Teoría Cinética de los Gases

Biografia de Carlo Rubbia El Fisico de los Bosones

Biografia de Carlo Rubbia Fisico de los Bosones

Rubbia, Carlo. (Gorizia, 1934.) Físico italiano. Estudió Física en la Universidad de Pisa, doctorándose en 1957. Trabajó en dicha Universidad, en la de Columbia (Nueva York), en la de Roma (1960) y en la de Harvard (1970).

Desde 1962 ha trabajado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (C.E.R.N.), en Ginebra. También ha colaborado (1969-78) con el Laboratorio Acelerador Nacional Fermi de Chicago (Fermilab).

En 1973, un equipo dirigido por Rubbia en el C.E.R.N. y el Fermilab descubrió la existencia de interacciones débiles que no suponían intercambio de carga eléctrica, como todas las que hasta entonces se conocían.

Antes de continuar con la vida del físico, nos preguntamos: ¿Qué son los bosones?.

Desde que el átomo ha entrado con fuerza en el mundo de la física moderna y se ha introducido en los llamados aceleradores de partículas para ser estudiado, descompuesto y sometido a toda una larga serie de experimentos, ha revelado la existencia en su interior de una enorme cantidad de partículas con funciones energéticas bien definidas, si no para nosotros los profanos, al menos para los físicos que se ocupan de ellas.

En uno de estos experimentos, constituidos por la colisión de dos partículas de carga eléctrica opuesta (positiva y negativa), o sea, entre protones y antiprotones, aparecieron los bosones.

¿Por qué se llamaron bosones?… En honor del físico hindú que describió sus particularidades: Satyendranath Bose.

La observación de las partículas W y Z en 1983 por Rubbia y sus colegas les permitió predecir y posteriormente establecer la teoría electrodébil, que aúna las fuerzas electromagnética y nuclear débil. Recibió el premio Nobel de física en 1984, junto con el holandés Van der Meer.

Por entonces se estaba trabajando en la unificación de las fuerzas nuclear débil y electromagnética, y la existencia de estas interacciones débiles neutras exigía la existencia de una partícula fundamental para la interacción débil (un bosón) que no tuviera carga eléctrica.

Compartió en 1984 el Premio Nobel de Física con su colega holandés Simon van der Meer por su descubrimiento de las partículas subatómicas W y Z. Estas partículas transmiten la fuerza nuclear débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (las otras tres son la fuerza gravitatoria, la electromagnética y la nuclear fuerte).

Steven Weinberg y Abdus Salam habían construído una teoría electrodébil unificada que predecía la existencia de tres bosones diferentes para la interacción débil, que recibieron los nombres de W+, W- y Z°.

Estos bosones tendrían una masa elevada, por lo que su detección estaba fuera del alcance de los aceleradores de partículas de la época.

Carlo Rubbia propuso, para localizarlos, transformar el acelerador de partículas del C.E.R.N. (un sincrotrón de protones), que permitía lanzar protones contra un objetivo fijo, en un acelerador de colisión de haces de partículas, que lanza un chorro de protones contra otro de antiprotones.

Las energías generadas en su desintegración mutua han permitido obtener partículas de masa elevada, entre ellas los tres bosones de la interacción débil.

En 1984, Carlo Rubbia recibió el premio Nobel de Física, que compartió con Simón van der Meer, por su contribución al descubrimiento de las partículas W y Z, mediadoras de la interacción débil.

¿Por qué obtuvieron ambos el galardón?: En el siglo XX, el personaje protagonista cede siempre paso al equipo, a la colaboración entre los individuos, entre distintos expertos en cada sector.

Esto es lo que ha hecho posible tanto la conquista del espacio —macrocosmos—, como la del mundo microscópico —microcosmos—. Los genios aislados, que han sido a lo largo de la historia los protagonistas de una época o una empresa, no pueden darse hoy debido a la complejidad de la tecnología.

Carlo Rubbia ha tenido la genialidad de intuir que algo venía al encuentro de las partículas; el holandés Van der Meer ha hecho posible que se realizara la experiencia.

¿Qué consecuencias trae consigo este descubrimiento?
De estas partículas, sólo se conocían los fotones, después fueron descubiertos los guiones y, por último, los bosones, que hacen presumible la existencia de otras fuerzas todavía «inexplicables».

En Ginebra, se está perfeccionado un acelerador de partículas, el LEP, que será instalado a cien metros de profundidad. Estamos ante una nueva época de desconcertantes descubrimientos.

Veáse también:
Teoría del Campo Unificado
Partículas Elementales
Bosón de Higgs

Fuente Consultada:
Grandes Científicos de la Humanidad Tomo II de la m a z de Manuel Alfonseca Editorial Espasa
¿Por que se hicieron Famosos? Editorial Susaeta

Conceptos Básicos de Electrostática:Cargas Eléctricas y Efectos

Conceptos Básicos de Electrostática

EXPERIMENTO CON CARGAS ELÉCTRICAS EN LA ELECTROSTÁTICA

La palabra electricidad, empleada para designar la causa desconocida que daba a los cuerpos frotados la propiedad de atraer a otros, deriva, justamente, de elektron, nombre que en griego significa ámbar.

Pero la voz electricidad, no usada por los griegos, fue introducida por Guillermo Gilbert (1540-1603), médico de cámara de la reina Isabel de Inglaterra.

La soberana le acordó una pensión permanente para que se dedicara a la investigación científica sin preocupaciones económicas.

Gilbert Guillermo

Gilbert Guillermo, Médico

William Gilbert (1544-1603), físico y médico inglés conocido sobre todo por sus experimentos originales sobre la naturaleza de la electricidad y el magnetismo. Nació en Colchester, Essex, y estudió en el Saint John’s College de la Universidad de Cambridge. Comenzó a practicar la medicina en Londres en 1573 y en 1601 fue nombrado médico de Isabel I.

Primeros Experimentos

El doctor Gilbert, que fue el primero en estudiar sistemáticamente los fenómenos eléctricos, descubrió que otras substancias, entre ellas el vidrio, también adquirían por frotamiento la propiedad de atraer trocitos de cuerpos muy livianos.

Esto puede comprobarse acercando pedacitos de papel a los dientes de un peine de material resinoso, seco, después de peinarse con él repetidas veces.

Si a una esferita de corcho, de médula de saúco o de girasol, suspendida de un hilo de seda, se acerca una barra de vidrio frotada, la esferita, por ebfenómeno de inducción electrostática, es atraída por la barra y repelida después del contacto.

Lo mismo ocurre si se hace el experimento con una barra de ebonita.

Si se carga la esferita de un péndulo eléctrico o electrostático, así se llama el aparatito descripto más arriba, tocándolo con una barra de vidrio electrizada, y otro con una de ebonita en las mismas condiciones, se comprobará al acercarlas, aue se atraen; pero si ambas se tocan únicamente con la barra de vidrio, o con la de ebonita, en lugar de atraerse, al acercarlas se repelen.

Pendulo Electrostático

pendulo electrostático

De estos hechos y otros análogos se sacaron las siguientes conclusiones:

a) Existen dos estados eléctricos opuestos, o como se dice ordinariamente, dos clases de electricidad, que se ha convenido en denominar vitrea o positiva y resinosa o negativa;

b) Electricidades de distinto nombre, o de signo contrario, se atraen; y del mismo nombre, o de igual signo, se rechazan y

c) Un cuerpo que no manifiesta acciones eléctricas se dice que está en estado neutro.

La electrización de un cuerpo por frotamiento, vidrio por ejemplo, y los dos estados eléctricos o las dos clases de electricidad se explican así: el vidrio se electriza positivamente cuando se frota con una franela porque pierde electrones que los gana ésta, que se carga por ello negativamente.

Como los electrones que pierde un cuerpo los gana el otro, se comprende por qué la carga eléctrica que aparece en ambos es igual; pero de nombre contrario.

Los cuerpos que como el vidrio, la ebonita, el lacre, la porcelana, etc., se electrizan por frotamiento y conservan durante bastante tiempo su estado eléctrico, son malos conductores de la electricidad; los que no se electrizan por frotamiento como, por ejemplo, los metales y el carbono, son buenos conductores de la electricidad.

A los malos conductores se les denomina también aisladores.

Cargas electricas

cargas electricas

Cuadro Sobre Electoestática

cuadro electoestática

En realidad, todos los cuerpos se electrizan por frotamiento, como se comprueba frotando un cuerpo conductor que se sostiene con un mango aislador.

Lo que ocurre en ambos casos es lo siguiente: en un cuerpo mal conductor o aislador, el vidrio por ejemplo, las cargas eléctricas quedan localizadas en el lugar frotado; en un buen conductor no, pues deja pasar el estado eléctrico o la electricidad de un modo instantáneo a través del mismo y a otros conductores o lugares vecinos que estén en comunicación con él.

Conviene tener presente que la primera condición que se requiere para que un cuerpo sea mal conductor de la electricidad aislador de la misma, es que esté muy seco.

Los electricistas no tienen miedo de tocar los cables que conducen la electricidad si están situados sobre madera bien seca, que es un aislador; en cambio no los tocan si están colocados sobre metales otro material conductor; inclusive la madera húmeda, pues b electricidad pasaría a tierra a rravés del cuerpo humano, que es un buen conductor, produciendo trastornos que pueden ocasionar la muerte.

Existen máquinas eléctricas que producen electricidad por frotamiento, que actualmente sólo tienen interés histórico y didáctico.

Ellas se fundan en el hecho, ya explicado, según el cual cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos se electriza positivamente y el otro negativamente.

La primera máquina electrostática de frotamiento fue inventada por Otto de Guericke.

Consistía en una esfera de azufre que giraba alrededor de uno de sus diámetros y se electrizaba frotándola con la mano.

En la obscuridad despedía cierta luz acompañada de ruido.

El término electrostática se emplea para designar la parte de la física que estudia la electricidad estática, es decir, la que está en estado de equilibrio sobre los cuerpos —que se ha tratado en este artículo— para diferenciarla de la electricidad en movimiento, es decir, de la corriente eléctrica.

 

 

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Espectro de la Luz:Concepto Básico y el Espectro de Emisión

Espectro de la Luz:Concepto Básico y el Espectro de Emisión en AStronomia

Cuando se impregna un hilo muy fino de platino con determinadas sales y se pone sobre la llama del mechero, dicha llama adquiere unas coloraciones que sor características del elemento metálico que forma parte de la sal.

Así, todas las sales de sodio dan coloración amarillenta, mientras que las sales de cobre proporcionan a la llama un color azul-verdoso.

También cuando hacemos pasar un rayo de luz por un prisma de vidrio podesmo descomponer a dicho rayo en varios colores, que dependerán de que material emite ese rayo de luz.

Llamamos espectro visible de emisión de un elemento, al conjunto de colores característicos que emite dicho elemento cuando se altera por el calor o por una descarga eléctrica.

Espectro de Luz Visible

Espectro de Luz Visible

La luz solar, o la emitida por un arco eléctrico, parecen blancas, pero un examen más detenido de esta luz blanca revelará que, en realidad, se compone de una mezcla de rayos de diferentes colores.

A veces, en días de sol radiante, es posible ver un espectro de luces de diferentes colores sobre la pared opuesta a una ventana.

Con cuidado, será posible ubicar la fuente de estas luces de colores y con toda seguridad se encontrará que se debe a que un rayo de luz blanca ha sido descompuesto, por refracción en algún borde de vidrio o cristal —el borde de un espejo, tal vez el de un ornamento  de  cristal.

Un efecto similar puede ser observado en una habitación a oscuras si se dirige un delgado haz de luz blanca hacia un prisma triangular.

Si se interpone una pantalla blanca en el camino del haz emergente, se advertirá una serie de bandas de colores.

Con un dispositivo tan rudimentario las imágenes de color se superponen.

Se puede obtener un espectro más satisfactorio de la luz blanca dirigiendo hacia el prisma un haz de rayos paralelos y enfocando los haces emergentes sobre la pantalla.

Para esto se requieren, por lo menos, dos lentes convexas.

Esquema Básico de Espectrógrafo

Esquema Básico de Espectrógrafo: El primer químico que hizo uso este fenómeno con fines analíticos fue el alemán. Bunsen, quien, en colaboración con Kirchhoff, ideó un dispositivo para analiza: los colores emitidos por las sales de los elementos.

Este aparato recibe el nombre de espectroscopio y consiste básicamente en un prisma en el que la luz, procedente de la llama, se dispersa.

La fuente luminosa se ubica en el foco de la primera lente, de modo  que   el   haz   de   luz   blanca   quede compuesto de rayos paralelos.

La pantalla se ubica en el foco de la segunda lente.

Mediante este dispositivo perfeccionado, las bandas de luz de color se separan y es posible distinguir los componentes de la luz blanca: violeta, índigo, azul, verde, amarillo, anaranjado y rojo.

El prisma puede separar los componentes de la luz blanca debido a que éstos poseen distintas longitudes de onda.

De las formas visibles de movimiento ondulatorio, la luz violeta es la de menor longitud de onda y es la más desviada al pasar por el prisma.

La luz roja posee la longitud de onda mayor de todo el espectro visible y es la menos refractada (desviada).

El fenómeno de descomposición de la luz en los siete colores

El fenómeno de descomposición de la luz en los siete colores del arco iris recibe el nombre de dispersión de la luz , y el conjunto de colores se denomina espectro visible de la luz blanca.

Cada una de las luces que componen la luz blanca recibe el nombre de luz monocromática, pues es luz que no se descompone en otras.

Bien sigamos,a hora calentando una sustancia suficientemente, lo que se pondrá en estado de incandescencia.

El color de la luz emitida es siempre característico para cada elemento presente, una especie de huella digital.

Ésta es la base del ensayo a la llama que se emplea en química analítica para identificar los constituyentes de una mezcla.

El sodio emite una luz intensamente amarilla (el color de las luces que a veces se utilizan para iluminación urbana), el potasio da un color lila y el calcio, luz color anaranjado.

También los gases dan luces de colores característicos si se los encierra en un tubo sellado a muy baja presión y se los conecta a una fuente de alta tensión.

Es conocida la luz roja emitida por el neón, que se utiliza en letreros luminosos y faros.

Las luces de color emitidas por sólidos o gases a alta temperatura pueden ser estudiadas más detenidamente por medio de un espectroscopio .

En este aparato la luz es descompuesta en sus componentes y se ve que los diferentes elementos dan espectros constituidos por series de lineas de longitud de onda característica para cada elemento.

Tan bien definidas están estas líneas espectrales que sirven para identificar elementos presentes (análisis espectral) en muestras minúsculas o para detectar impurezas infinitesimales.

En todos los casos observados, la luz procedente de la llama está formada po: un conjunto de rayas luminosas cuyo color y disposición son característicos del elemento químico de la sal que se está analizando.

Así, por ejemplo, toda.; las sales de sodio, ya sean cloruros, sulfatos, carbonatos, etc., producen dos líneas amarillas muy intensas.

Este tipo de análisis o identificación tambié» puede realizarse con elementos gaseosos encerrados en tubos de descarga eléctrica en los que se ha practicado el vacío.

Llamamos espectro visible de emisión de un elemento, al conjunto de colores característicos que emite dicho elemento cuando se altera por el calor o por una descarga eléctrica.

Ejemplo de Algunos espectros de emisión.

Ejemplo de Algunos espectros de emisión.: (Arriba) Espectro del hidrógeno. (Centro) Espectro del mercurio. (Abajo) Espectro de la luz blanca de la lámpara de arco de carbón.

En general, el espectro emitido por sustancias sólidas o líquidas en estado incandescente produce un espectro continuo.

Por el contrario, el espectro emitido por sustancias gaseosas es un espectro de rayas o discontinuo.

De igual forma que se analiza la luz o energía emitida por una sustancia, también puede analizarse la luz o energía que dicha sustancia absorbe.

Al iluminar una sustancia con un conjunto de radiaciones aparecerán en el espectroscopio todas las radiaciones, excepto las absorbidas por la sustancia en cuestión.

El espectro resultante se denomina espectro de absorción.

En el espectro de absorción aparecen rayas oscuras en las mismas zonas en que aparecían las rayas luminosas en el espectro de emisión.

Esto significa que las sustancias emiten las mismas radiaciones que absorben.

APLICACIONES DE ESTE FENÓMENO EN LA ASTRONOMIA:

La luz procedente de cada estrella es originada por incontable número de átomos; unos producen una determinada longitud de onda, y otros otra distinta.

Por consiguiente, el astrofísico necesita un instrumento capaz de descomponer la luz con exactitud en sus diferentes longitudes de onda, o sea en colores.

Una forma de conseguirlo es haciendo pasar la luz procedente de una estrella a través de un prisma de cristal.

Pero, un solo prisma separa muy poco los colores, no siendo en realidad suficiente para suministrarnos todos los resultados que necesitamos.

Debemos descomponer la luz en miles de colores o de longitudes de onda diferentes, y para conseguirlo se precisan instrumentos especiales.

Algunos de ellos, incluyendo el espectroscopio y el espectrógrafo, se describen más adelante.

Cuando la luz de una estrella incide en el ocular de un telescopio, pasa a través de una delgada rendija antes de llegar al instrumento que la descompone en los distintos colores.

Cada, color aparece como una estrecha raya, pues cada uno de ellos ha sido enmarcado por la delgada rendija.

Desde el punto de vista del astrofísico, una de las cuestiones más importantes es que para cada color en particular la raya se proyecta en un lugar determinado y no en otro cualquiera.

El conjunto completo de rayas —denominado espectro de la estrella— puede ser fotografiado y medida la posición exacta de las rayas.

De esta manera el astrofísico conoce la clase de átomos que precisamente’contiene una estrella.

Por este método ha sabido que el Sol y todas las demás estrellas que vemos brillar en el firmamento están constituidos precisamente por la misma clase de átomos que encontramos en la Tierra.

Pero el astrofísico no se conforma con saber cuáles son las diversas clases de átomos presentes en una estrella; también quiere   conocer  las  proporciones  relativas   de   cada  sustancia.

Por ejemplo, si las rayas espectrales indican que una estrella contiene simultáneamente hidrógeno  y oxígeno, quiere saber cuál es más abundante y en qué proporción.

Puede conocerlo midiendo la intensidad de las distintas rayas.

Supongamos que hay 10 veces más de hidrógeno que de oxígeno en una estrella; deberíamos esperar, por lo tanto, que llegasen más radiaciones de los átomos de hidrógeno que de los de oxígeno, lo cual se traduce en que el hidrógeno debería producir rayas más intensas que el oxigeno.

