OPTICA Y ONDAS SONORAS

FÍSICA NUCLEAR

FISICA NUCLEAR

La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos,  por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear. E define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.

 Becquerel descubre en 1896 la radiactividad en sales de uranio. Los esposos Curie (Marie y Pierre) descubren en 1898 dos elementos radiactivos de mayor actividad: el radio y el polonio. En 1911, Rutherford expresa la idea de que los átomos poseen un núcleo. En 1932, Chadwick descubre el neutrón.

REACCIONES NUCLEARES

COLISIÓN INELÁSTICA

La física nuclear incluye también el estudio de las reacciones nucleares: el uso de proyectiles nucleares para convertir un tipo de núcleo en otro. Si, por ejemplo, se bombardea el sodio con neutrones, parte de los núcleos estables Na capturan estos neutrones para formar núcleos radiactivos ²Na:

Estas reacciones se estudian colocando muestras dentro de los reactores nucleares para producir un flujo alto de neutrones (número elevado de neutrones por unidad de área).

Los núcleos también pueden reaccionar entre ellos, si están cargados positivamente, se repelen entre sí con gran fuerza. Los núcleos proyectiles deben tener una energía lo bastante alta como para superar la repulsión y reaccionar con los núcleos blanco. Los núcleos de alta energía se obtienen en los ciclotrones, en los generadores de Van de Graaff y en otros aceleradores de partículas.

COLISIÓN ELASTICA

DESINTEGRACIÓN NUCLEAR

Los núcleos atómicos consisten en protones, cargados positivamente y neutrones sin carga. El número de protones de un núcleo es su número atómico, que define al elemento químico. Todos los núcleos con 11 protones, por ejemplo, son núcleos de átomos de sodio (Na). Un elemento puede tener varios isótopos, cuyos núcleos tienen un número distinto de neutrones. Por ejemplo, el núcleo de sodio estable contiene 12 neutrones, mientras que los que contienen 13 neutrones son radiactivos. Esos isótopos se anotan como   y, donde el subíndice indica el número atómico, y el superíndice representa el número total de nucleones, es decir, de neutrones y protones. A cualquier especie de núcleo designada por un cierto número atómico y de neutrones se le llama nucleído.

Los nucleídos radiactivos son inestables y sufren una transformación espontánea en nucleídos de otros elementos, liberando energía en el proceso (véase Radiactividad).

Esas transformaciones incluyen la desintegración alfa, que supone la emisión de un núcleo de helio ( ), y la desintegración beta (que puede ser β- o β+). En la desintegración β- un neutrón se transforma en un protón con la emisión simultánea de un electrón de alta energía y un antineutrino electrónico. En la desintegración β+ un protón se convierte en un neutrón emitiendo un positrón.

Por ejemplo, el 24Na sufre una desintegración β- formando el elemento superior, el magnesio:

La radiación gamma es radiación electromagnética de alta frecuencia (y por tanto energía). Cuando se produce la desintegración α o β, el núcleo resultante permanece a menudo en un estado excitado (de mayor energía), por lo que posteriormente se produce la des excitación emitiendo rayos gamma.

Al representar la desintegración de un nucleído radiactivo se debe determinar también el periodo de semidesintegración del nucleído.

FISIÓN

Los conceptos de fisión y fusión nuclear difieren en las características de formación de cada uno. De esta forma se encuentra que la fisión (utilizada en las bombas y reactores nucleares) consiste en el "bombardeo" de partículas subatómicas al uranio (o a cualquier elemento transuránico, siempre y cuando sus características lo permitan), trayendo como consecuencia la fisión (de allí su nombre) del átomo y con esto la de los demás átomos adyacentes al bombardeado en reacción en cadena. Mientras que, la fusión es la unión bajo ciertas condiciones (altas presiones, altas temperaturas, altas cargas, etc.) de dos o más átomos y genera mucha más energía que la fisión.

