Biografía de Niels Bohr

Niels Bohr

(Niels Henrik David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Físico danés. Considerado como una de las figuras más deslumbrantes de la física contemporánea y, por sus aportaciones teóricas y sus trabajos prácticos, como uno de los padres de la bomba atómica, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Física "por su investigación acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos"

Niels Bohr cursó estudios superiores de física en la Universidad de Copenhague, donde obtuvo el grado de doctor en 1911. Tras haberse revelado como una firme promesa en el campo de la física nuclear, pasó a Inglaterra para ampliar sus conocimientos en el prestigioso Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge, bajo la tutela de sir Joseph John Thomson.

Doctorado también en física, fue, al igual que su progenitor, profesor universitario de dicha materia y director del Instituto Nórdico de Física Teórica, y recibiría el Premio Nobel en 1975.

Inmerso en sus investigaciones sobre el átomo y la mecánica cuántica, Niels Bohr enunció, en 1923, el principio de la correspondencia, al que añadió en 1928 el principio de la complementariedad.

El modelo atómico de Bohr

Las primeras aportaciones relevantes de Bohr a la Física contemporánea tuvieron lugar en 1913, cuando, para afrontar los problemas con que había topado su maestro y amigo Rutherford, afirmó que los movimientos internos que tienen lugar en el átomo están regidos por leyes particulares, ajenas a las de la física tradicional.

Rutherford había vislumbrado un átomo de hidrógeno conformado por un protón  y un partícula negativa que giraría alrededor de dicho protón de un modo semejante al desplazamiento descrito por los planetas en sus órbitas en torno al sol.

Niels Bohr aceptó, en parte, la teoría atómica de Rutherford, pero la superó combinándolo con las teorías cuánticas de Max Planck (1858-1947). En los tres artículos que publicó en el Philosophical Magazine en 1913, Bohr enunció cuatro postulados:

1) Un átomo posee un determinado número de órbitas estacionarias, en las cuales los electrones no radian ni absorben energía, aunque estén en movimiento.

2) El electrón gira alrededor de su núcleo de tal forma que la fuerza centrífuga sirve para equilibrar con exactitud la atracción electrostática de las cargas opuestas.

3) El momento angular del electrón en un estado estacionario es un múltiplo de h / 2p (donde h es la constante cuántica universal de Planck).

Según el cuarto postulado, cuando un electrón pasa de un estado estacionario de más energía a otro de menos (y, por ende, más cercano al núcleo), la variación de energía se emite en forma de un cuanto de radiación electromagnética (es decir, un fotón). Y, a la inversa, un electrón sólo interacciona con un fotón cuya energía le permita pasar de un estado estacionario a otro de mayor energía.

Biografía de Ernest Rutherford

Ernest Rutherford

(Nelson, Nueva Zelanda, 1871-Londres, 1937) Físico y químico británico. Tras licenciarse, en 1893, en Christchurch (Nueva Zelanda), Ernest Rutherford se trasladó a la Universidad de Cambridge (1895) para trabajar como ayudante de JJ. Thomson. En 1898 fue nombrado catedrático de la Universidad McGill de Montreal, en Canadá.

Por sus trabajos en el campo de la física atómica, Ernest Rutherford está considerado como uno de los padres de esta disciplina. Investigó también sobre la detección de las radiaciones electromagnéticas y sobre la ionización del aire producida por los rayos X.

Según este modelo, en el átomo existía un núcleo central en el que se concentraba la casi totalidad de la masa, así como las cargas eléctricas positivas, y una envoltura o corteza de electrones (carga eléctrica negativa). Además, logró demostrar experimentalmente la mencionada teoría a partir de las desviaciones que se producían en la trayectoria de las partículas emitidas por sustancias radioactivas cuando con ellas se bombardeaban los átomos.

Los experimentos llevados a cabo por Rutherford permitieron, además, el establecimiento de un orden de magnitud para las dimensiones reales del núcleo atómico. Durante la Primera Guerra Mundial estudió la detección de submarinos mediante ondas sonoras, de modo que fue uno de los precursores del sonar.

