Semana del 31 Mayo 3 Junio 2016

CARACTERÍSTICAS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y EL ESPECTRO VISIBLE: VELOCIDAD, FRECUENCIA, LONGITUD DE ONDA Y SU RELACIÓN CON LA ENERGÍA

El espectro electromagnético también conocido como  espectro es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.

El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes astrofísicas.

La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones. De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja.

Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se reduce. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar el medio por el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud de onda en el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente.

Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Ondas de radio

Las ondas de radio son entre 10.000 kilómetros y menos de un metro de longitud. Los seres humanos crean ondas de radio mediante el uso de antenas que manipulan electrones. La ionosfera de la Tierra (parte de la atmósfera) refleja las ondas de radio de vuelta a la tierra, lo que permite señales de radio artificiales para ser recibidas a distancias muy largas.

Microondas

Las microondas son de entre 30 centímetros a 1 milímetro de longitud. Las microondas son ideales para su uso en la comunicación porque no hay objetos naturales conocidos que emitan este tipo de energía. La comunicación del teléfono celular usa microondas. También la usan los astrónomos para aprender acerca de la estructura de la galaxia. Cuando se usan para cocinar, las moléculas de agua en el alimento son excitadas por la radiación.

Infrarrojo

Estas ondas son de hasta unos pocos micrómetros de largo, y también se conocen como calor radiante. La radiación infrarroja es el resultado del movimiento térmico de las moléculas. Algunas gafas de visión nocturna y equipo de visionado están diseñadas para detectar este espectro. Dado que el cuerpo humano produce calor, este equipo puede detectar seres humanos en oscuras condiciones.

Luz visible

Las ondas de luz visible miden aproximadamente 0,35 micrómetros a 0,9 micrómetros. Se incluyen todos los colores que el ojo humano es capaz de ver. Muchos objetos emiten luz visible, tales como estrellas, bombillas y fogatas.

Ultravioleta

Las estrellas son una poderosa fuente de radiación UV. La capa de ozono protege a los humanos de la mayoría de los rayos UV del sol. Los rayos restantes que no se bloquean pueden causar quemaduras de sol. La radiación UV puede matar bacterias y virus, y se utiliza para la esterilización de productos sensibles y las zonas.

Rayos X

Los rayos X tienen poder incluso superior a los rayos UV, y causan graves daños biológicos a dosis altas. Las explosiones de estrellas y agujeros negros emiten rayos-X. Los rayos X controlados por máquinas se utilizan para las estructuras de la imagen en el cuerpo humano para fines médicos. Los rayos X del Sol son bloqueados por la atmósfera, protegiendo la vida de sus efectos nocivos.

Rayos gamma

La mayoría de las ondas energéticas del espectro electromagnético son los rayos gamma. Los científicos han detectado radiación gamma de las explosiones estelares. Alguna desintegración radiactiva de elementos de la Tierra produce rayos gamma, y ​​son creados artificialmente por aceleradores de partículas. Los médicos también pueden usar dosis limitadas de esta radiación para destruir células cancerosas.

El espectro visible
Que es el espectro visible
Un espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. 

 Isaac Newton, en el siglo XVIII, descubrió que al atravesar un haz de luz blanca por un prisma óptico se divide en una banda luminosa multicolor (que va del rojo al violeta) denominada espectro visible. Un fenómeno parecido se produce cuando observamos el arco iris.

Es decir, la luz visible está formada por ondas electromagnéticas, de diferente longitud de onda y frecuencia, que son percibidas por la vista. La luz roja tiene una longitud de onda aproximada de 800 nm (800 · 10^-9 = 8 · 10^-7 m), y la luz violeta, de unos 400 nm (400 · 10^-9 = 4 · 10^-7 m). (Un nanómetro, 1 nm, equivale a 10^-9 m.)
La luz emitida por un láser es monocromática; es decir, está formada por un solo color y no se descompone o dispersa al pasar por un prisma.

La dispersión de la luz consiste en la separación de un rayo de luz blanca en diferentes colores
http://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/espectro-visible.html?x=20070924klpcnafyq_373.Kes&ap=2 
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible 
http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-del-espectro-electromagnetico-info_238323/

Semana del 23 al 27 Mayo 2016

I. Examen MAYO

Fecha: Jueves 26 Mayo sobre lectura de comprensión.

