Semana14 Fisica nuclear

Fisica nuclear

Preguntas:

1.  ¿Qué estudia la Física nuclear? 

Estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos.

Se define como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas. 

2.  ¿Cómo está conformado un núcleo atómico? 

Está conformado por protones y neutrones, se encuentran unidos por la interacción nuclear.  

3. ¿Qué tipos de energías se generan de los núcleos atómicos? 

Energías:

·luminosa

·nuclear

·química

·radiante

·térmica

·eléctrica

 4. ¿Qué es una central nuclear? 

Es una central termoeléctrica en la actúa como caldera un reactor nuclear

   

5. En qué consiste una fisión nuclear? 

Consiste en el bombardeo de partículas subatómicas al uranio, trayendo como consecuencia la fisión del átomo y con este la de los demás átomos adyacentes, al bombardeo en reacción en cadena. 

  

6. ¿En que consiste una fusión nuclear?

La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado.Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía (relacionadas mediante la fórmula E = mc2), aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por tanto es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada, en un gramo de materia hay millones de átomos, con lo que con una pequeña cantidad de combustible proporciona mucha energía.No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando uan energía de 17,6 MeV.Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

 

Las emisiones radiactivas

Material: Piedras de Rio, volcánica, mármol, organismo vivo, contador de partícula tipo Geiger.

Procedimiento.

-       Colocar cada uno de los materiales a una distancia de tres centímetros, frente al detector de partículas, accionar el contador de partículas y medir las partículas emitidas por el objeto durante un minuto, tabular y graficar los datos para  cada material.

Material	Mediciones Cuentas Por Minuto
Piedra	Equipo 1	2	3	4	5	6	Promedio
De Rio	16	22	24	12	22	25	20.16
Volcánica	23	22	25	20	23	21	22.33
Mármol	20	20	20	15	22	27	20.66
Organismo vivo	27	19	22	31	21	23	20.33

Gráfica:

Material

Mármol

Piedra volcánica

Piedra de río

Organismo vivo

  Radioisótopos

 1. ¿Qué son los Isotopos radiactivos?

Son aquellos elementos que se encuentran en la tabla periódica y que tienen el mismo número atómico, pero distinta masa atómica.  

2. ¿Cómo se generan los isotopos radiactivos artificiales? 

Los radioisótopos sintéticos son isótopos radiactivos que no se encuentran de forma natural en la tierra porque se crean mediante reacciones nucleares.

3. ¿Cuáles son los isotopos radiactivos más usados en México? 

Isótopo del hidrógeno: deuterio, tritio.

Isotopo del carbono 14, y el oxígeno.  

4. ¿Cuáles son las aplicaciones principales de los isotopos radiactivos? 

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Aplicaciones medicas:

-Radiodiagnóstico.

-Radioterapia.

Rayos x

Aplicaciones en la agricultura y la alimentación:

las prácticas más habituales es la irradiación de las semillas para producir mutaciones en sus genes, dando lugar a variantes genéticas de cultivos con alto rendimiento y una mayor resistencia a las enfermedades. 

5.¿Qué es el ININ? ¿Cuáles son las principales actividades del ININ?

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Es el instituto nacional de investigaciones  nucleares.

El ININ realiza investigación y desarrollo en el area de la ciencia y la tecnología nucleares y proporciona servicios especializados y productos a la industria en general y a la rama medica en particular. 

6.  ¿Que estudia la  Física Solar?

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Es el campo de la física que estudia los fenómenos solares, su importancia y aprovechamiento de la energía solar.

La  tierra está inmersa en la atmosfera externa ionizada que escapa supersónicamente del sol.

 

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Material: celda solar, termómetro (dos), vaso de precipitados de 500 ml, de motor eléctrico, maquetas de horno solar, casa solar.

-       Procedimiento:

-    Colocar la celda solar sobre el techo de la casa de la maqueta solar, conectar las termínales del motor eléctrico a las termínales positiva y negativa de la celda solar, con el espejo reflejar la energía solar sobre la celda solar, observar y escribir los resultados.