Y esto es lo que sucede en la realidad.

Así, al medir la intensidad de las rayas, el astrofísico puede deducir que el hidrógeno es 10 veces más abundante que el oxígeno, pero no puede asegurar cuántas toneladas de cada gas contiene la estrella en cuestión.

La medición de la intensidad de las rayas espectrales indica al astrónomo la composición de las capas superficiales del Sol y de otras estrellas.

Así se sabe que el Sol contiene 10 veces más hidrógeno que helio.

Los científicos saben también que estas dos sustancias son conjuntamente unas mil veces más abundantes que la totalidad de los restantes elementos.

Las capas superficiales de las estrellas varían considerablemente de unas a otras, pero en un gran número de ellas el hidrógeno y el helio son los principales constituyentes.

Fuente Consultada:
Revista N°32 TECNIRAMA Enciclopedia de la Ciencia y La Tecnologia – Los Espectros –
Secretos del Cosmos Colin A. Roman Colecciones Salvat N°2
Físico-Química Secundaria Santillana Escudero-Lauzurica-Pascual-Pastor

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Enlace Externo:La espectroscopía en la astronomía

Uso de Energia Atómica o Explosivos en Obras Civiles

Uso de Energía Atómica o Explosivos en Obras Civiles

EL PODER EXPLOSIVO Y ATÓMICO PARA MOVIMIENTO DE TIERRA

Muchas personas creen que la dinamita tiene «mayor poder» que la gasolina y se equivocan: la fuerza de ruptura de la dinamita proviene de que su combustión o conversión en gases es súbita, mientras que la de la gasolina es lenta.

Asi si arrojamos contra un vidrio una pelota de algodón y un trozo de hierro de igual peso, es probable que el segundo lo quiebre, y no el primero, debido a la instantaneidad del impacto.

En otras palabras, la primera diferencia entre un explosivo y un combustible es que en el primero el proceso es violento y en el segundo es pacífico y controlado.

Si echamos un reguero de pólvora por el suelo y encendemos uno de sus extremos, ésta arderá sin explotar.

Para que la pólvora desarrolle su poder explosivo tiene que estar encerrada.

Por eso se habla de la «explosión» de la gasolina cuando se convierte en gases dentro de los cilindros del motor. Pero no todo lo que es capaz de arder es capaz de explotar.

En muchos explosivos la detonación es súbita porque ya contienen en su molécula el oxigeno necesario para la combustión y no necesitan esperar que les llegue de afuera. «Explosión» no implica necesariamente «combustión»; lo único que se requiere es un aumento casi instantáneo del volumen, en general la conversión de un sólido o líquido en gases.

Supongamos por ejemplo que tenemos un litro de explosivo, y que pesa un kilogramo.

Transformado en gases ocuparía unos 1.000 litros a la misma temperatura; pero si arde o de cualquier manera se calienta, como el volumen de un gas se duplica a cada 273°, basta que llegue a unos 1.200° para que un kilo de explosivos genere más de 4.000 litros de gases.

Este volumen, miles de veces mayor que el origina!, ejerce una presión tan violenta si el explosivo está encerrado que el conjunto estalla.

Al aire libre, en cambio, puede observarse sólo  una  combustión  rápida,   es  decir una deflagración.

• ►QUÍMICA DE LOS  EXPLOSIVOS

Se comprende que un explosivo tiene que ser un compuesto bastante inestable para poder descomponerse súbitamente.

Por esta razón muchos de ellos contienen nitrógeno, cuyos átomos tienden a unirse entre sí en moléculas estables de gas y a liberar los otros elementos del compuesto.

El TNT o trinitrotolueno es un ejemplo característico.

El tolueno se obtiene del carbón, (destilación de la hulla) , y se lo combina con ácido nítrico, cuya fórmula es HNO3 y le suministra el oxígeno necesario.

Para llevar a cabo la reacción se añade ácido sulfúrico concentrado que absorbe el agua que se desprende e interrumpiría el ataque del ácido nítrico.

Los esquemas que acompañan esta nota son suficientemente claros para comprender la estructura del trinitrotolueno.

Aunque muchos explosivos son compuestos cíclicos, es decir derivados de anillos bencénicos de seis carbonos, existen explosivos como la nitroglicerina cuya estructura es lineal.

Lo que un explosivo requiere es la posibilidad de descomponerse instantáneamente, a menudo por combustión, y que los productos de la reacción sean gases con el fin de que la presión aumente muchísimo.

Cuando la molécula contiene oxígeno «encerrado» como es el caso del TNT se quema por sí misma y no necesita el aporte del aire

En los cohetes se ensayan actualmente sustancias muy similares a los explosivos sólidos, llamadas «propergoles»; en efecto, el cohete atraviesa una atmósfera enrarecida y necesita llevar su propia carga de oxígeno, sea en un tanque separado o bien formando parte de la molécula del propergol.

La mayor dificultad es obtener una superficie uniforme de combustión. Los propergoles suelen tener forma de cilindros huecos para que dicha superficie de  deflagración  no   varíe  apreciablemente.

INTENTOS DEL USO DE LA EXPLOSIÓN ATÓMICA

Para la utilización pacífica se pensó exclusivamente en las bombas termonucleares, que casi carecen de residuos radiactivos: una bomba de hidrógeno de 100 kilotones (equivalente a 100.000 toneladas de TNT) que explote a 100 metros de profundidad abre un agujero de 350 metros de diámetro, despedaza 500.000 toneladas de roca, y su radiactividad transitoria ocupa sólo una capa de 10 centímetros de espesor. Los técnicos trabajaron para reducir dicha radiactividad al 1 % de esos valores.

explosion nuclear

Los proyectos de utilización pacífica de la energía de fusión atómica forman una lista bastante larga, porque prometen realizar en forma rápida y económica una serie de proyectos actualmente lentos y costosos.

Se habló primero de abrir, mediante explosiones, un puerto artificial en Alaska, al norte del círculo polar para poder explotar valiosos yacimientos de hulla; el trabajo total sólo llevaría un año. Pero quedó momentáneamente postergado.

En cuanto al canal de Panamá, aunque es económicamente beneficioso resulta insuficiente para el intenso tránsito y se realizan grandes trabajos para ampliarlo en su parte más angosta.

Existen dos proyectos para excavar —mediante explosiones termonucleares— otro canal más al sur, esta vez a nivel del mar, es decir, sin esclusas; el más interesante es el trazado en la provincia de Darién, más cerca de Colombia.

La utilización de energía atómica reduciría su costo a la mitad.

Mapa de Centro América

Otro aspecto importante es el de la explotación del petróleo, a veces inaccesible a través de capas de rocas que lo mantienen encerrado, o porque está mezclado con arena y los métodos de bombeo actuales resultan improductivos.

Se calcula que bajo las arenas del lago de Atabasca en el Canadá hay más petróleo que en todo el Medio Oriente y que encerrados entre los estratos de titila de los Estados Unidos se encuentran cantidades fantásticas de petróleo.

Explosiones atómicas adecuadas que generaran calor o que desmenuzaran las rocas liberarían esa riqueza potencial.

Algo similar ocurre con las aguas subterráneas.

A veces se alternan zonas áridas y zonas fértiles simplemente porque el agua no puede llegar a las primeras debido a que una barrera de rocas subterráneas le impide aflorar; se buscaría entonces fragmentar dichas capas rocosas.

Por último se habla de la instalación de centrales eléctricas térmicas. Estas se conocen ya en su forma natural en Nueva Zelandia, donde se explota el agua caliente de los geysers.

Pero se ha proyectado crear núcleos artificiales de calor mediante explosiones atómicas y luego bombear agua para extraer vapor.

Este último proyecto es muy discutido entre los especialistas.

Usos pacíficos de los explosivos nucleares

Al finalizar la segunda guerra mundial, comenzó a pensarse en la gran utilidad que se podría obtener de los explosivos nucleares, aplicados a la ingeniería civil.

La fácil remoción, con dichos medios, de grandes masas de tierra ponía al alcance del hombre la realización de proyectos gigantescos: canales navegables, mares artificiales, nuevas cursos para ríos, etc.

Sin embargo, estas metas, teóricamente accesibles, constituían una quimera irrealizable, por la radiactividad que se desprendería.

Los diversos países que poseían explosivos nucleares, especialmente, Estados Unidos y la U.R.S.S., organizaron comisiones especiales para que estudiasen el problema, tanto desde el punto de vista técnico, para obtener los máximos rendimientos, como el de seguridad de la población (bombas nucleares  «esterilizadas»).

La utilización de explosivos a gran escala para el movimiento de tierras se efectúa desde hace bastante tiempo en la U.R.S.S.; se trata, naturalmente, de explosivos químicos convencionales; pero la experiencia que se obtiene de su manejo es totalmente trasladable a procesos de mayor envergadura, como pueden ser los nucleares.

En la década del 60, los técnicos soviéticos han utilizado tales explosivos químicos en la región de Samarkanda, para modificar ligeramente el curso del río Zeravshan.

En los países occidentales, los primeros anteproyectos con explosivos nucleares datan de 1956, cuando Egipto nacionalizó el canal de Suez.

El peligro que podía correr el comercio inglés hizo pensar al gobierno de Gran Bretaña en abrir un nuevo canal que comunicase el mar Mediterráneo con el mar Rojo, a través de Israel; dicho canal partiría de un punto cercano a la zona de Gaza y desembocaría en el golfo de Aqaba.

En   1957,   la Comisión  Nacional  de   Energía  Atómica  de los   Estados   Unidos   aprobó   un   programa   de   trabajo   con explosivos nucleares, que recibió el significativo nombre de Reja de arado.

En la actualidad, dicho programa ha invertido ya 25 millones de dólares en el estudio de proyectos de ingeniería civil, entre los que se destacan un nuevo tendido de vía férrea a través de las montañas de California, y un nuevo canal para unir los océanos Atlántico y Pacífico, que sustituya al de Panamá, de características antiguas e insuficiente para el tráfico actual.

Dicho canal tendría una anchura de 330 metros, en vez de los 200 actuales; todavía no está decidida su ubicación, pues se citan dos rutas posibles; una de ellas, a través de Panamá, por el Sasardi y el Morti, y la otra, por Colombia, partiendo del golfo de Urabá, en el Atlántico, por el río Atrato y su afluente Truandó.

El movimiento de tierras con medios nucleares resultaba mucho más económico que el realizado con los medios mecánicos clásicos.

Así, una bomba de dos megatones de potencia costaba unos 600.000 dólares; utilizando explosivos químicos se necesitaban 2.000.000 de toneladas, que importan unos 200 millones de dólares.

Hay que señalar que el costo de una bomba nuclear es bastante independiente de la potencia que libera, es decir, una bomba de 20 kilotones no vale el doble que otra de 10 kilotones; el costo de esta última era en su momento de unos 350.000 dólares, y ya se ha dicho lo que vale una de 2 megatones !no llega al doble!), cuya potencia es 200 veces mayor.

De lo anterior, se desprende que un proyecto nuclear es tanto más económico cuanto mayor sea la  obra  a   realizar.

Para dar idea de la potencia de los explosivos nucleares basta saber que una bomba de 100 kilotones libera, al explotar, un billón de calorías, hace subir la temperatura de la zona en 10 millones de grados y da lugar a una onda expansiva de 1.000 megabares de presión.

Como se ha dicho al principio, el único factor que limitó, hasta ahora, el uso de estos potentes medios es la radiactividad desprendida en las explosiones. Pero, también en este aspecto, se ha progresado sensiblemente.

La Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones dá como límite máximo de radiactividad permisible 0,5 Roentgen, que es la dosis recibida normalmente por un paciente al que se le hace una radiografía dental.

Pues bien, este valor de radiactividad se encontraba ya a 100 kilómetros del centro de explosión de las bombas de 100 kilotones utilizadas en el año 1962.

Mediante explosiones controladas la zona  de  radiactividad  peligrosa  se  ha  reducido,  y  los  0,5 Roentgen aparecen a unos 45 kilómetros del lugar de la explosión.

Pero la nube radiactiva (que no abarca un círculo con centro en la explosión, sino que tiene forme de lengua a partir de dicho centro), no sólo se ha reducido en longitud, sino también en anchura, de manera que se logró que el peligro de la radiactividad se reduzca unas 1.000 veces.

En un futuro próximo, se espere conseguir bombas nucleares «esterilizadas», cuya red actividad peligrosa no supere los 4 kilómetros, a contal desde el centro de la explosión.

Minería: Los explosivos nucleares utilizan la energía nuclear para fragmentar la roca.

Dadas las características propias de los elementos nucleares que se emplean como fuente de energía y los riesgos asociados a la implementación de este tipo de tecnología, tanto para las personas como para el medio ambiente, actualmente no se usan en la minería.

Enlace Externo: Preguntas Frecuentes Sobre Los Explosivos

El Espacio Curvo:Teoría de Relatividad y la Curvatura Espacial

El Espacio Curvo Teoría de Relatividad

La teoría general de la relatividad constituye la culminación de los logros de Albert Einstein.

Fue el resultado exitoso de un denodado esfuerzo de cuatro años para extender su teoría especial de la relatividad.

Esta teoría demuestra que la luz puede quedar atrapada en un hueco negro.

Se describen aquí esos extraños objetos y lo que sería un viaje a su interior.

A propósito de objetos extraños, se discute la posible existencia de túneles o huecos de gusano que conducen hacia otro universo.

¿Pueden tales huecos de gusano emplearse para viajar en el tiempo?.

Se dice lo que las teorías de Einstein afirman al respecto.

Einstein comprendió desde el comienzo que la teoría especial de la relatividad quedaba restringida a una clase particular de movimiento: el movimiento uniforme, es decir, el movimiento sin aceleración.

Buscó entonces durante más de una década una teoría más general de la relatividad y finalmente logró su objetivo, en 1917.

Luego de cuatro años de muy intenso trabajo, en los que hubo muchas salidas en falso y callejones sin salida, finalmente salió airoso y desarrolló la Teoría General de la Relatividad.

La teoría es muy matemática y sus detalles son difíciles de entender, aún hoy sus implicaciones son revolucionarias.

Publicó su versión final de la teoría a comienzos de 1916, en los Annalen der Physik, la misma prestigiosa revista donde había publicado su teoría especial de la relatividad, su formula E = mc² y sus demás artículos importantes.

El artículo de la relatividad general fue titulado «Formulación de la teoría general de la relatividad».

El artículo comienza con el enunciado de que todas las leyes de la física deben ser válidas en cualquier marco de referencia animado de cualquier tipo de movimiento. La relatividad no está ya restringida al movimiento uniforme: el movimiento acelerado está incluido.

Con esta proposición, Einstein creó una teoría de la gravedad, un sistema del mundo, con un conjunto de ecuaciones básicas que, cuando se resuelven, proporcionan las leyes que cumple el universo.

En esta teoría los objetos producen una deformación del espacio-tiempo que los rodea, lo cual afecta el movimiento de cualquier cuerpo que entra en esta región del espacio-tiempo.

Einstein había pensado ya en esta posibilidad desde 1907, cuando desarrolló su principio de equivalencia.

Pero necesitaba las complejas matemáticas de Marcel Grossmann para construir una teoría completa de la gravedad.

Aunque esta distorsión del espacio-tiempo ocurre en cuatro dimensiones, veamos lo que ocurre en dos.

Imaginemos una lámina de plástico flexible estirada por los cuatro extremos y sujeta con algunas tachuelas, como la que se muestra en la figura de abajo.

espacio curvo teoria general de la relatividad

Éste es nuestro espacio-tiempo de cuatro dimensiones en dos dimensiones.

Ahora ponemos de alguna manera una bola de billar en medio de la lámina.

El peso de la bola estira el plástico y produce una hondonada.

Si colocamos ahora una canica sobre la lámina de plástico, ésta rueda hacia la bola de billar.

Si empujamos la canica hacia los lados, ésta describe una curva alrededor de la hondonada y comienza a moverse en una espiral descendente hasta chocar con la bola de billar.

La bola de billar no atrae a la canica. Ésta rueda hacia la bola de billar a causa de la hondonada que se formó en la lámina de plástico, la distorsión del espacio.

e manera similar, el Sol crea una depresión en la estructura del espacio-tiempo. La Tierra, los planetas y cometas se mueven en este espacio-tiempo distorsionado.

El Sol no atrae a la Tierra…. La depresión que el Sol crea en el espacio-tiempo hace que la Tierra se mueva a su alrededor.

El Sol modifica la geometría del espacio-tiempo.

En relatividad general no existe la fuerza gravitacional.

La gravedad es producto de la geometría.

Bien entonces en base a lo antedicho,…¿Cual  es la forma del Universo? ¿Es cúbico, esférico o completamente ilimitado, extendiéndose hasta el infinito?.

Toda la información que poseemos acerca de los confines del Universo proviene de la luz (y ondas de radio) que recibimos de las galaxias distantes. Parece que la luz alcanza la Tierra desde todas las direcciones, lo que hace pensar en la simetría del Universo, sea esférico o infinito.

Pero el Universo no es nada de eso, y no se puede representar totalmente por una figura simétrica de tres dimensiones.

Sus fronteras exteriores no se pueden visualizar, debido a que la luz no nos proporciona su información propagándose en líneas rectas. Todo el espacio comprendido entre sus límites es curvo.

El espacio no es tridimensional, como un edificio o una esfera, sino tetradimensíonal, y la cuarta dimensión es el tiempo.

El tiempo aparece en las ecuaciones que expresan las propiedades del espacio, pero no se puede representar.

La idea básica del espacio-tiempo de cuatro dimensiones es fácil de visualizar.

De hecho, se usa a todas horas.

Supongamos que hemos aceptado la invitación a cenar de una amiga, el 29 de julio, viernes, a las 7 p.m., en un restaurante del centro de la ciudad.

El restaurante queda en el piso 44 del edificio del Banco Central, situado en la esquina de la Avenida 9 de Julio con Sarmiento.

Para encontrarnos con la amiga en el restaurante, el viernes, necesitamos ponernos de acuerdo sobre cuatro números: tres que describen la ubicación específica del restaurante (Avenida 9 de Julio, Sarmiento, piso 44) y otro que describe el tiempo (7 p.m. del viernes). Si vamos a las 8 p.m. del miércoles al restaurante no nos encontraremos.

El   espacio   es  curvo   y   está   distorsionado, porque contiene materia —todos los billones y billones de estrellas y galaxias del Universo—.

