MODELOS ATOMICOS

 Se conoce como modelos atómicos a las distintas representaciones gráficas de la estructura y funcionamiento de los átomos. Los modelos atómicos han sido desarrollados a lo largo de la historia de la humanidad a partir de las ideas que en cada época se manejaban respecto a la composición de la materia.

FUERZA MAGNETICA ENTRE CARGAS Y CONDUCTORES. LA ELECTROMECANICA.

 La fuerza magnética o fuerza electromagnética es la parte de la fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas con carga eléctrica, como los electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes son un efecto de la fuerza magnética entre cargas en movimiento pololiatoco. Esto es porque en el interior de los imanes existen micro corrientes que dan lugar a líneas de campo magnético cerradas, que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida otro polo.

EL CAMPO MAGNÉTICO

 Un campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta fuente puede ser un imán, una carga en movimiento o una corriente eléctrica (muchas cargas en movimiento). Siempre que exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor, es decir, un campo de fuerzas magnéticas. Fuera de este campo no hay efectos magnéticos.

Una característica fundamental de los los campos magnéticos es que son dipolares: poseen un polo Norte y un polo Sur, a los que también se les dice polo positivo y polo negativo.

LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

¿Qué es la resistencia?

La resistencia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un circuito eléctrico.

La resistencia se mide en ohmios, que se simbolizan con la letra griega omega (Ω). Se denominaron ohmios en honor a Georg Simon Ohm (1784-1854), un físico alemán que estudió la relación entre voltaje, corriente y resistencia. Se le atribuye la formulación de la ley de Ohm.

Todos los materiales resisten en cierta medida el flujo de corriente. Se incluyen en una de dos amplias categorías:

Conductores: materiales que ofrecen muy poca resistencia, donde los electrones pueden moverse fácilmente. Ejemplos: plata, cobre, oro y aluminio.

Aislantes: materiales que presentan alta resistencia y restringen el flujo de electrones. Ejemplos: goma, papel, vidrio, madera y plástico.

Conductores/aislantes

El alambre de oro sirve como un excelente conductor.

Normalmente, se toman las mediciones de resistencia para indicar las características de un componente o un circuito.

Cuanto mayor sea la resistencia, menor será el flujo de corriente. Si es anormalmente alta, una causa posible (entre muchas) podrían ser los conductores dañados por el fuego o la corrosión. Todos los conductores emiten cierto grado de calor, por lo que el sobrecalentamiento es un problema que a menudo se asocia con la resistencia.

Cuanto menor sea la resistencia, mayor será el flujo de corriente. Causas posibles: aisladores dañados por la humedad o un sobrecalentamiento.

Muchos componentes, tales como los elementos de calefacción y las resistencias, tienen un valor de resistencia fijo. Estos valores se imprimen a menudo en las placas de identificación de los componentes o en los manuales de referencia.

Cuando se indica una tolerancia, el valor de resistencia debe encontrarse dentro de la gama de la resistencia especificada. Cualquier cambio significativo en un valor de resistencia fijo generalmente indica un problema.

EL CAMPO ELÉCTRICO

 Un campo eléctrico es un campo físico o región del espacio que interactúa con cargas eléctricas o cuerpos cargados mediante una fuerza eléctrica. Su representación por medio de un modelo describe el modo en que distintos cuerpos y sistemas de naturaleza eléctrica interactúan con él.

Dicho en términos físicos, es un campo vectorial en el cual una carga eléctrica determinada (q) sufre los efectos de una fuerza eléctrica (F).

Estos campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables, como lo demostraron los experimentos de los científicos británicos Michel Faraday y James C. Maxwell.

Por esa razón, los campos eléctricos, en las perspectivas físicas contemporáneas, se consideran junto a los campos magnéticos para formar campos electromagnéticos.

LAS FORMAS DE ELECTRIZACIÓN Y LA CARGA ELÉCTRICA

Formas de electrización

Existen tres formas básicas de modificar la carga neta de un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de la carga, que nos dice que la carga eléctrica no se crea ni se destruye, solamente se transfiere de un cuerpo a otro.

Electrización por frotamiento o fricción: 

Cuando frotamos un cuerpo con otro cuerpo pueden pasar cargas eléctricas (electrones) de un cuerpo al otro. Uno queda cargado positivamente (el que pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana electrones). En la electrización por fricción, el cuerpo menos conductor saca electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado negativamente, y el que pierde electrones queda cargado positivamente.

Electrización por contacto:

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.

