viernes, 21 de febrero de 2014

Diodos emisores de luz: Un tesoro escondido

Gorazd Planinšič1 and Eugenia Etkina2

1 University of Ljubljana
2 Rutgers, The State University of New Jersey
Phys. Teach. 52, 94 (2014); http://dx.doi.org/10.1119/1.4862113

LEDs, o diodos emisores de luz, son baratos, fáciles de comprar, y por lo tanto se utilizan comúnmente en la enseñanza de la física como indicadores del paso de la corriente eléctrica o como fuentes de luz (fig. 1). En nuestra opinión los LEDs representan una pieza única de equipo que puede ser utilizado para recoger evidencia experimental, y construir y probar nuevas ideas en casi todas las unidades de un curso de física general (y en muchos cursos avanzados) o bien 

Fig. 1. The LED is eclipsing the incandescent bulb in many ways.
Citation: Phys. Teach. 52, 94 (2014); http://dx.doi.org/10.1119/1.4862113
  • (I) como "cajas negras" que permiten a los estudiantes estudiar ciertas propiedades de un sistema de interés,  
  • (II) como sistemas físicos que permiten a los estudiantes aprender una cantidad asombrosa de la física que por lo general no encuentran en un curso introductorio de física regular, y  
  • (III) como dispositivos no tradicionales que permiten a los estudiantes construir conceptos que son tradicionalmente parte de un curso de física general.

Ver: http://scitation.aip.org/docserver/fulltext/aapt/journal/tpt/52/2/1.4862113.pdf?expires=1393037146&id=id&accname=guest&checksum=0B0B1CDA33E4E5568D9AC3FBD658C2D8

20 expermentos con LED's

¿Existe un tamaño máximo de gotas de agua en la Naturaleza?.

Michael Vollmer[1] y Klaus-Peter Möllmann[1]
   
1 University of Applied Sciences, Brandenburg, Germany
    
Phys. Teach. 51, 400 (2013); http://dx.doi.org/10.1119/1.4820848

En la naturaleza, las gotas de agua pueden tener una gran variedad de tamaños y formas. Pequeñas gotas con diámetros del orden del 5 al 10 micras están presentes en la niebla y las nubes. Estas no están lo suficientemente grandes como para que la gravedad domine su comportamiento. Por el contrario, las gotas de agua que suelen tener tamaños del orden de 1 mm, con tamaños máximos observados en la naturaleza de unos 5 mm de las lluvias tropicales. Los campos eléctricos en la atmósfera dan lugar a tamaños más grandes[1].  Las gotas de lluvia en lluvias naturales no pueden llegar arbitrariamente grandes tamaños. ¿Qué factores regulan el tamaño máximo de las gotas de agua?

ver el siguiente artículo:
 
¿Existe un tamaño máximo de gotas de agua en la Naturaleza?.

martes, 7 de enero de 2014

miércoles, 20 de noviembre de 2013

La Elipse y las Leyes de Kepler.







La elipse u óvalo es una curva cerrada. 
Se dice que fué Menecmo el que descubrió las secciones cónicas y que enseñaba que las parábolas, hipérbolas y elipses eran obtenidas al cortar un cono en un plano no paralelo a su base. También se dice que Menecmo descubrió las secciones cónicas cuando trataba de resolver el problema de la duplicacón del cubo.

Apollonius de Perga fue otro matemático que estudio las cónicas. Poco se sabe de su vida pero su trabajo tuvo una gran influencia en el estudio de las matemáticas. Apollonius escribió libros que introdujeron términos que hasta hoy son conocidos como parábola, hipérbola y elipse.

Esta es su definición clásica: La elipse es una figura que tiene 2 centros llamados focos. La suma de la distancia de cualquier punto de la elipse hacia uno de los focos, más la distancia de ese mismo punto al otro foco, será siempre igual a la misma suma de cualesquier otro punto de la elipse.





  Nidia Olivares Gutierrez

Esta construcción se basa en una técnica sintética mediante la cual se toma un hilo de longitud 2a que queda fijado por sus extremos en ambos focos. 