II. El Martes 24 se realizará práctica, que contará para su calificación, sobre materiales  conductores para lo cual deberán traer en equipo el siguiente material:

• 4 caimanes
• pila de 9 volts o la que tengan 
• foco con su base (el foco deberás cerciorarte que prenda con la pila que consigas)
• materiales diferentes como carboncillos (minas para los lapiceros), goma.
• 50 ml de: Gatorade, vinagre, refresco, agua mineral, etc.
• 100 gramos de azúcar y sal.
• vasos de plástico 3 ó 4

El circuito armado queda como el siguiente:

III. El Martes 24 deberá traer cada alumno un disco de Newton como el que se muestra abajo y que también contará para su calificación.

IV. El Jueves 24 deberá entregar el alumno un resumen de los temas de cada semana que aparecen publicados en mi blog a partir del mes de Abril a la fecha.

COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA

COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA

La Luz blanca es la luz del sol ya que de ella se descomponen todos los otros colores cuando se refracta, esta compuesta por ondas magnéticas de frecuencias y longitudes de onda diferentes, y la luz que proporciona un dispositivo láser se considera coherente, ya que está compuesta por un rayo de luz de la misma frecuencia y longitud de onda, amplificado miles de veces. Estas son las razones y por ese motivo la luz del rayo láser.

En la actualidad se acepta que la luz está compuesta de fotones, siendo la Teoría Cuántica la que explica el comportamiento dual onda-partícula de la luz y de las radiaciones en general, haciendo evidente que ella tiene algunas propiedades de las ondas y otras de las partículas.

La luz se desplaza en forma rectilínea y a una velocidad constante en el vacío, de aproximadamente 300.000 km/seg.

Sin embargo, su velocidad depende del medio en el que se propaga, produciendo un cambio brusco de su dirección al cambiar el medio por el que se desplaza, efecto que se conoce con el nombre de refracción.

Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio con caras no paralelas, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes componentes, los que se conocen como los colores puros o monocromáticos. Estos colores puros o monocromáticos surgen como consecuencia de los distintos niveles de energía que cada uno de ellos porta y a éste fenómeno se lo denomina dispersión refractiva.

Si el haz atraviesa un medio con caras paralelas, la luz se vuelve a recomponer al salir de él y no se genera ninguna consecuencia visible sobre el rayo incidente.

La descomposición de la luz blanca en los diferentes colores que la componen, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático Isaac Newton.
La luz blanca se descompone en estos colores principales:

• Rojo (el color que sufre la menor desviación)
• Anaranjado.
• Amarillo.
• Verde.
• Azul.
• Añil.
• Violeta (el color que sufre la mayor desviación)

Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una desviación distinta ya que el índice de refracción de, por ejemplo, el vidrio es diferente para cada uno de los colores. 

Si la luz de un color específico, proveniente del espectro de la luz blanca, atravesara un prisma, esta no se descompondría en otros colores ya que cada color que compone el espectro es un color puro o monocromático.

Semana del 16 al 19 de Mayo 2016

Michael Faraday, el motor del electromagnetismo

abr 17

Como se puede observar en la página dedicada al electromagnetismo de endesaeduca.com, y pese a conocerse desde la antigüedad, los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, este hecho cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Christian Oersted, observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted  sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.

Así, el estudio del electromagnetismo dio paso al desarrollo de  dispositivos que transformaron completamente nuestra sociedad. Dos de ellos fueron el motor y el generador eléctricos, aplicaciones imprescindibles para desarrollar la electricidad a gran escala. Y las aportaciones del protagonista de este artículo, Michael Faraday, resultaron definitivas para el desarrollo de estas máquinas eléctricas en particular, y de la física en general.

Un científico atípico en el siglo XIX

Michael Faraday nació en el año 1791 cerca de Londres, en una familia humilde que no pudo ofrecerle una formación académica más allá de la escuela básica. Así, ya a la edad de 13 años comenzó a trabajar vendiendo periódicos, una profesión que curiosamente también realizaría Edison.

Sin duda, las posibilidades económicas y la formación de Faraday no invitaban a pensar que se convertiría en uno de los físicos más influyentes de la historia. En aquella época, la ciencia únicamente estaba reservada para aquellas personas con posibilidades para disponer de libros, laboratorios y tiempo: los grandes científicos pertenecían a la clase alta.