Asimismo, logró la primera transmutación artificial de elementos químicos (1919) mediante el bombardeo de un átomo de nitrógeno con partículas alfa. Las transmutaciones se deben a la capacidad de transformarse que tiene un átomo sometido a bombardeo con partículas capaces de penetrar en su núcleo. Muy poco después de su descubrimiento se precisaron las características de las transmutaciones y se comprobó que la energía cinética de los protones emitidos en el proceso podía ser mayor que la de las partículas incidentes, de modo que la energía interna del núcleo tenía que intervenir la transmutación. En 1923, tras fotografiar cerca de 400.000 trayectorias de partículas con la ayuda de una cámara de burbujas (cámara de Wilson), Blackett pudo describir ocho transmutaciones y establecer la reacción que había tenido lugar.

Rutherford recibió el Premio Nobel de Química de 1908 en reconocimiento a sus investigaciones relativas a la desintegración de los elementos. Entre otros honores, fue elegido miembro (1903) y presidente (1925-1930) de la Royal Society de Londres y se le concedieron los títulos de sir (1914) y de barón Rutherford of Nelson (1931). A su muerte, sus restos mortales fueron inhumados en la abadía de Westminster.

Biografía John Dalton

John Dalton

(Eaglesfield, Gran Bretaña, 1766 - Manchester, 1844) Químico y físico británico al que se debe la primera formulación moderna de la teoría atómica.

Reconocido ya como científico y con una sólida posición académica, Dalton descubrió la llamada ley de las proporciones múltiples, que rige el peso de los elementos que intervienen en una reacción química, y propuso como interpretación de la misma toda una teoría sobre la constitución de la materia que retomaba el atomismo griego.

Miembro de una familia muy humilde, en su infancia ayudaba con su hermano a su padre en el trabajo del campo y en la pequeña tienda familiar donde tejían vestidos. Aunque su situación económica era bastante precaria, los hermanos recibieron cierta educación en la escuela cuáquera más cercana, a diferencia de otros niños de la misma condición.

En 1781 John Dalton se unió a su hermano como asistente de George Bewley en su escuela de Kendall. Cuando George Bewley se retiró, su hermano y él abrieron su propia escuela, donde ofrecían clases de inglés, latín, griego y francés, además de veintiún temas relacionados con las matemáticas y las ciencias.

John Gough, el hijo ciego de un rico comerciante, se hizo amigo de John Dalton y se convirtió en su nuevo mentor. Le enseñó lenguas, matemáticas y óptica, además de compartir con Dalton su biblioteca. El interés de Dalton se extendió hacia la neumática, la astronomía y la geografía, y en 1787 comenzó a obtener ingresos extraordinarios impartiendo conferencias. Coleccionaba mariposas y estudiaba los caracoles, las garrapatas y los gusanos; también medía su ingesta de alimentos y la comparaba con los residuos producidos por el organismo.

A la edad de 26 años, Dalton descubrió que ni él ni su hermano eran capaces de distinguir los colores. Dos años después, en su primer artículo científico importante, Hechos extraordinarios relativos a la visión de los colores (1794), John Dalton proporcionaría una descripción científica sobre este fenómeno, que posteriormente se conocería con el nombre de daltonismo.

Profesor e investigador

En 1802, en la memoria titulada Absorción de gases por el agua y otros líquidos, estableció su ley de las presiones parciales, según la cual la presión de una mezcla gaseosa equivale a la suma de las presiones de cada componente. También estableció una relación entre la presión del vapor y la temperatura. Su interés en los gases se derivaba de su afición a los estudios meteorológicos.

En 1803 comenzó a formular su mayor contribución a la ciencia. Se encontraba estudiando la reacción del óxido nítrico con el oxígeno cuando descubrió que la reacción podía tener lugar con dos proporciones diferentes: a veces 1:1,7 y otras 1:3,4 (en peso). Ello llevó a Dalton a establecer la ley de las proporciones múltiples, según la cual, en una reacción química, los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí en proporciones de números enteros pequeños.

Biografía Isaac Newton

(Woolsthorpe, Lincolnshire, 1642 - Londres, 1727) Científico inglés. Fundador de la física clásica, que mantendría plena vigencia hasta los tiempos de Einstein, la obra de Newton representa la culminación de la revolución científica iniciada un siglo antes por Copérnico. En sus Principios matemáticos de la filosofía natural (1687) estableció las tres leyes fundamentales del movimiento y dedujo de ellas la cuarta ley o ley de gravitación universal, que explicaba con total exactitud las órbitas de los planetas.