FUSIÓN

La fusión representa diversos problemas, ya que a nivel atómico las cargas de los átomos se repelen entre sí impidiendo la unión de estos, por esto se recurre generalmente a la utilización de isótopos ligeros, con menor carga eléctrica (como el hidrógeno y sus isótopos deuterio y tritio). En ciertas condiciones, definidas por los criterios de Lawson, se lograría la fusión de dichos átomos. Para ello primero se les debe convertir al estado de plasma, ionizándolos, favoreciendo a la unión. Esto se consigue mediante dos métodos básicos: el confinamiento magnético y el confinamiento inercial. Existen varias posibilidades para producir la fusión a partir de los isótopos del hidrógeno.

La energía de la fusión aun no se ha podido aprovechar con fines prácticos.

Representa algunas ventajas en relación a la fisión nuclear:

1.            Produce menos residuos nucleares.

2.            En los diseños actuales se necesita un aporte exterior de energía para que la reacción en cadena se mantenga.

3.            Produce más energía por reacción.

También posee desventajas:

1.            La reacción más energética es deuterio+tritio, y el tritio es un isótopo muy escaso en la Tierra.

2.            Las condiciones necesarias son tan extremas que solo se dan en el centro de las estrellas, por lo que son muy difíciles de alcanzar y controlar.

Las técnicas conocidas de alcanzar las condiciones impuestas por los criterios de Lawson son dos:

•             El confinamiento magnético, principalmente en tokamaks como el ITER.

•             El confinamiento inercial, mediante el uso de láseres o aceleradores de partículas, como por ejemplo en el National Ignition Facility.

ANÁLISIS RADIOQUÍMICO COMO APOYO A LA DETECCIÓN

Las partículas alfa, que son emitidas normalmente por elementos con números atómicos superiores a 83, tienen la energía discreta característica de los nucleídos emisores. Así, los emisores α pueden ser identificados midiendo la energía de las partículas α. Las muestras a medir deben ser muy delgadas porque estas partículas pierden rápidamente energía al atravesar el material. Los rayos gamma también tienen la energía discreta característica del nucleído que se desintegra, por lo que la energía de estos rayos también puede usarse para identificar nucleídos. Puesto que los rayos gamma pueden atravesar una cantidad considerable de material sin perder energía, la muestra no tiene que ser delgada. Los espectros de energía de las partículas beta (y los positrones) no son útiles para identificar nucleídos porque se extienden sobre todas las energías hasta un máximo para cada emisor β.

ANÁLISIS MEDIANTE ACTIVACIÓN NEUTRÓNICA

Con frecuencia, las técnicas de física nuclear se emplean para analizar materiales rastreando elementos presentes en cantidades muy pequeñas. La técnica utilizada se llama análisis de activación. Se irradia una muestra con proyectiles nucleares (normalmente neutrones) para convertir nucleídos estables en nucleídos radiactivos, que luego se miden con detectores de radiación nuclear. Por ejemplo, el sodio de una muestra puede ser detectado irradiando la muestra con neutrones, y convirtiendo así parte de los núcleos estables ®Na en núcleos radiactivos ²Na; a continuación se mide la cantidad de estos últimos contando las partículas β y los rayos g emitidos.

El análisis de activación puede medir (sin separación química) cantidades tan pequeñas como 1 nano gramo (10-9 g) de unos 35 elementos en materiales como el suelo, las rocas, los meteoritos y las muestras lunares. También puede utilizarse para analizar muestras biológicas, como la sangre y el tejido humano; sin embargo, en los materiales biológicos se pueden observar pocos elementos sin separaciones químicas.

Otras aplicaciones importantes de la física nuclear son el desarrollo de métodos para producir especies radiactivas utilizadas para la diagnosis y los tratamientos médicos. También ha desarrollado los isótopos trazadores que se usan para estudiar el comportamiento químico de los elementos, para medir el desgaste de los motores de automóviles y en otros estudios que emplean cantidades mínimas de material.

Y COMO FUNCIONA LA LICUADORA????

La licuadora es un electrodoméstico de cocina que permite la trituración de los alimentos consiguiendo purés más o menos líquidos, esta es muy utilizada en los hogares, su uso es doméstico.

