Cuadernos de Física : V Física Térmica. VI Teoría Electromagnética.

Este cuaderno, engloba dos tomos; el primero de ellos se corresponde con el quinto de la serie y desarrolla el tema de la Física Térmica a lo largo de siete lecciones: Introducción a la termodinámica, Propiedades térmicas de la materia, Ecuaciones de estado, Primer y segundo principio de la termodinámica, Transiciones de fase y fenómenos de transferencia de calor. El segundo tomo se corresponde con el sexto de la serie y desarrolla el tema de la Teoría Electromagnética a lo largo de otras siete lecciones: Campo y potencial electrostático en el vacío, Estudio de conductores en equilibrio, Estudio de medios dieléctricos, Corrientes eléctricas estacionarias, Campo magnético estático, Inducción electromagnética y Circuitos de corriente alterna. Tras una breve introducción, el autor explica los conceptos, principios y teorías de cada tema, utilizando ejemplos aclaratorios en los casos oportunos.

On i com es troba el petroli : el món del petroli II. 'Dónde y cómo se encuentra el petróleo : el mundo del petróleo II'.

El vídeo explica como los diminutos restos de fósiles, variaciones de la gravedad de la tierra, de su campo magnético, forman parte de las llamadas técnicas geofísicas que pueden ayudar a los científicos a encontrar los yacimientos de petróleo.

De la distribución de los continentes a la tectónica de placas : concepciones de los alumnos.

Trabajo apoyado por el programa PRAXIS XXI- Fundación para la Ciencia y Tecnología

Elaboración de experiencias de cátedra realizadas por ordenador para las asignaturas de Fundamentos Físicos de la Ingeniería.

Este trabajo ha dado lugar a cinco comunicaciones presentadas en el 11õ encuentro Ibérico para la Enseñanza de la Física, que tuvo lugar en Sevilla entre los días 24 y 27 de septiembre de 2001

El medio ambiente urbano y su influencia sobre el rendimiento escolar y la salud de los estudiantes.

Se investiga la influencia del medio ambiente urbano sobre el rendimiento escolar y sobre la salud de los alumnos. Los elementos estudiados son, el ruido, la radiactividad, el contenido de oxígeno en el aire, los campos electromagnéticos y la alteración del campo magnético terrestre. Los objetivos son, conocer el entorno tecnológico, estimular un uso responsable de los objetos tecnológicos, y fomentar los hábitos saludables en la organización de la vida diaria. La metodología consiste en clases teóricas en el aula sobre los contenidos descritos, prácticas de manejo de diversos aparatos, y análisis de los datos obtenidos. Los instrumentos de evaluación son la observación directa, pruebas escritas, calificación del informe del alumno y autoevaluación del mismo.

Magnetismo en el aula : material didáctico para profesores de Educación Infantil y Primaria.

Se realiza un breve recorrido por los hitos que jalonaron el descubrimiento del campo magnético, y se proponen sencillos experimentos para estimular en los escolares el razonamiento lógico y la comprensión de lo que observan. Está destinada para la formación técnica del profesor y para la aplicación práctica de lo aprendido mediante recursos accesibles y cercanos a los alumnos.

Fisica y Química : nota sobre las oscilaciones eléctricas.

Interpretación geométrica del fenómeno de las oscilaciones eléctricas que nos ha permitido deducir la fórmula de Thomson. Energéticamente las oscilaciones de un circuito oscilante se realizan en virtud de un intercambio constante entre las dos clases de energía implicadas, la del campo eléctrico y la del campo magnético. El principio de conservación de la energía permite establecer que en todo momento permanece constante la suma de dichas energías.

Efecto Barkhausen.

Desarrollo y demostración del tema sobre el aumento brusco del campo magnético que se produce durante un proceso de magnetización de un material ferromagnético, conocido como efecto Barkhausen.

Proyecto sobre una nueva metodología en la enseñanza de la Física en séptimo de EGB.

