viernes, 29 de abril de 2011

RECAPITULACIÓN 15

Martes: Indagamos para obtener información, sobre las nuevas tecnologías como los lasers y las fibras ópticas.

Jueves: Realizamos experimentos correspondientes al láser .

jueves, 28 de abril de 2011

Jueves 28 de abril


Equipo
EXPERIMENTOS CON EL RAYO LASER

1
1y2
2
3,4
3
5,6
4
7,8
5
9,10
6
11,12





1.- Rayo láser

 Se usa un emisor láser de tipo común (llavero). Al apuntar con el emisor a una superficie se puede observar un punto rojo que corresponde a la incidencia del rayo láser sobre esa superficie. Si se espolvorea un polvo entre el emisor y el punto se puede observar el rayo láser debido a la reflexión del mismo en las partículas de polvo.
2.- Rayo láser dentro de una caja

 Se utiliza una caja de vidrio transparente dentro de la cual se coloca un poco de humo. Desde la parte externa de la caja se activa un emisor láser de tipo común (llavero), se puede observar el rayo solamente dentro de la caja fuera de ella no se percibe.
3.- Rayo láser a través del agua

 Se utiliza una caja de vidrio transparente con agua en la cual se ha agregado un poquito de leche. Se emite un rayo láser en la parte externa y se dirige de tal manera que atraviese la caja. Se puede observar que el rayo se ve claramente dentro de la caja pero no se percibe fuera de ella.
4.- Trayectoria de la luz en una superficie transparente

 En una pecera que contiene humo se coloca un vidrio transparente en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con la superficie de trasparente, se puede observar que parte del rayo atraviesa la superficie y otra parte se refleja en la misma, siendo de menor intensidad el rayo reflejado.
5.- Trayectoria de la luz en una superficie semitransparente

 En una pecera que contiene humo se coloca un vidrio semitransparente en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con la superficie semitransparente, se puede observar que parte del rayo atraviesa la superficie y otra parte se refleja en la misma, siendo de mayor intensidad el rayo reflejado.
6.- Trayectoria de la luz en una superficie no transparente opaca

 En una pecera que contiene humo se coloca una superficie no transparente opaca en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con esa superficie, se puede observar que el rayo no se refleja.
7.- Trayectoria de la luz en una superficie no transparente reflectante

 En una pecera que contiene humo se coloca un espejo en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con esa superficie no transparente, se puede observar que el rayo se refleja.
8.- Reflexión especular de la luz

 Se utiliza una pecera que contiene un poco de humo. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre un espejo colocado en su base, se puede observar que el rayo se refleja de forma nítida.

9.- Reflexión difusa de la luz

 Se utiliza una pecera que contiene un poco de humo. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre una superficie corrugada colocada en su base, se puede observar que el rayo se refleja de manera difusa.
10.- Ley de la Reflexión de la Luz

 Se utiliza una pecera que contiene un poco de humo. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre un espejo colocado en su base, se puede observar que el ángulo del rayo incidente es igual al ángulo del rayo reflejado.
11.- Doble reflexión en espejos que forman 90º

 Se dispone de dos pequeños espejos que forman 90º entre sí y se encuentran ubicados dentro de una caja de vidrio transparente con humo. Al hacer incidir un haz de rayo láser en uno de los espejos y ajustarlo de tal manera que se refleje en el otro, se puede observar que el rayo de la segunda reflexión es paralelo al rayo incidente.
12.- Doble reflexión en espejos que forman 120º

 Se dispone de dos pequeños espejos que forman 120º entre sí y se encuentran ubicados dentro de una caja de vidrio transparente con humo. Al hacer incidir un haz de rayo láser en uno de los espejos y ajustarlo de tal manera que se refleje en el otro, se puede observar que el rayo de la segunda reflexión es divergente con respecto al rayo incidente.
Doble reflexión de la luz 45º

 Se dispone de dos pequeños espejos que forman 45º entre sí y se encuentran ubicados dentro de una caja de vidrio transparente con humo. Al hacer incidir un haz de rayo láser en uno de los espejos y ajustarlo de tal manera que se refleje en el otro, se puede observar que el rayo de la segunda reflexión es convergente con el rayo incidente, formándose un triángulo de rayos láser entre los espejos.








martes, 26 de abril de 2011

SEMANA 15 MARTES.