Isaac Newton

Hijo póstumo y prematuro, su madre preparó para él un destino de granjero; pero finalmente se convenció del talento del muchacho y le envió a la Universidad de Cambridge. Allí Newton no destacó especialmente, pero asimiló los conocimientos y principios científicos y filosóficos de mediados del siglo XVII.

Tras su graduación en 1665, Isaac Newton se orientó hacia la investigación en física y matemáticas.  Protagonista fundamental de la «Revolución científica» de los siglos XVI y XVII y padre de la mecánica clásica, Newton siempre fue remiso a dar publicidad a sus descubrimientos, razón por la que muchos de ellos se conocieron con años de retraso. Newton coincidió con Leibniz en el descubrimiento del cálculo integral, que contribuiría a una profunda renovación de las matemáticas; también formuló el teorema del binomio.

Las aportaciones esenciales de Isaac Newton se produjeron en el terreno de la física. Sus primeras investigaciones giraron en torno a la óptica: explicando la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris, formuló una teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz y diseñó en 1668 el primer telescopio de reflector.

La mecánica newtoniana

Pero su lugar en la historia de la ciencia se lo debe sobre todo a su refundación de la mecánica. En su obra más importante, Principios matemáticos de la filosofía natural (1687), formuló las tres leyes fundamentales del movimiento: la primera ley de Newton o ley de la inercia, la segunda o principio fundamental de la dinámica y la tercera, ley de acción-reacción.

De estas tres leyes dedujo una cuarta, que es la más conocida: la ley de la gravedad, que según la leyenda le fue sugerida por la observación de la caída de una manzana del árbol. Descubrió que la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna era directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, calculándose dicha fuerza mediante el producto de ese cociente por una constante G; al extender ese principio general a todos los cuerpos del Universo lo convirtió en la ley de gravitación universal.

Propiedades de la materia

Todo lo que nos rodea, incluso los seres vivos, es materia. La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Se puede pesar y medir, aparte de encontrarse en 3 estados: sólido, líquido y gaseoso. Se dividen en 2 grupos: generales y específicas.

Homogénea: presenta una composición uniforme, en la cual no se pueden distinguir a simple vista sus componentes; por ejemplo: agua, sal, plástico, aire, leche, azúcar.

 Heterogénea: es aquella donde sus componentes se distinguen unos de otros, como la madera, el mármol, mezclas de frutas, entre otras.

Las propiedades generales de la materia son:

Extensión: permite a la materia ocupar un lugar en el espacio.
Masa: cantidad de materia que contiene un cuerpo.
 Peso: acción que ejerce la gravedad sobre los cuerpos.
Elasticidad: permite a la materia recuperar su forma y tamaño originales al dejar de aplicarle una fuerza.
 Inercia: impide a la materia moverse, o dejar de hacerlo, sin la intervención de una fuerza. Impenetrabilidad: propiedad que hace que un cuerpo no pueda ocupar el espacio del otro al mismo tiempo.
Porosidad: presencia de espacios entre las partículas que conforman la materia.
 Divisibilidad: permite a la materia dividirse en partes más pequeñas.
Dureza: resistencia de los cuerpos a ser rayados, cortados o penetrados.
Tenacidad: resistencia de los cuerpo a deformarse o romperse cuando se les aplica una fuerza. Fragilidad: tendencia de los cuerpos a romperse cuando se les aplica una fuerza.
Ductilidad: capacidad de los sólidos pasa convertirse en hilos o alambres.
Maleabilidad: capacidad de sólidos para convertirse en láminas delgadas.
 Densidad: cantidad de materia contenida en un volumen determinado.

 Especificas
– Estado físico: sólido, líquido o gaseoso.
 – Propiedades organolépticas: color, sabor, olor, etcétera.
– Temperatura de ebullición: temperatura debe de estar el cuerpo para pasar de estado líquido a gaseoso.
 – Punto de fusión: la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde.
– Solubilidad: la capacidad de una determinada sustancia de disolverse en un determinado medio.
– Dureza: la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como penetración, abrasión, rayado, cortadura, deformaciones permanentes, entre otras.
 – Conductividad eléctrica: la medida de la capacidad de un material para dejar pasar libremente la corriente eléctrica.
– Conductividad calorífica o térmica: propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor.
– Calor latente: es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso.

 A su vez las propiedades físicas se pueden dividir en extensivas o intensivas:
– Propiedades extensivas: el valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado o perdido.
 – Propiedades intensivas: el valor medio de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, reactividad.