Consta de un motor eléctrico en una carcasa generalmente de metal o plástico, desde donde y por medio de un eje que se conecta al vaso (en cuyo fondo hay unas cuchillas en forma de hélice) hace girar las aspas de la misma, generando un torbellino que atrae los alimentos hacia las cuchillas giratorias moliéndolos o bien triturándolos.

Es un motor de inducción de corriente alterna, en unos bobinados del campo de estator, generando una fuerza magnética que se transmite al rotor, a una potencia de 200 W.

Dentro de la licuadora encontramos que el motor funciona por medio de polos los cuales al chocar hacen que funcione el aparato. Está conformada por 2 partes el rotor y las bobinas, las bobinas encierran al rotor, que este cuenta con un eje que tiene una parte ancha a la que se le llama campos la cual al ingresar la electricidad por medio de los carbones crean un campo, al igual que las bobinas estas se repelen unas a otras provocando que el rotor gire sobre sí mismo creando el movimiento de rotación en el cual podemos observar la inducción electromagnética ya que da origen a la producción de una fuerza electromotriz de una corriente eléctrica inducida.

Como pude observar al realizar esta práctica retomamos todos los temas antes vistos, me parece increíble cómo es que gracias al estudio del electromagnetismo podamos conocer este tipo de cosas, es sorprendente conocer cómo es que ese aparato cumple su misión.

Me percate que al conectar una licuadora el motor trabaja muy aceleradamente, por el cual hace choque el imán con los cables metálicos de la licuadora, así mismo este al estar haciendo el choque hay un gran movimiento que hace que gire, y al mismo tiempo cuando choca hace luces que nos indica cómo está trabajando.

En conclusión de todo esto puedo decir que la licuadora funciona con un motor que genera una fuerza magnética, que es transmitida al rotor, esto pasa ya que el electromagnetismo nos proporciona energía eléctrica a través de generadores que funcionan a la inversa de un motor eléctrico, al cual le aplicamos electricidad y este magnetismo toma fuerza cuando circula una corriente por un conductor, a su alrededor se generan líneas de fuerza magnéticas y  cuando un conductor corta líneas de fuerza magnéticas  provoca el movimiento de las aspas.

VIDEO Y CONCLUSION DE ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO

 

 

 

Como ya analizamos en las clases anteriores el electromagnetismo es una rama de la física que se encarga de estudiar al conjunto de fenómenos que resultan de las acciones ocurridas entre las corrientes eléctricas y el magnetismo.  Su creación se le debe a Oersted que fue el primero en descubrir que la corriente eléctrica produce a su alrededor un campo magnético de propiedades similares a la de los imanes.

 Lo considero como una teoría de campos, las explicaciones y predicciones que provee se basan en físicas vectoriales  dependientes de la posición en el espacio y del tiempo, describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

El electromagnetismo es considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.

Ahora platicare un poco de su historia, hasta 1820 se pensaba que existían dos fenómenos totalmente independientes entre sí: Los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos.

Hoy en día sabemos que para que estos dos se tengan en el mismo tiempo deseado existe la necesidad de que concurra un movimiento de cargas eléctricas. De esa forma, cargas eléctricas en movimiento pueden producir un campo magnético.

Por otro lado, un imán en movimiento puede formar un campo eléctrico y dar lugar a una corriente eléctrica. Estos fenómenos son llamados fenómenos electromagnéticos y ellos son estudiados por el electromagnetismo.

Se dice que un imán crea un campo magnético que sale del norte y va para el sur y podemos esquematizarlo con líneas de campo. Una aguja de brújula colocada sobre esas líneas se orientará de acuerdo a la dirección de estas líneas.

 

Si colocamos cargas eléctricas en movimiento en el interior de un cable (corriente eléctrica) ellas formarán un campo magnético alrededor del cable que orientará la aguja. Si el cable pasa varias veces por una misma región, la suma de los campos magnéticos formados dará origen a un campo más fuerte.

