Fisica General Burbano

MEDIDA DE LONGITUDES , TIEMPOS Y MASAS. DENSIDAD 23
I – 26. Medida de grandes distancias. Triangulación
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Las dimensiones de una habitación o de un campo de fútbol las podemos obtener con una
unidad de longitud y contar. Con este método sería más difícil medir la distancia entre dos cumbres,
e imposible si lo empleamos en la distancia a una estrella. Para efectuar esta últimas medidas
emplearemos un método indirecto llamado TRIANGULACIÓN. El examen de la Fig. I-10 nos explica
este método. La distancia O 1
O 2
es siempre conocida, al igual que los ángulos a 1
y a 2
, medidos con
un aparato que tenga un círculo graduado. Mediante cálculos trigonométricos determinaremos la
distancia que queremos medir. O 1
y O 2
pueden ser dos puntos de la Tierra en que se encuentran
dos observadores y A el pico de la montaña, un satélite, o la Luna.
Todo cambio de posición de un astro debido a un cambio de posición del observador (ya porque
éste se mueve con la Tierra, ya porque el observador se traslada sobre la Tierra), se denomina
«corrimiento paraláctico». Por ejemplo la rotación terrestre determina un «corrimiento diurno»,
la rotación de la Tierra alrededor del Sol determina un «corrimiento paraláctico anual». Las observaciones
hechas basándonos en estos movimientos las llamaremos métodos «paralácticos trigonométricos».
Si quisiéramos medir la distancia a un astro A (Fig. I-10) O 1
y O 2
serán dos posiciones opuestas
en la órbita terrestre alrededor del Sol y la medida de ángulos se realizará con 6 meses de intervalo.
Este método no es aplicable para la medida de la distancia Tierra-Sol, y la exactitud con que
se puede enfocar puntos del Sol y medir ángulos, no es lo suficientemente buena. La forma de hacerlo
es medir las distancias relativas a todos los planetas por observaciones astronómicas o mediante
ondas de radar (conociendo su velocidad y contando el tiempo que tardan en llegar al planeta,
reflejarse en él y volver a la Tierra) y una vez conocidas estas distancias a escala de nuestro
sistema solar, por triangulación obtendremos la distancia al Sol.
Si la estrella está demasiado lejos y nuestros aparatos no pueden realizar medidas de tal precisión,
entonces se emplean otros métodos. Por ejemplo uno de ellos es el llamado «método fotométrico»
que consiste en la comparación de la luminosidad aparente y los valores de la intensidad de
radiación y de la energía deducidos del espectro de la estrella. Una confirmación de lo correcto de
este método para medir distancias estelares está dado por los resultados obtenidos para grupos de
estrellas, conocidos como «cúmulos globulares», que son acumulaciones de estrellas que observamos
que están todas muy juntas, y al aplicar el «método fotométrico» obtenemos que es como deben
de estar.
En el estudio de los «cúmulos globulares» se encuentra que existe una concentración de ellos
en cierta parte del cielo, y que la mayoría de ellos están aproximadamente a la misma distancia de
nosotros e intuimos que esta concentración de cúmulos marca el centro de nuestra galaxia. Conocemos
entonces la distancia al centro de la galaxia que se obtiene del orden de 10 20 m.
Con esta distancia tenemos la clave para medir distancias aún mayores (distancias a otras galaxias)
por métodos fotográficos y midiendo el ángulo que se subtiende en el cielo y tomando
como hipótesis que todas las galaxias son más o menos del mismo tamaño que la nuestra, operaremos
por el método de triangulación.
Recientemente se han obtenido fotografías de objetos
celestes sumamente distantes; se cree que estas galaxias
están, alrededor de medio camino del «límite del
Universo» –alejadas del orden de 10 26 m– distancia máxima
que se ha podido observar.
I – 27. Medida del tiempo. Reloj atómico
Para medir el tiempo necesitamos que un fenómeno
ocurra una y otra vez de modo regular, es decir que sea
periódico. El día es el fenómeno natural, periódico, usado
desde muy antiguo para la medida del tiempo, los
días son casi del mismo largo en promedio, para verificar
que esto es verdad tenemos que compararlo con
otro fenómeno periódico.
La medida del tiempo la basamos en algún fenómeno
que se repita periódicamente.
Galileo demostró que un péndulo oscila con intervalos
de tiempo regulares, utilizando un dispositivo
mecánico que cuenta estas oscilaciones tendremos el
reloj de péndulo. En esencia, este es el método que se
emplea para la medida del tiempo, un reloj está siempre
constituido por un OSCILADOR y un CONTADOR.
La periodicidad de un oscilador de péndulo no es
muy exacta, a medida que ha avanzado la ciencia se
han empleado osciladores de periodicidad más perfec-
VALORES APROXIMADOS DE ALGUNOS INTERVALOS DE TIEMPO
INTERVALO
Intervalo de tiempo entre el big y bang y formación de quarks
Tiempo que tarda la luz en cruzar un núcleo de hidrógeno
Duración de una colisión nuclear
Período de oscilación de un rayo gamma de1 MeV
Vida media de la partícula de mesónπ 0
Período de una onda luminosa
Período detectado por laser, límite inferior de medida directa
Período de rotación típico de una molécula
Período de las ondas típicas de radio
Período de las ondas sonoras audibles
Tiempo entre latidos normales del corazón
Un día
Un año
Edad del Homo erectus
Edad del Sistema Solar
Vida del Sol
Edad del Universo
Vida media del Molibdeno-130
Vida media que se le atribuye al protón
RANGO = 10 38 /10 –43 = 10 81
Fig. I-9.– Palmer.
O 1
1
2
O 2
A
Fig. I-10.– Triangulación.
SEGUNDOS
10 –43
10 –24
10 –22
4 × 10 –21
10 –16
2 × 10 –15
3 × 10 –14
10 –12
10 –60
10 –30
8 × 10 –10
8,6 × 10 400
3,16 × 10 700
1,3 × 10 140
1,6 × 10 170
3,8 × 10 170
4,3 × 10 170
2 × 10 250
3 × 10 380