Fisica General Burbano

MEDIDA DE LONGITUDES , TIEMPOS Y MASAS. DENSIDAD 21
en la que existen cerca de 10 8 capas atómicas, la probabilidad de que algún núcleo quede detrás
de otro es prácticamente nula.
Si el número de partículas de alta energía que llegan a la lámina es n 1
y n 2
el número de las
que salen por el otro lado, la diferencia n 1
– n 2
serán las partículas que no han atravesado la lámina.
Medimos la fracción de partículas que no la han atravesado y será (n 1
– n 2
)/n 1
. Esta fracción
será igual a la fracción de área cubierta por los núcleos, que la obtenemos por el cociente entre
la sección eficaz del núcleo (s) multiplicada por el número de átomos (N) que existen en la lámina,
y el área total de la lámina (A); igualando estas dos fracciones nos quedará:
Ns =
A
y puesto que el núcleo es aproximadamente esférico podemos poner:
n
− n
n
1 2
1
A n − n
s = pr
= ?
N n
2 1 2
1
⇒ r =
An ( 1 − n2)
pNn
1
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con lo que tenemos hecha la medida del radio del núcleo del átomo de forma indirecta.
La medida inmediata superior que se ha podido detectar en la materia es el radio del átomo,
con un valor de 10 – 10 m aproximadamente (su cálculo lo veremos en el estudio del átomo) existiendo
una «laguna» en los tamaños a nivel atómico del orden de 10 – 5 . Comparando el radio nuclear
con el radio atómico y teniendo en cuenta
que la materia está concentrada prácticamente
en el núcleo, obtenemos como conclusión de
esta teoría que la materia presenta enormes espacios
vacíos. Esto no impide que existan longitudes
de onda de radiaciones electromagnéticas
tales como las de los rayos X y los g con tamaños
comprendidos entre 10 – 10 y 10 – 15 m; no
queremos decir que en este intervalo exista una
total ausencia en los tamaños físicos.
El ojo humano es incapaz de detectar longitudes
de onda menores que la más pequeña de
la luz visible, es decir, 5 × 10 – 7 m. A partir de
esta medida empleamos microscopios electrónicos
que funcionan con longitudes de onda menores
que 5 × 10 – 7 m (rayos X) que impresionan
las placas fotográficas. Por este método podemos
obtener por ejemplo la medida de la
separación entre los núcleos de los átomos en
los cristales (constantes reticulares de Bragg), estas
medidas están comprendidas entre 5 × 10 – 7
y 10 – 10 m. A partir de 5 × 10 – 7 en adelante
existen infinidad de instrumentos (Microscopio
con tornillo micrométrico, calibre, palmer, etc.)
con los que medimos directamente.
I – 23. Medida de longitudes y ángulos: nonius
VALORES APROXIMADOS DE ALGUNAS LONGITUDES
LONGITUD
Límite experimental en la determinación de la estructura nuclear
Diámetro del protón
Diámetro del átomo
Longitud de un ribosoma
Longitud de onda de la luz visible
Tamaño de las células de la mayor parte de los organismos vivientes
Tamaño de las partículas de polvo más pequeñas
Altura de los seres humanos
Radio de la Tierra
Distancia media Tierra-Luna
Radio del Sol
Radio promedio de la órbita de la Tierra
Distancia promedio Sol-Plutón
Un año luz
Distancia de la Tierra a la estrella más cercana (α-Centauro)
Radio de la Vía Láctea
Distancia de la galaxia más cercana (M31 la nebulosa de Andrómeda)
Radio del Universo visible
RANGO = 10 26 /10 –17 = 10 43
El NONIUS o vernier es un aparato destinado a la medida precisa de longitudes o de ángulos.
El empleado para medida de longitudes consta de una regla dividida en partes iguales, sobre
la que se desliza una reglilla graduada (nonius) de tal forma que n – 1 divisiones de la regla se dividen
en n partes iguales en el nonius.
Si D es la longitud de una de las divisiones de la regla, la longitud de una división del nonius
es: d = D (n – 1)/n.
Se llama «PRECISIÓN» a la diferencia entre las longitudes de una división de la regla y otra del
nonius. Su valor es:
p D d D D ( n − 1) Dn − D ( n − 1)
= − = − =
=
n
n
Así, si cada división de la regla tiene por longitud un milímetro, y se han dividido nueve divisiones
de ella en diez del nonius, la precisión es de 1/10 de mm (nonius decimal; Fig. I-3). Para
efectuar una medida se hace coincidir el extremo A del cuerpo a medir con el extremo de la regla.
El otro extremo quedará, en general, comprendido entre dos divisiones, en el caso de la Fig. I-4
entre las divisiones 3 y 4. Si la regla está dividida en mm, la longitud AB es 3 mm y algo más. Para
determinar esta fracción se observa qué división del nonius coincide con una división de la regla;
D
n
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 1 2 3 4 5
A
METROS
10 –17
10 –15
10 –10
10 –80
10 –60
10 –50
10 –40
1,7 × 10 000
6,4 × 10 600
3,8 × 10 800
6,9 × 10 800
1,5 × 10 110
5,9 × 10 120
9,46 × 10 150
4,3 × 10 160
6 × 10 190
2 × 10 220
1,4 × 10 260
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19
Fig. I-3.– Nonius decimal.
B
0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19
Fig. I-4.– Medida de la distancia AB
con un nonius decimal.