Los cientificos hoy en día trabajan con las leyes de Newton para enviar sus sondas por todo el espacio, son tan precisas que nos llevaron a la Luna
Pero aunque la gravedad nos llevó a la revolución industrial y a la exploración espacial, esta otra fuerza nos llevaría a una era aún mucho más importante:
JUANJO LO EXPLICA...
¡Electromagnetismo!
Hoy veremos una de las fuerzas más fascinantes, (Tanto así que dedicaré mi vida profesional a estudiar y crear con ella) ¡La Fuerza Electromagnética!
Es una fuerza MILLONES veces más fuerte que la gravedad (la cual es considerada como la fuerza más débil de las 4)
Pero dejémonos de charlas y es hora de algo de historia.
Carl Sagan te invitar a leer ¡Historia del electromagnetismo, por Juanjo!
En la antigüedad los antiguos griegos de la Grecia Antigua vivían una vida antigua,
Con ello también nació la curiosidad, y los antiguos griegos comenzaron a descubrir un mundo increíble de las maravillas que aportaba la tierra. Allí les nació la extraña costumbre de frotar cosas.
Entre ellas el ámbar:
Que es una hermosa resina de los árboles y cuando no es utilizada para clonar dinosaurios tiene algunas curiosas propiedades descubiertas por:
Fue Tales de Mileto quien descubrió que al frotar una barra de ámbar con un paño esta obtenía el poder de atraer o repeler algunos objetos, como el pelo, trozos de papel o silicatos livianos. A esta propiedad se le conoció como eléctrica, debido a que ámbar en griego es: ἤλεκτρον (élektron).
Un tiempo después en la ciudad griega de Magnesia fue descubierta una extraña roca de hierro que presentaba propiedades extrañas también, como poder atraer metales y repeler otras rocas. Fue llamada Magnetita (En honor a la ciudad) ya que los griegos tenían bastante originalidad al poner nombres.
Estos dos fenómenos permanecieron aislados por mucho tiempo, y fueron catalogadas como fuerzas completamente distintas:
:yao: Nos la suda magnéticamente.
.....¡Bitch i'm fabulous!.....
Esto permitió la creación de la brújula
No sería sino hasta el siglo XVII y XVIII (17 y 18) donde comenzaría una verdadera revolución científica en este campo:
William Gilbert descubrió que existían materiales eléctricos y anaeléctricos (Hoy llamados conductores y aislantes) Además de comprender que la tierra se comportaba como un imán. Gracias a sus estudios Otto von Guericke comprendió que la electricidad podía generar luz y chispas y que los relámpagos eran eléctricos.
¡No me digas!
Du Fay por su parte descubrío que un vidrio electrizado siempre repelía una lámina de oro mientras que era atraída por una resinosa. De esta manera descubrió la existencia de cargas positivas y negativas:
Por su parte Benjamin Franklin con una cometa
Podríamos mencionar cientos de grandes científicos que han dado su aporte, por ejemplo Coulomb que logró medir las fuerzas y escribir la ley de Coulomb:
¿Alguna similitud con la ley de la gravitación de Newton? Son bastante parecidas solo por unos cuantos detalles: Las constante G gravitacional es muy pequeña (6.67x10^-11) mientras que la k eléctrica es demasiado grande: 9x10^9. En general la fuerza eléctrica es de unos 39 órdenes de magnitud superior a la fuerza gravitacional. Otro detalle es que las cargas pueden ser negativas o positivas (Permitiendo fuerza de atracción o repulsión) mientras que la gravedad es solo atractiva (nunca se han observado masas negativas).
Y sigue la lista con más y más desocupados que descubrían cada vez más propiedades como Alessandro Volta, inventor de la batería. Y es quien lleva el nombre de la unidad "voltaje".
Pero todo cambiaría con la llegada de Hans Christian Ørsted, quien era un profesor danés que estaba en su laboratorio limpiando sus Pokéballs y lanzando niños a la aventura para quedarse rascándose el ombligo. En una de sus prácticas tenía un cable con corriente y notó que su brújula había cambiado de dirección.
¡UNA CORRIENTE ELÉCTRICA HABÍA GENERADO UN CAMPO MAGNÉTICO!
Gracias a Ørsted, y a partir de ese momento nunca jamás se hablaría de la electricidad separada del magnetismo. ¡Había nacido el electromagnetismo!
Pero sería Michael Faraday quien le daría un vuelco a la historia:
...Si, si, si, de nada...
Faraday fue el primero en pintar los campos de fuerza y crear una de maneras más genial de pintar las fuerzas que actúan sobre las cargas.
