DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA DEL IES "Antonio Mª Calero" de Pozoblanco (CÓRDOBA) ESPAÑA

BLOG DE FÍSICA Y QUÍMICA DIVERTIDAS



VÍDEOS DE FÍSICA Y QUÍMICA DIVERTIDAS

VÍDEOS DE FÍSICA Y QUÍMICA DIVERTIDAS
Semana de la Ciencia 2015

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domingo, 28 de septiembre de 2008

OPTICTRÓN NUESTRA MASCOTA ÓPTICA



El vídeo muestra la manera de construir de forma fácil, nuestra mascota óptica para divertirse mirándola.
El Optictrón fué diseñado por nosotros para el Paseo por la Ciencia 2008 en Córdoba.




Puedes "bajar" nuestro optictrón recortarlo y jugar con él. Te va a sorprender

miércoles, 24 de septiembre de 2008

Rap del Gran Acelerador de Partículas (LHC) traducido al español por depfisicayquimica



Mostramos el vídeo Large Hadron Rap traducido al español en nuestro Instituto de Educación Secundaria con la colaboración de Doña Mª Angélica López Cardador (Departamento de Inglés) y Don Francisco Onieva Ramírez (Departamento de Lengua Española) a los que agradecemos su colaboración con el Departamento de Física y Química.



sábado, 20 de septiembre de 2008

CONCEPTO DE ONDA



En el vídeo se muestra de manera intuitiva el concepto de onda como "VIBRACIÓN QUE SE PROPAGA"



Vídeo dirigido a los más pequeños realizado con la colaboración de nuestra ex-alumna Elizabet Fernández

sábado, 13 de septiembre de 2008

BIG BANG (Año de la Astronomía)

Historia del Tiempo (Big Bang) por el profesor Don Daniel Osuna, astrofísico del GGTT "Aplicaciones Educativas Multimedia a la Física y Química de Educación Secundaria" con motivo del AÑO DE LA ASTRONOMÍA

El desarrollo de nuevas tecnologías y telescopios, así como los avances en física de partículas, han hecho posible responder a muchas cuestiones planteadas por el ser humano acerca del origen de nuestro Universo.

Recreamos a continuación la evolución del Universo desde la nada más absoluta hasta su posible destino final.

Tiempo Cero

El Big Bang fue el comienzo tanto del tiempo como del espacio. Vino de la nada: una bola de fuego casi infinitamente caliente, que empezó a expandirse tan pronto como apareció. No hubo un antes del Big Bang, ya que el reloj comenzó a correr cuando la creación tuvo lugar.

El Universo inicial era una hirviente caldera de radiación. Su energía era tan grande que la materia y la antimateria aparecía espontáneamente, pero ambas se aniquilaban una y otra vez en estallidos de energía que mantuvieron el fuego encendido.

Expansión

Aunque llamemos Big Bang al momento de la creación, muchos astrónomos creen que fue en realidad una explosión muy suave, equivalente a la de una bolsita de papel. Suponen que apenas unas fracciones de segundo después de explotar, el Universo se expandió. En este período de inflación cósmica, incrementó su tamaño cien octillones (10 elevado a 50) de veces. La inflación explica por qué el universo es tan grande y homogéneo actualmente.

Si esta teoría es correcta, la inflación produjo casi toda la masa actual del Universo, al inundarlo de energía y permitir que las partículas virtuales se hicieran reales.

Sopa de Partículas

El período inmediatamente posterior a la inflación fue el de mayor actividad. La temperatura se incrementó, y esta tremenda fuente de energía alimentó la creación de numerosos pares partícula-antipartícula. Aparecieron muchas partículas masivas, junto con extraños objetos como miniagujeros negros y cuerdas cósmicas. Esta sopa era un sextillón de septillones (1072) de veces más densa que el agua.

Las partículas más ligeras, como quarks y leptones, navegaban entre las más pesadas.



La creación de la materia

Ejércitos casi parejos de materia-antimateria se aniquilaron mutuamente produciendo oleadas de radiación, cuya intensidad permitió la creación de nuevos pares de partículas de materia y antimateria. Al final, la radiación descendió lo bastante como para no permitir crear nuevos pares, y la ligera superioridad de la materia ganó la batalla.