Electrización por inducción:

Al acercar un cuerpo cargado (inductor) a un conductor neutro, los electrones de este último se mueven de tal manera que se alejan o aproximan al cuerpo cargado siguiendo la regla fundamental de la electrostática, de tal manera que el conductor queda inducido. Supóngase que manteniendo el inductor fijo en su posición dada conectamos a tierra, mediante un hilo metálico, el conductor que enfrió la inducción electrostática.

Esta conexión hará que los electrones libres pasen de la tierra hacia el conductor. Estos electrones neutralizan la carga positiva que se localiza en el extremo B del conductor. Si deshacemos la conexión a tierra y enseguida alejamos el inductor, la carga negativa inducida que se encontraba acumulada en el extremo A, se distribuirá por la superficie de dicho conductor.

El conductor adquirió así carga negativa, es decir, carga de signo contrario al de la carga del inductor. Este, a su vez, no perdió ni recibió carga alguna durante el proceso. Esta forma de electrizar un cuerpo conductor se denomina electrización por inducción.

Carga eléctrica

Se llama carga eléctrica a una propiedad de la materia que está presente en las partículas subatómicas y se evidencia por fuerzas de atracción o de repulsión entre ellas, a través de campos electromagnéticos.

 

EL TELESCOPIO

Que es un telescopio

 Un telescopio es un instrumento óptico desarrollado con el fin de observar objetos lejanos, a través del manejo de la luz y de sus propiedades. Es una herramienta fundamental para el estudio de la Astronomía, y uno de los que más profundamente revolucionó la concepción del universo que tiene el ser humano.

Su funcionamiento obedece al principio de la magnificación de las imágenes, o sea, a la alteración de los patrones de la luz visible para agrandar lo observado, del mismo modo que funcionan los binoculares, sólo que mucho más potentemente. Para ello, emplea lentes convergentes de tipo convexo, a través de los cuales refracta la luz proveniente de aquello que deseamos ver.

La invención del telescopio (óptico) se atribuye al fabricante de lentes germano Hans Lippershey (1570-1619), primero en diseñar el artefacto, y al célebre científico italiano Galileo Galilei (1564-1642), quien con tan sólo leer la descripción del primer telescopio creó el suyo propio en 1609.

Características del telescopio

Los telescopios pueden tener diversos tamaños, desde instrumentos personales de aficionado hasta enormes instalaciones en los observatorios internacionales. En todos los casos, sin embargo, sus parámetros más importantes son:

Lente objetivo. 

Distancia focal.

Magnitud límite. .

Aumentos. 

TIPOS DE TELESCOPIOS

Existen diversos tipos de telescopios, tales como:

Telescopio refractor. Opera como un sistema óptico centrado, captando las imágenes de objetos lejanos mediante un conjunto de lentes convergentes, que distorsionan la luz que los atraviesa, según el principio de la refracción de la luz.

Telescopio reflector. El diseño de estos telescopios proviene del mismísimo Isaac Newton, y su nombre se debe a que, en lugar de emplear lentes para conducir la luz, usan espejos. Generalmente emplean dos de ellos: uno primario y otro secundario, logrando así un buen balance entre apertura, calidad y costo del aparato.

Telescopio catadióptrico. Este tipo es el resultado de la mezcla de los dos anteriores, es decir, emplea tanto espejos como lentes ópticas, de acuerdo al llamado Sistema Schmidt-Cassegrain. Algunos llegan a emplear tres espejos, en lugar de dos.

Partes del telescopio

Objetivo. El lente final del telescopio, por donde ingresa primero la luz, tal y como en las cámaras fotográficas.

Ocular. El lente amplificador que lleva la imagen directo hacia el ojo.

Lente de Barlow. Lente que permite magnificar la imagen observada, duplicándola o triplicándola dependiendo del sistema óptico en que se encuentre.

Filtro. Pequeños accesorios que permiten mejorar la observación, opacando levemente la imagen observada al posicionarlos frente al ocular.

Montura. El soporte físico del telescopio, cuando se trata de grandes tamaños.

Trípode. Elementos estabilizadores del telescopio (especialmente los más pequeños).

EL MICROSCOPIO

 Un microscopio es un instrumento que se utiliza para ampliar objetos pequeños. Algunos microscopios incluso se pueden usar para observar un objeto a nivel celular, lo que permite a los científicos ver la forma de una célula, su núcleo, las mitocondrias y otros orgánulos

Este instrumento fue inventado por Zacharias Janssen en el año 1590. El descubrimiento de este instrumento fue importantísimo, principalmente por sus aportes en la investigación médica. En 1665 apareció la investigación realizada por William Harvey sobre la circulación sanguínea, al analizar los capilares sanguíneos. En 1667, Marcello Malpighi, biólogo italiano, fue el primer investigador en estudiar tejidos vivos gracias a la observación a través del microscopio.