EQUIPO
NUEVAS TECNOLOGIAS,
 NUEVOS MATERIALES
LASERES
SUPERCONDUCTORES,
FIBRA OPTICA.
FABRICACION Y UTILIZACION
1
células de combustible
Una nueva forma de producción energética ha estado En Desarrollo desde la carrera del espacio en el 1950'0s. Él’s no absolutamente una batería, pero él isn’t absolutamente un motor de combustión cualquiera. Las células de combustible se parecen ser la onda del futuro para la producción de la electricidad.
http://bits.wikimedia.org/skins-1.17/common/images/magnify-clip.png
Pila de hidrógeno. La celda en sí es la estructura cúbica del centro de la imagen.
¿Qué es una celda de combustible? En principio, una celda de combustible opera como una batería. Genera electricidad combinando hidrógeno y oxígeno electroquímicamente sin ninguna combustión. A diferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni requiere recarga. Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le provea de combustible. El único subproducto que se genera es agua 100% pura.
2
Materiales luminiscentes para pantallas
Las pantallas convencionales, utilizan una luz de fondo para producir luz, así como unas capas de componentes ópticos para filtrarla y crear diferentes colores. la luz de fondo puede ser aumentada para mantener el brillo.
para un tubo de rayos catódicos de colores sobre una superficie interior de una placa frontal de la misma, la superficie interior del panel estando provista con una capa conductiva orgánica y volatilizable, y recubierta con una capa foto conductiva orgánica volatilizable, comprendiendo tal capa orgánica fotoconductiva una resina de poliestireno; '2,4-DMPBT' cono un material donador de electrones; y 'TNF' y '2-EAQ' como materiales receptores de electrones.
3
liberación dirigida de fármacos
El consorcio empresarial Nanofarma “ha trabajado en la mejora de las propiedades terapéuticas de los compuestos activos de las compañías a través de la investigación, diseño y desarrollo de sistemas de liberación adecuados para la vía de administración oral y parenteral, y con el denominador común de capacitarles para conducir selectivamente el fármaco al órgano, tejido o célula diana”, señaló el director general de PharmaMar. Para conseguir fármacos más eficaces y seguros en menos tiempo y con menos recursos, el proyecto “Sistemas de Liberación Dirigida de Fármacos” se ha llevado a cabo en 30 centros públicos de investigación, creándose así una potente red de colaboradores dirigida a la creación de sinergias.
En este proyecto se han invertido más de 33 millones de euros durante sus cuatro años de duración, del los que cerca de 15 han corrido a cargo del CDTI a través del programa CENIT.
Según Francisco Quintanilla, director general de Faes Farma, "la participación de las compañías en este tipo de consorcios supone un salto cuantitativo y cualitativo en los proyectos de investigación y permite una mayor alineación con el entorno competitivo e innovador que actualmente se impone como principal apuesta de avance y crecimiento".
En este proyecto se ha trabajado con más de 100 compuestos activos entre antitumorales, antiosteoporóticos, anticoagulantes y distintas moléculas destinadas a enfermedades neuronales, oculares e infecciosas. Con ellas se han utilizado más de 40 sistemas de liberación de fármacos, entre los que se incluyen liposomas, nanopartículas poliméricas y nanocápsulas, micropartículas, dendrímeros, dispersiones sólidas y promotores de absorción. Además, se encuentran en proceso de evaluación clínica un total de 6 moléculas o formulaciones para el tratamiento de cáncer, trombosis, diabetes por vía oral, Alzheimer y glaucoma.