Los fenómenos electromagnéticos son de importancia vital para la tecnología.

En la corriente eléctrica ocurre lo mismo que en un imán ya que produce a su alrededor un campo magnético, cuando la electricidad deja de correr el campo deja de existir y así sigue su proceso pues cuando pasa corriente el campo magnético  y al interactuar dos campos magnéticos producen un movimiento que fue exactamente con lo que ocurrió en el experimento antes mencionado.

Cuando en un cable pasa corriente eléctrica pasa lo mismo que en un imán pues tiene  líneas de fuerza de cualquier conjunto de cargas eléctricas. En general éstas son líneas curvas que empiezan en cargas positivas y terminan en cargas negativas, este tiene dos polos uno norte y otro sur que al interactuar con un imán o un objeto imantado produce un movimiento, el campo magnético se intensifica cuando el cable que lleva la corriente eléctrica tiene un espiral y cuando en el centro del espiral existe un objeto de hierro este aumenta aun mas y produce un electroimán que es mucho más potente que un simple imán.

 

Como pude percatarme en el experimento realizado en la Escuela Preparatoria Oficial Anexa a la Normal de Sultepec el día 5 de noviembre del año en curso, en la asignatura de física, que llevamos a cabo en equipos, se cumplió con el propósito de que nosotros como alumnos lográramos identificar el electromagnetismo, el experimento realizado en mi equipo tuvo como procedimiento colocar  una aguja en medio de un plato, que tenia agua, la aguja fue colocada sobre un pedazo de papel y al acercar un cable, que por este pasaba una corriente eléctrica hiso que la aguja se moviera debido a que como ya lo mencione anteriormente al pasar corriente eléctrica se crea un campo magnético que al interactuar con otro produce un movimiento, en este caso la aguja estaba imantada por lo que al acercar el cable surge un movimiento y  al mover el cable la aguja giraba y si de lo contrario este se alejaba la aguja se quedaba quieta, sin movimiento, después en una tachuela enrollamos cable que al igual contaba con el paso de corriente eléctrica este como estaba enrollado el campo magnético producido es más fuerte puesto que al acercarlo a la aguja esta tenía un movimiento más rápido ya que teniendo en medio del cable un objeto de hierro este produce un mayor campo eléctrico.

Al realizar este experimento me permitió conocer cosas que desconocía o que tal vez había escuchado hablar de ello pero que no tenía muy claro, ahora que se dé que se trata me doy cuenta que fue un tema muy bonito y que valió la pena conocerlo ya que te permite explicarte cosas que tal vez suenan raras.

 

        

Este es un ejemplo de una aguja colocada en un campo magnético.

Podemos observar como salen las líneas de fuerza de un polo y se dirigen hacia el otro.

 

El electromagnetismo es muy importante para la creación de aparatos eléctricos que sirven  para facilitar el trabajo en el hogar y fortalecer la industria este descubrimiento mejoro  la vida del ser humano ya que  incremento la comunicación por medio de la radio y la televisión, puede hacer funcionar las paletas de una licuadora que estamos usando o de un aire acondicionado en el hogar,  la incrementación de alimentos en el campo por medio del uso de maquinaria agrícola,  la ganadería  se vio fortalecida por el incremento de forrajes y  granos y la creación de industrias productoras de alimentos balanceados, considero que en muchos aspectos el electromagnetismo fue un gran descubrimiento ya que dio al hombre mejores oportunidades de vida.

La tecnología fue mejorada por la creación de motores que facilitan la fuerza física del hombre  e incrementan el rendimiento.

