Midiendo la velocidad de la luz...en casa

[El Duo de Dos]

Hola estimados!

Recordando que Galileo quiso medir la velocidad de la luz, pues contrario a otros científicos de su época, él creía que no era instantánea y que se trasladaba con cierta velocidad. Aunque ingenioso el método, no dio resultado. La velocidad de la luz resultó ser tan grande que no pudo medirla.

Nosotros, en su honor, nos propusimos hacer lo mismo, remedando una experiencia conocida que pueden encontrar en la web, con cosas que existen en la mayoría de los hogares. Herramientas que Galileo ni siquiera soñó que podían existir.

En realidad no se trata de una medición sino más bien de una comprobación, ya verán porqué.

Para la experiencia usamos un microondas, una regla y un spaghetti seco. (también puede usarse como material, queso rayado, huevo, chocolate, espuma de afeitar, o lo que dé la creatividad de cada uno).

La idea es la siguiente, el microondas produce ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz. Las ondas que producen son estacionarias (sus picos y valles ocurren siempre en el mismo lugar y no se desplazan).

Recordando que la velocidad de una onda v= f x λ

Donde f, es la frecuencia de la onda y λ la longitud de la onda (distancia entre 2 picos).

A f lo podemos obtener del mismo equipo (parte trasera), así que si podemos medir λ, podríamos fácilmente calcular la velocidad de la luz.

Un microondas funciona básicamente así, las ondas electromagnéticas agitan las moléculas de agua contenidas en los alimentos, esta agitación produce el calor que cocina los alimentos. Como las ondas son estacionarias para evitar que los alimentos se cocinen en forma despareja, con partes muy cocidas donde incide el pico o máximo de la onda y partes crudas en los mínimos, es que la base es giratoria.

Para nuestro experimento colocamos primeramente la bandeja del microondas boca abajo, para evitar que gire. (No queremos que se cocine en forma pareja).

Seguidamente sobre ella colocamos un spaghetti, de manera que quede paralelo a la puerta.

Accionamos el microondas a la potencia máxima durante 30 seg, retiramos y observamos lo siguiente:

A simple vista se puede apreciar el distinto nivel de cocción en cada parte del spaghetti, dos zonas cercanas a los extremos están cocidas y el resto no.

Si analizamos una de las zonas, vemos que en el centro está más cocinada (más oscura) y disminuye hacia las puntas, eso quiere decir que el centro estuvo expuesto al máximo de la onda, o sea que toda la zona cocida corresponde a ½ ciclo con un máximo al centro. Luego midiendo y multiplicando por 2 obtendríamos el valor de la longitud de la onda (λ).

Medimos y nos dio 6,1cm

Así que

λ= 2 x 6,1cm =12,2 cm = 0,000122 km

Dando vuelta el microondas nos informamos que la frecuencia del mismo es de 2450 Mhz.

Osea que

f = 2.450.000.000 hz (1/seg)

Así que tenemos:

V= 2.450.000.000 1/seg x 0,000122 km = 298.900 km/s

Si consideramos que la velocidad de la luz en el aire es de 299.705,5 km/s (un poco menor que en el vacío) hemos tenido un error menor al 0,3% que proviene de la medición.

Obviamente como dijimos al principio se trata más bien de una comprobación, ya que para poder calcular la frecuencia del microondas se tiene que conocer la velocidad de la luz.

Esperamos les haya gustado y a ver quien se anima a repetirla con otros materiales!

[alphete]

realmente muy ingenioso!!

Se les ocurrio a uds hacer esa comprobacion!?

Realmente me encanta poder hacer esas "comprobaciones" amateur de cosas que vienen ya comprobadas por el metodo cientifico y que uno ya las acepta. No por desconfianza, sino porque esta bueno, en infima medida, comprobar por los propios medios que es asi.

La verdad que los felicito

[El Duo de Dos]

Hola Pablo!

No fue idea nuestra, es algo que vimos en la web.