Manteniendo el hilo tenso, se dibujará la elipse, ya que todo punto P de la figura verifica que su suma de distancias a los focos es constante y vale 2a (por ser la longitud del hilo).
Trazado de una Elipse y elementos principales.
Johannes Kepler y sus Leyes.
En 1594 en Graz (Austria), elaboró una hipótesis geométrica compleja para explicar las distancias entre las órbitas planetarias, que se consideraban circulares erróneamente. Kepler planteó que el Sol ejerce una fuerza que disminuye de forma inversamente proporcional a la distancia e impulsa a los planetas alrededor de sus órbitas. Publicó sus teorías en un tratado titulado
                                                                   

Mysterium Cosmographicum en 1596. Esta obra es importante porque presentaba la primera demostración amplia y convincente de las ventajas geométricas de la teoría copernicana. El sistema de Kepler funcionaba de manera muy aproximada a las observaciones. 
Su fama como matemático, llegó a oidos de Tycho
Brahe quien lo invitó a Praga para que trabajara con él como asistente y calculara las nuevas órbitas de los planetas basándose en sus observaciones. Al morir Tycho, en el año 1601, fue nombrado su sucesor en el cargo de matemático imperial, puesto que ocupó hasta 1612. Al morir dejó a Kepler las observaciones realizadas a lo largo de años y años de estudio, con la esperanza de que éste pudiera demostrar su teoría del Universo. Kepler se sirvió de los trabajos de Tycho para formular sus famosas leyes sobre los movimientos planetarios, que, sirvieron como confirmación de la teoría de Copérnico sobre el sistema solar.
 
Tycho se centró en Marte, con una trayectoria elíptica muy evidente, de otra manera le hubiera sido imposible a Kepler darse cuenta de que las órbitas de los planetas eran elípticas. Inicialmente Kepler intentó el círculo, por ser la más perfecta de las trayectorias, pero los datos observados impedían un correcto ajuste, lo que entristeció a Kepler ya que no podía saltarse un pertinaz error de ocho minutos de arco. Kepler comprendió que debía abandonar el círculo, lo que implicaba abandonar la idea de un "mundo perfecto". De profundas creencias religiosas, le costó llegar a la conclusión de que la tierra era un planeta imperfecto, asolado por las guerras, en esa misma misiva incluyó la cita clave: "Si los planetas son lugares imperfectos, ¿por qué no deben de serlo las órbitas de las mismas?". Finalmente utilizó la fórmula de la elipse, una rara figura descrita por Apolonio de Pérgamo una de las obras salvadas de la destrucción de la biblioteca de Alejandría. Descubrió que encajaba perfectamente en las mediciones de Tycho.
Había descubierto la primera ley de Kepler:
  • Los planetas tienen movimientos elípticos alrededor del Sol, estando éste situado en uno de los 2 focos que contiene la elipse.

Después de ese importante salto, en donde por primera vez los hechos se anteponían a los deseos y los prejuicios sobre la naturaleza del mundo. Kepler se dedicó simplemente a observar los datos y sacar conclusiones ya sin ninguna idea preconcebida. Pasó a comprobar la velocidad del planeta a través de las órbitas llegando a la segunda ley:

  • Las áreas barridas por los radios de los planetas son proporcionales al tiempo empleado por estos en recorrer el perímetro de dichas áreas.

Durante mucho tiempo, Kepler solo pudo confirmar estas dos leyes en el resto de planetas. Aun así fue un logro espectacular, pero faltaba relacionar las trayectorias de los planetas entre sí. Tras varios años, descubrió la tercera e importantísima ley del movimiento planetario:

  • El cuadrado de los períodos de la órbita de los planetas es proporcional al cubo de la distancia promedio al Sol.

Esta ley, llamada también ley armónica, junto con las otras leyes permitía ya unificar, predecir y comprender todos los movimientos de los astros.

Leyes de Kepler

Johannes Kepler, trabajando con datos cuidadosamente recogidos por Tycho Brahe sin la ayuda de un telescopio, desarrolló tres leyes que describen el movimiento de los planetas en el cielo.
1. La ley de la órbita: Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas, con el Sol en uno de los focos.
2. La ley de las áreas: La línea que une un planeta al Sol, barre áreas iguales en tiempos iguales.
3. La ley de los periodos: El cuadrado del periodo de cualquier planeta, es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita.
Las leyes de Kepler fueron derivadas de las órbitas alrededor del Sol, pero de igual manera se aplican a las órbitas de los satélites.

