Fsica III

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASHSANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y METALURGIAE.A.P. INGENIERA DE MINASELABORACIN DE UN ELECTROSCOPIO CASEROTRABAJO EXPERIMENTALPRESENTADO A LA ASIGNATURA DE FSICA III

AGUIRRE JARA, Vladimir. GARAY JARA, Jonathan Samir. MACEDO FLORES, Romeld.

Huaraz, 03 de Octubre de 2013

INTRODUCCINLa fsica es una de las ms antiguas disciplinas acadmicas, tal vez la ms antigua, ya que laastronomaes una de sus disciplinas. En los ltimos dos milenios, la fsica fue considerada dentro de lo que ahora llamamosfilosofa,qumica, y ciertas ramas de lamatemticay labiologa, pero durante laRevolucin Cientficaen elsiglo XVIIsurgi para convertirse en una ciencia moderna, nica por derecho propio.La fsica no es slo unacienciaterica; es tambin una cienciaexperimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teora pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la fsica, as como su desarrollo histrico en relacin a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a laqumica, la biologay laelectrnica, adems de explicar sus fenmenos.Cientficos e ingenieros dedican gran parte de su tiempo a lo que se conoce como trabajo experimental. Las razones son varias, y entre ellas destaca el hecho de que los experimentos permiten poner a prueba nuevas teoras. Esto no siempre es fcil, pero lo cierto es que hasta que un experimento confirma los resultados predichos por una teora, sta no suele ser completamente aceptada.Por supuesto, en las prcticas de laboratorio de la UNASAM no se va a colaborar a este fin, pero los experimentos que se realicen nos darn la oportunidad de observar directamente cmo funciona el mundo real. Se podr comprobar que lo estudiado realmente ocurre, y todos sabemos que ver siempre deja una mayor huella que simplemente leer.ELABORACIN DE UN ELECTROSCOPIO CASEROI. ELECTROSCOPIOElelectroscopioes un instrumento que se utiliza para establecer si un cuerpo est electrizado y el signo de su carga.El electroscopio consiste en una varilla metlica vertical que tiene unaesferaen la parte superior y en el extremo opuesto dos lminas deoroo dealuminiomuy delgadas. La varilla est sostenida en la parte superior de una caja devidrio transparente con un armazn decobreen contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo de electricidad se repelen, separndose, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsin electrosttica se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las lminas, al perder lapolarizacin, vuelven a su posicin normal.Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga elctrica de un objeto aproximndolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto est cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.Un electroscopio pierde gradualmente su carga debido a laconductividad elctricadel aire producida por su contenido eniones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de uncampo elctricoo se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiacin de fondo en presencia de materialesradiactivos. El electroscopio de hojuelas de oro fue inventado por William Guilbert en 1600.

II. CARGA ELCTRICALacarga elctricaes unapropiedad fsicaintrnseca de algunaspartculas subatmicasque se manifiesta mediantefuerzasde atraccin y repulsin entre ellas. Lamateriacargada elctricamente es influida por loscampos electromagnticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominadainteraccin electromagnticaentre carga y campo elctrico es una de las cuatrointeracciones fundamentalesde lafsica. Desde el punto de vista delmodelo estndarla carga elctrica es una medida de la capacidad que posee una partcula para intercambiarfotones.Una de las principales caractersticas de la carga elctrica es que, en cualquier proceso fsico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no vara en el tiempo.

La carga elctrica es de naturalezadiscreta, fenmeno demostrado experimentalmente porRobert Millikan. Por razones histricas, a los electrones se les asign carga negativa: 1, tambin expresadae. Losprotonestienen carga positiva: +1 o +e. A losquarksse les asigna carga fraccionaria: 1/3 o 2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.En elSistema Internacional de Unidadesla unidad de carga elctrica se denominaculombio(smbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la seccin transversal de un conductor elctrico en un segundo, cuando lacorriente elctricaes de unamperio, y se corresponde con la carga de 6,241509electrones aproximadamente.