MAGNETISMO TERRESTRE

PRACTICA DE MAGNETISMO TERRESTRE

MAGNETISMO

 

 

2012 AÑO DEL BICENTENARIO DE EL ILUSTRADOR NACIONAL

ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL ANEXA A LA NORMAL DE SULTEPEC

REPORTE DE PRÁCTICA 

FISICA  

MAGNETISMO 

PRESENTA: ESMERALDA COSME GUTIÉRREZ

JORGE MAURICIO CARBAJAL FLORES

ADRIANA EMBRIZ HERNÁNDEZ

 MARIA GUADALUPE GARDUÑO GARDUÑO

ERNESTINA NOVA RAMÍREZ

 

PROFESOR: ANTONIO TRUJILLO HERNANDEZ

 

CICLO ESCOLAR  2012-2013

 

MAGNETISMO
 

OBJETIVO

Identificar las propiedades que poseen algunos imanes, así como el comportamiento que tienen algunos metales con relación a estos.

MARCO TEÓRICO

El magnetismo es la propiedad que tienen los cuerpos llamados imanes de atraer algunos metales.

Los imanes están compuestos por dos polos negativo y positivo, polos iguales se re3chazan, polos diferentes se atraen dentro de un campo magnético en el cual se ejercen las fuerzas de los imanes.

MATERIALES

-          Imanes

-          Clips

-          Hilo

-          Cartulina

-          Limadura de hierro

-          Brújula

-          Pintura en aerosol

PROCEDIMIENTO

a)    Se colocan los imanes a una cierta distancia uno del potro

b)    Se coloca la cartulina encima de estos y se espolvorea la limadura de hierro

c)    Interactuar con los imanes sin sacarlos de debajo de la cartulina y observar lo que ocurre con la limadura.

d)    Colocamos el hilo a una cierta altura y en el extremo se le coloca un clip

e)    Se le acerca un imán evitando romper el campo magnético y observar lo que ocurre con el comportamiento del clip

f)     Utilizamos lo realizado en el paso a tal y como esta, se le rosea poca pintura en aerosol a una distancia de 40 a 60 cm.

g)    Se deja secar y se observa.

OBSERVACIONES

A)   Cuando la limadura de hierro estaba sobre la cartulina y los imanes repartidos en la parte de abajo  pudimos notar que estos sujetos se atraían, incluso con algunos imanes se pudo observar que si levantábamos la cartulina estos quedaban adheridos a ella en función con la limadura de hierro. Esto sucede porque la carga del imán fue positiva y la limadura de hierro tenía carga negativa, es por eso que la acción que se produjo es una atracción entre los objetos.

B)   Pudimos observar que el clip era atraído por el imán si se alejaba el mismo sin romper el campo magnético, el clip se mantenía suspendido ya que se encuentra una fuerza que no le permite adherirse al imán y al intentar cambiar al lado opuesto el imán lentamente, es decir no cambiarlo por completo, el clip osilla ya que se encuentra en medio de los dos campos magnéticos y no sabe si atraerse o repelerse ya que las fuerzas aplicadas son proporcionales.

C)   Al agregar la pintura de aerosol a la limadura que estaba sobre la cartulina, pudimos observar que al quitar los imanes que estaban bajo la cartulina (atrayendo la limadura de hierro) la limadura permaneció intacta, la pintura de aerosol la detuvo evitando que se cayera. También se observo que la limadura permanecía hay si necesidad de colocarle imanes y al momento de retirar la limadura la cartulina quedo pintada ya que las propiedades de la limadura quedaron adheridas a la cartulina.

D)   Al realizar este experimento nos pudimos percatar la fuerza de atracción que existe entre el imán y los clips, estos son atraídos por el imán pero la fuerza no duma mucho ya que a mayor distancia menor es la atracción además, observamos que al momento de cambiar el polo del imán el produjo un movimiento oscilatorio, esto ocurría del lado derecho hacia el izquierdo y dejaba de ocurrir al momento en el que el imán se retirara o se cambiaba al polo.

 

CONCLUSIÓN

En conclusión  podemos decir, que el magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales, se utiliza para el diseño de todos los motores, generadores y electroimanes; la palabra magnetismo tiene su origen en una isla del mar Egeo, es el resultado del movimiento de los electrones dentro de sus átomos. Los átomos en el material magnético se orientan en una sola dirección y en los no magnéticos se orientan al azar.

