miércoles, 13 de junio de 2012

Rutherford y el núcleo atómico.

Ernest Rutherford (1971-1937)









1.¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes?
Es fundamental en la historia de la ciencia que los científicos enseñen y muestren sus ideas a sus alumnos para que ellos profundicen en ellas, o les den otro punto de vista, y así puedan descubrir cosas nuevas y profundizar en las teorías de sus maestros. Ésto queda reflejado en la frase: "Si he visto más, es porque estaba subido a hombros de gigantes." que quiere decir que cada figura excelsa en ciencia se ha subido a una sólida pirámide ya formada por otros científicos, que permite cada vez ver más lejos.

2. En palabras de Rutherford, "toda ciencia, o es Física, o es coleccionismo de sellos". En 1908, le otorgaron el premio Nobel de Química. Su reacción fue realmente muy curiosa: "He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico". ¿Cuáles son las diferencias entre la Física y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico, ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?


Muchas veces son las que nos preguntamos: ¿Física y Química? Son lo mismo, se dan en la misma asignatura muchas veces. Uno tiende a confundir los conceptos. La física es la ciencia que estudia los comportamientos y propiedades tanto de la materia como de la energía, ésta se basa en el movimiento y estado de las partículas y el estudio de los cambios físicos en la materia (por ejemplo la solidificación del agua). Así mismo busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros, es decir, es una ciencia experimental. Otro claro ejemplo de física es el magnífico y curioso péndulo de Newton que nos demuestra la conservación de la energía y la cantidad de movimiento. 

En cambio la química es la ciencia que estudia tanto la composición, la estructura, las propiedades y transformaciones de la materia, como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía, a partir de su composición atómica. 


“Toda ciencia, o es física, o es coleccionismo de sellos."  
Rutherford repetía a sus jóvenes discípulos una peculiar frase: ''toda ciencia, o es física, o es coleccionismo de sellos''. Con esta frase lo que Rutherford quiso decir es que toda ciencia que no se asemeje o pertenezca a la Física no es realmente una ciencia ya que casi todas las ciencias que existen tienen algún vínculo o relación con ella. Además dejaba claro su idea sobre la Física, y es que ésta era para él la ciencia por excelencia o la ciencia que se encontraba por encima de las demás; dicho de otra manera era la ciencia más importante. Relativamente, no tienen nada que ver los sellos con la Física, pero es la forma que tiene Rutherford de ironizar su frase, es decir, lo relaciona con algo que no tiene nada que ver. Por lo que toda ciencia que no fuera Física no sería más que un mero pasatiempo.

“He cambiado muchas veces mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico."  
Mediante esta segunda frase, Rutherford indicaba que durante su vida había cambiado bastante (podía ser tanto de ideas, como de gustos...), pero que el cambio que realiza de físico a químico es el más drástico y brusco como él indica. Además el era un físico y como antes hemos visto ponía la Física por encima de todo por lo que, que le dieran el Nobel de Química en 1908 y no el de Física era algo ''irónico'' o ''casual''.
Pero, ¿por qué le concedieron el Nobel de Química y no el de Física? Esto se debe a que fue galardonado por sus investigaciones sobre la desintegración de los elementos y la química de las sustancias radiactivas. Por lo que sus méritos se basan en cambiar la estructura de un átomo y como hemos definido antes, ésto corresponde al mundo de la Química.
 



3. Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla. ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física? ¿Qué disputas mantuvo con Edison y Marconi?
Nikola Tesla (Croacia, 10 de julio de 1856 - Estados Unidos, 7 de enero de 1943) fue un científico, inventor e ingeniero muy importante en su época y uno de las más importantes de la historia. Se le considera uno de los padres de la electricidad comercial. Ha contribuido a la ciencia con más de 600 inventos e importantes hallazgos, sin embargo, es uno de los científicos menos reconocidos. 
Estudió ingeniería eléctrica en la Universidad de Graz en 1875. En 1882 se trasladó a París a trabajar en una de las compañías de Edison mejorando los productos que traían. En 1885 llegó a Estados Unidos y siguió trabajando para Edison,  aunque abandonó su trabajo cuando le negaron un aumento. En 1886 creó su propia compañía en la que pretendía trabajar con la corriente alterna, sin embargo los inversores no estaban de acuerdo y no funcionó la idea. De 1887 a 1902 estudió y trabajo con los rayos X, creándose sus propios tubos de vacío. Además de continuar sus estudios sobre la corriente alterna (que él mismo inventó) y los campos magnéticos. En 1891 inventó la famosa bobina de Tesla. De 1892 a 1894 se desempeñó como vicepresidente del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos. En 1893 tras realizar varios experimentos y estudios, puso en alza la CA (corriente alterna) en contra de la CC (corriente continua). Ésto le llevaría a una disputa con Edison (creador de la CC) sobre la cual Tesal saldría victorioso por las múltiples ventajas de la CA sobre la CC. Como dato curioso, Edison, para desprestigiar a Tesla, inventó la silla eléctrica que funcionaba con CA. En 1897 inventó la radio, y realizó las primeras transmisiones radiofónicas, antes que Marconi,  que le discutió la patente. En 1899 se estableció en Colorado Springs y dijo haber recibido señales extraterrestres de Venus o Marte. Aunque le tacharon de loco y tuvieron que vender el laboratorio para pagar las deudas. Murió empobrecido en 1943, bajo un halo de misterio. 
Tesla realizó mas de 600 inventos a lo largo de su vida, los más destacables son:
La bobina de Tesla 
El motor polifásico de tres fases
La radio
La lampara fluorescente
La CA
La transmisión inalámbrica de energía eléctrica
Los principios teóricos del radar
El submarino eléctrico
Además de aportar mucho a la ingeniería eléctrica, al estudio de los campos electromagnéticos...
La disputa con Edison, como ya hemos mencionado antes, fue por ver que sistema de corrientes se imponía al otro. Edison defendía la CC y Tesla la CA. Al final se impuso la CA debido a sus ventajas tanto en instalación como en transporte. Su otra disputa fue con Marconi, que decía que la patente de la radio debería ser para él,sin embargo, Tesla la presentó dos años antes y se la dieron a él el día en que nació, aunque para la cultura popular, Marconi sigue siendo el inventor de la radio.
http://www.dipity.com/pacopeniaa96/