Al final de este período, los ladrillos de la materia (protones, neutrones, electrones y neutrinos) estaban ya presentes. La densidad había descendido hasta ser un millón de veces superior a la del agua.

Los primeros elementos

Aunque el Universo joven desarrollaba una actividad frenética, se enfriaba muy rápidamente. Gracias a ello, pudo emprender su etapa constructiva. Al final del tercer minuto había conseguido unir protones y neutrones, formando los núcleos de los primeros elementos: hidrógenos, helio y una pequeñísima cantidad de litio. La densidad del Universo era entonces diez veces superior a la del agua.

En un principio, los protones y neutrones se encontraban en cantidades semejantes, pero los neutrones eran inestables y se desintegraban convirtiéndose en protones, por lo que éstos acabaron siendo más numerosos. Esto se refleja en las proporciones de los primeros elementos creados: 77% de hidrógeno y 23% de helio.

El eco del Big Bang

Después del alboroto de sus primeros instantes, el Universo se tranquilizó. A la edad de 20 minutos, su densidad disminuyó por debajo de la del agua. La materia opaca continuó expandiéndose y enfriándose. 300.000 años después de su nacimiento, el Universo se volvió transparente. Mirando ahora hacia ese momento, los radiotelescopios pueden ver la divisoria de ese momento, el muro opaco de la bola de fuego del Big Bang.

Dentro de la neblina, el Universo bullía de actividad. La invisible materia oscura se congregaba en torno a las semillas de galaxias. Cuando la temperatura descendió a 3.000 ºC, los electrones se combinaron repentinamente con los núcleos para fabricar los átomos. La luz, hasta entonces obstaculizada por los electrones, comenzó a fluir libremente, y el Universo se volvió transparente.

Arrugas en el espacio

A medida que la niebla cósmica se aclaraba, la materia fue cuajándose, formando arrugas en la radiación de fondo. Al liberarse del dominio de la radiación, la materia se hizo cargo de su propio destino e inauguró una nueva era cósmica: grandes estructuras, en forma de galaxias, pudieron empezar a formarse.

A medida que la radiación perdía fuerza, las partículas de materia comenzaron a sentir la atracción gravitatoria entre ellas. La materia oscura señaló el camino, reuniendo los átomos de hidrógenos, helio y litio en densos grupos: las semillas de nuestra propia existencia.

El nacimiento de la Vía Láctea


Muchas galaxias tuvieron una juventud extremadamente violenta en forma de explosivos quásares antes de convertirse en plácidos mundos estelares. En un suburbio cualquiera de una de estas galaxias, nació hace 4.600 millones de años una estrella muy especial para nosotros: el Sol , con sus planetas, había iniciado su existencia.

Las estrellas recogieron el testigo de la creación de elementos del Big Bang. En su interior se forma helio a partir de hidrógeno, carbono a partir del helio y otros elemento más pesados que son los constituyentes de los seres vivos.


El futuro próximo

Las estrellas tienen los días contados. En 5.000 millones de años, el Sol agotará su combustible y acabará como una enana blanca. Las estrellas más grandes terminarán como estrellas de neutrones o agujeros negros, y las galaxias se convertirán en cementerios de cuerpos estelares orbitando en torno a agujeros negros supermasivos.

El hidrógeno en forma de gas, materia prima de las estrellas, empieza a agotarse. Sólo permanecen los átomos más pesados, los cuales no sirven como combustible estelar. Los miniagujeros negros, creados durante el Big Bang, desaparecen en ráfagas de radiación.


Posibles destinos del Universo

a) Abierto

El Universo se expandirá eternamente. En cada galaxia, los cuerpos estelares acabarán siendo absorbidos por los agujeros negros centrales o vagando por el espacio. Finalmente, se desintegrarán en forma de radiación, mientras los supermasivos agujeros negros explotarán. No subsistirá nada mayor que una partícula subatómica.