4
materiales electro-crómicos inteligentes
Los materiales electrocrómicos se usan para controlar la luz y el calor. Aplicaciones recientes en el sector de transporte incluyen el control automático de la luz que refleja un retrovisor.
Los materiales electrocrómicos varían su color cuando se aplica una corriente eléctrica. Existen varias tecnologías con diferentes composiciones de materiales y estructuras.
Se aplica una pequeña corriente eléctrica a través de una capa microscópica sobre la superficie del vidrio, activando así la parte electrocrómica.
Se puede activar la corriente eléctrica en función de un sensor de luz o manualmente, reduciendo así el calor solar que entra en un edificio.
La estructura de capas electrocrómicas se comporta como una pila, en la cual los electrodos y el electrolito se componen de minerales que cambian en función de la carga eléctrica.
Cuando no se aplica un voltaje, el vidrio electrocrómico mantiene su estado inicial. El vidrio consume corriente sólo cuando se cambia de estado.



5
materiales para vehículos reciclables y biodegradables
La combinación de resinas sintéticas y fibras naturales de palma aceitera, permitirá crear materiales resistentes al agua, fuertes y rígidos, que podrán emplearse para la fabricación del fuselaje de los vehículos.
La resina natural será utilizada en el siguiente estadio de investigación para el desarrollo de materiales para coches biodegradables. Foto: malakins

6
dispositivos para diagnosis instantáneas
El Micro Activé chip (que así se llama) es capaz de detectar determinadas enfermedades causadas por virus y bacterias. Crucial en la diagnosis precoz de varios tipos de cáncer.
México.- Investigadores del Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), Campus Monterrey, diseñaron un dispositivo portátil capaz de diagnosticar las primeras etapas del cáncer cervicouterino en un lapso de dos minutos.
De acuerdo con el ingeniero Jesús Seáñez de Villa, titular de la investigación, este aparato combina una metodología óptica y otra electrónica a partir de una punta ergonómica y desechable de 13 centímetros de largo y 1.2 de diámetro que se inserta en el cérvix y obtiene datos sobre la presencia de tejido canceroso.



Existe un estudio reciente de prospección, realizado a nivel Europeo por la “European Technology Platform (ETP) for Sustainable Chemistry” (SusChem) descrito en la edición final de su “Strategic Research Agenda” (SRA), donde se fijan los tópicos prioritarios de investigación de la Nanoquímica para los que se prevé una mayor actividad en los próximos cuatro años. Dichos tópicos y temáticas de investigación prioritarias se describen a continuación, agrupados por los sectores socio-económicos de aplicación y ordenados de mayor a menor prioridad.
􀂾 Energía: Materiales para el almacenamiento y transporte de hidrógeno, baterías y, polímeros conductores, materiales superconductores y semiconductores, diodos emisores de luz, células solares y materiales aislantes térmicos.
􀂾 Tecnologías de la Información y la Comunicación, OLEDs, electrónica molecular, materiales semiconductores, polímeros conductores, materiales para almacenamiento y transporte de la información y para holografía, baterías, dispositivos 156
electrónicos eco-eficientes, materiales ópticos, interruptores moleculares rápidos y dispositivos portátiles para el almacenamiento de hidrógeno.
􀂾 Salud y Cuidados Personales: Terapias tumorales, , ingeniería tisular, sistemas de liberación inteligentes, , textiles funcionales, materiales para la reconstrucción ósea y dispositivos de tipo “lab-on-a-chip”.
􀂾 Calidad de Vida: Dispositivos para una iluminación más eficiente, sensores de entorno, materiales para potabilizar agua (membranas, sensores), materiales para aislamiento acústico y térmico, , dispositivos textiles funcionales interactivos, materiales inteligentes para empaquetamiento y sensores de calidad para alimentos.
􀂾 Seguridad y Protección Ciudadana: Dispositivos para identificación biométrica, tejidos protectores, fibras superhidrofóbicas, fibras textiles conductoras y ópticas, Dispositivos de aviso, ventanas termo-crómicas y alfombras sensibles a la presión.
􀂾 Transporte: Dispositivos para diagnosis instantánea y para la asistencia al conductor, sensores de tráfico, dispositivos de seguridad mejorada, materiales para la mejora de la sonoridad viaria, mejora de materiales para la rodadura.

