Cavendish. La Constante de Gravitación Universal

1. En el capítulo se menciona que Cavendish entró a formar parte de la Royal Society en 1760. Newton y Hooke, entre otros ilustres científicos, también formaban parte de ella. Describe brevemente qué es la Royal Society, cuáles son sus principales objetivos, cuáles han sido sus logros más importantes a lo largo de la historia y qué otros ilustres científicos han formado parte de ella.

Es la sociedad cientifica mas antigua de Reino Unido y de las mas antiguas de Europa. Esta sociedad se formo en torno a 1660. Se mantiene como una sociedad privada e independiente. En esta sociedad los miembros se reunían una vez por semana y para evitar que se desviara la discusión de su propósito original estaba prohibido hablar de la divinidad, asuntos de estado o actualidad, limitándose los temas a tratar a la Nueva Filosofía y materias relacionadas —Medicina, Anatomía, Geometría, Navegación, Estática, Mecánica, etc.— y los experimentos.Entre los miembros mas ilustres que han formado parte en esta sociedad se encuentran Charles Darwin, Isaac Newton,Robert Hooke y Henry Cavendish.

2. De acuerdo con el libro, Cavendish midió la composición química del aire. Realiza un diagrama de sectores con una hoja de cálculo que incluya los gases más importantes por su abundancia y compara tus resultados con los que muestra el libro. Investiga qué es el flogisto y por qué cayó en desuso. ¿Te atreves con este experimento?

El flogisto es la sustancia hipotética que representa la inflamabilidad, y su teoria dice que todos los cuerpos capaces de arder contienen esta sustancia, y que en el proceso de combustión se pierde esta sustancia. La causa del desuso de esta teoría se debe a que en los años 1760, Antoine Lavoisier hizo experimentos con plomo, azufre y estaño, y encontró que la masa del residuo de uno de estos cuerpos después de la calcinación era mayor que el cuerpo inicial, invalidando así la teoría del flogisto. En efecto, el peso de flogisto habría sido negativo en el caso de los metales, lo que no tiene sentido y provocó el desuso de esta teoría.

3. Cavendish realizó importantes descubrimientos de Química. Investiga sobre las propiedades del Hidrógeno y sobre la composición química del agua.

El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H₂. Es la molécula mas pequeña conocida. Conduce de manera muy optima el calor. Siempre se encuentra asociado a otro elemento, excepto en estado gaseoso. Reacciona con la mayoria de los elementos de la tabla periódica. Tiene una estructura cristalina hexagonañ. Es altamente inlamable, a partir del 4% de concentración en el aire.

El agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O) unidos mediante sendos enlaces covalentes, de manera que la molécula tiene una forma triangular plana. Es decir los átomos de hidrógeno y oxígeno están separados entre sí aproximadamente 0,96 Angstroms (más o menos un nanómetro – una milmillonésima de metro).

4. ¿Qué es el calor específico de una sustancia? Lee las páginas 161 a 170 de tu libro de texto.

Es la cantidad necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia un grado centígrado.

5. Cavendish también fue un adelantado a su tiempo. Aunque no entró en la histora por su descubrimento, ¿qué es la Ley de Coulomb? Realiza una comparativa, señalando las analogías y diferencias que encuentras entre esta ley y la Ley de Gravitación Universal (recuerda la actividad Explicación matemática de la LGU)

La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario".

Los parecidos con la LGU son que la formula es praticamente igual, carga multiplicado por carga partido distancia que las separa al cyadrado, eso es lo que dice la LGU, solo que en esta formula no hay ninguna constante y esta ley no mide fuerzas gravitatorias sino que mide fuerzas electromagnéticas.

6. ¿Qué es un condensador eléctrico? ¿Serías capaz de fabricar uno con material casero?

Es un dispositivo capaz de almacenar energia en forma de campo electrico. Esta formado por dos placas (generalmente de aluminio) cuyas caras son iguales pero de signo opuesto. Al conectar las placas a una batería, estas se cargan y esta carga es proporcional a la diferencia de potencial aplicada, siendo la constante de proporcionalidad la capacitancia: el condensador.

9. Llegamos al plato fuerte del capítulo: el experimento de Cavendish (aquí podéis realizarlo virtualmente). Lo ideal sería diseñar vuestra propia experiencia, pero se trata de una tarea bastante ardua (el autor cita un interesante artículo de la revista Investigación y Ciencia al respecto), por lo que nos conformaremos con que hagáis una descripción del experimento y contestéis a la pregunta: ¿por qué Cavendish no podía medir desde la sala dónde se encontraba la balanza de torsión?

El experimento de Cavendish, en mi opinión, está muy bien pensado. Se colocan dos balanzas muy sensibles en el mismo eje. Una vara perpendicular más corta une dos esferas de pequeño tamaño, con un espejo que refleja un láser. En otra perpendicular más larga, se encuentran dos esferas más grandes y pesadas que oscilan. Cuando las esferas grandes se acercan a las pequeñas, éstas son atraídas, torciendo el espejo y, por lo tanto, moviendo el láser, con lo que sabía cuánto se desplaza. Conociendo y midiendo todos los datos del experimento, tiempos, masas, distancias… Cavendish pudo despejar la constante y, gracias a ello, hallar la masa de la Tierra. La razón por la que no podía medir la experiencia en la misma sala es porque su masa influiría en el experimento y no podría calcular la constante exacta.

10. Para concluir el trabajo, investiga por qué no es buena idea utilizar materiales como el hierro o el acero para realizar el experimento. ¿Qué es el magnetismo? ¿qué otros materiales evitarías en caso de diseñar la experiencia?

Hay que tener cuidado al seleccionar el material. Si utilizamos hierro o acero en el experimento, pueden atraerse o repelerse magnéticamente, ya que el hierro, el niquel, el cobalto y sus aleaciones son más dados a ganar magnetismo. Eso influiría, aunque fuera mínimamente, en el cálculo, dada la precisión de éste. Quizás, materiales como el plástico se atraigan por electricidad estática. Menos probable que el magnetismo pero con el mismo resultado, error de cálculo.