La luz sufre los efectos de las fuerzas gravitatorias, ejercidas por la materia del espacio, y, en distancias largas, se propaga según líneas curvas y no rectas.

Aun nuestro propio Sol, que es una estrella sin mucha masa, curva apreciablemente un rayo de luz que, dirigiéndose de una estrella lejana a» la Tierra, pasa a pocos grados de él.

La dirección de la curvatura observada iparece sugerir que la luz se dobla hacia dentro.

Un rayo de luz que parte de cualquier punto es, en conjunto, atraído siempre Hacia el centro del Universo.

Dicho rayo, después de sufrir la acción de toda la materia del Universo, que lo atrae hacia dentro, vuelve, finalmente, al mismo punto de partida.

Es como partir de un punto cualquiera de la Tierra y viajar continuamente en línea recta. La «línea recta» se vá doblando en un camino curvo alrededor de la superficie del planeta.

Cada 40.000 kilómetros (circunferencia de la Tierra), el camino termina en su punto de partida, for mando un gran círculo.

La curvatura del espació se puede visualizar por la extraña conducta de la luz; en particular, de la velocidad de la luz: La velocidad es la distancia recorrida dividida por el tiempo.

Cualquier  ilustración respecto al comportamiento de la velocidad de la luz incluye también la dimensión del tiempo (que no se puede incluir en un diagrama puramente espacial).

curva espacio

Si la luz no fuera afectada por la materia, y siempre se propagara en línea recta (es.decir, a la misma velocidad), el espacio nó estaría distorsionado ni curvado.

Entonces podría representarse como una superficie plana de dos dimensiones (con lo que nos ahorraríamos la tercera dimensión, a pesar de que ella es realmente necesaria).

Si la luz describe un gran círculo alrededor del Universo y vuelve al punto de partida, el diagrama de dos dimensiones se transforma en una esfera de tres dimensiones, y los caminos de la luz son círculos alrededor de la esfera. La luz cambia de dirección; luego, su velocidad varía.

curva espacio hacia afuera

Las teorías de la relatividad de Albert Einstein están todas ligadas al comportamiento de la velocidad de la luz.

En su teoría general de la relatividad, Einstein (1916)  demostró lo que debía suceder si la luz interaccionaba con la materia.

En sus ecuaciones se presentaban tres posibilidades: la luz no era afectada, en cuyo caso el Universo debía ser plano; la luz se doblaba, bien hacia dentro o hacia fuera.

Las dos últimas posibilidades conducen a un espacio curvo de cuatro dimensiones.

Pero si la luz se curva hacia fuera en lugar de hacia dentro, el diagrama toma la forma de una silla de montar y las curvas son hipérbolas en lugar dé círculos.

Los rayos de luz se saldrían continuamente y nunca retornarían a su punto de partida.

La evidencia experimental que se posee parece  indicar una curvatura hacia el interior del espacio.

Fuente Consultada:
Einstein Para Dummie s Carlo I. Calle
Revista Tecnirama Fascículo N°120 Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología
50 Cosas que debe saber sobre el Universo Joanne Bajer
Einstein y su Teoría de la Relatividad Byron Preiss (ANAYA)

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El Principio de Equivalencia – Teoría de la Relatividad General

El Principio de Equivalencia – Teoría de la Relatividad General

La teoría general de la relatividad constituye la culminación de los logros de Einstein.

Fue el resultado exitoso de un denodado esfuerzo de cuatro años para extender su teoría especial de la relatividad.

En esta parte se explica el significado de la teoría y se discute su influencia sobre nuestra concepción del universo.

La teoría general demuestra que la luz puede quedar atrapada en un hueco negro. Se describen aquí esos extraños objetos y lo que sería un viaje a su interior.

Cuando estudiamos física, observamos que existen varios tipos de movimientos, normalmente usamos los rectilineos, como por ejemplo cuando viajamos de una ciudad a otra, o cuando caminamos de nuestra casa a la escuela.

También están los circulares, es decir que el objeto sigui una trayectoria curva, como cuando «revoleamos» una piedra atada a un hilo.

También dentro de estos tipos de trayectorias, tenemos aquellos en donde la velocidad es constante, es decir no varia, por ejemplo cuando viajamos en un tren a 70 Km./h y  siempre esa velocidad es la misma al paso del tiempo, son movimiento de velocidad uniforme.

Y también hay otro movimiento llamado acelerados que es cuando nuestra velocidad va cambiando a traves del tiempo y podríamos decir que es el caso mas normal de nuestra vida.

Cuando salimos en nuestro auto, la velocidad pasa de  0 Km/h , cuando está denido a otra velocidad mas alta.

Luego cuando llegamos a destino apretamos el freno y la velocidad llega a cero (cuando nos detenomos) en algunos segundos.

Cuánto mas grande sea esa aceleración mas rápido vamos a avanzar o a detenernos, y viceversa, si la aceleración es nula o ceo, la velocidad será siempre uniforme y no aumentará ni disminuirá, podemos decir que el movimiento uniforme es una caso especial del movimiento acelerado, cuando la aceleración es cero.

Albert Einstein comprendió desde el comienzo que la teoría especial de la relatividad quedaba restringida a una clase particular de movimiento: el movimiento uniforme, es decir, el movimiento sin aceleración. Buscó entonces durante más de una década una teoría más general de la relatividad y finalmente logró su objetivo, en 1917.

Einstein  en su principio de relatividad afirma que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que se mueven con movimiento uniforme.

Como todas las cosas se comportan de la misma manera para un observador en reposo y para otro que se mueve con movimiento uniforme con respecto al primero, es imposible detectar el movimiento uniforme.

Siguiendo con su espíritu investigativo, Einstein comenzó a reflexionar sobre las limitaciones de la relatividad especial, porque la velocidad constante o uniforme es un caso de un movimiento mas general, que como vimos antes, del movimiento acelerado.

Einstein pensaba, y estaba en lo ciento que la aceleración es fácil de detectar.

Nunca dudamos cuando viajamos en un automovil, y este acelera, pues no sentimos apretados o «empujados» contra nuestro asiento. Lo mismo cuando frena bruscamente , nos vamos hacia adelnate y sentimos el efecto de la aceleración y del movimiento.

Albert, estuvo con este problema (que parece tan simple para nosotros) mucho tiempo en su cabeza sin lograr un modelo que le permita seguir avanzando con su novedosa teoría.

En una conferencia dictada en Kyoto en diciembre de 1922, relató al auditorio que un día, estando sentado en su silla de la oficina de patentes de Berna, se le ocurrió de súbito una idea: si alguien se cayera del techo de la casa, no sentiría su propio peso.

No sentiría la gravedad. Ésa fue «la idea más feliz de mi vida«, dijo.

La mencionada idea puso a Einstein en la vía que conducía a la teoría general de la relatividad, extensión de su teoría especial, que debería incluir toda clase de movimientos, no sólo el movimiento uniforme.

Al desarrollarla, inventó una nueva teoría de la gravedad que reemplazó a la ley de gravitación universal de Isaac Newton.

EXPLICACIÓN DE SU IDEA:

La respuesta a los problemas de Einstein era, literalmente, tan simple como caer de un tejado.

La idea de Einstein surgió al darse cuenta de que alguien que cayera hacia la tierra no sentiría el efecto de la gravedad.

Como es difícil imaginar una caída libre desde un tejado, imaginemos un hombre que cae desde un avión.

Según cae, todo lo que lleva consigo cae a la misma velocidad (la ley de la gravitación universal de Newton, que dice que la fuerza gravitatoria es proporcional a la masa de los objetos).

Si se da la vuelta, las monedas no se le saldrán del bolsillo, ya que están aceleradas hacia la tierra al igual que él.

Si se mete la mano en el bolsillo, saca unas cuantas monedas y las deja caer (si las arrojara con fuerza sería distinto), seguirían cayendo con él.

Todo esto demuestra una cosa: la caída libre ha cancelado la gravitación. En otras palabras, aceleración es equivalente a gravitación.

Para ilustrarlo, imaginemos un ascensor en el último piso de un rascacielos muy alto.

Dentro, duerme plácidamente un físico, junto a su despertador. Un segundo antes de que suene el despertador, cortamos los cables que sostienen el ascensor.

El ascensor empieza a caer con un movimiento acelerado hacia el suelo, suena el despertador, y el físico se despierta. Al despertar, se siente ligero, sin peso.

El despertador flota a su lado. Saca las llaves del bolsillo, las deja caer y también flotan.

El físico se divierte, no está asustado,porque cree que alguien le ha colocado en una nave y se encuentra en el espacio.

Incapaz de pensar que alguien le haya colocado en el ascensor, no imagina que lo que está experimentando es una caída libre, y se vuelve a dormir.

Ahora, imaginemos el mismo ascensor enganchado a una nave que le traslada al espacio y ascelera hacia arriba. Dentro del ascensor hemos vuelto a colocar a nuestro físico y su despertador. Justo antes de que suene el despertador, ponemos en marcha la nave y el ascensor se desplaza a 9,8 m por segundo cada segundo (9,8 m/s2, la aceleración que sentimos debido a la fuerza de gravedad de la Tierra).

El físico ve el reloj en el suelo, y siente su propio peso sobre el suelo del ascensor.

Saca las llaves de su bolsillo, las tira y caen al suelo, cerca de él, describiendo una perfecta parábola en su caída.

El físico está cada vez más divertido, porque piensa que quien fuera que le había puesto en el espacio, le ha llevado ahora de regreso a la Tierra.

Incapaz de pensar que alguien se lo está llevando del planeta, no se da cuenta de que lo que está experimentando no es la gravedad, sino una aceleración.

Así que se vuelve a dormir.

Einstein demostró por lo tanto que el movimiento no-uniforme, de la misma forma que el uniforme, es relativo.

Sin un sistema de referencia, es imposible saber diferenciar entre la fuerza de una aceleración y la fuerza de gravedad.

ingravidez, astronautas en sus practicas

Su equivalencia permite a la NASA entrenar a sus astronautas en condiciones de ingravidez, en un avión en caída acelerada que iguala la aceleración gravitacional de la tierra.

Durante unos minutos, los que van dentro del avión están en la misma situación que nuestro físico en el ascensor que caía desde lo alto del rascacielos.

Los astronautas en sus entrenamientos recrean las condiciones de gravedad cero del espacio de este modo, volando en un avión a reacción (adecuadamente apodado el Vomit Comet —o Cometa del Vómito—) en una trayectoria propia de una montaña rusa.

Cuando el avión vuela hacia arriba, los pasajeros se quedan pegados a sus asientos porque experimentan fuerzas mayores que la gravedad. Cuando después se inclina hacia delante y cae en picado hacia abajo, son liberados del tirón de la gravedad y pueden flotar dentro del aparato.

————-  00000 ————

EQUIVALENCIA ENTRE  GRAVEDAD Y ACELERACIÓN:

En su artículo del Annual Review, Einstein explicó mediante su experimento mental que es imposible distinguir una aceleración constante de los efectos de la gravedad.

Llamó a esta idea principio de equivalencia, porque mostraba la equivalencia entre aceleración y gravedad.

Según Einstein, la gravedad es relativa. Existe sólo cuando hay aceleración.

Cuando los científicos dejan caer la bola en la nave espacial acelerada, la bola es libre y no está acelerada.

La bola está en movimiento uniforme y la nave acelera hacia ella.

Los científicos sienten la aceleración de la nave.

Si uno de los astronautas salta fuera de la nave, quedará liberado de la aceleración del vehículo y no sentirá ninguna aceleración.

No sentirá ningún movimiento, porque el movimiento sin aceleración (movimiento uniforme) no puede identificarse.

principio de equivalencia

Newton había explicado la gravitación por la fuerza de atracción universal;  Einstein la explicó en 1916 por la geometría del espacio-tiempo…

Transcurridos casi ochenta años, la audacia de aquel salto conceptual sigue suscitando la admiración de los físicos.

Einstein construyó la relatividad general intuitivamente, a partir de «las sensaciones que experimentaría un hombre al caerse de un tejado», en un intento de explicar los fenómenos gravitacionales sin la intervención de fuerza alguna.

El personaje en estado de ingravidez imaginado por Einstein no tiene motivo para pensar que está cayendo, puesto que los objetos que lo acompañan caen a la misma velocidad que él, sin estar sometidos aparentemente a ninguna fuerza. Debe seguir, pues, una trayectoria «natural», una línea de máxima pendiente en el espacio-tiempo.

Esto implica que los cuerpos responsables de la gravitación (la Tierra, en este caso) crean una curvatura del espacio-tiempo, tanto más pronunciada cuanto mayor es su masa. Los planetas, por ejemplo, caen con trayectorias prácticamente circulares en la depresión (de cuatro dimensiones…) creada por la masa del Sol.

————-  00000 ————

El mismo principio es válido cuando la nave está de vuelta en la Tierra.

Cuando el astronauta deja caer la bola, ésta no siente ninguna aceleración.

Como la aceleración de la bola se debe a la atracción gravitacional de la Tierra, la bola no siente ninguna gravedad.

La bola que el astronauta deja caer flota ahora en el espacio, como los astronautas de la lanzadera espacial. Es el suelo, la Tierra, que sube para encontrar la bola y chocar con ella.

¿Cómo puede ser esto?… La Tierra está en completa sincronía con los demás planetas, moviéndose con la Luna alrededor del Sol en una órbita precisa.

La Tierra no puede moverse hacia arriba para chocar con la bola; tendría que arrastrar consigo a todo el sistema solar.

Esto es realmente lo que ocurre, según Einstein. Al saltar de un trampolín quedamos sin peso, flotando en el espacio, mientras la

Tierra con todo el sistema solar aceleran en nuestra dirección.

No estamos acelerados. Es la Tierra la que lo está. No sentimos la gravedad porque para nosotros no existe.

De acuerdo con Einstein, gravedad es equivalente a movimiento acelerado.

Los astronautas de la nave espacial acelerada, lejos del sistema solar, sienten una gravedad real, no una mera simulación de gravedad.

Y el astronauta que salta de la nave y la ve acelerar alejándose de él está en la misma situación que nosotros cuando saltamos del trampolín y vemos que la Tierra acelera hacia nosotros.

El principio de equivalencia de Einstein dice: «La gravedad es equivalente al movimiento acelerado. Es imposible distinguir los efectos de una aceleración constante de los efectos de la gravedad».

Fuente Consultada:
Revista Tecnirama Fascículo N°120 Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología
50 Cosas que debe saber sobre el Universo Joanne Bajer
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Historia de Ciencia Tecnica Tecnologia y Sus Avances

Historia de la Ciencia ,Técnica y Tecnología: Curiosidades y Avances Científicos

INTROUDUCCIÓN: Si consideramos la ciencia como la investigación sistemática de la realidad a través de la observación, la experimentación y la inducción (conocido como método científico)

Sin duda, se realizaron descubrimientos, pero de forma fragmentaria. La mitología y la religión dominaron como formas de explicar el mundo.

Esto empezó a cambiar con las especulaciones de los primeros filósofos griegos, que excluían las causas sobrenaturales de sus explicaciones sobre la realidad.

Al llegar el s. III a.C. la ciencia griega era muy elaborada y producía modelos teóricos que han dado forma desde entonces al desarrollo de la ciencia.

Con la caída de Grecia ante el imperio Romano, la ciencia perdió su estado de gracia. Se lograron pocos avances importantes, salvo en medicina, y el trabajo realizado estaba firmemente enraizado en las tradiciones y los marcos conceptuales griegos.

Durante varios siglos, desde la caída del imperio Romano en el s. V d.C, la ciencia fue prácticamente desconocida en Europa occidental. Sólo la civilización islámica conservó los conocimientos griegos , y los transmitió más tarde de nuevo a Occidente.

Entre los s. XIII y XV se lograron algunos avances en el campo de la mecánica y la óptica, mientras que algunos hombres como Roger Bacon insistieron en la importancia de la experiencia y de la observación personal.

El s. XVI señaló la llegada de la llamada «revolución científica», un período de progreso científico que empezó con Copérnico y culminó con Isaac Newton.

La ciencia no sólo logró descubrimientos conceptuales sino que consiguió también un enorme prestigio.

La ciencia y todo lo que la rodeaba llegaron a estar muy de moda a finales del s. XVII, y atrajeron una gran cantidad de patrocinios reales y gubernamentales.

Dos hitos de esta nueva moda fueron la fundación de la Académie de Sciences por Luis XIV en Francia y de la Royal Society por Carlos II en Inglaterra.

En el curso del s. XIX la ciencia se profesionalizó y se estructuró en carreras y jerarquías emergentes, centradas en universidades, departamentos de gobierno y organizaciones comerciales.

Esta tendencia no se interrumpió con la llegada del s. XX, que ha visto cómo la ciencia dependía cada vez más de los avances tecnológicos, avances que no han escaseado.

La ciencia moderna es inmensa y extremadamente compleja. Es virtualmente imposible llegar a tener una visión global consistente de lo que ocurre en la ciencia.

Por este motivo, mucha gente la ve con algo de suspicacia. Sin embargo, la civilización occidental está completamente sometida a la creencia de que el progreso científico es un valor positivo y una fuerza que contribuye al bien de la humanidad.

Aunque algunos de los mayores peligros y horrores del mundo tienen sus raíces en el esfuerzo científico, también existe la esperanza de que, con el tiempo, la ciencia proporcionará soluciones viables para ellos.

Marie Curie (1867-1934) cientifica

Ejemplo de científico abnegado y apasionado por el descubrimiento y estudio de la naturaleza. Marie Curie (1867-1934). La científica polaca que, con su marido francés Pierre (1859-1906) y Henri Becquerel (1852-1908), recibió el premio Nobel de física de 1903 por el descubrimiento de la radioactividad. También recibió el de química de 1911 por el descubrimiento de dos elementos, el radio y el polonio.

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  • Puedes ir sumando cargas o distintos estados
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  • Puedes visualizar e imprimir los diagramas

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Es una versión de prueba, pero ideal para estudiantes de ingeniería
(en las vigas simplemente apoyadas puede aparecer un mínimo momento flector en uno de los extremos, pero debes considerarlo como cero)

Software para esfuerzo en vigas isostaticas

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Ver Tambien: Cross Para Vigas

Resolucion Ecuacion de Segundo Grado,Aplicando la Resolvente

RESOLUCIÓN ECUACIONES DE 2º GRADO

CALCULO DE LAS RAÍCES EN ECUACIONES CUADRÁTICAS


Por Silvia Ele Profesora de Matemáticas

RESOLVER UNA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO CON UNA INCÓGNITA:1ra. Parte

Una ecuación de segundo grado es aquella en la cual la incógnita

(generalmente simbolizada por x ) aparece elevada a la segunda potencia.