Partes del microscopio

Las diferentes partes que componen un microscopio comúnmente, son:

Lente ocular. Es donde coloca el ojo de la persona observadora. Esta lente puede aumentar la imagen entre 10 a 15 veces su tamaño.

Cañón. Se trata básicamente de un tubo alargado de metal cuyo interior es negro, sirve como sostén al lente ocular y al lentes objetivos.

Lentes objetivos. Es un grupo de 2 o 3 lentes ubicados en el revólver.

Revólver. Es un sistema que en su interior contiene a los lentes objetivos, puede tener un sistema de giro que permite el intercambio de estos lentes.

El tornillo macrométrico. Es una perilla que al girarla actúa acercando o alejando al objeto que se está observando.

El tornillo micrométrico. Es lo que permite afinar y enfocar correctamente la imagen. Haciéndola más clara.

La platina. Se trata de una plataforma de pinzas, es donde se coloca al objeto o a la preparación que se desea observar.

El diafragma. Sirve para regular la cantidad de luz que pasa a través del objeto en observación.

El condensador. Sirve para concentra el haz luminoso en la preparación u objeto.

Fuente luminosa artificial. Dirige luz hacia la platina.

ECUACIÓN DE UNA LENTE DELGADA

 Formación de imágenes mediante lentes delgadas

Para determinar dónde se forma la imagen por medio de una lente, según Tippens (2011) se empleará el método de trazado de dos o más rayos a partir de algún punto del objeto y se utilizará el punto de intersección como la imagen del punto seleccionado; se considera que la desviación del rayo que pasa por una lente delgada sucede en un plano a través del centro de la lente. Recuérdese que una lente tiene 2 focos, uno del lado de incidencia del rayo y otro en el lado opuesto.(p. 701). Se considerará el trazo de tres rayos principales haciendo referencia a las figuras 16.1 y 16.2. Se describe el trazo de cada rayo, según Tippens (2011), a continuación:

Rayo 1. Es un rayo paralelo al eje que pasa por el segundo punto focal F2 de una lente convergente o que parece provenir del primer punto focal F1 de una lente divergente.

Rayo 2. Un rayo que pasa por el primer punto focal F1 de una lente convergente o avanza hacia el segundo punto focal F2 de una lente divergente se refracta paralelamente al eje de la lente.

Rayo 3. Un rayo que pasa por el centro geométrico de una lente no se desvía.

Lente delgada

Traducción del inglés-En óptica, una lente delgada es una lente con un grosor despreciable en comparación con los radios de curvatura de las superficies de las lentes. Las lentes cuyo grosor no es despreciable a veces se denominan lentes gruesas.

LENTES CONVERGENTES Y DIVERGENTES

 LENTES CONVERGENTES

son aquellas cuyo espesor va disminuyendo del centro hacia los bordes. Los rayos de luz llegan a la lente desde un objeto de manera paralela. La lente hace unirse en un solo punto llamado foco principal.

En una lente convergente (izquierda), los rayos que llegan paralelos al eje óptico convergen en un punto, denominado foco imagen o simplemente foco.

 LENTES DIVERGENTES

En una lente divergente (derecha), los rayos que llegan paralelos al eje óptico divergen al salir de la lente, pero las prolongaciones de estos rayos se cortan en el foco.

Estas lentes refractan los rayos de luz que llegan a ellas de manera que se separan entre ellos o, dicho de otro modo, divergen. En este caso, el foco principal es aquel del cual provenían los rayos de luz. Estas lentes forman una imagen virtual de los objetos, que es más pequeña que en la realidad.

LA DIFRACCIÓN Y LA POLARIZACIÓN

 LA DIFRACCIÓN

La difracción sucede cuando las ondas de la luz se difunden alrededor de un objeto. La luz blanca que emana de un pequeño orificio o rendija estrecha, practicado en un objeto y se recoge el haz de luz sobre una pantalla puede mostrar bordes coloreados por este fenómeno.

Observaron que cuando la luz pasa a través de una abertura (rendija u orificio) u obstáculo de tamaño comparable a las dimensiones de la longitud de onda, los haces de luz no sólo se ensanchan más allá de la sombra geométrica del obstáculo; también surge una serie de bandas claras y oscuras alternadas en torno a ella; este fenómeno es característico de las ondas y recibe el nombre de difracción.