A nosotros tambien nos gusta hacer comprobaciones y mediciones por nuestra cuenta, tienen otro sabor no?

Saludos y gracias

[alphete]

DEFINITIVAMENTE

El otro dia justamente le comentaba a Claudio ese tema.

Hoy por hoy podes hacer Espectroscopia con elementos Amateur. Y tirar la imagen en los programas de PC y hacer vos tu propio analisis.

Eso, lo leias en las revistas o publicaciones, y eran analisis que hacian los astronomos profesionales porque contaban con los medios que brinda un observatorio profesional!

Ahora, podes hacerlo desde tu casa, y, aunque ya sabes quizas el tipo de espectro que deberias recibir, lo podes hacer igual y "confirmarlo"

Que se yo... me encanta ya voy a hacer algo de eso.

[juanca]

Admirados Stan Laurel y Oliver Hardy (ver youtube).

Como siempre, al leer sus artículos, uno se siente chiquito.

Uno de los del dúo se registra en Mendoza y el otro en Río Cuarto, cómo se coordinan?

Cordiales saludos.

Chapman Juan Carlos(66)

Hokenn130900

[Letizia]

Si junto coraje como para limpiar el microondas, algo les cocino...

Saludos!!

[Betelgeus]

Muy buen experimento, la verdad que nunca se me ocurrió que podía medir la velocidad de la luz desde mi casa. Gracias por compartirlo!!!

[Miguel]

Admirados Stan Laurel y Oliver Hardy (ver youtube).

Como siempre, al leer sus artículos, uno se siente chiquito.

Uno de los del dúo se registra en Mendoza y el otro en Río Cuarto, cómo se coordinan?

Cordiales saludos.

Chapman Juan Carlos(66)

Hokenn130900

Estimado Juanca, por supuesto yo soy Stan...... jajajaja Nuestras casillas de mail y de sms están llenas!

El día que controlen los mails en nuestros laburos, vamos a estar en problemas!!! jajajaja

Gracias Leti, nos ofrecemos como conejillos de india de tus comidas

Gracias Betel!!!

Saludos

[Marcelo S. Abelenda]

Felicitaciones a los dos por la inictiva, me encantan este tipo de experimentos, totalmente didáctico y claro. Repitan pronto!!

[ezequiel]

jaja muy buena idea esa del fideo!

la voy a probar con mi gato... no mentira jajaja!

esto del microondas me hizo acordar a una duda q tngo dsd chico:

si pongo algo vivo, como por ej un gatito al microondas (digo gatito xq entra justo jeje =P)

y lo prendo x 1 segundo, el animal se puede morir al instante?? o solo se kema??

siempre tuve esa duda, ja!

saludos a todos!

[Borges]

Ezequiel sos pariente de Alf o algo asì? Qué fijación con ese pobre minino!

[El Duo de Dos]

Hola Ezequiel

Imaginamos que tu pregunta es completamente retórica y no que tengas intenciones de llevarlo a la práctica.

El funcionamiento básico de un microndas es el siguiente, posee un emisor de ondas electromagnéticas estacionarias de una cierta frecuencia. Estas ondas hacen vibrar las moléculas de agua que hay en los alimentos. al vibrar se calientan y ese calor es el que los va cocinando.

Por esta razón los envases no se calientan, porque no tienen agua en su interior.

Si bien cuando sacas una taza está caliente, es por transmisión del calor del líquido que contiene, no por efecto del microondas. De hecho podes hacer la prueba de colocar solo la taza, vacia y vas a ver que no se calienta.

Las consecuencias de colocar un ser vivo serían catastróficas, puesto que la proporción de líquido en el cuerpo es muy alta, literalmente le herviría el cerebro en cuestión de segundos.

[Borges]

Excelente la explicación profe y más claro echale agua.