El Universo abierto, expandiéndose durante toda la eternidad, será cada vez más oscuro y vacío a medida que las estrellas mueran, la materia se desintegre y los agujeros negros exploten. Al final, las pequeñas partículas surgidas en el Big Bang tendrán la última palabra. El futuro infinito será un espacio gélido y extenso, dispersamente poblado por electrones, positrones, neutrinos y WIMPs.

b) Cerrado

Un Universo cerrado es el que contiene suficiente materia como para frenar su expansión por la fuerza de la gravedad, de forma que, al llegar a cierto límite, empieza a contraerse. En lugar de morir por enfriamiento, un Universo cerrado acaba convertido en una bola de fuego que se comprime en el llamado Big Crunch. En esta copia en negativo del Big Bang, el espacio desaparece y el tiempo se detiene.

Al principio, las estrellas evolucionan como en un Universo abierto. Pero unos tres millones de años antes del Big Crunch, las galaxias (convertidas en masivos agujeros negros) empiezan a fusionarse. A medida que colapsa, la temperatura de la radiación de fondo se incrementa hasta igualar a la de las estrellas. A tres minutos del final, los agujeros negros colisionan. Éste es el momento del Big Crunch final.
Esquema resumen sobre la Historia del Universo

miércoles, 10 de septiembre de 2008

Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Hoy es un día histórico en la investigación en el campo de la Física de Partículas tras la puesta en servicio de este acelerador de partículas en en Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN). Se trata de un tunel circular de 27 kilómetros donde los Científicos europeos realizarán multitud de experiencias e incluso se espera recrear las condiciones en el Universo poco después del "Big Bang"

Hasta le han dedicado un "rap" que va camino de convertirse en todo un éxito.
La canción, que explica los detalles del funcionamiento de este colosal dispositivo, fue escrita por Kate que afirma: " ésta es una manera divertida de explicar todo el proceso ". "Nos gusta mucho este rap", comenta por su parte James Gillies, portavoz del CERN. "Hemos recibido comentarios muy positivos y nos alegra que Kate se haya atrevido a hacerlo"

Para saber más te recomendamos que veas este vídeo subtitulado en Español


"...cuanto más profundo observemos, más nos damos cuenta de todo lo que nos falta por aprender sobre los misterios del Universo..."

jueves, 4 de septiembre de 2008

AGUJEROS NEGROS (Año de la Astronomía)

Por el profesor Don Daniel Osuna (Astrofísico)

Los agujeros negros son los objetos más enigmáticos y perseguidos tanto por astrónomos como para el público neófito. Están rodeados por un halo de misterio que les hace especialmente atractivos para el gran público. Constituyen, de algún modo, el Santo Grial de la astronomía.

Concepto

Para comprender qué es un agujero negro, debemos retroceder un par de siglos. En el siglo XVIII, Pierre Simon de Laplace predijo la existencia de estos objetos y apuntó la hipótesis de la existencia en el Universo de cuerpos de una densidad tan elevada que tendrían una velocidad de escape superior a la de la luz. En tal caso, ni la luz conseguiría huir de la fuerza de atracción de tales cuerpos y, por lo tanto, permanecería atrapada para siempre en el interior de su campo gravitatorio. Dado que un cuerpo así no podría emitir luz, resultaría completamente invisible y podríamos imaginarlo únicamente como un gran agujero, negro en lo que a observación se refiere.


Teorías modernas

Sin embargo, en los primeros años de este siglo, con la aparición de la teoría de la relatividad general de Einstein, se descubrió que el espacio y el tiempo están afectados por la presencia de cuerpos masivos, y que el campo gravitatorio es equivalente a una distorsión del espacio-tiempo. Este concepto fue desarrollado por el físico alemán Kart Schwarzschild, que puso las bases matemáticas de la teoría de los agujeros negros.

En este contexto, se podía justificar la idea de que la luz está también sujeta a la acción de la fuerza de la gravedad. Con casi dos siglos de anticipación, Laplace ya había tenido (aunque probablemente sin él saberlo) una de las intuiciones más importantes de la historia de la física.

¿De dónde proceden los agujeros negros y cómo se forman?

Los agujeros negros, que desde 1967 deben su nombre al astrofísico estadounidense John Wheeler. No son más que el producto final de la evolución de estrellas de gran masa (aproximadamente una masa superior a 10 masas solares).