PREGUNTAS SOBRE EL LIBRO


Luminiscencia

Los minerales fluorescentes son aquellos que emiten una extraña luz azulada al ser estimulados por radiación externa y dejan de emitirla al quitar la radiación. Están formado por átomos de flúor.





Los minerales fosforescentes son aquellos que emiten una luz verdosa y ésta persiste aún cuando se les deja de iluminar. Están formados por átomos de fósforo.



Rayos X

Los rayos X son una radiación electromagnética producida a partir de los rayos catódicos, cuya virtud es la penetrabilidad que tienen en ciertas sustancias como la piel, los tejidos, las hojas de aluminio, el papel... Éstos son utilizados en razones médicas obvias y han sido muy útiles para determinar ciertas lesiones y poder intervenir adecuadamente en el sitio apropiado. 
Fueron descubiertos por Roentgen, debido a que a mediados del siglo XIX era muy popular la fotografía; y en los laboratorios se  fotografiaba con luz fosforescente. Además Roentgen experimentaba con rayos catódicos y sin querer descubrió los rayos X.


Radiactividad

La radiactividad consiste en la desintegración espontánea  de ciertos átomos pesados, suele ocurrir en los núcleos de ciertos elementos inestables, que se transforman en más estables.
La descomposición atómica se se manifestaba en tres tipos de emisiones: la alfa, formada por átomos de helio;  la beta, que eran electrones; y la gamma, que era una radiación electromagnética muy energética.

5-Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con Mica, sí con pan de oro y mejoró mucho con pan de platino? Comenta la frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara".

Lo que querían ver es si las partículas alfa podían atravesar una lámina de metal. Comenzaron usando mica (metal alcalino) y vieron que la atravesaba limpiamente por lo que Rutherford decidió decirle a sus compañeros que probaran con otro metal. Probaron con otro metal más fino y fueron experimentando fijando las siguientes conclusiones:
La mayoría de las partículas alfa atravesaba la lámina de oro sin desviarse.
Una pequeña proporción de partículas atravesaba la lámina, pero sufrían una leve desviación.
Una de cada 10000 partículas alfa rebotaba al llegar a la lámina y volvía hacia atrás.
Rutherford, al comunicarle sus compañeros estos resultados enunció la frase “Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara” Esto lo dice debido a la imposibilidad de que una lámina de papel hiciera rebotar a un obús.


En la imagen podemos ver el modelo de Thomson arriba y el de Rutherford abajo. Se demostró que el de Thomson era falso porque no todas las partículas atravesaban el centro como si nada, sino que unas se desviaban y otras muy pocas rebotaban.




6- Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones. ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué lo ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)? ¿Qué son las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza?
Rutherford propone el átomo como un núcleo formado por protones, de carga positiva y mayores que los electrones, sobre los cuales orbitan los éstos en la corteza. Además, como los protones tendrían la misma carga y se repelerían, Rutherford propone otra partícula de carga neutra que se encontraría en el núcleo con los protones y que causaría una fuerza diferente a las dos conocidas en aquella época (gravitatoria y electromagnética) que mantendría unido y estable al núcleo, a las que llamaría neutrones. Esa era una de las limitaciones, que los protones se repeliesen y la solventó con los neutrones (su existencia se demostraría en 1932). La otra limitación era que, como bien era sabido en aquella época, una carga eléctrica acelerada emite radiación electromagnética, por lo tanto perdería energía y acabaría precipitándose contra el núcleo, por lo que los átomos no serían estables. La solución a este problema la aportó Böhr, postulando que los electrones no radiaban en sus órbitas e incrustando nuevos conceptos de física cuántica, consiguió demostrar los resultados que había obtenido el equipo de Rutherford.
El equipo de Rutherford puede ser considerado como el padre de la interacción nuclear ya que la tuvo que introducir en su modelo atómico porque sino sería inestable.
Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza son las diferentes formas que tienen las partículas de interactuar. Son la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética, la fuera nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. La física moderna ha intentado unificar todas estas interacciones para poder describir todas las interacciones de la naturaleza de manera unificada.