Los modelos de la ciencia

En ciencias puras y en ciencias aplicadas, se denomina modelo científico a una representación abstracta, conceptual, gráfica o visual, física, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular. Un modelo permite determinar un resultado final a partir de unos datos de entrada. Se considera que la creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica.

Desde los tiempos del filósofo Demócrito se han hecho modelos para saber el resultado de una teoría ya sea fácil o difícil.

Hay varios tipos de modelos científicos, algunos son:

Sistema: parte de la realidad que forma un todo.

Patrón: Modelo que sirve de muestra para sacar una o más cosas iguales.

Experimento: Para comprobar el Sistema físico-real.

Simulación: Es un experimento ejecutado lo más pegado a la realidad.

Modelo Tecnológico: Se hace con la finalidad de modificar los sistemas tecnológicos actuales.

Modelo Matemático: Representación de un sistema que está constituido por teorías y fórmulas apegados a la realidad.

Demócrito (460 a 370 a.n.e)

Pensaba que si partimos sucesivamente un material en partes cada vez más pequeñas llegaría el momento en que se tendría una parte tan pequeña que resulte invisible, a ésta, Demócrito le llamó átomo, Átom = invisible.

Aristóteles (384 a 322 a.n.e)

Creía que la materia era una combinación de cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego.

Isaac Newton (1642 a 1727)

Consideraba que la materia debía estar formada por partículas sólidas, duras, impenetrables y móviles con determinadas figuras y tamaños.

Rudolf Clausius (1822 a 1888)

Demostró que el calor se transfería  de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura, por lo cual es imposible que un cuerpo con energía térmica menor transfiera energía a otro cuerpo con mayor temperatura. Un ejemplo de esto es cuando hace frío, que estamos como a 5 grados en el exterior, y nuestra temperatura corporal es mayor que el ambiente, entonces le estamos cediendo calor al ambiente, por eso nos da frío y necesitamos cubrirnos con abrigos y chaquetas, para no ceder calor y mantener nuestra temperatura corporal a un buen nivel.

James Clerk Maxwell (1831 a 1879)

También estudió el calor y el movimiento de los gases para formular su teoría cinética de los gases, creada junto con el científico Boltzmann, que muestra la relación entre temperatura, calor y movimiento molecular.

Ludwing Boltzmann (1844 a 1879)

Creó la mecánica estadística a partir de análisis, hipótesis y cálculos de propiedades sobre el movimiento de partículas. Gracias a sus contribuciones sobre los campos de la temperatura y la energía.

Tercera Ley de Newton

Ley de Acción Reacción

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero. Con frecuencia se enuncia como “A cada acción siempre se opone una reacción igual”. Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también ejerce una fuerza sobre él. En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son puestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos. Se nombra fuerza de acción a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una fuerza sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reacción a la es originada por el cuerpo que recibe y reacciona con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo. De forma sencilla se explica diciendo que las fuerzas funcionan a pares y simultáneamente. Si uno empuja una pared, la pared le empuja a él con igual fuerza. En el momento en que el puño la atraviesa es porque ésta ha sido más débil y acabó cediendo su fuerza.

Ejemplos
• Una persona que rema en una lancha empuja el agua con el remo en una dirección y el agua responde empujando la lancha en dirección contraria.

• La turbina de una avión ejerce una fuerza hacia atrás con el aire que suelta, lo cual ocasiona una reacción en sentido contrario y con la misma intensidad que hace que el avión avance hacia adelante.

• Cuando se dispara una bala, la explosión de la pólvora ejerce una fuerza sobre la pistola, la cual reacciona ejerciendo una fuerza de igual intensidad pero en sentido contrario sobre la bala.

• La pólvora que se quema en el interior de un cohete al salir impulsa a la Tierra hacia abajo, generando una fuerza de la Tierra sobre el cohete que hace que éste vuele.

 • Al golpear un clavo con un martillo, el clavo ejerce una fuerza contraria que hace que el martillo revote hacia atrás.

Actividades
 1. Explica por qué al disparar una pistola la mano tiende a tener un movimiento hacia atrás
 R= porque para que salga la bala, se necesita una fuerza de impacto hacia adelante (acción)

 2. Explica por qué el nadador va hacia el frente
 R= porque al impulsar la mano hacia atrás, el agua lo impulsa hacia adelante