En general, puede simbolizarse como

MATH

donde $a$ representa al coeficiente del término cuadrático, y nunca puede

ser$=0$ , pero sí puede ser igual a cualquier otro número real.

MATH es el coeficiente del término lineal, es decir aquel en que $x$ aparece elevada

a la primera potencia. Puede o no ser igual a $0$. Y

MATH es el término independiente, pues es el coeficiente del término donde

$x$ aparece elevada a la potencia $0$, o sea, $x$ no aparece porque $x^{0}=1$.

Según los valores de $\ \ a$, $b$ y $c$, las ecuaciones de segundo grado se clasifican en

1.Completas, cuando $a,b$ y $c$ son distintas de $0$.

2.Incompletas, cuando

2.1 $b=0$, o sea, no contiene término lineal,

o bien $\ $cuando 2.2 $c=0,$ es decir, no existe término independiente.

Veamos 2.1. La forma general sería

MATH

En este caso, la resolución es fácil:

MATH $\ \ \ \ \ \ $de donde MATH

Por lo tanto

MATH MATH y MATH

Por ejemplo:

$4x\U{b2}-25=0,$

se resuelve así: $\ $

de $\ 4x\U{b2}=25$, es MATH, y MATH

Por lo tanto, MATH $\ \ \ \ \ \ \ \ $ y MATH

2.2Si $\ \ \ c=0$, es $\ \ \ ax^{2}+bx=0$

En este caso, para resolver, extraemos el factor común, y nos queda

MATH $si$ $a=1$

Que es lo mismo que $(x-0)(x+b)=0,$

y este producto dará $=0$ sólo si $x\U{2081} =0$ , (porque el primer factor será $0$,

y multiplicado por lo que sea que valga el otro, dará producto $0$), o bien si

$x\U{2082} =-b$ (ya que $-b+b=0$ ).

Por ejemplo, $\ x^{2}-4x=0$ se puede pensar como

MATH o sea $x(x-4)$ $=0$ , que tendrá

como raíces $x\U{2081} =0$ y $x\U{2082} =4.$

Volviendo al caso general, si $\ \ a=1$, se dice que las ecuaciones son Reducidas.

Veamos cómo se resuelve una de estas joyitas cuando $a=1$, y $b$ y $c$ son

distintas de $0$.

Su forma sería MATH

Pensémoslo en un ejemplo: $\ x^{2}-6x-16=0$ .

Si hacemos un conveniente pasaje de miembro ( el viejo truco ),

nos queda $x2-6x=16$ [1]

Si observamos el primer miembro, vemos que podría corresponder a los dos

primeros términos de un trinomio cuadrado perfecto ( o sea, el cuadrado de un

binomio), donde

MATH es el cuadrado del primer término del binomio,

MATH sería el doble producto del primero por el segundo,

pero nos faltaría el cuadrado del segundo.

Ahora bien, si $\ x$ es el primer término del binomio, $\ $

$-6$ sería el producto de $2$ (doble producto, dijimos) por el segundo.

Si llamamos $q$ al segundo, donde

$2q=-6$ implica que $q=-3$.

Y el binomio sería $(x-3)$

Entonces, apelando al otro viejo truco: «sumo y resto lo mismo y no altero

la suma», puedo escribir

MATH (porque $9-9=0$)

Y, asociando convenientemente, queda

MATH

o sea, MATH

Entonces, reemplazando en [1], queda MATH

y, resolviendo, será

MATH

y

MATH

o sea MATH de donde $\ x\U{2081} =8$

y $x\U{2082} =-5+3,$ $x\U{2082} $ $=-2$

Generalizando lo anterior, se ve que este mismo proceder es aplicable a

cualquier ecuación general de 2º grado con una incógnita. O sea, si:

MATH

será $\ x^{2}+bx=-c.$

Y si utilizamos el recurso del trinomio cuadrado perfecto, veremos que

$\ bx=2.x.q$ .

Entonces, es $q=\frac{b}{2}.$

y, si sumamos y restamos $\ q^{2}$ en ambos miembros (nuestro querido y

viejo truco), será MATH

Luego, antes de caer en el colpaso cerebral, hacemos el conveniente

pasaje de miembro y el factoreo del trinomio, y nos quedará

MATH 

De donde, MATH

y

MATH ; MATH ; MATH ;

MATH; MATH

que es lo mismo que

MATH .

esto es lo mismo que

MATH 

Y si aún queda alguien que desconfíe de este razonamiento, veamos si,

aplicando esta fórmula en la ecuación anterior, llegamos a las mismas

raíces. (Atención: un ejemplo no es una demostración válida, pero si el ejemplo

no coincide con la conclusión, vale para demostrar la no validez de la misma.)

Recordemos que era:

$a=1$; $\ \ b=-6$; $\ \ c=-16$

entonces MATH

de donde

MATH,

pero $36+64=100$, entonces

MATH o sea MATH entonces

$\ x\U{2081} =8$ ( que coincide con una de las que hallamos antes)

y

MATH entonces $\ x\U{2082} =-2$ (y que también coincide con la otra que hallamos)

APLICACIÓN ONLINE DE LA RESOLVENTE

Una vez aceptado esto, es una buena idea proponernos, para cuando

egresemos de la sala de terapia intensiva para cerebros exhaustos,

preguntarnos si esta fórmula sirve para todos los casos. O sea,

¿sirve tanto para completas como para las incompletas y para las

que no son reducidas?.

También nos queda para después el análisis de la relación entre el

valor y la «realidad» de las raíces, y el signo de la expresión sub-radical

en la fórmula.

Estos desarrollos los dejamos para otro día, cuando la convalescencia

esté avanzada, y nuestras neuronas hayan recuperado su actividad.

Por hoy, les deseo feliz terapia.

Y les digo «¡Hasta el próximo suplicio!»

«Silvia Ele, la autora de esta colaboración, es una profesora de matemática de muchos años, con quien podés comunicarte enviándole un mensaje a  [email protected] «

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Curiosa Situacion Física:Elevarse Vericalmente en Globo Mientras Gira La Tierra

vida en condicones extremas

Un procedimiento mas barato de viajar:

El ingenioso escritor francés del siglo XVII, Cyrano de Bergerac cuenta en su «Historia Cómica de los Estados e Imperios de la Luna» (1652), entre otras cosas, un caso sorprendente que, según dice, le ocurrió a él mismo.

Un día, cuando estaba haciendo experimentos de Física, fue elevado por el aire de una forma incomprensible con sus frascos y todo.

Cuando al cabo de varias horas consiguió volver a tierra quedó sorprendido al ver que no estaba ni en Francia, ni en Europa, sino en América del Norte, ¡en el Canadá!

¿Se puede ver desde un aeróstato cómo gira la Tierra? (El dibujo no se atiene a escala)

No obstante, el escritor francés consideró que este vuelo transatlántico era completamente natural.

Para explicarlo dice que mientras el «viajero a la fuerza» estuvo separado de la superficie terrestre, nuestro planeta siguió girando, como siempre, hacia oriente, y que por eso al descender sentó sus pies no en Francia, sino en América.

¡Que medio de viajar más fácil y económico!.

No hay más que elevarse sobre la superficie de la Tierra y mantenerse en el aire unos cuantos minutos para que al descender nos encontremos en otro lugar, lejos hacia occidente.

¿Para qué emprender pesados viajes por tierra o por mar, cuando podemos esperar colgando en el aire hasta que la misma Tierra nos ponga debajo el sitio a donde queremos ir?.

Desgraciadamente este magnífico procedimiento es pura fantasía.

En primer lugar, porque al elevarnos en el aire seguimos sin separarnos de la esfera terrestre; continuamos ligados a su capa gaseosa, es decir, estaremos como colgados en la atmósfera, la cual también toma parte en el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje.

El aire (o mejor dicho, su capa inferior y más densa) gira junto con la Tierra y arrastra consigo todo lo que en él se encuentra: las nubes, los aeroplanos, los pájaros en vuelo, los insectos, etc., etc.

Si el aire no tomara parte en el movimiento de rotación de la Tierra sentiríamos siempre un viento tan fuerte, que los huracanes más terribles parecerían ligeras brisas comparadas con él (La velocidad del huracán es de 40 m por segundo o 144 km por hora).

Pero la Tierra, en una latitud como la de Leningrado, por ejemplo, nos arrastraría a través del aire con una velocidad de 240 m por segundo, es decir, de 828 km por hora, y en la región ecuatorial, por ejemplo, en Ecuador, esta velocidad sería de 465 m por segundo, o de 1.674 km por hora).

Porque lo mismo da que estemos nosotros fijos en un sitio y que el aire pase junto a nosotros o que, por el contrario, sea el aire el que está quieto y nosotros los que nos movemos dentro de él; en ambos casos el viento será igual de fuerte.

Por ejemplo, un motociclista que avance a una velocidad de 100 km por hora sentirá un viento fuerte de frente aunque el aire esté en calma.

En segundo lugar, aunque pudiéramos remontarnos hasta las capas superiores de la atmósfera o la Tierra no estuviera rodeada de aire, el procedimiento de viajar económicamente ideado por el satírico francés sería también irrealizable.

Efectivamente, al separarnos de la superficie de la Tierra en rotación continua seguiríamos, por inercia, moviéndonos con la misma velocidad que antes, es decir, con la misma velocidad a que se movería la Tierra debajo de nosotros.

En estas condiciones, al volver a la Tierra nos encontraríamos en el mismo sitio de donde partimos, de igual manera que cuando damos saltos dentro de un vagón de ferrocarril en marcha caemos en el mismo sitio.

Es verdad que por inercia nos moveremos en línea recta (tangencialmente a la superficie terrestre), mientras que la Tierra seguiría un arco debajo de nosotros, pero tratándose de lapsos de tiempo pequeños esta diferencia no se nota.

Fuente: Yakov Perelman Física Recreativa

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Metodo de Cross Calculo de esfuerzos en Porticos Calculo de Esfuerzos

Metodo de Cross Cálculo de Esfuerzos en Pórticos

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2Ingresas las rigideces de cada barra según corresponda sus vínculos
3Ingresas los vínculos de las barras externas (empotradas o apoyadas)
4Ingresas las cargas verticales y horizontales
5Calculas los momentos finales de empotramiento (picas sobre un botón)
6Ingresas la altura de cada piso
7Calculas los esfuerzos de sujeción por piso (picas sobre un botón)
8 Puede visualizar e imprimir los datos obtenidos

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Interseccion Circunferencia y Recta Geometria Analitica Conicas

CALCULADORA DE INTERSECCION DE CIRCUNFERENCIA Y RECTA

CIRCUNFERENCIA: Un circunferencia está formada por una sucesión de puntos que están a la misma distancia de un punto que se llama centro. Existen muchas partes en un círculo.  El radio es un segmento con un extremo en el centro y el otro en el círculo. La cuerda es cualquier segmento con ambos extremos en el círculo. Eldiámetro es una cuerda que pasa por el centro del círculo.

La secante es una línea que interseca dos veces el círculo, y la tangente interseca el círculo en exactamente un solo punto. La tangente es perpendicular al radio en su punto de tangencia. El perímetro de un círculo se llama circunferencia y es igual a la distancia alrededor del círculo.

La figura de abajo muestra unas cuantas partes más del círculo que se emplearán posteriormente.

interseccion circulo y recta

El ángulo central es un ángulo con el vértice en el centro del círculo. El arco es una sección de un círculo y a menudo se le describe en términos del tamaño de su ángulo central. Entonces, podríamos referirnos a un arco de 20° o un arco de Pi/9 rad. (Pi=3.14)  Aclaramos que 1 rad=57° 18´ aprox. y es el ángulo correspondiente para que la longitud del arco sea igual al radio.

Un arco de longitud igual al radio es 1 rad. Un ángulo central divide el círculo en un arco menor y un arco mayor. También nos podemos referir a un arco por sus puntos extremos. En la figura, el arco menor se identifica como AB. El arco mayor se identifica como ABC, donde A y B son los puntos extremos y C es cualquier otro punto sobre el arco mayor. La longitud de un arco se denota colocando una m enfrente del nombre del arco. Entonces, mAB es la longitud de AB. Un sector es la región en el interior del círculo y está limitado por un ángulo central y un arco.

interseccion de circunferencia y recta

Ejemplo de una intersección entre una recta y una circunferencia, usando la aplicación de mas arriba:

Encontrar los puntos en los que la recta y = 2x – 10 corta al círculo con centro en punto de coordenadas (4, -2) y radio 4.472136. (este valor equivale a la raíz cuadrada de 20).

La ecuación del circulo es:

Y entonces se debe resolver el sistema de ecuaciones siguiente:

Resolviendo se obtiene que hay dos puntos de intersección de coordenadas: A (6,2) y B(2,-6)

Para hacerlo desde esta pagina usando el software de arriba, debe ingresar en Circunferencia C1 los valores en el siguiente orden:
radio= 4.47
x = 4
y = -2

Puede hacer clic en el Botón Graficar y observarás la circunferencia , y si deseas puedes cambiar el valor de la escala y volver a hacer clic en graficar para observar como se adapta al plano de trabajo.

Ahora para la recta se ingresan los dos puntos de pasos por ejemplo, cuando x=0, y=-10 y cuando x=2, y=0

Se vuelve a hacer clic en el Botón Graficar y en las casillas de abajo tendrás los valores de los puntos de intersección y la graficación correspondiente.

La Presion Atmosférica-Historia de la Experiencia de Torricelli

La Presion Atmosférica-Historia de la Experiencia de Torricelli

Concepto de Presión:

Todos sabemos que existen varios tipos de presión; cualquiera comprende por ejemplo, la presión que realiza un dedo apoyado apretadamente sobre alguna cosa.

Esta presión es igualmente aplicable a los sólidos, a los líquidos y a los gases.

De la misma forma que se han hallado medios especiales para medir la gravedad y el peso específico de un cuerpo, también se inventaron medios especiales para medir las presiones.

Cuando se habla de los tres estados de la materia —sólido, líquido y gaseoso— no se hace hincapié en que dos de ellos se parecen entre sí bastante más que el tercero.

El agua es muy diferente del aire, pero ambos gozan de la propiedad de fluir.

En el sólido existen fuerzas que mantienen unidas las moléculas, de manera que su forma se conserva pero la forma del aire y del agua varían constantemente, porque tanto uno como otra fluyen.

En el lenguaje científico, tanto los líquidos como los gases se denominan fluidos.

Ahora bien, en todo fluido existe una cierta presión; conocemos perfectamente un ejemplo, ya que siempre hemos soportado la presión del aire, que se denomina presión atmosférica, es entre todas las presiones fluidas, la más importante para nuestra existencia.

Ante todo, cabe decir que en el inmenso océano de aire que nos rodea, existe presión fluida; la consecuencia más importante de esta presión es nuestra respiración.

Al respirar, ejecutamos un movimiento que tiende a vaciar nuestros pulmones, pero por estar éstos en comunicación con el aire exterior, la presión atmosférica hace que éste penetre en el espacio que ha quedado libre.

Es, pues, evidente que sin la presión atmosférica no nos sería posible respirar.

En un gas, las moléculas están muy separadas, moviéndose a gran velocidad, chocando y rebotando caóticamente.

Esta agitación frenética hace que los gases se expandan hasta ocupar todo el lugar disponible en un recipiente.

Nuestro planeta está envuelto por una capa de gases a la que llamamos atmósfera, compuesta en su mayor parte por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%).

Las moléculas de aire activadas enérgicamente por el Sol no escapan al espacio porque el campo gravitatorio de la Tierra restringe su expansión.

Estamos sumergidos en un “océano de aire”, una capa gaseosa que, como una cáscara de manzana (tan fina es), recubre el planeta.

En forma similar a como lo hace un liquido, el peso del aire sobre la superficie terrestre ejerce una presión, la presión atmosférica.

A diferencia de los líquidos, los gases son compresibles: como su densidad puede variar, las capas superiores de la columna de aire comprimen a las más bajas.

En los lugares más profundos de la atmósfera, es decir a nivel del mar, el aire es más denso, y a medida que subimos se va enrareciendo, hasta que se desvanece a unos 40 Km. de altura.

La capa baja, la tropósfera, presenta las condiciones necesarias para la vida y es donde se producen los fenómenos meteorológicos.

Mide 11 Km. y contiene el 80 % del aire total de la atmósfera.

La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por centímetro cuadrado de superficie (1 Kg/cm²) pero, sin embargo, no lo notarnos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso).

¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden soportar tamaña presión?

El aire ejerce su presión en todas direcciones (como todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior.

En este hecho se basa el mecanismo de esterilización por vacío: para eliminar los microorganismos de una muestra (alimento, instrumental, etc.), se la coloca en un recipiente del cual se extrae el aire.

La presión exterior es reducida y los fluidos internos de las bacterias, que estaban sometidas a la presión atmosférica, se expanden, haciendo que éstas “revienten».

Si se extrae el aire de un recipiente, la presión atmosférica lo aplastará, a menos que el recipiente sea suficientemente rígido.

Al apretar una sopapa (para destapar cañerías) contra una superficie pulida se aplasta y queda sin aire.

Cuando, por acción de las fuerzas elásticas, la sopapa recupera su forma inicial, queda un vacío parcial en el interior y la presión atmosférica exterior la mantiene adherida a la pared.

Del mismo modo, las patas de las moscas tienen pequeñas ventosas que les permiten caminar por paredes y techos sin caer al piso.

El funcionamiento del gotero obedece al mismo fenómeno.

Al apretar la perilla de goma creamos un vacío parcial.

Cuando sumergimos el tubito en el liquido y soltamos la perilla, la presión atmosférica que se ejerce sobre la superficie libre del liquido lo obliga a subir por el tubo hasta la región de menor presión dentro de la perilla.

Experiencia de Torricelli:

En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli ideó un procedimiento para medir la presión atmosférica.

La Presion Atmosférica y La Experiencia de Torricelli

¿Por qué el mercurio no descendió más?.

El tubo no se yació porque el aire exterior presionaba sobre el mercurio de la cubeta (en cambio, en la parte superior del tubo se produjo vacío).