-    Colocar 250 ml de agua dentro del horno solar, medir la temperatura inicial, y colocar el horno a la fuente de energía solar, hacer mediciones de la temperatura del agua cada cinco minutos, una lectura por equipo .Simultáneamente:

-    Colocar 250 ml de agua dentro del vaso de precipitados, medir la temperatura inicial, y colocar el horno a la fuente de energía solar, hacer mediciones de la temperatura del agua cada cinco minutos, una lectura por equipo, tabular y graficar los datos, comparar los resultados obtenidos y obtener conclusiones.

Equipo   tiempo	Horno solar Temperatura oC	Vaso de precipitados Temperatura oC
1            inicio	-	-
2            5 min	-	-
3           10 min	-	-
4        15 min	-	-
5        20 min	-	-
6        25 min	-	-

Recapitulacion: 

El martes el profesor reviso la tarea de cada semana y después hicimos una actividad que consistía en medir la radioactividad en distintos tipos de piedras y en un compañero de clase.

El jueves se quería realizar una actividad pero no se contaba con el material necesario entonces hicimos una más sencilla

Y con un espejo lográbamos hacer un rayo de luz que producía fotones y movía un rehilete.

 Actividad:

Equipo	Elemento	Protones adicionados	Resultado tiempo de vida media
1	H	5	320
2	He	1	760 años
3 4	Ne Ca	2 2	32 meses
5	Fe	3	44 días
6	Ag	0	Natural

 

Semana 13 Modelo de Bohr

6.4 Modelo atómico de Bohr.
6.5 Naturaleza dual de la materia: electrones, núcleos y partículas elementales
6.6 Límites de aplicabilidad de la mecánica clásica y origen de la física relativista.

Modelo atómico de Bohr de los elementos

Modelo atómico de Bohr de los elementos

Naturaleza dual de la materia: electrones, núcleos y partículas elementales

Material: Tubo de Crookes, tubo de pantalla, tubo de rehilete, imán, fuente de poder o Bobina de Tesla.

Procedimiento:

- Colocar sobre su base el Tubo de Crookes

- Conectar la bobina de Tesla a la corriente eléctrica.

-Conectar la bobina de Tesla al borne inferior del Tubo de Crookes.

- Se repite el procedimiento para el Tubo de pantalla y el rehilete. Con cuidado acerca a la parte superior e inferior de los tubos el imán

Modelo atómico de Bohr

	Elemento Nombre	Símbolo	Numero de electrones	Modelo Atómico de Bohr
1	Hidrogeno	H	1
2	Helio	He	2
3	Litio	Li	3
4	Berilio	Be	4
5
6	Carbono	C	6
7	Nitrógeno	N	7
8	Oxígeno	O	8
9
10	Neon	Ne	10
11	Sodio	Na	11
12	Magnesio	Mg	12
13	Aluminio	Al	13
14	Silicio	Si	14
15	fosforo	P	15
16	Azufre	S	16
17	Cloro	Cl	17
18	Argón	Ar	18
19	Potasio	K	19