Formación de agujeros negros

La existencia de una estrella se basa en un delicado equilibrio entre la presión hacia el exterior, ejercida por la radiación que producen las reacciones nucleares que tienen lugar dentro de ella, y la presión hacia el interior debida a su propia masa. No obstante, esta condición no es estable, aunque con el tiempo sufre diversos ajustes. En realidad, a medida que se agotan las reservas de hidrógeno, se atenúa también la presión centrífuga de la radiación, y la estrella va hacia una nueva contracción gravitatoria. Entonces, la temperatura central sufre un nuevo aumento y se inician nuevas reacciones de fusión que, esta vez, utilizan los productos de las reacciones anteriores. De esta manera, la contracción gravitatoria se bloquea y la estructura interna de la estrella vuelve a estabilizarse.

A lo largo de su vida, la estrella pasa muchas veces por fases similares, pero cada vez son más breves. Cuando la estrella ha agotado todas sus reservas de combustible nuclear y ya no son posibles más reacciones, va hacia su última y definitiva contracción. En la práctica, es un paso que supone la muerte de la estrella. Ya en este punto, su destino viene determinado únicamente por la masa.

· Si la estrella tiene una masa inferior a pocas masas solares, continúa contrayéndose hasta apagarse lentamente.

· Si la masa es muy grande, de al menos 10 masas solares, su muerte ocurre de una forma mucho más espectacular. La estrella moribunda acaba su existencia con una enorme explosión durante la cual emite en pocos segundos tanta energía como la que puede emitir el Sol en toda su vida. Un acontecimiento así se llama explosión de supernova, y produce inmensas nubes de gases en expansión, que son las capas más externas de la estrella arrojadas al espacio.

Pero la estrella deja tras de sí una huella más lábil de su existencia: con la explosión, su núcleo sufre lo que se llama un colapso gravitatorio completo, durante el cual toda la masa que queda se agrega en una esfera de dimensiones extremadamente compactas y de una densidad igual a 10.000 veces la del núcleo atómico. Se trata, en realidad, de una masa equivalente más o menos, a 10 veces la del Sol, concentrada en una esfera de pocos kilómetros de diámetro. Se forma de este modo un agujero negro.

La distorsión del espacio-tiempo

Los agujeros negros representan un formidable laboratorio natural en el cual los científicos pueden verificar las hipótesis más avanzadas de la física teórica. Según la teoría de la relatividad general, las leyes de la física están influidas por el campo gravitatorio local.

· El paso del tiempo se produciría con ritmos diversos en presencia de campos gravitatorios de diferente intensidad. Por ejemplo, el tiempo transcurriría más lentamente en las proximidades de un agujero negro que del Sol.

· El espacio en torno al agujero negro se vería distorsionado. Así, el camino más corto entre dos puntos en las cercanías de un agujero negro no sería la línea recta, sino una curva que viene determinada por su masa.

¿Qué hay en el interior de un agujero negro?

Se trata de una pregunta que, durante mucho tiempo, quizás para siempre, quede sin respuesta exacta.

Las condiciones físicas en el interior de un agujero negro son tan diferentes de cualquier realidad reproducible de forma experimental, que harán que cualquier tipo de previsión resulte muy osada. Por este motivo, surgen muchas teorías que es difícil confirmar o desmentir.

Entre las más audaces, cabe mencionar la hipótesis según la cual los agujeros negros, por el hecho de distorsionar de una manera tan sensible el espacio y el tiempo, representan una especie de punto de paso entre dimensiones diferentes. En particular, si se penetrara en uno, se saldría en otro agujero negro y, por tanto, en otro punto diferente del espacio-tiempo. Por esto, hay quien abriga la convicción de que los agujeros negros pueden constituir un medio para viajar por el espacio a velocidades instantáneas o, incluso, viajar en el tiempo. Naturalmente, en estos casos resulta bastante difícil establecer un límite exacto entre la especulación teórica y la fantasía.

En base a la física, la hipótesis más creíble que conocemos es que cualquier objeto que se precipitase a un agujero negro, quedaría destruido por su inmenso campo gravitatorio.


Agujeros Negros por el profesor Don Daniel Osuna (GGTT Aplicaciones Educativas Multimedia a la Física y Química de Secundaria) IES “Antonio Mª Calero” con motivo del AÑO INTERNACIONAL DE LA ASTRONOMÍA