Licencia Creative Commons
La Elipse y las Leyes de Kepler. por Consultoría Editorial Mexicana se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución 3.0 Unported.
Basada en una obra en http://www.astromia.com/biografias/kepler.htm.
Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden encontrarse en http://es.wikipedia.org/wiki/Johannes_Kepler.

jueves, 14 de noviembre de 2013

Respuesta a Comentario de Cesar Pella.

Pregunta:
Buenas tardes, profesor, quisiera saber que formula utilizaría para saber lo siguiente: Cuantas veces pasara un vehículo por un mismo punto, en un lapso de tiempo de 1 hora, sabiendo que su velocidad constante es de 20 Km/h y que cada cuadra de una manzana tiene 100 mts. de largo, en otras palabras la manzana consta de 4 lados de la misma longitud (100 mts cada una). Yo he utilizado la formula: e=velocidad inicial por tiempo + 1/2 de la aceleración x tiempo al cuadrado... para vehículos en movimiento y para vehículos detenidos e=1/2 de la aceleración x tiempo al cuadrado A mi me salen algunos resultados de acuerdo a la velocidad que le imponga, Gracias, por responder mi correo es cpellal@gmail.com en Actividad Experimental Dos Física I (Movimiento Rectilineo Uniforme). 

Respuesta: 
 Diagrama del problema:



Puesto que es Velocidad constante, se debe aplicar :

v=d/t

v= 20 km/hr

Lo que implica que recorre 20 km en 1 hora

la manzana tiene una longitud (d) de d= 400 m = 0.4 km, esto es que la manzana es de 0.4 km de longitud.


de v=d/t, => t=d/v; 
encontramos en que tiempo recorre los 
400 m = 0.4 km
sustituyendo, 

t=(0.4km)/(20 km/hr) = 0.02 hr

Esto es; recorre la manzana en 0.02 hr x 60 min/hr=1.2 min.

Entonces da 1 vuelta a la manzana en 1.2 minutos, por lo que realiza (mediante una regla de tres): 


          1 vuelta en 1.2 min
y dará  x          en 60minutos.  

Resolviendo:

x= (1 vuelta )(60 min)/(1.2 min)=50vueltas. 

Significa que pasa 50 veces por un mismo punto.

Respuesta a Cesar Pella

 

Licencia Creative Commons
Respuesta a problema por Neptalín Zárate Vásquez se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

jueves, 31 de octubre de 2013

Proyecto Alterno: EL DILEMA DE TARZÁN.

Problema difícil para los estudiantes de física introductoria.


Suponga que Tarzán está corriendo hacia una enredadera que cuelga verticalmente de un árbol. Su objetivo consiste en balancearse para saltar a través de un barranco. En qué momento de su (swing) vuelo, Tarzán debe dejar de maximizar sus posibilidades de saltar el barranco (ver fig. 1)?

 
Fig. 1. Tarzan's dilemma.
Citation: Phys. Teach. 51, 456 (2013); http://dx.doi.org/10.1119/1.4824934

Quien tome el reto de este problema, y lo resuelva, obtendrá la calificación de todo el semestre.

Referencia:  http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/tpt/51/8/10.1119/1.4824934

viernes, 18 de octubre de 2013

Geografía: Fuerzas Externas Modeladoras del Relieve

video

 1. Relieve Terrestre.
 Conjunto de irregularidades que presenta la superficie terrestre. Los relieves van cambiando, aunque estos cambios solo se ven en un cierto lapso de tiempo, pues son muy lentos, salvo cuando se producen terremotos o erupciones volcánicas. 

2. Agentes que Modifican el Relieve Terrestre.
 
Su influencia es capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo que son dirigidos hacia el interior, como por ejemplo cuando se aplasta algún objeto, la fuerza externa comprime el objeto.
 
3. Fuerzas Externas.

  • El agua, el viento, la temperatura, y el ser humano son los principales agentes erosivos del relieve, ya que pueden causar separaciones mecánicas y descomposiciones químicas.
  •  Separaciones mecánicas: La diferencia de temperatura entre el día y la noche producen dilatación de las rocas durante el día y contracción durante la noche. Este fenómeno rompe la roca, el agua y el viento también ayudan en la separación de las rocas.
  •  Descomposición química: Este fenómeno obedece a varios factores: el agua disuelve algunos de los componentes de las rocas, como las calizas, y produce cambios, por ejemplo destruye la vegetación.





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Fuerzas Externas Modeladoras del Relieve.
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