LA POLARIZACIÓN

Las ondas electromagnéticas de la luz vibran en muchas direcciones. Normalmente, todas las ondas alcanzan el ojo. Un filtro polarizador colocado en una lente hace que las ondas vibren solo en una dirección a través de la lente para llegar al ojo; cualquier otro tipo de ondas luminosas es absorbida por el filtro.

Polarización de la luz1

La luz que vemos no es polarizada, debido a que los fotones se emiten de forma aleatoria; sin embargo, la luz polarizada está formada por fotones individuales cuyos vectores de campo eléctrico están todos alineados en la misma dirección. La luz láser, si es polarizada, porque sus fotones se emiten coherentemente.

LA REFLEXIÓN Y LA REFRACCIÓN

 La reflexión y la refracción de la luz son dos fenómenos físicos que puede experimentar un rayo de luz.

LA REFLEXIÓN

En la reflexión, el rayo de luz rebota sobre una superficie.

Existen dos leyes

Primera ley: establece que el rayo de luz incidente, el rayo de luz reflejado y la normal, se ubican en el mismo plano.

Segunda ley: establece que el ángulo del rayo de luz incidente es igual al rayo de luz reflejado

LA REFRACCIÓN

En la refracción el rayo de luz que pasa de un medio a otro cambia su ángulo de propagación.

En todo fenómeno de refracción de la luz, participan los siguientes elementos:

Rayo incidente: rayo de luz que llega a la superficie entre ambos medios;

Rayo refractado: rayo que se desvía cuando la onda luminosa atraviesa la superficie;

Línea normal: línea imaginaria perpendicular a la superficie, establecida a partir del punto en que Ambos rayos coinciden;

Ángulo de incidencia: ángulo que se produce entre el rayo incidente y la línea normal. Se expresa con el símbolo θ1;

Ángulo de refracción: es el ángulo que se produce entre el rayo refractado y la línea normal. Se expresa con el símbolo θ2.

ÓPTICA ONDULATORIA Y GEOMETRICA

 OPTICA ONDULATORIA

Es la rama de la óptica que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo.

Se ocupa de las propiedades ondulatorias y de fenómenos de la luz, como la interferencia y la difracción.

OPTICA GEOMETRICA

Es un modelo simple de la luz, que la trata como rayos que viajan en linea recta; suponiendo que la luz viaja en rayos y puede reflejarse en los limites entre medios ópticos.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y LA LUZ

 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

La radiación electromagnética es una de muchas maneras como la energía viaja a través del espacio. El calor de un fuego que arde, la luz del sol, los rayos X que utiliza tu doctor, así como la energía que utiliza un microondas para cocinar comida, son diferentes formas de la radiación electromagnética.

El campo eléctrico, en naranja y el magnético, en verde, son perpendiculares entre si y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación, indicada por el vector azul. Ambos constituyen una onda electromagnética.

LA LUZ

Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas capaces de excitar la retina humana y crear la sensación de visión. 

 

CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

 LAS ONDAS SE CLASIFICAN 

SEGUN SU DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN

Ondas transversales:

Es aquella que presenta una magnitud vectorial con oscilaciones en dirección perpendicular respecto a la dirección de propagación. Esta característica permite diferenciarlas de las ondas longitudinales, que oscilan en la misma dirección que el desplazamiento de la onda.

Ondas longitudinales:

Es aquella que se ubica o se desarrolla en la dirección o el sentido de la longitud. la propagación de una onda en un medio se vincula a la vibración que genera en las partículas de dicho medio. 

SEGUN EL MEDIO DE PROPAGACIÓN

Ondas mecánicas:

Las ondas mecánicas avanzan a través de un medio elástico, cuyas ondas oscilan en torno a un punto fijo. El medio en cuestión puede ser gaseoso, liquido o sólido. 

Ondas electromagnéticas:

Las ondas electromagnéticas se crean como resultado de las vibraciones entre un campo eléctrico y un campo magnético. A su vez, están compuestas por los llamados campos eléctricos y magnéticos oscilantes. 

SEGUN EL NUMERO DE DIMENSIONES

Ondas unidimensionales:

Son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dimensión del espacio,como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección sus frentes de onda son planos y paralelos. 

Ondas bidimensionales:

Son ondas que se propagan en dos dimensiones. pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales.  

Ondas tridimensionales:

Son ondas que se propagan en tres direcciones. Se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional.  

SEGUN SU PERIODICIDAD

Ondas periódicas:

Son un conjunto de pulsos que son emitidos a intervalos iguales de tiempo. Es decir en cada periodo se provoca una perturbación idéntica a la anterior.

 

Ondas no periódicas:

La perturbación periódica local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal la perturbación que las origina se da aisladamente, o en el caso de que se repita las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes.