Autor: Hernán FerrariResponsable
disciplinar: Silvia BlausteinÁrea
disciplinar: FísicaTemática: Física
cuántica. Limitaciones de la Física clásicaNivel:
Secundario, ciclo básicoSecuencia didáctica
elaborada por Educ.ar
Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso
de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el
intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la
autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y
facilitador del trabajo.
Estimular la
búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes
soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la
jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
De
vez en cuando, en la Física aparecen experimentos cuyos resultados no
pueden ser explicados por las teorías y modelos de la naturaleza
existentes hasta ese momento. Cuando para poder encontrar una
explicación se deben realizar cambios muy grandes en las teorías, los
mismos producen lo que se conoce como una revolución científica. Estas
revoluciones ocurren cada vez que se tienen que cambiar las ideas
centrales necesarias para explicar algún fenómeno. Un ejemplo de lo
dicho son las teorías desarrolladas por Galileo y Newton, que
destronaron las ideas de Aristóteles y explicaron el movimiento de los
cuerpos celestes. Por otra parte, para explicar la existencia de las
líneas espectrales en las emisiones de los átomos como en la
propagación de la luz en el espacio se tuvo que modificar la mecánica
clásica y aparecieron la mecánica cuántica y la mecánica relativista.
Objetivo de las actividades
Que
los alumnos estudien los distintos procesos y avances de la Física en
los últimos siglos y las revoluciones que ocurrieron y permitieron
explicar las nuevas observaciones que aparecieron a lo largo del tiempo.
a) ¿Qué leyes gobiernan el mundo a escala macroscópica y cuáles a
escala microscópica?
b) ¿Por qué razón no sería de utilidad tener todas las soluciones de
las últimas ecuaciones que describan al universo?
c) ¿En qué consiste el trabajo de un físico para llegar a dominar
las características esenciales de cualquier fenómeno dado?
d) ¿Qué ejemplos de comportamientos, que nadie había advertido
previamente se mencionan en el video? ¿Quiénes los observaron?
e)
¿Cuál es la primera revolución en la Física que menciona el video y
cuál es la segunda revolución, ocurrida en el siglo pasado? ¿Qué
problemas
intentaban resolver en cada caso?
f) ¿A qué ecuación
reducía la primera revolución los fenómenos de los cielos y la Tierra?
Mencionen algunos de los problemas que resolvía esta ecuación
enunciados en el video.
g) ¿Qué observó Faraday sobre
la electricidad y el magnetismo variable en el tiempo? ¿Quién captó el
significado del flujo variable? ¿Qué famosa constante encontró este
físico?
h) ¿Cuáles eran los pequeños fallos que hacían
tambalear los cimientos de la Física basada en la mecánica de Newton y
el electromagnetismo de Maxwell?
i) ¿Cuál era el problema que intentaba explicar Max Planck? ¿Qué
tuvo que introducir este físico para resolver este problema?
j) ¿Qué experimento realizó Rutherford con partículas alfa y una
delgada película de oro y cuál fue su resultado?
k) ¿Cuáles fueron los años en los que comenzaron las dos
revoluciones y quiénes las comenzaron?
l) ¿Cómo podía explicar los resultados de Michelson y Morley el
físico Lorentz?
m) ¿De qué manera resolvió este problema Einstein?
n)
Mientras trataba de explicar el problema de la caída de los cuerpos,
¿qué explicación dio Einstein sobre el espacio-tiempo en presencia de
una fuerza de gravedad?
2. Realicen un informe con el
programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas
respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido
arribar.
a)
¿Por la explicación de qué experimento fue galardonado Einstein con un
premio Nobel? Si, como había sido demostrado por Young y otros
mediante
experimentos de interferencia y difracción, la luz era una onda, ¿como
debía comportarse para explicar el efecto fotoeléctrico de Einstein,
según la idea de Planck de paquetes de energía?
b) ¿Qué produce una carga eléctrica acelerada según la teoría de
Maxwell?
c)
Así como Copérnico situó al Sol en el centro del sistema solar, ¿cuál
fue el modelo propuesto por Rutherford para el núcleo atómico?
d) ¿Por qué razón los cuerpos sobre la Tierra no salen lanzados
hacia el espacio?
e)
¿Cuál era la predicción para un electrón que gira alrededor del núcleo
con movimiento circular uniformemente acelerado según el
electromagnetismo de Maxwell? ¿Se cumple?
f) A pesar
de lo visto en el punto anterior, el átomo de hidrógeno es muy estable
y el electrón no cae en su órbita hacia el núcleo. ¿Qué explicación
dio
Bohr a este problema? ¿Qué órbitas eran posibles para los electrones
en
el átomo de hidrógeno?
g) ¿Quién fue el autor de las
propuestas que consideraron a los electrones como ondas con
interferencias constructivas y que explicaron las órbitas de Bohr?
¿Qué
sostienen las mismas?
h) ¿Cuál es la idea que expresa el principio de incertidumbre de
Heisenberg?
i) ¿Qué imagen diferente a la del átomo de Bohr dio la ecuación de
Schrödinger?
j)
¿Cuál es la idea de la Física clásica que desafía la Física cuántica?
¿Cuáles son las que se conservan, tanto en la mecánica clásica como en
la mecánica cuántica y la física relativista?
k) Si se conoce la posición exacta de una partícula subatómica, ¿se
puede conocer a qué velocidad o en qué dirección se mueve?
2.
Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que
incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a
las que hayan podido arribar.