Experimento
Materia a utilizar.
Un trozo de lapicero.
Tuercas
Tapadera de refresco.
Un CD.
Papel de goma.
Motor de juguete.
Procedimiento.
Lo primero que debemos hacer
es buscar un foco de cualquier objeto que tenga cables lardos.
Enseguida lo contestaremos
al motor de un juguete
Enseguida un pedazo (tozo)
de lapicero la cual estará pegada al CD y con unas tuercas que estarán
presionando a una tapadera de botella las cuales estarán también presionando al CD a la madera donde estará todo el proyecto incrustado.
Por último con el trozo de lapicero giramos el CD que estará pegando a al motor y encenderá el foco y así
estar terminado nuestro prototipo el cual esta ejerciendo energía cinética a
energía eléctrica.
Experimento de Millikan.
Esquema simplificado del
experimento de la gota de aceite de Millikan.
El aparato de Robert Millikan incorpora un par de
placas metálicas paralelas horizontales. Al aplicar una diferencia de potencial
entre las placas, se crea un campo eléctrico uniforme en el espacio entre
ellas. Se utilizó un anillo de material aislante para mantener las placas
separadas. Cuatro agujeros se cortaron en el anillo, tres para la iluminación
con una luz brillante, y otra para permitir la visualización a través de un microscopio.
Una fina niebla de gotas de aceite se roció a una
cámara por encima de las placas. El aceite era de un tipo utilizado normalmente
en aparatos de vacío y fue elegido porque tenía
una presión
de vapor extremadamente
baja. El aceite ordinario se evaporaría bajo el calor de la fuente de luz
causando que la masa de la gota de aceite cambiara durante el transcurso del
experimento. Algunas gotas de aceite se cargaban eléctrica mente a través de la
fricción con la boquilla cuando fueron rociadas, mientras otras se descargaban
hasta hacerse cationes y otras se volvían neutras. Como alternativa, la carga
podría llevarse a cabo mediante la inclusión de una fuente de radiación
ionizante (como un tubo de rayos X).
Método
Inicialmente, las gotas de aceite se dejan caer
entre las placas con el campo eléctrico apagado. Muy rápidamente alcanzan
la velocidad
terminal debido
a la fricción con el aire en la cámara. Se enciende entonces el campo y, si es
lo suficientemente grande, algunas de las gotas comenzarán a subir. (Esto se
debe a que la fuerza eléctrica hacia arriba FE es
mayor que la fuerza gravitacional hacia abajo Fg, de la
misma forma los trozos de papel puede ser recogidos por una barra de caucho
cargada). Se selecciona una gota para observar la probable caída y se mantiene
en el centro del campo de visión conectando y apagando el voltaje
alternativamente hasta que todas las otras gotas habían caído. El experimento
se continúa entonces con esta única gota.
La gota se deja caer y se calcula su velocidad
terminal v1 en ausencia de campo eléctrico. La fuerza de fricción que actúa sobre la gota
puede ser calculada usando ley de Stokes:
Donde v1 es la
velocidad terminal (es decir, la velocidad en ausencia de campo eléctrico) de
la gota que cae, η es la viscosidad del aire, yr es
el radio de la gota.
El peso Fg es el volumen V multiplicado
por la densidad ρ y la aceleración de la gravedad g.
Sin embargo, lo que se necesita es el peso aparente. El peso aparente en el
aire es el peso real, menos el peso del aire que desplaza la gota (upthrust). Para una gota perfectamente
esférica el peso aparente puede expresarse como:
A velocidad terminal, la gota de aceite no
está acelerando. Así la fuerza total que actúa sobre ella debe ser cero.
Así las dos fuerzas Fd yFg deben
cancelarse una a otra (esto es, Fd = Fg).
Esto implica que:
Una vez se ha calculado r, Fg puede
calcularse fácilmente.
Ahora el campo se vuelve a encender, y la fuerza
eléctrica sobre la gota es:
Donde q es la carga de la gota de
aceite y E es el campo eléctrico entre las placas. Para placas
paralelas:
Donde V es la diferencia de
potencial y d es la distancia entre las placas.
Una de las formas concebibles para calcular q sería
ajustar V hasta que la caída de la gota de aceite se mantenga
estable. Entonces podríamos igualar FE con Fg.
Pero en la práctica esto es muy difícil hacerlo con precisión. Además, la
determinación de FE resulta difícil debido a que la
masa de la gota de aceite es difícil de determinar sin volver de nuevo a la
utilización de la Ley de Stokes. Un enfoque más práctico es hacer de V hasta
un poco mayor para que la gota de aceite se eleve con una nueva velocidad
terminal v2. Entonces:
Alfredo García Contreras
Como conclusión tengo que
decir que el experimento estuvo muy bien, así como está funcionando
correctamente gracias a que la mayoría trabajamos, eso sí unos menos que otros
pero todos aportamos algo.
En el experimento de Millikan
creo que es un gran experimento el cual se necesita mucha cabeza para hacerlo
funcionar a la perfección.