Aprovechar el máximo disponible, para poderlo dedicar a la enseñanza práctica e individualizada de la Física. Hacer la Física, a modo de juego, más competitiva, frente a las distracciones que el medio ofrece al estudiante de 12 y 13 años. La idea básica del proyecto está en estudiar, jugando y para ello han elaborado la Física del juego y del juguete. El proyecto de una nueva forma de enfocar la enseñanza de la Física en séptimo de EGB abarca unos amplios contenidos, para que el alumno de 12 y 13 años tenga un anticipo de lo que es la Física, cuando la estudie en un nivel superior, y por ello, el común denominador de toda la programación, han sido los 'Campos de fuerza y sus acciones'. El programa contiene un tema de iniciación, meramente descriptivo ('Las fuerzas en la naturaleza'), y dos bloques, uno con 4 temas (las fuerzas actuando sobre masas rígidas, sobre superficies, en medios elásticos, y las fuerzas y la energía), dedicado al estudio del campo gravitatorio y sus fenómenos, y otro, con 4 temas (la carga eléctrica en reposo, en movimiento, los efectos de la carga en movimiento; el campo magnético y propagación del campo electromagnético, la luz), dedicado al campo magnético. Cada tema desarrolla los siguientes puntos: contenidos, temporalidad, índice de dificultad, objetivos generales, objetivos específicos y prácticas de Física. A lo largo de este trabajo también se explica como se monta un barco de mecánica, ampliable al calor, la electricidad y la óptica. Complementaria a esta idea, se han desarrollado, los juegos de clase, los medios audiovisuales; el empleo del vídeo, y de las películas, de las transparencias y diapositivas y la Física del tebeo. Esta Física del tebeo, se elabora con cuestiones de temas habituales en los chicos, o con ejemplos de su vida cotidiana. Se han empleado fundamentalemente las aventuras de Tintín, Axterix y las de Mortadelo, Filemón y Otilio. El proyecto no ofrece resultados porque no ha sido aplicado.

Introducción de las técnicas de adquisición de datos y control de experiencias por ordenador en el laboratorio de ciencias experimentales.

Aportar nuevas perspectivas a las experiencias didácticas, utilizando las técnicas de la robótica y control mediante ordenador. Exponer cómo es posible realizar el seguimiento espacial tridimensional de los móviles en experiencias de demostración de cinemática y dinámica. Obtener gráficos del comportamiento real del campo eléctrico. Obtener colecciones de medidas que informen sobre la distribución de potenciales eléctricos en el espacio tridimensional. Medir sistemáticamente las 3 componentes del campo magnético en puntos distribuidos en una zona espacial tridimensional. Estudiar los fenómenos ondulatorios en las 3 dimensiones del espacio y observar su evolución temporal. 3 Grupos de 3 alumnos de Enseñanzas Medias y un grupo de 4 alumnos de Universidad. Transforman el ordenador en una ventana abierta a la naturaleza y al mundo físico. Observan y analizan experiencias en el espacio en sus tres dimensiones y en el tiempo, hacen scanners de campos eléctricos y magnéticos, siguen en el espacio móviles mecánicos y hacen visibles las ondas sonoras. Estas experiencias se han sometido a la consideración de los alumnos, mediante un cuestionario, para conocer las distintas posibilidades que el nuevo material facilita como herramienta didáctica. Cuestionario. Figuras. 1. Se ha desarrollado un sistema de seguimiento de móviles en 3 dimensiones mediante ultrasonidos que permite hacer experiencias de mecánica en tiempo real. 2. Se ha construido un prototipo en el que, mediante un robot didáctico, un ordenador y una cubeta con electrolito, se realizan scanners del campo eléctrico. 3. Se ha puesto a punto un equipo que, mediante un robot, un ordenador y una bobina, permite realizar colecciones de datos tridimensionales de las componentes del campo magnético y observar las trayectorias de éstas en el espacio. 4. Se ha construido una instalación que permite observar las ondas sonoras en el espacio y en el tiempo. Se ven las ondas de sonido como olas en movimiento y se aprecian fenómenos como interferencias, difracción, etc. 5. Las técnicas resultan interesantes porque permiten a los alumnos vivir con mayor protagonismo el aprendizaje. Ante todo, existe por su parte la aspiración de que les sirvan para realizar proyectos concretos y redescubrimiento de las leyes de la Naturaleza. 6. Se han realizado cinco publicaciones en revistas nacionales. 7. Se han solicitado dos patentes. 8. Se ha llegado a un acuerdo con la empresa Edibon. (Consultar los resultados del cuestionario en la propia investigación).

Correntes permanentes em anéis mesoscópicos

Correntes permanentes em anéis mesoscópicos imersos num campo magnético constante foram pela primeira vez observadas experimentalmente em 1990, apresentando intensidades entre uma a duas ordens de grandeza superiores aos valores previstos teoricamente, uma discrepância que permanece por resolver. Neste trabalho apresenta-se um estudo em que se considera um modelo com uma impureza e interações repulsivas entre os eletrões do anel. Através da transformação de Jordan-Wigner obtém-se o hamiltoneano XXZ para cadeias de spin 1/2, com um defeito de troca e condições de fronteira “torcidas”. Utilizando o algoritmo do Grupo de Renormalização da Matriz Densidade (DMRG) estudamos os coeficientes de Fourier da corrente permanente e do respetivo peso de Drude em função da intensidade das interações e do tamanho do anel. Observamos que a amplitude da corrente permanente e o valor do peso de Drude são sempre diminuídos pelas interações.

