Cavendish

1.       Describe brevemente qué es la Royal Society, cuáles son sus objetivos principales, cuáles han sido sus logros más importantes a lo largo de la historia y qué otros científicos han formado parte de ella.

Es la sociedad científica más antigua del Reino Unido y una de las más antiguas de Europa. Se fundó en 1660, aunque ya había científicos que se reunían desde hacía varios años antes. Sus principales objetivos son el impulso de la investigación científica y la difusión del conocimiento para beneficio de la humanidad. Algunos de sus miembros más famosos figuran Isaac Newton, Charles Darwin, Benjamin Franklin, Albert Einstein, Robert Hooke y Stephen Hawking. Actualmente cuenta con más de 1500 miembros, entre ellos 75 Premios Nobel e integrantes de la familia real británica. Han ganado varios premios, entre los cuales está el Príncipe de Asturias de Comunicación y Humanidades. Además, poseen varias medallas:

·         Medalla Buchanan, para las ciencias médicas.

·         Medalla Copley, para la biología.

·         Medalla Darwin, en los campos de la evolución y diversidad biológica.

·         Medalla Gabor, para la ingeniería genética.

·         Medalla Hughes, en el campo del electromagnetismo.

·         Medalla Leverhulme, en torno a la ingeniería química.

·         Medalla Royal, para las dos más importantes contribuciones para el adelanto de conocimiento natural.

·         Medalla Rumford, por investigaciones científicas excelentes en el campo de las propiedades térmicas u ópticas de la materia.

·         Medalla Sylvester, en el campo de las matemáticas.

·         Medalla del rey Carlos II, otorgada sólo en tres ocasiones a jefes de estado no británicos que hayan contribuido enormemente al desarrollo científico de sus países.

2.       Cavendish midió la composición química del aire. Realiza un diagrama de sectores con una hoja de cálculo que incluya los gases más importantes por su abundancia y compara tus resultados con los del libro. Investiga qué es el flogisto y por qué cayó en desuso.

En el libro, los valores que midió Cavendish son bastante parecidos a los que tenemos en la actualidad. Por ejemplo, el oxígeno es el 20,833 % del aire según él, pero en la actualidad sabemos que es el 20,95 %. Teniendo en cuenta los avances tecnológicos que han surgido desde que midió la composición química del aire, hizo un muy buen trabajo.

El flogisto es la sustancia hipotética que explicaba la combustión antes del descubrimiento del oxígeno. Supuestamente, todos los cuerpos inflamables contenían flogisto y el proceso de combustión consistía en la decadencia de esta sustancia. Esta teoría fue postulada en 1667 por Johann Becher. Lavoisier realizó un experimento que no resultó como la teoría del flogisto explicaba. Lavoisier interpretó correctamente la combustión y la atribuyó al oxígeno y descartó la idea del flogisto. Con Lavoisier, el resto de los químicos abandonaron esta teoría y empezaron apoyar la teoría en la que la combustión está basada en el oxígeno.

3.       Cavendish realizó importantes descubrimientos de Química. Investiga sobre las propiedades del Hidrógeno y sobre la composición química del agua.

Propiedades del hidrógeno:

·         Es un no metal  por lo que es un mal conductor de la electricidad y del calor

·         Como todos los no metales, no tiene lustre ni se puede aplanar ni estirar por su fragilidad

·         Su estado natural es el gaseoso

·         Aspecto incoloro

·         Su número atómico es 1 y su número másico es 1,00794 u

·         Su símbolo es H

·         Su punto de fusión es -258,125 ºC

·         Su punto de ebullición es -251,882 ºC

El agua (H₂O) está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos mediante sendos enlaces covalentes, por lo que las moléculas tienen una forma triangular plana. Los átomos están separados entre sí por 0,96 Angstroms (aprox. un nanómetro). El ángulo que forman sus líneas de enlace es de 104,45 º. El agua se comporta como un dipolo (dos regiones con una cierta carga eléctrica, una positiva y otra negativa). Esto se debe a que el hidrógeno y el oxígeno son muy distintos vistos desde la electronegatividad.

4.       ¿Qué es el calor específico de una sustancia?

Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad. Se representa por la letra ‘’c’’.

c=C/m donde m es la masa de la sustancia y C la capacidad calorífica.

En el SI el calor específico se expresa en julios por kilogramo por kelvin (J·kg^-1·K^-1).