III. CARGA ELCTRICA DE LAS PARTCULAS FUNDAMENTALES DEL TOMOLa carga de las partculas fundamentales es:CARGA

PROTN

NEUTRN

ELECTRN

IV. MATERIALESPara la elaboracin de nuestro Electroscopio Casero, utilizaremos los siguientes materiales: Un Frasco de vidrio. 30 centmetros de alambre de cobre o acero. Papel aluminio. Pegamento. Tijera. Pinza o alicate.

V. PROCEDIMIENTOHay varias formas de hacer electroscopios comoexperimentos caseros, nosotros hemos elegido un modelo que es realmente sencillo y muy efectivo a la vez.1 Debemos hacer un pequeo orificio en la tapa del frasco. La tapa no debe ser metlica. En caso que el frasco conseguido no tenga una tapaplstica, debemos de hacer una, con un trozo de cartn o plstico, de lo contrario el metal har que nuestroelectroscopio caserono funcione como debera.2 Tomar un trozo de alambre de cobre o acero de unos 30 cm de largo aproximadamente y construir algo similar a la estructura que se muestra en la figura.

3 Introducir el extremo recto del alambre atravsdel orificio hecho en la tapa.4 Luego, doblaremos la punta del trozo de alambre que va dentro del frasco en forma de gancho, como si fuera un anzuelo.5 Ahora tomaremos un trozo de papel aluminio y cortaremos dos hojuelas de dimensiones similares. Trataremos que no tengan ms de 2 cm de ancho y 4 cm de alto; cuanto ms livianas sean ms sensible ser tuelectroscopio casero.6 Para terminar, tendremos que hacer un pequeo agujero en ambas hojuelas elaboradas, con el objetivo de que queden suspendidas del gancho que armamos. Es importante realizar el agujero ms grande que el dimetro del alambre, de ese modo las hojuelas se movern con mayor libertad y aumentar la sensibilidad del artefacto elaborado.

VI. CMO FUNCIONA EL ELECTROSCOPIO?Como ya vimos en la parte terica del curso, las cargas de igual signo se repelen y las de diferentes signos se atraen. Es decir, si tenemos dos cuerpos cargados con cargas elctricas negativas los mismos se repelern.Lo que sucede es nuestro electroscopio casero as como en un cualquier otro electroscopio es que, al acercar un cuerpo cargado, las lminas se separan. Esto se debe a que el cuerpo cargado atrae las cargas del signo opuesto hacia la parte superior del electroscopio. Es decir, si acercamos un cuerpo cargado negativamente al electroscopio, las cargas positivas del mismo sern atradas hacia la superficie (parte alta del electroscopio casero). De modo que en la parte inferior del mismo (donde estn las hojuelas) quedan cargas negativas. Como vimos, las cargas del mismo signo se repelen. Por lo que al estar ambas lminas cargadas igualmente (mismo signo) se repelen y se separan debido a que son muy livianas y estn sueltas.

VII. RECOMENDACIN Si tu electroscopio queda cargado y las hojuelas no vuelven a su lugar, puedes descargarlo conectndolo a tierra, es decir, tcalo con tu mano, o con algn otro objeto conductor. Esteexperimentoque explicacmo hacer un electroscopio caseroes realmente maravilloso para presentarlo en un proyecto de ciencias o una clase de fsica.

VIII. BIBLIOGRAFA1. RAYMOND A. y JERRY S. FSICA para bachillerato general. Volumen 2. Sexta Edicin. THOMSON Editores. Mxico, 2007.2. ALVARADO E. y ANDRADE J. MANUAL DE EXPERIMENTOS DE FSICA III. Universidad de Guanajuato FIMEE.3. MANUAL DE PRCTICAS LABORATORIO DE FSICA INGENIERO DE TELECOMUNICACIN. Universidad Rey Juan Carlos. Espaa, 2004.

IX. PAGINAS WEBPara la realizacin de este proyecto experimental se ha empleado la informacin extrada de las siguientes pginas web:1. http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080716154730AAcyczq2. http://experimentoscaseros.net/2011/03/experimento-de-fisica-como-hacer-un-electroscopio-casero/