Pero por suerte, el joven Faraday tuvo acceso de manera gratuita a las fuentes de información de la época: Michael empezaría a trabajar como aprendiz en una librería, donde saciaría toda su curiosidad leyendo artículos científicos y libros. Además, pudo experimentar en la trastienda de la librería, gracias al laboratorio que le permitieron instalar.

Faraday y la Royal Institution

A los 20 años de edad Faraday logró entrar en la Royal Institution of Great Britain, organización dedicada a la educación e investigación de la ciencia fundada en 1799 por los científicos más importantes de la época. Después de asistir en esa institución a varias conferencias de Humpry Davy(químico muy importante en el desarrollo de la bombilla incandescente, entre otros hitos), Faraday logró convencer al propio Davy para que lo aceptara como su secretario.

Su carrera en la Royal Institution fue larga y exitosa. Un año más tarde, en 1813, Michael Faraday se convertiría en asistente de laboratorio. Posteriormente, fue Superintendente (1821), Director de laboratorio (1825) y catedrático de química (1833).

Los grandes experimentos de Faraday

En la Royal Institution, Faraday destacó tanto por su contribución en el campo de la química como en la del electromagnetismo. Así, el británico diseñó una serie de experimentos que serían cruciales para que otros científicos pudieran desarrollar otras teorías.

El motor eléctrico homopolar de Faraday, Wikipedia

El motor eléctrico (1821)

Basándose en el experimento que Oersted realizó un año antes, Faraday diseñó un dispositivo que constaba de unos pequeños depósitos de mercurio, un imán, una batería de mercurio y cables. Al cerrar el circuito y permitir que la batería suministrara electricidad, el cable empezaba a rotar de manera continua alrededor del imán. Michael Faraday había conseguido transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Había inventado el motor eléctrico homopolar.

La inducción electromagnética (1831)

10 años más tarde, Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir la  inducción electromagnética.

Uno de los experimentos de Faraday para demostrar la inducción electromagnética, Wikipedia

Utilizando dos bobinas alrededor de un anillo de hierro, Faraday suministró corriente eléctrica a través de una de las dos bobinas. Analizando la otra bobina, descubrió que aparecía intensidad eléctrica por ella: la corriente inducida.

En otros experimentos, Faraday descubriría que moviendo un imán a través de un circuito cerrado se generaba una corriente inducida en el circuito. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre un imán quieto.

Gracias a estos descubrimientos, Michael Faraday construiría la primera dinamo eléctrica, sentando las bases de los generadores y motores eléctricos.

La jaula de Faraday (1836)

En el 1836, Michael Faraday construiría una habitación recubierta de metal (la jaula) y colocaría un generador electrostático en el exterior, para demostrar que pese a las descargas de alta tensión que suministraba el generador a la jaula, el interior de la habitación no recibía ninguna carga eléctrica. Faraday puso de manifiesto un fenómeno que ya en el sigo XVIII Benjamin Franklindescubrió: el exceso de carga eléctrica residía sólo en el exterior de un conductor y no tenía influencia sobre nada cerrado en su interior.

Fuentes utilizadas:

Semana del 9 al 13 Mayo 2016

Aplicaciones del electromagnetismo.

Tiene múltiples aplicaciones, puesto que aparece cuando hay corriente eléctrica y desaparece cuando cesa la corriente eléctrica.  Alguna de las aplicaciones del electromagnetismo  son las siguientes: · Electroimán. Es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. En 1819, el físico danes Hans Christian Ørsted descubrió que una corriente eléctrica que circula por un conductor produce un efecto magnético que puede ser detectado con la ayuda de una brújula. Basado en sus observaciones, el electricista británico WilliamSturgeon inventó el electroimán en 1825. El primer electroimán era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina enrollada sobre él. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del uso de la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos para las comunicaciones electrónicas a gran escala. · Relé. Es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.  Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, como un amplificador eléctrico. Diferentes tipos de relés. Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad  admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores. Relés electromecánicos: Relés de tipo armadura, de núcleo móvil, tipo reed o de lengüeta y polarizados o biestables. Relé de estado sólido. Relé de corriente alterna. Relé de láminas. · Alternador. Es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa. Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. · Dinamo y motor de corriente continua.  Una dinamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua. · Transformador. Es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño... El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única  conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Te dejo este video para que construyas tu timbre.



Aquí te dejo este video para que construyas tu generador de Van de Graaff y lo puedas presentar próximamente en la  feria de ciencias.