La presión ejercida por la atmósfera en el punto Q es igual a la presión en R, ya que ambos puntos están al mismo nivel en el mismo fluido.

Es decir que la presión que la columna de aire de casi 40 km de altura (la atmósfera) ejerce sobre la superficie libre del mercurio (pQ) es igual a la que ejerce la columna de 76 cm de mercurio (pa) , entonces:

Patm= PHg hHg = 13,6 g/cm3 . 76cm = 1.033,6 g/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa

Este valor, que corresponde a la presión atmosférica normal, se llama atmósfera (atm).

También se acostumbra a dar la presión atmosférica en milímetros de mercurio (Torr) o en milibares (1mb = 0,75 Torr).

1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr

Esta experiencia logró explicar por que había un límite de profundidad para extraer el agua de las minas: la atmósfera no ejerce una presión ilimitada, sólo alcanza a sostener una determinada altura de agua.

La presión atmosférica varía según la altitud y también debido a los vientos y tormentas.

Suele tomar valores entre 720 y 770 mm Hg.

Una presión alta generalmente pronostica buen tiempo; y una baja presión atmosférica promete lo contrario. El aparato que permite medirla se llama barómetro.

Poco después de la experiencia de Torricelli, Blaise Pascal predijo que la presión atmosférica debe disminuir cuando se asciende por una montaña, ya que la columna de aire soportada es cada vez menor.

Su cuñado se encargó de hacer la experiencia y comprobar la hipótesis en 1658.

A medida que ascendía al monte Puy de Dome observó el descenso de la columna mercurial del barómetro (que desde entonces pudo ser usado también como altímetro).

Pero, ¿cuál es la relación entre la presión atmosférica y la altura? Si la densidad del aire fuera uniforme, la presión disminuiría proporcionalmente con la altura.

Podríamos afirmar, por ejemplo, que “la presión disminuye 1 Torr por cada 11 metros que nos elevamos”.

Pero tengamos presente que las capas más bajas de la atmósfera están más comprimidas por lo que, conforme subimos, el aire se va enrareciendo (se hace menos denso).

Por lo tanto, cuanto más alto estemos, más se necesitará subir para que la presión disminuya 1 Torr.

————-  00000 ————

El peso total del aire en la atmósfera se ha estimado en unos 5.000 billones de toneladas, que determinan una presión aproximada de 1,033 Kg. por centímetro cuadrado a nivel del mar.

La presión no se siente porque se ejerce igualmente desde todos los ángulos sobre el cuerpo. Sin embargo, la presión del aire puede demostrarse extrayendo todo el aire de un envase, de modo que se produzca el vacío en su interior.

Como la presión del aire exterior es más grande que la interior el envase se contraerá y cederá.

En la atmósfera la presión del aire varía y se mide con barómetros. Las variaciones son importantes para realizar pronósticos del tiempo, porque las diferencias de presión se asocian con los

Torricelli Evangelista Físico Italiano

Fue físico Evangelista Torricelli, que supuso que el agua subía por los tubos, cuando funcionaban las bombas, por efecto del peso del aire, es decir, de la presión que la atmósfera ejercía sobre la superficie libre del agua.

Pero pensó, además, que esa presión debía tener un límite tal que no permitía elevar aquel líquido a más de 10 metros y, reflexionando, supuso que un líquido como el mercurio, que tiene un peso específico unas 13,6 veces mayor que el agua, se elevaría a tan sólo unos 76 centímetros. Torricelli comunicó sus ideas a otro discípulo de Galileo Galilei, de apellido Viviani.

Este realizó el experimento hoy conocido con el nombre de experiencia de Torricelli, que confirmó aquellas ideas.

————-  00000 ————

CICLONES Y LOS ANTICICLONES:

El cuerpo humano se adapta a la vida en un océano de aire del mismo modo que los peces se adaptan a las tremendas presiones del fondo del mar. Sin embargo, la presión atmosférica decrece sobre el nivel del mar.

A 7.500 metros de altura la presión del aire es de 0,42 gramos por centímetro cuadrado, alrededor de dos quintas partes de la presión a la que está adaptado el cuerpo, y a los 18.000 metros la presión es sólo la de un décimo de la que se ejerce al nivel del mar.

Cuando la presión del aire ha descendido mucho, el cuerpo no recibe oxígeno suficiente. De ahí que los aviones posean cabinas presurizadas, que hacen más cómodo el vuelo.

La presión del aire es la fuerza utilizada en las BOMBAS. Comprimido, el aire llegó a ser una útil fuente de energía. Por ejemplo, el aire comprimido se usa en las herramientas naúticas.

• PARA SABER MAS…

Qué es el barómetro

El tubo de Torricelli aplicado a la medición de la presión atmosférica, forma ni más ni menos lo que se llama un barómetro, que significa precisamente «medidor del peso»; con el barómetro medimos, pues, el peso atmosférico.

Cuando lo consultamos, nos contentamos con ver si la aguja marca buen tiempo o variable, e lo que sea en cada caso, como si el barómetro poseyera el don de la profecía; pero lo que hacemos en realidad, aunque apenas nos demos cuenta de ello, es medir la presión atmosférica, que se indica bajo aquellos signos.

La aguja del barómetro indica la altura en milímetros de la columna de mercurio.

La relación entre el barómetro y el tiempo reside en el hecho de que la presión atmosférica es lo que decide, en gran parte, el tiempo que hará.

Si la presión atmosférica es muy alta, hará buen tiempo; si es muy baja, entonces el aire correrá desde otro punto donde la presión sea más fuerte; este desplazamiento del aire es el viento, y el viento puede producir la lluvia.

He aquí por qué el barómetro predice con bastante exactitud el tiempo; si no lo hace con mayor precisión, es porque la presión atmosférica no es la única causa de su variación.

Por lo demás, si bien como profeta del tiempo no siempre es digno de crédito, sus servicios para medir las alturas son excelentes.

Dado que obedece a la menor presión atmosférica, si se aplica el barómetro a un instrumento de precisión especial, indicará con exactitud matemática a qué altura se encuentran el alpinista o el aviador que se sirvan de él.

baromtroEl barómetro más difundido es igual al tubo del instrumento de Torricelli, pero su extremo suele estar doblado en forma de U, en lugar de penetrar en una cubeta de mercurio.

Si hacemos flotar una bolita de hierro en la superficie del mercurio por la parte abierta del tubo, podrá adherirse a ella con facilidad un pequeño dispositivo con una aguja que nos indique la altura de la columna barométrica, señalada con las palabras: bien tiempo, estable, variable, lluvia, etc.

Existe otro tipo de barómetro que no tiene mercurio ni ningún otro líquido, llamado barómetro aneroide, que significa precisamente «sin líquido».

Consiste en una sencilla caja de metal, redonda y aplanada, dentro de la cual se ha hecho el vacío; la parte superior e inferior de la caja se aproximan entre sí, más o menos, según sea la presión atmosférica; un indicador de la medida de la presión, y aunque sus indicaciones no sean muy precisas, son, en todo caso, suficientes.

Si calentamos un barómetro corriente de los de mercurio, éste se dilatará, ocupando un mayor espacio en el tubo; por lo tanto, si deseamos obtener indicaciones exactas, debemos tener en cuenta también la temperatura.

Por esto, a un buen barómetro va siempre unido un termómetro.

Para fabricar un buen barómetro, es necesario hacer hervir antes el mercurio para librarlo al máximo del aire y del vapor acuoso; si se descuidase esta precaución, el aire y el vapor de agua ocuparían el vacío de Torricelli impidiendo el oportuno ascenso del mercurio.

La presión atmosférica se calcula en 1 kilo y 33 gramos por centímetro cuadrado; por lo tanto, cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo soporta este peso, tan considerable, que si sólo presionara hacia abajo nos aplastaría literalmente.

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El Final del Eter de Aristoteles:Quintaesencia Llena el Espacio

El Final del Eter de Aristoteles Quintaesencia llena el Espacio

Durante el siglo XIX la idea de que la luz era un fenómeno ondulatorio estaba bastante afirmada. Las ondas que pueden observarse habitualmente a nivel macroscópico siempre son perturbaciones de algún medio material: las ondas de sonido son oscilaciones de las moléculas de aire, las ondas en un estanque son oscilaciones de las moléculas de agua, las ondas en una soga son oscilaciones de las moléculas que componen la soga, etc.

ANTECEDENTES DEL ETER:

Se suponia que el ÉTER, era un fluido que, según algunos científicos, llenaba el espacio. Cuando hacemos el vacío de una campana de vidrio, en la que hemos colocado previamente un reloj despertador, no podemos oir el sonido de la campanilla ya que las ondas sonoras no se trasmiten en un medio falto de aire.

Según algunos hombres de ciencia, toda forma de energía necesita, como el sonido, de un medio trasmisor material. Sin embargo, la luz que emiten los filamentos de una lámpara eléctrica pasa a través del vacío creado en el interior de dicha lámpara.

Para explicar fenómenos como éste los mismos científicos han supuesto la existencia de un fluido al que llamaron éter, y que ejercería respecto de la luz, la electricidad y el magnetismo (o, dicho con más precisión, la totalidad de los fenómenos electromagnéticos), las mismas funciones que ejerce el aire con relación al sonido.

El éter llenaría los espacios intersiderales y así se explicaría que lleguen a la Tierra la luz del Sol y de las estrellas.

Por ese motivo resultó natural suponer que existía un medio material necesario para la propagación de las ondas luminosas.

A este medio se lo llamó éter.

Esta palabra ha tenido muchos usos a través del tiempo en explicaciones sobre la naturaleza, cuando se necesitaba postular la existencia de algún fluido que hiciera posible algún proceso (se ha hablado alguna vez de cierto éter que conduciría las sensaciones de una parte a otra del cuerpo humano).

El éter lumínico, de existir, debía tener propiedades muy particulares: ser lo suficientemente tenue como para llenar todos los espacios, incluso el interior de los cuernos transparentes o traslúcidos, y ser lo suficientemente rígido como para poder transmitir ondas de altísima frecuencia como las que conforman la luz.

Los años pasaban y nadie podía diseñar una experiencia en la que se manifestara claramente la presencia del éter.

Si el éter llenaba también el espacio interestelar a lo largo de todo el Universo, esto hacía surgir una pregunta: ¿El mar de éter estaba fijo en el espacio y a través de éste se movían los astros sin perturbarlo, o cada planeta arrastraba el éter como si friera una atmósfera?.

La sistema de referencia absoluto respecto del cual se moverían todos los otros cuerpos.

Y como la luz se propagaría a velocidad c en el éter estacionario, desde un cuerpo en movimiento, como la Tierra, se vería que la luz se mueve a distintas velocidades según lo haga en la misma dirección del movimiento terrestre, en sentido contrario o perpendicularmente.

Cuando el haz de luz viaja en la misma dirección y sentido que la Tierra, su velocidad relativa a ésta es c — y.

Cuando viaja en una sentido contrario, su velocidad vista desde la Tierra es c + y.

En 1887, el físico Albert A. Michelson (1852-1931) diseíió un interferómetro y, junto con el químico Edward W Morley (1838-1923), realizó un experimento que debía mostrar la diferencia en las velocidades, vistas desde la Tierra, de dos rayos que se mueven en direcciones diferentes.

Se usaban dos rayos provenientes de la misma fuente (para asegurar la coherencia), y luego de desplazarse en direcciones perpendiculares, se los hacia interferir.

La clave del experimento residía en que el patrón de interferencia debía cambiar si se rotaba el aparato con respecto a la dirección del movimiento de la Tierra.

El aparato original tenía muchos espejos para aumentar el camino recorrido por los rayos hasta unos 10 m, y así aumentar el efecto de interferencia.

El dispositivo descansaba sobre una gran piedra que flotaba en mercurio.

Fin del eter en el espacio- Experimento de Morley-Michelson

experimento de morley-michelson

El experimentador iba observando el patrón de franjas mientras hacía rotar lentamente la piedra.

Hicieron miles de mediciones en diferentes puntos de la órbita terrestre y nunca notaron ni siquiera el mínimo corrimiento en el patrón de franjas.

La orientación de los rayos de luz con respecto al movimiento de la Tierra no parecía afectar el movimiento de aquéllos.

Algunos años más tarde, Michelson también investigó interferométricamente la posibilidad de que la Tierra arrastrara con ella al éter y demostró que esto tampoco era posible.

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Usos de la Energia Nuclear Aplicaciones y Beneficios

Usos de la Energía Nuclear Ejemplos de Aplicaciones Practicas

En el siglo XIX, los combustibles fósiles –carbón, petróleo y gas– fueron los grandes protagonistas del impulso industrial.

Aún en la actualidad, estos recursos proveen casi el 90% de la energía empleada en el mundo.

La certidumbre de que la existencia de carbón, gas y petróleo era limitada llevó a la búsqueda de fuentes de energía renovables.

La gran fuerza liberada por el átomo, trágicamente experimentada por Estados Unidos sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945, hizo pensar en el aprovechamiento de la energía nuclear con fines pacíficos.

Fue así cómo, en el marco de la guerra fría, las potencias mundiales, además de incrementar su arsenal atómico, se esforzaron por desarrollar la energía nuclear con fines pacíficos, en especial a través de la construcción de centrales atómicas.

Diversos accidentes, como el ocurrido en 1979 en la central nuclear de Three Mile Island, en Estados Unidos, pusieron en evidencia que el uso de la energía atómica era realmente peligroso para la humanidad.

Entre otros motivos, porque el almacenamiento definitivo de residuos que permanecen miles de años altamente radioactivos plantea problemas por ahora irresolubles.

———— 0000 ———–

Usos y Aplicaciones Mas Comunes En:

1-Electricidad
2-Medicina
3-Agricultura y Alimentación
4-Hidrología
5-Minería
6-Industrias
7-Arte
8-Medio Ambiente
9-Exploración Espacial
10-Cosmología

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USOS DE LA ENERGIA NUCLEAR

1-USO EN ELECTRICIDAD

uso energia nuclear

En cada vez mas países, como en España, más del 20% de la electricidad consumida anualmente se produce en las centrales nucleares

2-USO EN MEDICINA

uso en medicina energia nuclear

Las técnicas de diagnóstico y tratamiento de La medicina nuclear son fiables y precisas: radiofármacos, gammagrafia. radioterapia, esterilización…

3-USO HIDROLOGÍA

uso nuclear en hidrologia

Los isótopos se utilizan para seguir los movimientos del ciclo del agua e investigar las fuentes subterráneas y su posible contaminación.

4-AGRICULTURA Y ALIMENTACIÓN

uso en agricultura de la energia nuclear

Control de plagas de insectos, mejora de las variedades de cultivo, conservación de alimentos.

5-USO EN MINERÍA

uso en mineria de la enrgia nuclear

A través de sondas nucleares se puede determinar la composición de las capas de la corteza terrestre.

6-EN INDUSTRIA

Los isótopos y radiaciones se usan para el desarrollo y mejora de los procesos industriales, el control de calidad y la automatización.

7-EN ARTE

la energia nuclear en el arte

Las técnicas nucleares permiten comprobar la autenticidad y antigüedad de las obras de arte, asi como llevar a cabo su restauración

8- EN MEDIO AMBIENTE

uso nuclear en el medio ambiente

Técnicas como el Análisis por Activación Neutrónica permiten la detección y el análisis de diversos contaminantes

9-EN EXPLORACIÓN ESPACIAL

energia nuclear en la exploracion espacial

Las pilas nucleares se utilizan para alimentar la instrumentación de satélites y de sondas espaciales

 10-EN COSMOLOGÍA

El estudio de la radiactividad de los meteoritos permite confirmar la antigüedad del universo.

Uso en las Centrales Nucleares

La generación de electricidad es el empleo más importante de la energía liberada en una fisión nuclear.

Para ello es necesario controlar la reacción de fisión en cadena; hace falta un sistema que impida que el número de fisiones por unidad de tiempo sobrepase ciertos límites.

Esto se logra mediante el reactor nuclear

Un reactor nuclear consiste básicamente en un recipiente en cuyo interior se encuentra el combustible nuclear (uranio o plutonio).

Dicho combustible se suele introducir en forma de pastillas encapsuladas en una serie de vainas metálicas ,rodeadas por un material moderador, que forman el interior del reactor.

Para el control de la reacción existen unas barras deslizantes, compuestas de un material capaz de absorber neutrones (boro o grafito).

Según se introduzcan más o menos barras de control en el interior del reactor, el número de neutrones absorbidos será mayor o menor, de este modo se puede controlar el número de fisiones que ocurren por unidad de tiempo.

Si las barras se introducen totalmente, la reacción de fisión se detiene.

Todo el conjunto del reactor se halla encerrado por el blindaje biológico, que es una envoltura de metal y hormigón cuya finalidad es impedir el paso de la radiación o gases contaminantes o radiactivos al medio ambiente.

La energía liberada por la fisión del combustible se manifiesta en forma de calor, que se extrae mediante un refrigerante que suele ser agua y que, a causa del calor recibido, se convierte en vapor a alta presión.

El vapor así producido es utilizado para mover turbinas que están acopladas a los generadores eléctricos, posteriormente es enfriado y forzado a circular nuevamente dentro del reactor mediante bombas.

Cuando el combustible empleado es el uranio, puede presentarse en dos variedades: uranio natural o uranio enriquecido.

El uranio natural contiene una pequeña proporción de átomos de uranio-235, que es el único que puede fisionar en el reactor.

Por ello es necesario mejorar sustancialmente la eficiencia del reactor, sobre todo en lo que hace a la absorción indeseada de neutrones, esto encarece la estructura del reactor pero generalmente se compensa con el bajo costo del uranio natural.

Por el contrario, el uranio enriquecido presenta una proporción mucho más alta de átomos de uranio-235, que se logra mediante un costoso proceso de refinamiento químico.

El uranio-235 va desapareciendo del combustible debido a las fisiones; después de cierto tiempo de funcionamiento del reactor es necesario recambiar el combustible.

Esta operación se logra sacando algunas de las vainas que contienen el combustible y reemplazándolas por otras con combustible nuevo.

La generación de electricidad mediante reactores de fisión nuclear presenta grandes ventajas pero también serios inconvenientes.

Entre las ventajas, las más importantes son que no producen contaminación directa de la atmósfera dado que no hay emisión de gases de combustión y que no dependen del suministro de combustibles fósiles que eventualmente han de agotarse.

Los inconvenientes tienen que ver con el tipo de residuos que produce su operación, que consisten en material radiactivo (cuya peligrosidad persiste durante muchos miles de años), por esta razón es muy difícil su tratamiento.

