Saltar navegación

Contenidos digitales 2 - María Barrio Alonso

Ajuste de pantalla

El ajuste de pantalla se aprecia al ver el vídeo en pantalla completa. Elige la presentación que más te guste:

Subido el 30 de abril de 2024 por María B.

4 visualizaciones

Más información Transcripción

Descargar la transcripción

Bueno, como os decía en el vídeo anterior, vamos a explicar el ciclotron, que es un acelerador de partículas, tenéis que saber cómo funciona, alguna vez ha caído en la EVAO, entonces, bueno, pues como luego veréis lo que os he subrayado, lo podéis leer mejor. 00:00:02
Es un dispositivo con dos Ds, de acuerdo, con un hueco en medio de ellas, mirad estos circulitos con puntos en medio, simbolizan un campo magnético, de acuerdo, es un campo magnético, como veis el puntito iría hacia vosotros, vale, la punta de la flecha hacia vosotros. 00:00:14
Bien, ¿qué es lo que vamos a hacer en este acelerador? Pues mirad, una carga en este acelerador, no se me va a inventar positiva, fijaos, la vamos a empezar acelerando con un dispositivo, ¿veis? Es un alternador que va a generar una fuerza, mirad, en este caso la carga positiva en este momento iría hacia allá, ¿veis? Porque sería acelerada por esta parte negativa del electrodo y entonces entraría en la D. 00:00:29
¿Y qué pasaría cuando entra en la D? 00:00:55
Aquí. 00:00:58
Pues que en el momento que entra en un campo magnético, aparece la fuerza de Lorentz, ¿de acuerdo? 00:00:59
Y esa fuerza le hace hacer una trayectoria curva. 00:01:03
Con lo cual la partícula va a hacer así, va a hacer una trayectoria curva. 00:01:06
Va a volver a salir aquí. 00:01:10
Y en ese momento va a cambiar, porque es un alternador, va a ir cambiando la dirección de las cargas. 00:01:11
Es decir, ahora vamos a tener aquí la parte negativa y aquí la parte positiva. 00:01:17
Va a cambiar ese potencial. 00:01:20
Entonces, ahora la partícula va a ser acelerada, ¿veis? 00:01:22
por esta parte negativa, se atrae y entra de nuevo aquí y va a describir otra curva. 00:01:24
Vuelve a salir la partícula, vuelve a cambiar alternador, vuelve a entrar aquí, ¿de acuerdo? 00:01:30
Y entonces cada vez va a ir haciendo trayectorias más largas circulares hasta que va a salir 00:01:36
del acelerador y va a impactar en el blanco, que es donde yo quiero que impacte esa partícula. 00:01:42
Entonces, bueno, ¿qué os he puesto aquí? El movimiento de las partículas cargadas 00:01:47
es un movimiento circular uniforme, según la fuerza de Lorentz, 00:01:51
y entonces, bueno, pues, ¿qué limitación tiene un poco el ciclotrón? 00:01:55
Al final la limitación que tiene el ciclotrón es que tú vas a acelerar, 00:01:59
porque pensas que las partículas cada vez van más rápido, más rápido, 00:02:02
pero va a depender del tamaño del ciclotrón, es decir, no hay ciclotrones inmensos, 00:02:05
llega un punto que tienen el tamaño que tienen y aceleran lo que pueden acelerar. 00:02:09
Bueno, importante de cara a los problemas, todas estas fórmulas del ciclotrón, 00:02:14
Bueno, mirad, como las partículas en los campos magnéticos describen estos movimientos circulares uniformes, 00:02:17
que tienen una trayectoria de radio R y de velocidad constante, 00:02:23
por cierto, la velocidad es constante en el módulo, como podéis ver aquí, 00:02:28
porque la dirección y el sentido, lógicamente, van a cambiar. 00:02:31
Entonces, aparece una aceleración centrípeta. 00:02:34
Recordad que esta aceleración aparece cuando hay cambios en la dirección del vector velocidad, como es el caso. 00:02:36
Bien, según la segunda ley de Newton, fuerza es igual a masa por aceleración centrípeta 00:02:42
si la aplicamos a esta situación, ¿qué fuerza aparece en esta situación? 00:02:46
La fuerza de Lorentz, ¿veis? Q por V por B. 00:02:49
Lo tenemos ahí, tenemos aquí su módulo, ¿vale? 00:02:52
Bueno, aquí sería seno de 90 en realidad, porque V y B siempre van a ser perpendiculares, 00:02:55
el seno de 90 va a ser 1, no lo he puesto, pero bueno, habría que ponerlo. 00:03:00
Y sustituimos masa por aceleración céntrica, ¿verdad? 00:03:04
Fijaos que se me van dos velocidades y mirad, todas estas fórmulas no hay que sabérselas de memoria, 00:03:07
yo no me las sé, hay que deducirlas a partir de la segunda ley de Newton. 00:03:12
Entonces, en los problemas, ¿qué tipo de cosas me van a pedir? 00:03:16
Pues me van a pedir el radio de la trayectoria circular que hace la partícula, 00:03:21
la velocidad que alcanza la partícula, incluso la velocidad angular que alcanza la partícula, 00:03:25
incluso el periodo que alcanza la partícula, es decir, cuánto tiempo tarda en dar una vuelta completa. 00:03:31
Bueno, pues es ir despejando de esta fórmula, nada más, ¿veis? 00:03:36