También descubrió que los objetos metálicos podían aislar de grandes descargas eléctricas todo lo que estuviera en su interior, creando así la jaula de Faraday:
También fue Faraday en 1831 quien descubrió al ley de Faraday (¡Qué casualidad es descubrir una ley con su propio nombre! :raisins: )
Un espira de cable sometido a un campo magnético variante producía electrcidad. ¡Y no solo eso! Si se dejaba quieto el campo magnético y se movía mecánicamente la espira ocurría el mismo efecto. La variación del flujo magnético sobre un área producía también un campo magnético. Esto traducido al buen lenguaje de las matemáticas se escribiría como:
Pero vamos, Faraday no sabía matemáticas y nunca la escribió de ese modo. Él simplemente se dedico a dibujar las líneas de campos (Que siguen siendo muy valiosas hoy en día)
André-Marie Ampère por su parte formuló que una corriente eléctrica a través de una espira producía un campo magnético en el centro (Este es el principio de una bobina)
Pero sería James Clerk Maxwell, un físico que una base fuertísima en matemáticas quien tomaría estas dos leyes y la de Gauss (Que no es más que el comportamiento de los campos en superficies cerradas como eferas) y crearías las ECUACIONES DE MAXWELL
Y créanlo o no muchachos estas ecuaciones son lo más bello que se ha podido escribir. Cualquier físico de cualquier universidad debe saber estas ecuaciones de memoria. Para poder construir un generador de energía que alimente sus casas y computadores es necesario saber esas ecuaciones. Nosotros los estudiantes de Ingeniería Electrónica tardamos un semestre completo dedicado no más a aprenderlas y de ahí en adelante a comprender como usarlas.
¡Pero eso no nos importa!
Lo interesante de todo lo
Maxwell decidido comenzó a resolver sus ecuaciones y se topó con una ecuación de onda.
¿ONDA? ¡ONDA! :raisins2:
Así es, la ecuación que permitía resolver el comportamiento de las mecánicas, como el sonido, las generas en cuerdas o en el agua.
¿Cómo era posible que toda la teoría de la electricidad y el magnetismo terminara en una onda?
¡Onda electromagnética!, ¡Yo te elijo!
Maxwell desesperado por comprender esto
Y la respuesta fue exactamente: 300.000 km/s ¡Exactamente la velocidad de la luz! Había descubierto entonces que la luz era una onda electromagnética.
Al mismo tiempo que esto Ohm, Kirchoff y muchos físicos e ingenieros eléctricos comenzaron a analizar y crear la teoría de circuitos eléctricos pero esto se mete más en mi rama de acción y no en la fuerza general que quiero exponerles. Hablaremos de su interacción con la luz (Que ya sabemos que es una onda electromagnética)
Y si vamos a hablar de la velocidad luz, tenemos al experto nuestro amigo Albert Einstein:
Einsten en 1905 logró escribir la explicación teórica del llamado "Efecto Fotoeléctrico", que había sido descubierto y descrito por Heinrich Rudolf Hertz en 1887 (Cuya fecha de nacimiento es la misma que la mía :blush: ).
Hertz descubrió que si se emitía luz sobre un material específico, la corriente que pasaba por el aumentaba.
Y Max Plank (El abuelito de la física cuántica) había denotado la existencia de "quantums" y aquí quiero hacer un alto en el camino, y es porque hay que hablar un poco de la luz. Que había sido una pelea entre Newton y Maxwell ya que Newton había dicho que la luz era corpuscular, es decir que la luz eran partículas o paquetes de energía y eso fue aceptado hasta Maxwell.
Maxwell había demostrado matemáticamente que era un onda y se habían hecho millones de pruebas (Como refracción, reflexión, espejos, etc) toda la óptica demostraba que era un onda.
Pero Max Plank había descubierto una particula que la había puesto "quantum" o cuanto y había demostrado que su energía era igual a su frecuencia multiplicada por la constante de Plank (h)
Einstein por su parte mostró como los cuantos podían resolver el efecto fotoeléctrico casi a la perfección gracias a esto Einstein recibiría el Premio Nobel de Física en 1921.
Los cuantos estos serían llamados después como fotones. Que son los bosones encargados de la fuerza electromagnética.
Creo que los he confundido un poco ¿La luz que es? ¿Onda o Partícula?
La respuesta es que ambas, a esto se le conoce como dualidad partícula-onda.
De esto salen muchos más interrogante que me gustaría explicar pero no puedo, ya que es muy complejo y nadie de ustedes lo leería. Tal vez haga un nuevo Juanjo lo explica sobre la dualidad partícula onda.
Datos sobre el electromagnetismo:
- En sí, el estudio de cargas eléctricas en reposo es la electrostática y se que más de uno se ha electrocutado tocando cosas metálicas o personas.
- Cuando las cargas se mueven generan campos magnéticos
- Cuando un electrón absorbe un fotón este obtiene energía, y cuando lo suelta pierde esta energía. Como la energía del fotón está dada por su frecuencia, la luz cambia de color al interactuar con la materia y por eso los materiales tiene colores.
- Gracias a las fuerzas electromagnéticas la materia parece ser "sólida" y también es responsable de unir las moléculas ¡Gracias a ella existe la vida!.
Nos veremos en el siguiente post con las ¡Fuerzas Nucleares!