5.       ¿Qué es la Ley de Coulomb? Realiza una comparativa, señalando analogías y diferencias que encuentres entre esta ley y la Ley de Gravitación Universal.

La Ley de Coulomb es la constante de proporcionalidad que depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas. Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa.

El valor de la constante de proporcionalidad k es aproximadamente 9·10⁹ Nm²/C² en el SI.

En el aspecto formal, la Ley de Gravitación Universal es igual que esta ley, sin embargo existen algunas diferencias:

·         La Ley de Coulomb es para cargas eléctricas y la ley de Newton es para masas.

·         En la LGU, las masas son siempre positivas, lo que determina que la fuerza gravitacional siempre será de atracción. En la Ley de Coulomb, la fuerza eléctrica es de atracción solamente entre cargas de signo distinto.

·         La constante k es mucho más grande comparada con la constante gravitacional G. Esto quiere decir que la fuerza eléctrica es más intensa que la gravitacional.

6.       ¿Qué es un condensador eléctrico? ¿Serías capaz de fabricar uno con material casero?

Un condensador es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica, para liberarla posteriormente. Para almacenar la carga eléctrica utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico. Estas placas son las que se cargan eléctricamente cuando está conectado a una batería o fuente de tensión. Las placas se cargan con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos (una + y otra -). Una vez cargado, hay entre las dos placas una tensión, está preparado para soltar esta carga cuando esté conectado a un receptor de salida.

Sería fácil construir un condensador en casa. Lo único que haría falta serían un bote de plástico, papel de aluminio, unas gomas elásticas, cables, un tornillo, una batería y un voltímetro. Desafortunadamente, no teníamos algunos de los materiales así que no pudimos hacer el experimento.

7.       ¿Cómo funciona un termómetro? ¿Qué tipos de escalas térmicas existen?

El termómetro es un instrumento diseñado para medir la temperatura. Funciona respetando la dilatación térmica del metal. Algunos metales se dilatan cuando son expuestos al calor, y el mercurio (Hg) es muy sensible a estas temperaturas, por lo que los termómetros están generalmente fabricados con este material. Cuando el mercurio en el interior del termómetro recibe calor, éste experimenta una dilatación que hace que recorra el tubo del termómetro en el que está contenido. Así, cuando el mercurio atraviesa la escala numérica, podemos medir la temperatura.

La mayoría de los lugares del mundo utilizan la escala Celsius (ºC), que está en grados centígrados. Sin embargo hay más escalas, como la escala Farenheit (ºF), la escala Kelvin (K) o grado Réaumur (ºR).

8.       ¿Qué es el centro de gravedad de un cuerpo? Diseña tu propia experiencia y grábala en video.

Es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas masas materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo. En otras palabras, el centro de gravedad de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.

9.       Haz una descripción del experimento de Cavendish y contesta a la siguiente pregunta: ¿por qué Cavendish no podría medir desde la sala donde se encontraba la balanza de torsión?

El experimento de Cavendish consiste en dos esferas pequeñas, cada una de masas "m" fijas a los extremos de una barra horizontal atada al techo mediante un largo hilo. Cuando dos grandes esferas, cada una de masa "M", se colocan cerca de las esferas más pequeñas, la fuerza de atracción entre las esferas pequeñas y grandes hace que la barra gire y gire el hilo de suspensión en una nueva posición de equilibrio. Se mide el ángulo al cual gira la barra, por medio de la desviación de un haz luminoso que se refleja en un espejo unido al hilo. Además de proporcionar el valor de G, los experimentos muestran que la fuerza es atractiva, proporcional al producto m·M e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de masas de las esferas.

Cavendish no pudo medir desde la misma sala donde se realizó en el experimento porque él también atraería a las masas y él sería atraído por las masas, lo que causaría perturbaciones y el valor de G sería distinto.

10.   Investiga por qué no es buena idea utilizar materiales como el hierro o el acero para realizar el experimento. ¿Qué es el magnetismo? ¿qué otros materiales evitarías en caso de diseñar la experiencia?

No es buena idea utilizar estos materiales porque tienen propiedades magnéticas. El magnetismo es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Esto quiere decir que si se hubiesen usado estos materiales, además de la fuerza de atracción gravitacional, hubiesen sufrido atracción o repulsión por sus propiedades magnéticas.