F2Semana 13 jueves

6.7 Postulados de la relatividad especial y sus consecuencias.

6.8 Equivalencia entre la masa y la energía y sus consecuencias prácticas.

6.9 Evolución de la ciencia.

Preguntas	¿Qué dice la teoría de la relatividad especial?	¿Cuáles son los postulados de la relatividad especial?	¿Cuáles son los modelos matemáticos que representan los postulados?	¿En qué consiste la equivalencia entre la masa y la energía?	¿Cuáles son las consecuencias prácticas de la equivalencia masa-energía?	¿Cómo han evolucionado las ciencias físicas?
Equipo	5	6	3	2	4	1
Respuestas	Trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento.	1.- La observación de un fenómeno físico por más de un observador inercial debe resultar en un acuerdo entre los observadores sobre la naturaleza de la realidad. 2.- La luz siempre se propaga en el vacío con una velocidad constante (c) que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor.	espacio tiempo ds2 = dx2 + dy2 + dz2 ds2 = c2dt2 – (dx+dy2+dz2)	La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein. indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente en mecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado:   En la última fórmula la masa adquiere valor unitario como predeterminado de toda fracción, pudiendo adquirir, tanto la energía como la masa, diversos valores a única condición de que el resultado fuera la velocidad de la luz al cuadrado para que la equivalencia fuera correcta, esto dota la fórmula de cierta libertad de aplicación ya que es independiente de cualquier sistema de unidades, no obstante, actualmente se le aplica el sistema SI (en la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg), aunque Einstein utilizara el CGS. En un Sistema de Unidades Naturales, c adquiere el valor 1 y la fórmula sería: Donde se establece una igualdad entre Energía y Masa sin factor de conversión aparente. En teoría, el factor de conversión debe seguir aplicándose aunque su repercusión en el resultado sea 0.	La energía está dotada de una especie de inercia, y es el equivalente a la materia. La masa de un cuerpo en movimiento aumenta con la velocidad. En consecuencia, para un determinado sistema de referencia inercial, su valor depende del estado del sistema físico y sólo será constante si el sistema físico está aislado. Resulta evidente, además, que la magnitud Energía total es relativa al sistema de referencia.	La ciencia evoluciona en dos ritmos: uno sucesivo, gradual, por acumulación, y otro por rupturas, por revoluciones. Estas sobrevienen cuando la acumulación cuantitativa logra no ser contenida en los paradigmas construidos previamente; entonces hace necesario crear otro. La importancia es que cada revolución (del conocimiento, científica, tecnico-tecnológica), convulsionan sociedades y resuelven, en periodos breves, grandes problemas (de salud, de accesibilidad a recursos, por ejemplo).

Actividad:

Calcular la energía producida por la masa de uranio, en función de la ecuación de Albert Einstein:

(En la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg). 

Equipo	Masa en gramos de uranio	Energía Producida
1	0.001	90*1012J
2	0.002	600,000 J
3	0.003	900,000 J
4	0.004	3.6*1014J
5	0.005	4.5*1014J
6	0.006	5.4X10 14 J

Simulación del experimento de Michelson-Morley y otro simulador:

http://www.elortegui.org.es/ciencia/joomla/datos/2BACHFIS/05moderna.html

Medición de la velocidad de la luz, cambiando el ángulo de rotación en el disco del experimento de Michelson-Morley.

Equipo	Angulo de rotación	Imagen   en el simulador
1	0
2	30
3	60
4	90
5	120
6	150

Dilatación del tiempo. "Simulador de dilatación relativistica del tiempo"

Una nave espacial esta volando a una distancia de 5 horas-luz de la Tierra hasta el planeta Plutón. La velocidad puede ser regulada con el botón superior.

La aplicación demuestra que el reloj de la nave va más lento que los dos relojes del sistema en el que la Tierra y Plutón están en reposo.

Equipo	Velocidad de la luz	Imagen   en el simulador
1	0.4c
2	0.5c
3	0.6 c
4	0.7c
5	0.8000000c
6	0.9c

Recapitulación:

El lunes reviso las indagaciones de la semana 12 y respondimos preguntas sobre estos temas después el profesor nos mostró un aparato desde se podía ver los electrones y como se movían al acercar tu  mano; después realizamos una actividad en donde poníamos los elementos de la tabla periódica según nuestro numero de lista y escribíamos el elemento el símbolo y cuantos electrones tenia.

El jueves reviso las indagaciones de esta semana (13) y respondimos preguntas sobre estos temas hizo de nuevo la actividad donde vimos la velocidad de la luz atraves de un simulador.

El viernes estuvimos buscando la exposición que nos mando el maestro y nunca la encontramos, ni a el, regresamos al salón y lo estuvimos esperando y nada. 

Fin.. (: