis no controladas sobre el organismo, los estudios experimentales que realizó a durante largos años, en los que utilizó sobretodo toneladas de pechblenda, provocaron su muerte prematura por cáncer.

Y sin embargo, ya desde lo años 30/40, el uso limitado de los efectos radioactivos de ciertas sustancias fue introducido en la medicina con fines terapéuticos. Su efecto en la detección e incluso combativo de tumores cancerígenos frente al influjo negativo pasaba a ser una cuestión de dosis, tiempos de exposición y localización. Todo ello ha ido evolucionando hasta hoy en día dando lugar a las diferentes técnicas modernas de la medicina nuclear.

LA CÁMARA FOTOGRÁFICA

La cámara fotográfica es uno de los instrumentos ópticos más extendidos entre la población a día de hoy. Podemos decir que los padres de la cámara de fotos son la Óptica y la Química, aunque en tiempos más recientes debemos añadir sin duda la Electrónica y la Informática entre sus constituyentes también.

La cámara fotográfica surge gracias a la combinación de diversos hitos y descubrimientos tras largos siglos de investigación sobre la base de una invento primigenio: la cámara oscura.

Merece la pena de ver el vídeo de arriba para hacerse una idea intuitiva pero bastante completa de cómo funciona una cámara de fotos actual y cómo operan los principales componentes que la integran.

EL TELESCOPIO

El precursor del telescopio fue el anteojo astronómico, compuesto por dos lentes convergentes dispuestas de forma que el foco imagen de la primera coincidiera con el foco objeto de la segunda. Su principal inconvenientes es que creaba una imagen muy aumentada, pero invertida.

Esto lo resolvió Galileo con sistema compuesto por una lente convergente y otra divergente. Además, el anteojo de Galileo reduce considerablemente la longitud del mismo.

El siguiente prototipo inventado fue el telescopio de Newton y se basaba en espejos; una idea sencilla, pero poderosa, aunque tenía el inconveniente de dejar una zona muerta en el centro que no se podía cubrir.

Otro diseño parecido fue el correspondiente al telescopio de Cassegrain:

El problema de la zona media no cubierta se resolvía con el telescopio de Herschel, aunque a cambio de una ligera asimetría en el trazado de rayos.