Además, hay que destacar las consecuencias extremadamente graves que tienen para las personas y el medio ambiente los eventuales accidentes que pueden ocurrir, y han ocurrido, en las centrales nucleares.

Estas características compiten firmemente entre sí y hacen que el empleo de las centrales nucleares tenga tantos fervientes defensores como opositores.

usina nuclear esquema Esquema reactor nuclear

La fusión nuclear se presenta como una fuente energética alternativa con muchos menos inconvenientes que la fisión y tantas o más ventajas.

Actualmente, la construcción de una central nuclear en base a la fusión se presenta como un serio desafío tecnológico.

La fusión se ha logrado en el laboratorio en condiciones muy especiales que no pueden ser llevadas a la escala necesaria para construir una central nuclear que sea económicamente rentable, es decir, que entregue más energía que la que consume y lo haga a un costo que compita con otros mecanismos de generación.

El problema fundamental radica en que la única forma conocida de lograr fusión es comprimir un gas altamente recalentado, a temperaturas superiores a los millones de grados. Este proceso se logra mediante dispositivos llamados botellas magnéticas.

Recientemente, a principios de 1989, dos científicos reportaron haber descubierto un mecanismo mediante el cual se podía lograr la fusión nuclear a temperatura ambiente.

El anuncio revolucionó a la comunidad científica internacional por las espectaculares consecuencias que esto tendría y se denominó fusión fría al fenómeno.

Lamentablemente, pese a que innumerables grupos de investigadores de todo el mundo trataron de repetir el proceso, ninguno logró resultados positivos y actualmente se sospecha que los experimentos originales estuvieran mal hechos.

Ver: Funcionamiento de una Central Nuclear

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La Datación Arqueológica

La datación de una muestra arqueológica es el procedimiento por el cual se determina su antigüedad.

El más conocido es el que emplea el isótopo carbono-14 y que permite determinar la edad de restos fósiles o piezas fabricadas por el hombre de hasta 50.000 años de antigüedad.

El carbono está presente en la atmósfera terrestre, formando dióxido de carbono, en tres variedades isotópicas: el carbono-12, -13 y -14.

El carbono-12 y -13 son estables, sin embargo el segundo es muy raro: tan sólo 1 de cada 100 átomos de carbono es carbono-13.

En cambio, el carbono-14 es radiactivo con un período de semidesintegración de 5700 años.

Al desintegrarse, el carbono-14 se transforma en nitrógeno-14 y emite radiación Beta y debería desaparecer paulatinamente de la atmósfera.

Sin embargo, si bien se lo encuentra en proporción escasísima, hay evidencia de que ésta ha permanecido casi inalterada por muchas decenas de miles de años.

Esto es debido a que también existe un mecanismo por el cual se forma carbono-14 a partir del nitrógeno-14.

Este hecho tiene lugar en las capas más altas de la atmósfera y consiste en la transmutación del nitrógeno-14 en carbono-14 producida por la radiación cósmica.

El carbono-14 así formado se combina con el oxígeno para dar dióxido de carbono y es transportado a las capas más bajas de la atmósfera por las corrientes de aire.

Estos dos mecanismos, el de desintegración y el de creación, han llegado a un equilibrio: la cantidad de carbono-14 que se desintegra durante cierto tiempo es igual a la que se crea en ese tiempo.

De tal modo la abundancia de carbono-14 en la atmósfera permanece constante.

Como bien sabes, durante el proceso de fotosíntesis las plantas toman dióxido de carbono de la atmósfera y asimilan el carbono a su organismo. Por este motivo, una parte del carbono que hay en las plantas será carbono-14.

Cuando la planta muere, el carbono-14 de su organismo comienza a desaparecer lenta pero inevitablemente, debido a su desintegración.

El resultado de este complicado mecanismo es: ¡un fósil vegetal tiene incorporado su propio reloj!.

Para saber el tiempo que ha trascurrido desde su muerte bastará con medir la abundancia de carbono-14 que hay en él y que será tanto menor cuanto más tiempo haya transcurrido.

Los físicos han podido establecer cuál es la ley que sigue esta disminución y confeccionaron tablas de la abundancia en función del tiempo.

Por lo tanto, una vez conocida esa abundancia bastará con comparar el valor medido con esa tabla para saber la edad del fósil.

Como ya te imaginarás, este fenómeno que afecta el carbono que hay en las plantas también afecta a los animales pues, en algún paso de la cadena alimentada, ellos se nutren de las plantas.

También afecta la composición del suelo, pues en la mayor parte de los casos las plantas al morir se integran a él.

También a los utensilios y objetos creados por los hombres primitivos, como las vasijas de barro.

Por estas razones, este método de datación sirve para analizar una variedad muy grande de muestras.

Debemos decir, sin embargo, que falla cuando se trata de determinar edades de más de 50.000 años, en cuyo caso se emplean otros métodos.

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Utilización en Medicina y Otras Areas

Aprovechando la acción destructiva de las radiaciones sobre la materia, los radioisótopos se emplean en medicina en el tratamiento contra el cáncer, radiando con cobalto-60 los tumores que se quieren eliminar.

También se emplean en la esterilización de material médico y quirúrgico.Los radioisótopos pueden introducirse en un organismo vivo o en cualquier otro material y puede seguirse su trayectoria a través de él.

Por ello se emplean como trazadores o marcadores en investigaciones médicas, químicas, industriales, etc.

Por ejemplo, el isótopo yodo -131 se utiliza en medicina para diagnosticar enfermedades de la tiroides.

En química y biología, los isótopos radiactivos se utilizan para realizar estudios sobre velocidad y mecanismo de reacciones.

En la industria, se emplean para localizar fugas en el transporte de fluidos, por ejemplo, en un oleoducto.

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 Desventajas del uso de radioisótopos

En contrapartida a su utilidad, el manejo de materiales radiactivos plantea problemas de difícil resolución.

Entre ellos se destacan la eliminación de los residuos radiactivos que se producen y el control de la seguridad de las personas encargadas de su manipulación y de las comunidades próximas a las instalaciones nucleares.

De hecho, un accidente nuclear de la magnitud del ocurrido en la central de Chernobil puede haber afectado, según algunas estimaciones, la salud de más de medio millón de personas, sin contar las enormes pérdidas materiales que ha originado.

VER:DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA FISIÓN DEL URANIO

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Ampliación: Los Beneficios de la Energía Nuclear

La energía nuclear es cuestionada debido a los daños que puede causar al ambiente y a los seres vivos si no existe un control estricto de los reactores nucleares y de los desechos radiactivos, y por su utilización en la fabricación de armamento altamente destructivo.

Sin embargo, la energía nuclear puede tener múltiples usos beneficiosos para la humanidad, no solo en la generación de energía eléctrica —una fuente de energía menos contaminante que el petróleo o el carbón—. sino también por su aplicación en otras áreas de la actividad científica y productiva. Entre ellas:

1 | Agricultura y alimentación

a) Control de plagas. En la llamada técnica de los insectos estériles se suministran altas emisiones de radiación para esterilizar insectos machos en laboratorio y que no dejen descendencia al aparearse. De este modo es posible controlar su población sin utilizar productos químicos nocivos.

b) Mutaciones. La irradiación aplicada a semillas permite cambiar la información genética de ciertas variedades de vegetales para obtener nuevas variedades con características particulares.

c) Conservación de alimentos. Las radiaciones son utilizadas para eliminar microorganismos patógenos presentes en los alimentos y aumentar, de este modo, su período de conservación.

2 | Hidrología

Mediante técnicas nucleares, es posible desarrollar estudios sobre los recursos hídricos. Por ejemplo, caracterizar y medir corrientes de aguas, fugas en embalses, identificar el origen de las aguas subterráneas, etcétera.

3 | Medicina

Se utilizan radiaciones y radioisótopos como agentes terapéuticos y de diagnóstico.

En el diagnóstico, se utilizan fármacos radiactivos para estudios de tiroides, hígado, riñon, para mediciones de hormonas, enzimas, etcétera.

En terapia médica se pueden combatir ciertos tipos de cáncer con resultados exitosos, especialmente cuando se detectan tempranamente.

4 | Medio ambiente

Se utilizan técnicas nucleares para la detección y análisis de diversos contaminantes del medio ambiente.

5 | Industria e investigación

a) Trazadores. Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso y, luego, se detecta la trayectoria de la sustancia por su emisión radiactiva.

En el ámbito de la Biología, la introducción de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles.

b) Imágenes. Es posible obtener imágenes de piezas utilizando radiografías que reciben el nombre de gammagrafía y neutrografía. Por ejemplo, se puede comprobar la calidad en piezas cerámicas, detectar la humedad en materiales de construcción, etcétera.

a) Datación. Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Por ejemplo, se utiliza la técnica de carbono-14, para determinar la edad de fósiles.

Fuente Consultada: Físico Químico de Pilar Escudero y Otros

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• ►CRONOLOGÍA

1938 — Otto Hahn, Lise Meitner y Fritz Strassman descubren en Alemania la fisión nuclear del uranio.

1942 — Primera reacción nuclear en cadena en un laboratorio de Chicago dirigido por Enrico Fermi.

1945 — El bombardero Enola Gay lanza la primera bomba atómica de fisión nuclear sobre la ciudad japonesa de Hiroshima. Poco después, los Estados Unidos lanzan la segunda sobre Nagasaki.

1949 — La Unión Soviética realiza su primera prueba nuclear en Kazajstán.

1952 — Estados Unidos hace explotar su primera bomba de fusión nuclear en el atolón de Bikini, en el Océano Pacífico. Los británicos realizan su primera prueba en las islas australianas de Monte Bello.

1956 — Gran Bretaña pone en marcha su primera central nuclear comercial, en Sellafield, con una potencia de 50 Mw. Francia pone en marcha su primera central nuclear experimental, en Marcoule, en el departamento de Chusclan, en el Gard, con una potencia de 7 Mw.

1959 — Francia pone en marcha dos nuevos reactores nucleares en Chusclan, de 40 Mw cada una.

1960 — Francia realiza su primer ensayo nuclear en el desierto del Sahara.

1968 — España construye su primera central nuclear de las nueve que posee actualmente, se llama José Cabrera y se encuentra en el término municipal de Almonacid de Zorita, en Guadalajara, junto al río Tajo, con una potencia de 160 Mw.

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Aplicaciones Energia Atomica despues de la Guerra Mundial Historia

Historia Evolución Tecnológica Post Guerra Mundial: La Energía Atómica

Aunque fue la culminación de varios años de intensas investigaciones, la explosión de las primeras bombas atómicas constituyó para el mundo entero un acontecimiento totalmente inesperado.

De inmediato se hizo evidente, sin embargo, que era posible seguir dos líneas de desarrollo.

Una de ellas era puramente militar: cada una de las grandes potencias tenía que demostrar su capacidad de construir independientemente la nueva arma, si quería mantener su credibilidad militar.

En aquel momento, la única forma de defensa parecía ser la capacidad demostrable de recurrir a represalias del mismo tipo.

La segunda línea de desarrollo era la posibilidad de utilizar esta fuente totalmente nueva de energía no de manera descontrolada, como en la bomba, sino mediante el desarrollo de tecnologías completamente innovadoras que la controlaran y la pusieran al servicio de la industria.

Aplicaciones Energia Atomica

De hecho, los dos aspectos estaban estrechamente interrelacionados, como lo demuestran los acontecimientos en el Reino Unido.

En ese país, hasta 1951, el programa de energía atómica había estado orientado en gran medida a los aspectos militares, que imponían la necesidad de producir plutonio.

A partir del mencionado año, las dos líneas comenzaron a acercarse dado que las pilas atómicas diseñadas para producir plutonio también se podían utilizar para generar energía eléctrica.

Una de ellas fue la denominada Pippa, que producía plutonio y generaba electricidad como subproducto.

Esta pila fue la base de energía de Calder Hall, la primera central nuclear importante del mundo, que se inauguró en 1956.

Sorprendentemente, teniendo en cuenta la enorme cantidad de dinero y trabajo que habían dedicado al proyecto Manhattan, los norteamericanos demostraron escaso interés por el desarrollo de la energía atómica como fuente controlada de electricidad en los primeros años de la posguerra.

Sólo la marina norteamericana se dedicó a estudiar seriamente el tema, al reconocer su enorme potencial para mantener a las naves indefinidamente en alta mar, sin necesidad de repostar.

En 1955 se construyó el submarino Nautilus, primero de una larga serie de naves subacuáticas propulsadas por energía atómica.

En 1959, los soviéticos produjeron el rompehielos nuclear Lenin.

Sin embargo, tan sólo en 1957 se inauguró la primera central nuclear de Estados Unidos, en Shippingport, Pennsylvania.

También en este caso, los soviéticos se habían colocado a la cabeza, con la entrada en funcionamiento en 1954, en Obninsk (cerca de Moscú), de una pequeña central nuclear que utilizaba uranio como combustible y grafito como moderador.

El calor generado en el núcleo del reactor pasaba en primer lugar a un sistema de circuito cerrado de agua a alta presión y luego era transferido a un sistema independiente de agua, que generaba el vapor necesario para poner en marcha las turbinas.

Un sistema en cierto modo similar de refrigeración por agua fue desarrollado por Estados Unidos para el reactor de Shippingport y por Canadá para los reactores Candu, construidos en los años 50.

La refrigeración por agua tiene la ventaja de ser sencilla y barata, pero tiene también sus inconvenientes.

En caso de emergencia (por ejemplo, demasiado calor generado en el núcleo), el agua se convertiría rápidamente en vapor y dejaría de cumplir con su vital función de refrigeración.

Por este motivo, Francia y el Reino Unido se inclinaron por los reactores refrigerados con gas, ya que éste no cambia de estado por mucho que se caliente.

El primer reactor del Reino Unido, el de Calder Hall, tenía un sistema de refrigeración a gas.

Mientras tanto, en los años 50, se estaba desarrollando un nuevo tipo de reactor que utilizaba como combustible una combinación de uranio-238 y plutonio-239.

Los neutrones generados por el plutonio interactúan con el uranio y producen más plutonio; de esta forma se consigue varias veces más energía que en los reactores convencionales con una misma cantidad de uranio.

El primer reactor de este tipo fue inaugurado en la localidad escocesa de Dounreay en 1959, y la central nuclear Phénix, de características similares, entró en funcionamiento poco después en Marcoule, Francia.

Al finalizar la década de los años 40, se había dedicado considerable atención a la posibilidad de utilizar otro tipo distinto de refrigerante para los reactores.

Se trataba del metal sodio, que funde a 98 °C, ligeramente por debajo del punto de ebullición del agua y muy por debajo de la temperatura normal de operación de los reactores.

Esquema de un Reactor Nuclear

Desde el punto de vista termodinámico, viene a constituir un medio interesante de transferencia del calor, pero presenta varios inconvenientes.

Es un elemento muy reactivo químicamente, capaz de provocar corrosión en la mayoría de los materiales con los que entra en contacto.

Más concretamente, reacciona de forma explosiva con el agua.

Precisamente esta propiedad lo descartó como refrigerante para los reactores submarinos (tema que interesaba a la marina norteamericana), aunque los Laboratorios Argonne, cerca de Chicago, y General Electric, en Schenectady, habían realizado varios estudios.

La Conferencia atómica de 1955

Al final de la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos era la única nación que poseía la bomba atómica.

Durante casi una década trató de mantener en «secreto» y, por medio de unas leyes draconianas y una reserva sin precedentes en tiempos de paz, intentó evitar que se propagaran los conocimientos de la tecnología nuclear. Sin embargo, en 1949 la Unión Soviética hizo estallar su primera bomba atómica.

Cuando Eisenhower ocupó el cargo de presidente de los Estados Unidos en 1952, al comprender que era inevitable que se propagaran los conocimientos nucleares, decidió adoptar dos iniciativas con el fin de internacionalizar la energía atómica y garantizar que la difusión de esta tecnología fuera aplicada con fines pacíficos y no militares.

En su famosa alocución titulada «Átomos para la paz», pronunciada ante la Asamblea General de las Naciones Unidas en 1953, propuso la fundación de la Agencia Internacional de Energía Atómica con el propósito de controlar la aplicación pacífica de dicha tecnología. L

a segunda iniciativa de los Estados Unidos llevó a la Conferencia Internacional sobre Usos Pacíficos de la Energía Atómica, celebrada en el Palais des Nations, en Ginebra, entre el 8 y el 20 de agosto de 1955.

En la conferencia fueron presentadas unas 450 ponencias científicas. Setenta y tres Estados y ocho agencias especializadas de las Naciones Unidas enviaron a sus respectivas delegaciones, las cuales estaban formadas por un total de 1.428 delegados, aparte de los 350 observadores procedentes en su mayor parte de universidades y empresas comerciales.

El extraordinario éxito de la conferencia, a la que asistieron 905 periodistas y en la que participaron numerosos expertos en ciencia nuclear, se debió a su carácter técnico más que político. Los científicos procedentes de diversos países, los cuales habían estado trabajando aisladamente, pudieron comprobar que básicamente habían llegado a las mismas conclusiones.

La ciencia y la tecnología han hecho grandes progresos desde 1955 y muchos países han comprobado que las ilimitadas perspectivas de una tecnología nuclear pacífica no eran tan benéficas como habían supuesto en un principio.

Pero el intercambio de información entre Oriente y Occidente, el Norte y el Sur, contribuyó a aliviar las tensiones internacionales y sentó las bases para la creación de la Agencia Internacional de Energía Atómica, la cual está funcionando con éxito desde 1957, fecha de su fundación.

Concepto Físico de Energia: Tipos,Transformaciones y Ejemplos

Concepto Físico de Energia: Tipos,Transformaciones y Ejemplos de Trabajo Mecanico

Si preguntamos con impaciencia qué es la energía no esperemos una respuesta rápida.

La energía no es fácil de definir -entre otras cosas-por que no siempre podemos percibirla por medio de los sentidos.

Si nos piden que describamos una naranja, la podemos apoyar sobre un plato y mirarla para después olería, tocarla y probarla; en cambio, sería imposible colocar un poco de energía en el plato para arremeter con nuestros sentidos.

Si bien la energía «no se ve», puede percibirse por sus efectos.

Por ejemplo, se manifiesta como energía del movimiento en un cuerpo que cae, en forma de luz y calor en el fuego, como energía química en una pila que hace funcionar una radio, en el flujo de la corriente eléctrica que mantiene en servicio a los electrodomésticos, a escala nuclear en una gigantesca explosión y, aunque parezca increíble, «en la naranja que apoyamos sobre el plato» almacenada como energía de reserva.