Invito a los foreros a que a partir de ahora y para que no se pierda el hilo temático, posteen los resultados que cada uno ha ido obteniendo en sus casas y si quieren hacer comentarios o plantear dudas, abran otro tema mencionando este experimento. -

Abrazos

Editado 3 de Marzo del 2008 por Invitado

[Bubamara]

hola les cuento q en materia de seguridad e inocuidad alimentaria de utiliza y se ensaya en alimentos inoculados con microorganismos vivos q luego sufren un proceso de cocción por microondas , todo está en pañales es decir a escala piloto. lo que se intenta ver es la disminución de microorganismos y el efecto de la letalidad de las microondas

besos

paulis

[ezequiel]

muchas gracias x la explicacion!

en realidad tngo dos gatas y dos gatos =P

pero no los voi a meter al microondas jaja!

saludos!

[Paula Granger]

Hola! Tengo que preparar un trabajo final para la facu, para una materia que se llama Física Aplicada... y me encantó tu idea, porque puedo desarrollar un montón de temas para explicar el experimento!!!!

Si me lo permiten, se las pido prestada, y después les cuento como me fue, me dejan?

Saludos a todos!!!!

Pauly!

[El Duo de Dos]

Hola Paula. Hacelo sin problemas. No es en realidad idea nuestra tampoco, nosotros también la tomamos prestada y sin permiso

Suerte!!! ....y si contanos como te fue.

[Germán Bresciano]

Esto me deja algunas dudas:

1) Si los supuestos fueran ciertos, la distancia entre los centros de las zonas cocidas debería ser igual a una longitud de onda, y en la foto parece que es bastante mayor a 12,2 cm. Como por otra parte esa medida sería más precisa que la de la zona cocida (pues no hay que suponer arbitrariamente donde pasa de cocido a no cocido) va a resultar una velocidad de la luz calculada superior al valor usualmente aceptado de velocidad en el vacío.

2) Las ondas electromagnéticas no son unidimensionales, pues se mueven en un espacio tridimensional. ¿Porqué suponen que se desplaza justo en la dirección del largo del spaguetti?

3) Las microondas rebotan en las paredes del horno, provocando un patrón de ondas mucho más complejo que una sinusoidal (que además es tridimensional). En el caso de que realmente sea una onda estacionaria (cosa que no creo) tendría un patrón de interferencia muy complejo, debido a los rebotes en diferentes direcciones.

Saludos,

[Germán Bresciano]

Continuando con lo anterior con evidencia empírica:

La primera foto muestra los spagetti paralelos a la puerta. La segunda perpendiculares a la puerta.

En la tercera foto se pueden medir las distancias entre los "picos" de cocción (supuesta longitud de onda)

Dan 14, 11 y más de 15 cm.

Aún suponiendo que la únicas válidas son la que estaban paralelas a la puerta (las dobladas) ¿cuál vale, la de 11 o la de 14?

Mi microondas también es de 2450 MHz, como todos pues es la frecuencia de resonancia del agua.

Habría que probar con una tapa de pascualina para ver el patrón bidimensional.

Germán

[Fernando Mazzone]

German, está bueno tu informe y nos alegra que hayas hecho el experimento.

Solo algunos comentarios.

1) En efecto las ondas se trasmiten en todas direcciones, ahora lo que no entiendo es porque aclarás eso, nunca dijimos lo contrario. Lo que ocurre es que si el spaguetti, o lo que fuere, no está perpendicular al plano del magnetrón entonces la medida queda alterada por la posición del spaguetti, creo que tu experimento lo demuestra fijate como los spaguettis que pusiste perpendiculares a la puerta muestran un patrón muy distinto a los paralelos.

2) La distancia entre los puntos quemados es la mitad de la longitud de onda no la longitud de onda. Que el spaguetti se doble, o no, es anecdótico, eso dependerá de la intensidad de la onda en el punto donde se queme y de las características del spaguetti allí. Fijate que si medís en tu foto la distancia entre puntos quemados es aproximadamente 6cm como debe ser.