martes, 19 de abril de 2011

5.15 Cosmología: Origen y evolución del Universo

Cosmología, del griego: κοσμολογία (cosmología, κόσμος (cosmos) orden + λογια (logia) discurso) es el estudio a gran escala de la estructura y la historia del Universo en su totalidad y, por extensión, del lugar de la humanidad en él.

 A lo largo de la historia, se ha podido ir conociendo poco a poco a través de mucha observación, mucho trabajo, y por supuesto a través de muchas equivocaciones cada vez un poco más acerca de nuestro Universo. Poco a poco hemos ido alejando nuestro conocimiento a épocas más remotas en las que el Universo no se parecía en nada al actual, hemos retrocedido en el tiempo hasta que el Universo no era mas que una “sopa” de partículas elementales como quarks y leptones (ambos tipos de partículas forman la materia de la que todos estamos constituidos), e incluso parece ser que conocemos cómo se dio el comienzo de todo en el Big-Bang (Gran Explosión) hace aproximadamente unos diez mil millones de años. A partir de ahí y a un ritmo vertiginoso al principio y más calmado posteriormente, se sucedieron diversas épocas del Universo, algunas de las cuales se muestran en el esquema siguiente:
    1.- Big-Bang. 
    2.- Era de Planck: El Universo tenía 10-43 segundos de vida, una temperatura de 1032 grados Kelvin y un radio que se conoce con el nombre de radio de Planck de 10-33 cm (el radio de los núcleos es de unos 10-13 Compensación). Aquí se encontraban unificadas las cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electro-magnética, débil y fuerte 
    3.- Era de la inflación: En esta época, que se dio unos 10-32 segundos después del Big-Bang, el Universo sufre una expansión exponencial y adquiere un tamaño apreciable.  De esta época hablaremos más adelante un poco más. 
    4.-Era electrodébil: En ésta época después de una ruptura en la simetría sólo permanecen unidas la fuerza electromagnética y la fuerza débil. 
    5.-Ruptura de la unificación electrodébil. 
    6.- Era de la bariogénesis: En esta época que ocurre a los 10-5 segundos se crean las partículas (bariones), antes de esta época lo que existían eran quarks y leptones  y no partículas ya que el exceso de temperatura rompería los posibles enlaces entre éstos. Se dio cuando el Universo era unas 1012 más pequeño que el actual y tenía una temperatura de unos 3 1012 K 
    7.- Era de la aniquilación: Pasados unos minutos desde el big-bang, se aniquilan los electrones (e-) con los positrones (e+ ), además se forman los núcleos de helio y los neutrinos, que hasta entonces habían interaccionado, con la materia se separan de ella ya que la densidad del Universo ha disminuido mucho. Los hechos que ocurren en esta época son muy importantes, dado que por ejemplo si no se hubiesen formado los núcleos de helio, los neutrones se habrían desintegrado. 
    8.- Era de los fotones: Debido a la cantidad de energía electromagnética liberada de la aniquilación e- -e+ , existe mayor cantidad de energía que de materia, esto se da hasta que el Universo tiene unos 100000 años, momento en el que se da un equilibrio entre la materia y la energía. 
    9.- Era del plasma: El Universo está dominado por la materia. 
   

10.- Era de la recombinación: Se da en el Universo con un millón de años de edad. En esta época se desacoplan los fotones de la materia y se forman las primeras estructuras pregalácticas.
11.- Era de los átomos: Era en la que nos encontramos actualmente diez mil millones de años después del inicio. En nuestro Universo existen dos “Universos independientes “ que cohabitan, el Universo de la materia y el Universo de la radiación. 
 