De Newton, sustituimos fuerza por fuerza de la red y aceleración centrípeta por su formulita. 00:03:38
Entonces, si aquí despejamos el radio, pues el radio pasa arriba, la Q y la B abajo, ¿vale? 00:03:44
Tendríamos la fórmula para calcular el radio. 00:03:48
¿Qué nos pide la velocidad? Pues la M y la R las mandamos para el otro lado, sacamos la fórmula de la velocidad. 00:03:50
¿Qué nos pide la velocidad angular? Bueno, aquí tenemos que saber, recordad que todas las magnitudes lineales son las angulares multiplicadas por el radio. 00:03:56
Por tanto, en este caso, la velocidad angular sería la V dividida entre la R, ¿vale? 00:04:03
Entonces, bueno, pues si a esta v le dividís la r, os desaparece esta r de aquí, ¿vale? 00:04:09
Por eso no aparece en este lugar. 00:04:14
Y por último el periodo, que sabéis que es 2pi partido de la velocidad angular. 00:04:16
Bueno, pues ponemos aquí 2pi y ponemos la velocidad angular dividiendo. 00:04:20
Esta m me sube, ¿vale? Es jugar con las fórmulas, meter unas en otras. 00:04:24
Las vais mirando despacito. 00:04:28
Entonces, cosas interesantes que pueden preguntar un poco de teoría. 00:04:30
Mirad el periodo, el periodo que es el tiempo en dar una vuelta completa. 00:04:33
A lo mejor podíais pensar que dependía de a qué velocidad lanzara la partícula, pero como veis no influye absolutamente en nada la velocidad, ¿vale? 00:04:36
Os lo he puesto aquí, es independiente la velocidad de lanzamiento. 00:04:43
Eso sí, que tú lances más o menos rápido, va a determinar también, es decir, a más velocidad, pues vas a tener más radio, también lo podéis ver aquí. 00:04:46
Cuanto más rápido lances, ves más sube, más radio, o sea, va a ser una circunferencia más grande, ¿de acuerdo? 00:04:55
Pero el periodo no depende, lo que tarda en dar la vuelta no depende en absoluto de la velocidad. 00:05:00
Bueno, si os piden la velocidad máxima de un ciclotrón o de cualquier acelerador, lo haríamos de esta manera, ¿de acuerdo? 00:05:06
Fijaos, es la misma fórmula esta de aquí que esta, ¿de acuerdo? 00:05:12
Solo que lo que he puesto aquí es el radio máximo, ¿vale? 00:05:16
El radio máximo en este caso es el ciclotrón, que sería la trayectoria que puede hacer la partícula. 00:05:19
Otra cosa también, a veces os pueden pedir en vez de velocidad angular, también se le llama frecuencia angular o frecuencia ciclotrónica, ¿de acuerdo? 00:05:24
No confundáis con la frecuencia, que es las vueltas en un tiempo, ¿vale? 00:05:32
Velocidad angular sería esta, omega, frecuencia angular o frecuencia ciclotrónica. 00:05:37
Bueno, yo creo que no me dejo nada, cuando empecemos a ver problemas lo entenderéis un poquito mejor. 00:05:42
Por cierto, aquí os he puesto el espectrógrafo de masas, que insisto, está bastante mejor dibujado en el libro que aquí. 00:05:47
Solo deciros que aquí en vez de unas 2D de forma circular sería un tubo. 00:05:52
Mirad aquí el cátodo y el ánodo, mirad, aquí está el ánodo positivo, el cátodo negativo, mirad. 00:05:57
Entonces, las partículas positivas son aceleradas hacia allá, puesto que son atraídas por la parte negativa y repelidas por esa positiva. 00:06:02
Entonces, pasan por esta hendidura, entrarían en este campo magnético, que son los puntos que van hacia vosotros, estos puntitos pequeños son el campo magnético. 00:06:10
Entonces, claro, la partícula positiva, pues empezaría una trayectoria circular, ¿de acuerdo? 00:06:20
Entonces, bueno, pues tú jugando, puedes poner aquí un campo eléctrico, veis que va de más a menos, sería esta flecha. 00:06:24
jugando con ese campo eléctrico, puedes conseguir que la partícula vaya en línea recta, 00:06:30
puedes conseguir que la partícula no suba tanto o no baje tanto, ¿de acuerdo? 00:06:34
Dependiendo de hacia dónde dirijas el campo eléctrico. 00:06:39
Una cosa importante es deciros que si tú quieres que justo la partícula vaya en línea recta, 00:06:43
es decir, no desvíe su trayectoria, es importante que sepáis, lo pongo aquí por ejemplo, 00:06:48
que para ello la fuerza magnética, que es la de Lorentz, tendrá que ser igual a la eléctrica, ¿de acuerdo? 00:06:53
de una partícula no cambiará su trayectoria si las dos fuerzas que actúan sobre ella 00:06:58
son opuestas y del mismo valor. Habrá problemas que resolvamos con el paso al móvil. 00:07:02
Subido por:
María B.
Licencia:
Reconocimiento
Visualizaciones:
4
Fecha:
30 de abril de 2024 - 11:36
Visibilidad:
Clave
Centro:
CPR INF-PRI-SEC NTRA. SRA. DE LA PROVIDENCIA
Duración:
07′ 11″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
340.30 MBytes

Del mismo autor…

Ver más del mismo autor

EducaMadrid, Plataforma Educativa de la Comunidad de Madrid

Plataforma Educativa EducaMadrid