3) Si tenés dos medidas distintas digamos 6cm y 7cm toma la media, se puede demostrar que el resultadlo es poco sensitivo al error en la medición de la distancia. Un error de 1cm aún produce un resultado aceptable.

4) Yo si creo que la onda que produce el magnetrón es estacionaria.

5) Hemos consultado este experimento en muchos lados, y la objeción del efecto "rebote" es muy frecuente. No obstante nunca hemos visto ninguna caracterización culitativa, y menos cuantitativa, de este efecto rebote. Sería interesante tratar de demostrar la presencia del efecto rebote. Hay que tener en cuenta que el ancho de los microondas suele ser un multiplo de la longitud de onda, quizas eso minimiza el efecto rebote. Como sugerís, hay muchos que hacen el experimento poniendo un objeto plano, como la tapa de pascualina que sugerís. Podría ser esclarecedor.

Muchas gracias por tus amables e interensantes comentarios

[Germán Bresciano]

German, está bueno tu informe y nos alegra que hayas hecho el experimento.

Solo algunos comentarios.

1) En efecto las ondas se trasmiten en todas direcciones, ahora lo que no entiendo es porque aclarás eso, nunca dijimos lo contrario. Lo que ocurre es que si el spaguetti, o lo que fuere, no está perpendicular al plano del magnetrón entonces la medida queda alterada por la posición del spaguetti, creo que tu experimento lo demuestra fijate como los spaguettis que pusiste perpendiculares a la puerta muestran un patrón muy distinto a los paralelos.

2) La distancia entre los puntos quemados es la mitad de la longitud de onda no la longitud de onda. Que el spaguetti se doble, o no, es anecdótico, eso dependerá de la intensidad de la onda en el punto donde se queme y de las características del spaguetti allí. Fijate que si medís en tu foto la distancia entre puntos quemados es aproximadamente 6cm como debe ser.

3) Si tenés dos medidas distintas digamos 6cm y 7cm toma la media, se puede demostrar que el resultadlo es poco sensitivo al error en la medición de la distancia. Un error de 1cm aún produce un resultado aceptable.

4) Yo si creo que la onda que produce el magnetrón es estacionaria.

5) Hemos consultado este experimento en muchos lados, y la objeción del efecto "rebote" es muy frecuente. No obstante nunca hemos visto ninguna caracterización culitativa, y menos cuantitativa, de este efecto rebote. Sería interesante tratar de demostrar la presencia del efecto rebote. Hay que tener en cuenta que el ancho de los microondas suele ser un multiplo de la longitud de onda, quizas eso minimiza el efecto rebote. Como sugerís, hay muchos que hacen el experimento poniendo un objeto plano, como la tapa de pascualina que sugerís. Podría ser esclarecedor.

Muchas gracias por tus amables e interensantes comentarios

Tenés razón en que la distancia entre los puntos quemados debe ser media longitud de onda, pero es de 14cm, no 6.

Lo marqué en la foto en rojo para que quede claro de a qué me refiero.

Saludos,

[Fernando Mazzone]

German: La parte que te señalo en la foto no esta quemada tambien?

[Germán Bresciano]

Para nada. Sólo está cocida en las dos zonas amarronadas donde se dobló.

[Fernando Mazzone]

Ah! entonces parece que usaste un fideo multicolor, porque la zona que te señalo, aunque no esté doblada, también parece amarronada, mas claro eso si.

Saludos

[Germán Bresciano]

Fernando,

si te fijas bien verás que ese color algo más oscuro que el claro que tiene a ambbos loados es el color natural del fideo crudo, el mismo que tiene en los extremos crudos o el del otro fideo en gran parte de su extensión.

No es que en esa zona el fideo se haya oscurecido sino que a los lados hay una zona blanquecina debido al comienzo de la cocción (sin llegar a quemarse) pues se forman pequeñas ampollitas que le dan ese color más claro.

Si haces la prueba tu mismo verás algo somilar.

Saludos,