Para empezar podríamos definir al concepto de energía, como «la capacidad de realizar trabajo«.

Una persona que trabaja necesita disponer de una reserva de energía que, en este caso, procede de los alimentos que ingiere.

La comida es una especie de combustible que se quema dentro de nuestro cuerpo, y una parte de la energía que se libera en el proceso de combustión es utilizada para mantener su temperatura, en tanto que otra es consumida por los músculos al moverse, lo que, en definitiva, constituye un trabajo mecánico.

En física, se realiza un trabajo cuando se traslada un peso a una cierta distancia.

Su magnitud es el resultado del producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida, siempre que ambas tengan la misma dirección.

Si se levanta un ladrillo de 1 kg. a 1 metro de altura, se realiza un trabajo para vencerla fuerza de la gravedad.

La fuerza aplicada es de 1 kg. y, como se ejerce a lo largo de 1 metro, el trabajo realizado es 1 kilográmetro (1 kgm.).

Al realizar este trabajo, se comunica energía al ladrillo.

La persona que lo levanta le transfiere parte de la energía procedente de los alimentos que previamente ha ingerido.

La energía adquirida por el ladrillo está en la forma de energía potencial, o energía de posición.

Si lo dejamos caer, la energía potencial se convierte en energía cinética (energía debida a su movimiento).

Izquierda: Al levantar el ladrillo, el hombre realiza un trabajo y le transfiere energía mecánica, que se convierte en energía potencial.

Medio: El ladrillo ha adquirido mayor energía potencial, cuya magnitud está dada por el producto de la fuerza por la distancia (altura).

Derecha: Al dejar caer el ladrillo, la energía potencial que había adquirido anteriormente se convierte, ese momento, en energía cinética.

De hecho, energía y trabajo están íntimamente relacionados, aplicándose este último término al proceso de transformación entre dos tipos distintos de energía.

La cantidad de trabajo realizado es igual a la cantidad de energía que el ladrillo adquiere.

Si se levanta el ladrillo a una altura doble se realiza un trabajo también doble, y el ladrillo adquiere el doble de energía.

Un hecho tan simple como levantar un ladrillo y dejarlo caer es causa de que la energía sufra distintas transformaciones.

En primer lugar, la energía química de las sustancias orgánicas complejas, contenidas en nuestros alimentos, se convierte, fisiológicamente, en energía calorífica.

Después, se transforma en energía mecánica (en nuestra mano), para convertirse, posteriormente, en la energía potencial adquirida por el ladrillo.

Al dejarle caer, la energía potencial se transforma en energía cinética y, al chocar con el suelo, parte de esta energía cinética se convierte de nuevo en calor, y otra parte se transmite al aire como energía acústica.

Es posible seguir el curso de una cierta cantidad de energía en esta cadena de transformaciones, ligadas por la realización de un trabajo.

La cadena puede ramificarse si, en una etapa determinada, la energía se transforma en otros el momento inicial que en cualquiera de las etapas seguidas en un determinado proceso.

Este principio constituye la denominada ley de la conservación de la energía, que es uno de los principios fundamentales de la física.

La palabra energía deja de pertenecer exclusivamente al lenguaje común para ingresar al lenguaje científico en el año 1807.

La propuesta nace del médico y físico inglés Thomas Young, profesor de Filosofía Natural, de la Royal Institution de Londres.Thomas Yung

Energía, en griego significa trabajo y Young la empleó para describir muchos fenómenos que los físicos de la época denominaban fuerza viva y que en la actualidad denominamos energía cinética o energía del movimiento.

La definición de energía dada por Young fue ignorada durante muchos años.

Según él, energía era la capacidad para realizar un trabajo. Generalizando, hoy en día trabajo es la «aplicación de un esfuerzo para realizar una tarea».

Una grúa que levanta un contenedor realiza un trabajo.

Ocurre lo mismo cuando una pelota rueda de un punto a otro o desplazamos una lapicera para dibujar una palabra en el papel.

Tanto la grúa como la pelota y la lapicera deben sufrir la aplicación de una «fuerza», por esto la física define al trabajo como «la aplicación de una fuerza a través de una distancia».

Dicho en otras palabras, un trabajo es la fuerza  que levanta, empuja o tira de un objeto a través de un número variable de metros.

La cantidad total de energía en el universo fue y será siempre la misma.

Existen otros tipos de energía de especial importancia: energía luminosa, energía eléctrica y energía magnética, que pueden también transformarse en las otras modalidades de energía anteriormente descritas.

Por ejemplo, es frecuente que se transformen entre sí las energías eléctrica, calorífica y luminosa; estas dos últimas se obtienen fácilmente de la primera.

La energía eléctrica es la que poseen los electrones cuando circulan por un circuito eléctrico sometido a una «presión eléctrica»; viene expresada por el producto de tres factores: la tensión, la intensidad y el tiempo.

En las lámparas, la energía eléctrica se transforma en luz y calor.

Aunque su función primordial es la de proporcionar luz, las lámparas no son muy eficientes, y sus filamentos han de ponerse al rojo para poder emitirla.

En una lámpara común, sólo un 5 % de la energía eléctrica se convierte en energía luminosa.

El 95 % se transforma en calor.

Los electrones, al fluir a través del circuito eléctrico, transfieren su energía al filamento de la lámpara, de igual forma que el hombre transmite energía al ladrillo al levantarlo o empujarlo.

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Aunque la energía puede existir en muchas formas, tedas ellas son equivalentes. En el sistema cegesimal (basado en el centímetro, en el grano y en el segundo), la unidad de energía es el «ergio» el que puede expresarse cualquier tipo de energía. Para que los números que se obtengan en las medidas sean sencillas se han introducido otras unidades de energía, más adecuadas.

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SISTEMA SEXAGESIMAL SISTEMA BRITÁNICO
Energía
mecánica
ERGIO
Si levantamos una masa de 1 gramo a la altura de un centímetro, adquiere una energía de 981 ergios.
LIBRA PESO-PIE
Energía adquirida al levantar una libra peso, un pie.
1 Ib. wt. ft. = 1,36
X 10″ ergios
Energía
calorífica
CALORÍA
Si hacemos subir 1°C la temperatura de 1 gramo de agua, ésta adquiere una energía calorífica de 1 caloría.
1 caloría = 4,19X 107 ergios.
B.T.U. (UNIDAD TÉRMICA BRITÁNICA)
Cantidad de energía calorífica que adquiere una libra de agua cuando su temperatura se eleva 1° Farenheit .
1 b.t.u. = 1,055
X 107
Energía
eléctrica
JULIO
Un julio es la energía desarrollada por una corriente de un amperio, cuando fluye durante un segundo a través de una diferencia de potencial de 1 voltio.
1 julio = 107 ergios.
No existe equivalente.
Energía de
partículas atómicas
ELECTRÓN-VOLTIO
Es la energía adquirida por un electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de 1 voltio.
1 eV = 1,6X I»»12 ergios.
No existe equivalente.

Los electrones propios del filamento absorben esta energía y pasan a un estado excitado, encontrándose entonces en una posición similar a la que tenía el ladrillo después de haberlo levantado.

Los electrones excitados pasan, casi inmediatamente, al estado original, con la consiguiente emisión de un tipo especial de energía, que afecta la porción sensible de la retina del ojo.

El cerebro humano interpreta esta impresión como una sensación luminosa.

El Sol es, prácticamente, la fuente de toda la energía recibida por la Tierra.

Parte de dicha energía es luz visible, pero otras porciones son invisibles.

EL SOL

El aparentemente sólido sol es en realidad una bola gaseosa opaca de hidrógeno. Su núcleo interno está en constante estado de fusión con liberación de enormes cantidades de luz y calor. Esto se hace perceptible a partir del halo de un eclipse.

La energía electromagnética (que comprende la energía luminosa) transmitida por el Sol es absorbida por las plantas y transformada en energía química, pues éstas la utilizan para sintetizar sustancias orgánicas complejas.

La energía química es la principal fuente de energía directamente aprovechable por el hombre, y sus alimentos y combustibles lo confirman claramente.

La hulla, por ejemplo, proviene de restos vegetales que absorbieron energía luminosa del Sol, hace millones de años, y que puede ser liberada al quemarse este carbón.

Dentro de la física, la energía es una magnitud de gran importancia, por la razón de que no puede ser destruida.

Si para un determinado proceso realizamos un cómputo energético, la energía inicial es igual a la final.

Por este motivo, la energía es una magnitud cuya medida resulta siempre útil.

La aparición de esta magnitud en todas las ramas de la física refuerza su importancia. Es la única que interviene tanto en mecánica, como en óptica, termodinámica, acústica, electricidad, magnetismo, física nuclear, etc.

Muchas de las distinciones establecidas entre las diversas ramas de la física no están muy bien definidas precisamente porque la energía puede transformarse, al mismo tiempo, en dos o más modalidades.

Un ciclista, al mover los pedales, está realizando un trabajo.

La fuerza que ejercen sus pies se transmite a las ruedas y las hace girar.

La energía desarrollada por el ciclista se transforma en energía cinética, ya que tanto él como la bicicleta se mueven.

La dínamo de la bicicleta convierte una pequeña fracción de la energía cinética en energía eléctrica, que se usa para calentar el filamento de una lámpara y hacer que ésta emita energía luminosa.

TIPOS DE ENERGÍA

La energía calórica encuentra su origen en cualquiera de las otras formas: si martillamos un clavo (energía mecánica), la cabeza del clavo se calienta; el Sol nos da su calor en el frío invierno y nos broncea en el verano (energía radiante); la corriente eléctrica y el gas natural (energía química) son capaces de proporcionarnos calor en las épocas de baja temperatura.

La energía lumínica nos es tan familiar que a veces no somos capaces de valorarla.

La energía química, es la que nos proporcionan los alimentos y los combustibles. Un dispositivo ingenioso proporciona energía eléctrica a expensas de una reacción química: la pila.

la energía eléctrica es un fenómeno de naturaleza parecida a la de los imanes y la que recibimos a diario desde la usina generadora.

Se origina en una turbina que desarrolla energía mecánica a partir de la energía química que le proporciona el combustible.

La energía nuclear es la manifestación energética que el hombre ha descubierto más recientemente.

Es también la más peligrosa porque aún no se la sabe controlar perfectamente y puede ser usada con fines no pacíficos.

Esta energía se obtiene destruyendo el núcleo del átomo.

Si la operación es controlada, esa energía servirá para mover la turbina que fabrica electricidad ; si no se controla, se revivirán episodios tristes como el de Hiroshima y Nagasaki en la Segunda Guerra Mundial.

La energía mecánica la más familiar para todos, y no es más que la que se pone en juego en el movimiento del cuerpo de una maquinaria, el simple acto de martilla o golpear el parche de un tambor, el arrojar una piedra o batir un pote de crema.

La física la clasifica en energía potencial y energía cinética.

La energía potencial es la que guardan come reserva los cuerpos en reposo. Cuando un niño de cuatro años ya lee y escribe todos dicen que el un «genio en potencia»; quieren decir que aún no es un genio, pero lleva en sí mismo cualidades «potenciales» que le permitirán serlo en el futuro.

En cambio la energía cinética (de kinema que en griego significa movimiento) es la energía que los cuerpos gastan al ponerse en movimiento.

La energía cinética se diferencia de la potencial porque en aquélla influye un nuevo factor: la velocidad con la que el cuerpo se mueve.

La humanidad todavía no tiene la última palabra en el tema energético. «Le llevó toda su existencia descubrirla y todavía no ha terminado de hacerlo».

MASA Y ENERGÍA:

La materia misma es una fuente de energía. Una masa pequeñísima es equivalente a una gran cantidad de energía. Concretamente, un gramo es equivalente a 931.000.000.000.000.000.000 ergios

No es fácil, sin embargo, transformar la masa en energía.

Esto sólo puede realizarse en circunstancias especiales; por ejemplo, en un reactor nuclear.

Los átomos de uranio, al desintegrarse, «pierden» una pequeña fracción de su masa, la cual se convierte en energía.

Si un átomo fuera un estadio de fútbol, su núcleo sería como una mosca en el centro del campo de juego.

Pero cuando se divide un núcleo inestable como el del Uranio, la energía desprendida por unos pocos kilogramos de este metal es equivalente a la explosión de miles de toneladas de TNT.

Esta reacción llamada fusión ocurre normalmente sin detenerse en el sol.

El hombre reproduce este fenómeno en las usinas nucleares y en las bombas atómicas.

Las bombas H tienen un poder que ronda las cien kilotoneladas (1 kilotonelada es igual a 1000 toneladas de TNT).

E=m.c2

La conversión teórica de masa en energía conduce a cantidades asombrosas.

Estos ejemplos representan el equivalente de un kilogramo de masa convertido en energía:

– una plancha eléctrica encendida un millón de años.

– un acondicionador de aire en marcha 300.000 años.

– una caldera doméstica encendida sin parar de 25.000 a 30.000 años.

– un automóvil que da 180.000 veces la vuelta al mundo.

– el mayor buque cisterna dando 400 veces la vuelta al mundo.

Un escape pequeño puede ser grandísimo…

Einstein explicó la cantidad de energía que se pierde al transformarse la masa en energía, con la ecuación:

E=m.c2

Esta fórmula ha iniciado la era atómica y ha aclarado el mecanismo del sol como fuente de energía solar.

La fórmula encierra la afirmación de que la masa puede transformarse en energía y viceversa.

«E» quiere decir energía; «M» significa masa y «C» representa la velocidad de la luz en el vacío, es decir 300.000 kilómetros por segundo.

Elevando «C» al cuadrado (multiplicando el valor indicado por sí mismo), resulta una cifra astronómica.

Quiere decir que una pequeña cantidad de masa puede transformarse en una gigantesca cantidad de energía.

Pensemos en una bomba atómica, o en el Sol, que perdiendo una cantidad insignificante de materia,

ha podido irradiar energía durante tanto tiempo y estará en condiciones de hacerlo por miles de millones de años.

 • FUENTES DE ENERGÍA:

Se denominan fuentes de energía o recursos energéticos todos aquellos componentes de la Naturaleza a partir de los cuales es posible obtener energía utilizable por el hombre.

Casi todas las fuentes de energía proceden en última instancia del Sol.

Esta energía solar, o bien se utiliza directamente, o bien da lugar a la formación del resto de los recursos energéticos

 Así, las plantas utilizan directamente la energía solar para producir sus alimentos, con lo que crecen y se desarrollan, originando a su vez nuevos recursos energéticos como el carbón, que procede de la fosilización de cantidades inmensas de plantas que han estado enterradas durante miles de años.

Las fuentes de energía se clasifican normalmente atendiendo al carácter de que se agoten al paso del tiempo o de que sean prácticamente inagotables.

Así, se distinguen las energías renovables y las energías no renovables.

 » Son energías renovables aquellas que existen en cantidades ilimitadas y, por tanto, no se agotan por mucho que se utilicen.

Entre las energías renovables están la energía solar, la hidráulica, la eólica. la de la biomasa y la maremotriz.

» Son energías no renovables aquellas que existen en cantidades limitadas en la Naturaleza, de forma que se agotan a medida que se van utilizando.

Entre las energías no renovables están la energía del petróleo, la del carbón, la del gas natural, la geotérmica y la nuclear.

Las fuentes de energía también pueden clasificarse atendiendo a la incidencia que tengan en la economía de un país en un momento determinado.

Así se tienen las energías convencionales  y as energías no convencionales.

• Se llaman fuentes de energía convencionales aquellas que tienen una ¿reincidencia en el consumo energético de los países industrializados.

Entre las fuentes de energía convencionales se pueden citar todas las fuentes de energía no renovables y la energía hidráulica.

• Se llaman fuentes de energía no convencionales o energías alternativa aquellas que hoy día se encuentran en fase de estudio con el propósito de  sustituir o reforzar en un futuro a las fuentes de energía convencionales.

Entre las fuentes de energía no convencionales se pueden citar la energía  solar, la eólica, la maremotriz, la geotérmica, la de la biomasa, etc.

Fuente Consultada:
Revista TECNIRAMA N°67
FÍSICA II Polimodal
FÍSICO-QUIMICA Secundaria Santillana

Tipos de Radiaciones de un Nucleo Atomico: Alfa, Beta y Gamma

Tipos de Radiaciones de un Nucleo Atomico: Alfa, Beta y Gamma

1-Radiaciones Alfa
2-Radiaciones Beta
3-Radiaciones Gamma

atomo orbitasÁtomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico.

En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra «átomo» se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse.

Esa «partícula fundamental», por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible.

De hecho, átomo significa en griego «no divisible».

El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.

Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII  los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos.

Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico.

El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.

Todos sabemos que el átomo constituye una especie de sistema planetario en miniatura; el núcleo equivale al Sol, y los electrones a los planetas.

Una de las primeras preguntas que se nos pueden ocurrir a este respecto, es la siguiente: ¿cómo está hecho el núcleo, ese sol de un universo infinitamente pequeño?

Sabemos que el núcleo atómico se compone, fundamentalmente, de dos tipos de partículas materiales: los protones, cargados de electricidad positiva, y los neutrones, desprovistos de carga eléctrica.

En cambio, poco es lo que se sabe acerca de la disposición y movimiento de estas partículas.

A diferencia de lo que sucede con los electrones (los «planetas»), que giran alrededor del núcleo, no existe un modelo que ilustre de manera intuitiva cómo los protones y neutrones se mueven y disponen en el interior del mismo núcleo.

Sin embargo, los estudios y las experiencias de física nuclear han permitido obtener algunas conclusiones y datos significativos.

Por ejemplo, el núcleo del átomo del hierro, contiene 26 protones (en amarillo en la ilustración) o, lo que es lo mismo, 26 partículas provistas de una carga elemental positiva.

Estas 26 cargas positivas pueden sostener, en torno al núcleo, otras tantas cargas de signo opuesto.

Así, en el átomo neutro de hierro, 26 electrones —es decir 26 partículas provistas de una carga elemental negativa— giran alrededor del núcleo, en órbitas distintas.

Y, precisamente, es el número de protones (llamado «número atómico»), igual en el átomo neutro al número de electrones, lo que hace que el hierro sea hierro, con todas las propiedades químicas que lo distinguen.

Cada elemento químico, en consecuencia, tiene un número atómico propio.