 

 

Los imanes pueden atraerse o repelerse al hacer contacto con otros; en los extremos del imán está concentrado todo su poder de atracción esto ocurre por que las cargas que posee el imán es distinta a la de los objetos pues como menciono Gilbert: “polos iguales se rechazan y polos distintos se atraen” esto lo pudimos observar en la practica ya que al momento de acercar el iman al clip con el polo positivo y negativo este se atraía y al momento de tratar de cambiar al polo negativo de manera lenta se producía una oscilación en el clip ya que parecía que el campo magnético se mesclaba. En la zona neutral, la fuerza de atracción es prácticamente nula. Los polos magnéticos son llamados polo norte y polo sur y todos los imanes tendrán2 polos aun en su rompimiento.

 

 

EVIDENCIAS

 

 

CIRCUITOS ELECTRICOS

2012 AÑO DEL BICENTENARIO DE EL ILUSTRADOR NACIONAL

ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL ANEXA A LA NORMAL DE SULTEPEC

REPORTE DE PRÁCTICA 

FISICA

CIRCUITOS ELECTRICOS 

PRESENTA: ESMERALDA COSME GUTIÉRREZ

JORGE MAURICIO CARBAJAL FLORES

ADRIANA EMBRIZ HERNÁNDEZ

 MARIA GUADALUPE GARDUÑO GARDUÑO

ERNESTINA NOVA RAMÍREZ  

PROFESOR: ANTONIO TRUJILLO HERNANDEZ

CICLO ESCOLAR  2012-2013



 

CIRCUITOS ELECTRICOS
 

OBJETIVO

 Demostrar la resistencia eléctrica así como la ley de Ohm, a través de un circuito eléctrico.

MARCO TEORICO

 

 Un circuito eléctrico es un sistema a través del cual la corriente fluye por un cable conductor en una trayectoria debido a una diferencia que existe entre los circuitos cerrados y abiertos, en este primero influyen elementos como el voltaje, corriente y resistencia.

Los circuitos que se conectan en serie cuando todos los elementos conductores se unen uno a continuación del otro debido a que toda la corriente eléctrica circulan por cada uno de los elementos.

Al conectarlo en paralelo los elementos conductores se encuentran separados por radios ramales y la corriente eléctrica se divide en forma paralela en cada una de ellos.

La ley de Ohm enuncia que la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado a sus extremos inversamente proporcionales a la resistencia del conductor.

MATERIAL EMPLEADO

-       6 focos de 12 v

-       Cable para luz

-       6 socket para los focos

-       50 cm de madera divididas a la mitad

-       2 clavijas

PROCEDIMIENTO

En serie, se conectan 3 socket con el cable uniéndolos unos a continuación del otro, así como también se le conecta la clavija al final de los extremos, y todo esto sujeto a 25 cm de madera.

En paralelo, se conectan también 3 socket con el cable el cual se divide en 6 pedazos de 6 cm y 2 de 15 cm en los cuales se unen positivo con positivo y negativo con negativo y al final de los extremos se le coloca la clavija.

En mixto, se unen los dos dispositivos de serie y paralelo para poder formar el mixto.

 

CONCLUSION

 

 Podemos decir que se encuentra una relación entre magnitudes eléctricas como la intensidad de corriente de la tensión y la resistencia mediante la aplicación de la ley Ohm, esto lo vimos claramente al momento de realizar el circuito ya que el material que utilizamos permitió el paso de la corriente eléctrica, aunque en el circuito en paralelo fue mayor la intensidad de la corriente eléctrica esto se debe a que tiene conductores independiente para cada receptor a diferencia, el circuito en serie que  están conectados todos los receptores a un conductor,  lo que origina un pequeño grado de resistencia en  la que  también encontramos a los alambritos que tiene dentro el foco, también observamos que la resistencia aumenta en forma proporcional a la temperatura que estos presentan como pudimos percatar con los distintos circuitos que presentamos a mayor resistencia menor es la temperatura que este muestra, también comprobamos la importancia de la ley de Ohm en los circuitos.

 

EVIDENCIAS