 Esquema ilustrativo de la evolución del Universo, realizado por D. Eduardo Battaner
  En primer lugar quiero hacer notar que la evolución del Universo que vamos a utilizar es la que se obtiene según el Modelo Cosmológico Estándar que se basa en las ideas que actualmente parecen más acertadas y se acercan más a los datos que se obtienen experimentalmente. También hay que tener en cuenta que para acceder al conocimiento de las primeras épocas del Universo, se tubo que esperar hasta tener conocimientos suficientes en física de partículas y en otras ramas de la física sin las cuales no se puede acceder a las eras anteriores a la era de la aniquilación.
Modelo de la inflación + materia oscura fría
 Éste modelo nació en la década de los 80 ante la necesidad de dar explicación a diversos hechos experimentales así como para intentar ampliar nuestro conocimiento a épocas anteriores del Universo.
 La teoría sostiene que la materia oscura está compuesta por partículas que se mueven lentamente, y mediante el modelo de la inflación consigue explicar las inhomo-geneidades de densidad que pueblan la estructura del Universo. También explica las anisotropías detectadas en la radiación de microondas de fondo.
 La necesidad de la materia oscura (según los últimos datos parece que la materia oscura mantiene el 35% de la densidad del Universo) aparece porque la masa máxima que se puede obtener de la materia ordinaria es como mucho el 5% de la masa total que parece tener el Universo, por lo que se necesita un tipo de materia diferente para explicar la masa que  falta.
 Los últimos datos obtenidos sobre la densidad de materia ordinaria y densidad de materia total a partir de la medida tanto del deuterio (hidrógeno con un núcleo formado por un protón y un neutrón) primigenio que existe en el Universo y que se debió formar totalmente en los primeros instantes del mismo, como de la medida del corrimiento al rojo que se observa al medir la distancia de diversas supernovas de tipo Ia, apoyan lo que predice la teoría.
 El modelo de la inflación por su parte explica cómo el Universo puede ser plano y suave (inhomogeneidades no excesivamente bruscas). Además explica que las inhomogeneidades de la densidad (que darán lugar a la formación de las estructuras) provienen de fluctuaciones cuánticas durante la era de la inflación, momento en el que se produjo una expansión considerable del Universo con lo cual las fluctuaciones que en un principio eran importantes (teniendo en cuenta el tamaño del Universo antes de la expansión) se "estiraron" hasta que se hicieron "despreciables" frente al tamaño del Universo (las fluctuaciones del tamaño aproximado de unos 10-23 cm frente a los Megaparsecs del Universo).
 Los últimos datos que se han tomado sobre la velocidad de retroceso de las galaxias indican que el Universo está acelerando su expansión y no disminuyéndola, como se ha estado diciendo en mucho tiempo. Se realizaron estudios independientes por dos grupos de astrofísicos, midiendo la distancia a más de 50 supernovas de tipo Ia en otras galaxias. Los resultados están de acuerdo con lo que dice la teoría de la inflación + materia oscura fría. Este hecho  nos indica que aproximadamente el 40% de la densidad total del Universo se debe a materia (de todas las clases), mientras que el 60% se debe a energía. 





La Teoría del Big Bang de la Cosmología propone que el universo surgió de una explosión inicial y se encuentra prácticamente aceptada con generalidad; si bien, no se puede decir que haya sido demostrada. En cualquier caso, como no se conocen más detalles antes de la supuesta explosión inicial o Big Bang se dice que fue una singularidad o, en otras palabras, que no se sabe nada sobre su causa u origen.
Sea cierta o no la Teoría del Big Bang, en el universo se dan grandes explosiones como las que originan lassupernovas y también muy grandes implosiones como los denominados agujeros negros, aunque no sean tan rápidas como las primeras. Últimamente se acepta también que agujeros negros expulsen grandes cantidades de materia en ocasiones.




BIBLIOGRAFIA