Pero si las propiedades químicas de un átomo dependen, exclusivamente, del número atómico, otras propiedades no menos importantes dependen, además, del llamado «número de masa».

Se trata de propiedades que no pueden observarse a simple vista, pero que se revelan de modo muy espectacular en las «reacciones nucleares» (pensemos, por ejemplo, en la bomba atómica).

Ya hemos dicho que en el núcleo, además de los protones, se encuentran los neutrones, o partículas desprovistas de carga eléctrica, que pesan, aproximadamente, igual que los protones.

Pues bien: la suma del número de protones y de neutrones da el «número de masa».

Los átomos de igual número atómico, pero de distinto «número de masa», son llamados «isótopos»: tienen idénticas propiedades químicas (puesto que idéntico es el número atómico), pero distintas propiedades nucleares, porque distinto es el número de masa o, lo que es lo mismo, el número de neutrones.

Tal como aparecen en la naturaleza, casi todos los elementos son mezclas de isótopos diferentes: el hierro, por ejemplo, además de átomos de 26 protones y 30 neutrones (que se hallan en franca mayoría, ya que constituyen el 91,68% de su materia), contiene también átomos de 28, 31 y 32 neutrones.

Éstos son, precisamente, los isótopos del hierro (cuyos protones continúan siendo 26), todos ellos estables, es decir, existentes en la naturaleza, sin ninguna tendencia a transformarse espontáneamente en otra cosa.

En cambio, un átomo de hierro que, junto a los 26 protones habituales tuviese en el núcleo 33 neutrones, ya no sería estable, es decir, tendería a transformarse.

Lo mismo puede decirse de los átomos de hierro con 27 ó 26 neutrones.

Se trata de un hecho muy importante, cuya significación es la siguiente: para que en un núcleo con un determinado número de protones (26 en el caso del hierro) haya estabilidad, los electrones no deben superar una cantidad determinada (28, 30, 31 y 32, en el caso del hierro).

En otras palabras: del número de neutrones depende la estabilidad del núcleo. Y ahora podemos dar otro paso y preguntarnos qué es lo que mantiene a protones y neutrones en el núcleo.

Salta a la vista que el problema es más complejo que el que presentan los electrones girando alrededor del núcleo: en este caso se trata, simplemente, de partículas cargadas negativamente (electrones), que, en virtud de las fuerzas electrostáticas, son atraídas por cargas positivas de ciertos elementos del núcleo (protones).

En el interior del núcleo, en cambio, los neutrones, desprovistos de carga, y los protones, que la tienen positiva, deberían repelerse, si sólo actuaran las fuerzas electrostáticas.

Como no sucede así, forzosamente tenemos que pensar en fuerzas de otra naturaleza; y éstas, llamadas por los científicos «fuerzas nucleares», son aún muy misteriosas.

Parece que los protones y neutrones se atraen independientemente de su carga; es decir, un protón atrae indiferentemente a otro protón, o a un neutrón, y lo mismo puede decirse de los neutrones.

En el caso, sin embargo, de dos protones, la fuerza electrostática de repulsión es más potente que la fuerza nuclear de atracción.

Debido al complejo juego de estas fuerzas, la estabilidad del núcleo depende de las relaciones entre el número de protones y de neutrones, tal como hemos explicado.

Cuando la relación protones-neutrones no asegura la estabilidad del núcleo, éste tiende a modificar la relación, emitiendo radiaciones alfa o beta, y transformándose espontáneamente en un núcleo estable.

En las radiaciones alfa, el núcleo emite las «partículas alfa», constituidas por dos protones y dos neutrones.

En las radiaciones beta, el núcleo sólo emite electrones, que no existían previamente en su interior, sino que se producen simultáneamente con la emisión, cuando un neutrón del núcleo se transforma en protón para establecer el necesario equilibrio numérico entre neutrones y protones.

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PARTÍCULA ALFA:

Determinadas combinaciones de protones y neutrones pueden llegar a formar un núcleo durante algún tiempo; pero el núcleo no es estable y el átomo es radiactivo. Esta clase de átomos intenta variar la proporción de protones y neutrones en el núcleo, para formar una combinación más estable, y entonces el núcleo emite una radiación. El átomo se trasforma en el átomo de un elemento distinto y se dice que se trasmutó.

cargas electricasDos protones no pueden permanecer juntos, porque ambos tienen carga positiva (cargas del mismo signo se repelen). Los núcleos que tienen protones en exceso se estabilizan por trasmutación.

cargas electricas
El núcleo de helio, con dos protones y dos neutrones, es la combinación de protones y
neutrones más estable que se conoce. Es la «partícula alfa».

Por ejemplo, si un núcleo contiene demasiados protones y neutrones para ser estable, puede expulsar algunas de estas partículas y alcanzar una mayor estabilidad.

Para ello emite dos protones y dos neutrones firmemente unidos (el núcleo, muy estable, del átomo de helio), formando una partícula única, que se conoce con el nombre de partícula alfa.

La partícula alfa lleva, por consiguiente, dos cargas positivas y tiene un peso atómico igual a cuatro, mientras que el átomo que ha emitido esta partícula alfa disminuye su número atómico en dos unidades, y su peso atómico en cuatro unidades.

Por ejemplo, los átomos de radio que se encuentran en la naturaleza (número atómico 88, peso atómico 226) emiten partículas alfa, y entonces se- trasforman en radón, un gas radiactivo (número atómico 86, peso atómico 222)

formula quimica

El radón mismo se trasmuta emitiendo partículas alfa. Las partículas alfa, que se emiten durante la trasmutación de los átomos, se desplazan en línea recta a través del aire, y pierden su energía a medida que van entrando en colisión con las moléculas de aire, deteniéndose, generalmente, al cabo de unos cuantos centímetros.

Todas las partículas alfa, emitidas por un isótopo determinado, suelen recorrer la misma distancia en el aire, ya que tienen la misma energía cinética, la cual van perdiendo en los choques; basta, sin embargo, interponer en su camino una hoja de papel para detener una partícula alfa.

cargas electricas

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• LA PARTÍCULA BETA

Si un núcleo contiene demasiados neutrones, para ser estable puede convertir alguno de ellos en un protón. En realidad, el protón y el neutrón son partículas muy similares.

Para que un neutrón se trasforme en protón basta con que emita un electrón. El neutrón pierde, entonces, una carga negativa y se trasforma en un protón cargado positivamente:

formula

El electrón es emitido por el núcleo con una gran velocidad; recibe el nombre de partícula beta.

El átomo conserva el mismo peso molecular después de la trasmutación, ya que la suma de protones y neutrones en el núcleo permanece constante; pero el número atómico aumenta por existir un protón suplementario.

Un ejemplo de trasmutación por emisión de partículas beta lo tenemos en el comportamiento del carbono radiactivo.

Los átomos del carbono 14 (número atómico 6, peso atómico 14), que es un radioisótopo natural del carbono 12, se trasmutan, por emisión de partículas beta, en nitrógeno 14 (número atómico 7, peso atómico 14). que tiene un núcleo estable.

Aproximadamente, la mitad de los radioisótopos naturales se puede trasmutar por emisión de partículas beta.

También muchos radioisótopos artificiales presentan una trasmutación de este tipo.

Las partículas beta son muy ligeras y se desvían muy fácilmente en su trayectoria.

Por ello, no se desplazan en línea recta como las partículas alfa. Sin embargo, suelen recorrer un espacio superior.

En el aire, una partícula beta puede alcanzar más de un metro o, incluso, atravesar una lámina de aluminio de algunos milímetros de espesor.

EL POSITRÓN

Además de las partículas alfa y beta, que emiten los radioisótopos naturales, los radioisótopos artificiales pueden emitir también una partícula, que tiene la misma masa que el electrón, pero con una carga positiva igual a la del protón.

Esta partícula se llama positrón, y puede considerarse como un electrón con una carga positiva igual, pero de signo opuesto a la del electrón.

EMISIÓN DE POSITRONES

Se ha visto que la emisión de partículas beta puede tener lugar cuando el núcleo contiene demasiados neutrones para ser estable.

Si la relación entre protones y neutrones es la correspondiente al núcleo estable, no hay radiactividad.

Si, por el contrario, el núcleo contiene demasiados protones para ser estable, puede convertir uno de sus protones en un neutrón, emitiendo un positrón que, al no poder permanecer en el núcleo, es expulsado

formula

El átomo conserva el mismo peso atómico, pero el número atómico disminuye por haberse convertido un protón en neutrón.

En 1934, Irene Joliot-Curie formó átomos de nitrógeno 13 (número atómico 7, peso atómico 13) al bombardear boro 10 con partículas alfa.

El nitrógeno 13 se trasmutaba, por emisión de positrones, en carbono 13 (número atómico 6, peso atómico 13), y la presencia de la radiación, debida a los positrones (éstos fueron descubiertos en 1932), le permitió anunciar el descubrimiento de la radiactividad artificial:

formula

Hay, además, un tercer tipo de radiación nuclear, que siempre se presenta en compañía de una de las dos recién explicadas.

Se trata de la radiación gamma, que es de naturaleza electromagnética, como la luz y los rayos X, de los que sólo difiere por el origen (la luz y los rayos X se originan en el exterior del núcleo, como consecuencia del paso de electrones de una órbita a otra de menor energía; las radiaciones gamma, en cambio, se originan en el interior del núcleo, como consecuencia de una sucesiva estabilización de éste, sin que se modifique la relación protones-neutrones).

Las radiaciones nucleares alfa, beta y gamma constituyen, pues, el instrumento que un núcleo inestable tiene a su disposición para alcanzar la estabilidad.

En algunos elementos, tal como se encuentran en la naturaleza, la emisión de las radiaciones nucleares se verifica espontáneamente.

Se trata de los famosos elementos radiactivos, como el radio y el uranio.

Pero fenómenos de este género pueden provocarse también en el laboratorio.

Y, durante el transcurso de estas investigaciones, el hombre ha conseguido asomarse a los más profundos misterios del átomo, construir núcleos inexistentes en la naturaleza, liberar las energías encerradas dentro de los núcleos, e incluso, como veremos en otro artículo, transformar unos elementos en otros.

esposos curie

En 1934, Irene Joilot-Curie (hija de la famosa María Curie) y su marido, descubrieron que un isótopo estable natural (el boro 10) puede trasformarse en un elemento radiactivo distinto, por bombardeo con «partículas alfa». La radiactividad de los átomos producidos artificialmente se llama «radiactividad artificial».

 

Particulas Elementales de la Materia: quarks, bosones La antimateria

PARTÍCULAS ELEMENTALES DE LA MATERIA

Los fundamentos de la física atómica

La materia está constituida por un reducido número de las denominadas partículas elementales, cuyas propiedades pueden explicar la mayor parte de los fenómenos físicos que aquélla experimenta.

Las primeras partículas elementales halladas por el hombre fueron las moléculas que integran los distintos compuestos químicos existentes en la naturaleza.

Después se descubrió que más elementales aún que las moléculas son los átomos que las constituyen, a su vez compuestos por un núcleo y unas partículas cargadas negativamente, los electrones, que se mueven en torno a él.

particulas elementales en un atomo

Más adelante las investigaciones revelaron que el núcleo de los átomos está formado por dos tipos de partículas, los neutrones, que no poseen carga, y los protones, de carga positiva.

Si bien hasta hace relativamente poco se pensó que protones y neutrones eran las partículas más pequeñas de la naturaleza, desde 1933 se han descubierto más de 200 partículas diferentes, todavía más elementales, más simples y de tamaño más reducido que el protón, el neutrón y el electrón.

Cada una de ellas, distintas entre si, está compuesta por cuatro subpartícutas básicas, denominadas quarks.

Actualmente, se sabe que ni los átomos, ni los electrones, ni los protones ni los neutrones son indivisibles.

La duda está en identificar cuáles son las verdaderas partículas elementales.

Dado que la longitud de onda de la luz es mucho mayor que el tamaño de un átomo, no es posible emplear la luz como instrumento para ver las partes que lo constituyen.

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• ►LISTA DE TEMAS TRATADOS:

1-¿Que es un Atomo?
2-La Energía Nuclear y sus Usos
3-La Física Moderna
4-La Fisión Nuclear
5-Partículas Elementales
6-Vida de Max Planck

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Las Partículas Elementales

Mediante la dualidad onda-partícula de la luz se puede describir todo en el Universo en términos de partículas; éstas poseen una propiedad, llamada espín, que establece su dirección.

Todas las partículas se pueden dividir en dos grupos: las que poseen espín 1/2, que constituyen la materia, y las de espín 0, 1 y 2, que dan lugar a las fuerzas entre partículas materiales.

La teoría formulada por Dirac, en 1928, estableció a relación entre la mecánica cuántica y la relatividad propuesta por Einstein.

Dirac explicó matemáticamente la razón por la cual el electrón posee espín 1/2, y predijo, además, que el electrón debía tener una pareja o antipartícula, el positrón.

El descubrimiento del positrón, en 1932, motivó la concesión del premio Nobel al científico.

Imagen de un aceleraor de partículas

Fuerzas de Interacción Entre Partículas

En mecánica cuántica las partículas experimentan fuerzas de interacción entre ellas.

Cada partícula elemental, como un electrón o un quark, emite una partícula portadora de fuerza, que colisiona con otra partícula material y es absorbida por ella.

Si en la emisión de la partícula portadora de fuerza la partícula material que la emite cambia de velocidad por el retroceso experimentado en la emisión, también la partícula que la absorbe ve modificada su velocidad.

Dado que las partículas portadoras de fuerza no obedecen al principio de exclusión de Pauli, puede existir un número enorme de partículas intercambiables, con lo que se podrían producir una serie de fuerzas de interacción muy potentes.

Según la intensidad de la fuerza y del tipo de partículas implicadas, cabe distinguir cuatro tipos:

Fuerza Gravitatoria

Es la fuerza experimentada por las partículas y, en general, por todos los cuerpos, por el simple hecho de poseer masa o energía.

Es la más débil de las cuatro y se caracteriza por su gran alcance y porque siempre es atractiva.

En mecánica cuántica se representa por una partícula de espín 2, que se llama gravitrón, y que no posee masa propia.

Así, por ejemplo, la fuerza gravitatoria entre la Tierra y el Sol se entiende como un intercambio de gravitrones entre los dos cuerpos, más concretamente entre las partículas que los forman.

Fuerza Electromagnética

Es la experimentada por las partículas cargadas eléctricamente y resulta muchísimo más intensa que la gravitatoria.

Como la fuerza eléctrica entre dos cuerpos se traduce en mecánica cuántica en la atracción o repulsión entre las partículas que los componen, en general se anulan las fuerzas atractivas con las repulsivas, y el efecto es un  cuerpo en estado neutro.

Si no se anulan por completo, casi llegan a hacerlo, por lo que el resultado es una fuerza electromagnética neta muy débil.

No obstante, dominan a distancias muy pequeñas, como es el caso de los átomos y moléculas.

La fuerza de atracción eléctrica entre los protones del núcleo y los electrones de la corteza hace que éstos giren describiendo órbitas alrededor del núcleo del átomo.

El fotón es la partícula elemental que representa este tipo de fuerza, que se entiende como un intercambio de esta clase de partículas.

Fuerza nuclear fuerte

Es la que mantiene unidos a los quarks en el protón y el neutrón, y a éstos en el núcleo del átomo. Se piensa que es transmitida por otra partícula, llamada gluón, que sólo interacciona con los quarks y consigo misma.

Para energías normales esta fuerza es muy inténsa, pero a altas energías se debilita, de manera que los quarks y los gluones se comportan como partículas casi libres.

Fuerza nuclear débil

Es la causante de la radiactividad, y actúa sobre todas las partículas materiales de espín 1/2, pero no sobre los fotones o los gravitrones, es decir, partículas de espín 0, 1 y 2.

En 1967 Salam y Weimberg propusieron una teoría para unificar esta fuerza con la electromagnética, y sugirieron la existencia de otras tres partículas de espín 1 además del fotón: los denominados bosones.

Según esta hipótesis, para grandes energías (superiores a 100 GeV) los tres bosones y el fotón se comportarían de forma similar1 pero a energías más bajas los bosones adquirirían una gran masa y la fuerza que transmitirían sería de corto alcance.

Esta teoría fue comprobada y ratificada más tarde, cuando se construyeron potentes aceleradores de partículas, capaces de alcanzar energías tan grandes.

Las tres partículas compañeras del fotón fueron definitivamente identificadas en 1983, en el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN).

Antimateria

En la actualidad, se sabe que para cada tipo de partícula existen también antipartículas, y que si interacciona una partícula con su correspondiente antipartícula pueden aniquilarse.

Pero no existe el mismo número de unas que de otras; en realidad, en condiciones normales no hay antiprotones ni antineutrones, éstos sólo se producen en los grandes aceleradores de partículas.

Tampoco en el espacio hay más que unos pocos antiprotones y antineutrones en comparación con la cantidad de protones y neutrones existentes.

Si existiera una gran cantidad de antimateria en comparación con la materia, se producirían múltiples colisiones en el espacio, que provocarían la emisión de una gran cantidad de radiación; así, las partículas se aniquilarían con las antipartículas, desapareciendo la mayor parte de la materia existente.

En general, se acepta que todo el espacio está formado por quarks, no por antiquarks, porque las leyes de la física son diferentes para las partículas y las antipartículas. Siempre se había creído que las leyes de la física poseían tres simetrías:

C, P y 1. La simetría C supone que las leyes son las mismas para partículas y antipartículas; la simetría P, que las leyes son idénticas para, una situación cualquiera y su imagen especular, y la simetría 1 supone que el movimiento de un sistema no se altera si se invierte la dirección del movimiento de todas las partículas y antipartículas.

Sin embargo, se ha demostrado que la interacción débil no cumple la simetría P, es decir, el efecto de la interacción débil hace que evolucionen de forma diferente las partículas de las antipartículas.

Tampoco posee simetría C, ni simetría combinada PC.

Ver: Dualidad de la Materia, Onda o Partícula?

Ver: Los Estados de la Materia

Ver Tambien:

Las Particulas Subatomicas del Universo
El Polvo Cosmico y Sus Componentes

Derretimiento Casquetes Polares Hielo de los Polos
Geometria No Euclidiana El Espacio Curvado de Einstein
La Vida Media de un Isotopo Quimico
El Efecto Coriolis en el Planeta Tierra
Los gases nobles Gases Inertes Argon Neon Helio