Interações magnéticas e magnetoresistencia em Co/sub 10/ Cu/sub 90/

Foram investigados os efeitos de tratamentos térmicos nas propriedades estruturais, magnéticas e de magnetotransporte eletrônico de fitas de Co10Cu90 rapidamente resfriadas (“melt-spun”) enfatizando o estudo de possíveis relações entre as interações magnéticas entre grãos, camadas e cristais presentes nestes materiais e a magnetoresistência. A análise combinada da evolução estrutural e da intensidade das interações entre os grãos magnéticos mostra claramente o papel de alguns parâmetros estruturais (tamanho e densidade de partículas, distância entre partículas) e da própria intensidade das interações entre as partículas nas propriedades de transporte eletrônico em presença de um campo magnético.

Depinning do fluxo de Josephson em compósitos YBa 2 Cu 3 O 7-delta/Ag

Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental da dinâmica do fluxo magnético intergranular no cuprato supercondutor Y Ba2Cu3O7 e nos compósitos Y Ba2CU3O7 fi/Ag para várias concentrações de prata. Verificou-se que sob certas condições é possível separar os efeitos da dinâmica do fluxo de Josephson daqueles resultantes da dinâmica de Abrikosov. Através da técnica de medidas de magnetização DC foram obtidas as linhas de depinning inicial e de irreversibilidade magnética em campo magnético aplicado até 120 Oe. O revestimento dos grãos supercondutores aparentemente não afeta a energia de acoplamento dos elos fracos entre os grãos e o potencial de pinning até 16.1 % em peso de prata. A vantagem da mistura da prata é que esta melhora as propriedades mecânicas dos óxidos supercondutores além de melhorar as correntes críticas do sistema. Observamos que o depinning do fluxo de Josephson começa numa temperatura bem definida, dependendo do campo magnético aplicado e gradualmente aumenta com a temperatura até ou muito próximo do limite de irreversibilidade, acima do qual todo o fluxo intergranular (e intragranular) está livre. As linhas de irreversibilidade das nossas amostras podem ser entendidas dentro do modelo do Vidro supercondutor.

Processamento e interpretação de dados aerogeofísicos magnetométricos e gamaespectrométricos no estudo do controle das mineralizações auríferas na região do Complexo Bossoroca, São Sepé, RS

Sete ocorrências auriferas estão inseridas na Seqüência Campestre do Complexo Bossoroca, no Escudo Sul-rio-grandense, municípios de São Sepé, no Estado do Rio Grande do Sul. Nessa região, foi realizado um aerolevantamento geofisico no qual foram coletados dados magnetométricos e aerogamaespectrométricos (K, U, Th e contagem total), em convênio finnado entre órgãos federais brasileiros (CPRM, DNPM e CNEN) e a empresa canadense Texas Instruments no período 1972-1973. Nessa dissertação são apresentados as interpretações e resultados dos dados e a metodologia utilizada para a interpretação das principais estruturas magnéticas e radiométricas visando aplicação na exploração mineral de ouro. Esse tipo de processamento, correlacionado aos dados geológicos, é uma prática usual de campanhas de prospecção mineral desde 1940 e é considerada como uma ferramenta de grande potencial para esse propósito. O processamento de dados magnetométricos forneceu mapas de primeira e segunda derivadas verticais, sinal analítico, gradiente horizontal, integral vertical, continuação para cima (1000, 2000 e 3000 metros) e seus principais lineamentos do campo magnético residual. Os dados foram tratados e posterionnente transfonnados em mapas de contorno e imagens pseudocoloridos e em tons de cinza com relevo sombreado (iluminação N, NE e SE) para realçar os principais lineamentos. Os mapas produzidos a partir dos dados aerogamaespectrométricos foram os de contagem total, K, U e Th, suas razões Th/K, U/K e UITh; mapas temários nos padrões RGB e CMY, potássio e urânio anômalos e parfunetro F, também foram transfonnados em mapas de contorno, pseudocolridos e tons de cinza com relevo sombreado (iluminação a N, NE e SE) e um mapa geológico interpretativo da região do Complexo Bossoroca As imagens magnetométricas mostraram-se importantes na caracterização estrutural regional, possibilitando a identificação de lineamentos NE-SW e NW-SE, não mapeados anterionnente e que podem estar relacionadas diretamente às ocorrências auriferas da região do Complexo Bossoroca. A aplicação das técnicas de processamento e interpretação de estruturas magnéticas por meio dos filtros como gradiente horizontal, primeira e segunda derivada, sinal analítico, continuação para cima, possibilitaram a determinação de descontinnidades fisicas que podem ser traduzidas em estruturas geológicas. O processamento de dados aerogamaespectrométricos possibilitou a caracterização de unidades geológicas regionais, a identificação de possíveis trends e zonas anômalas em potássio, relacionadas com as principais ocorrências auriferas da região. As imagens ternárias nos padrões RGB e CMY pennitiram a distinção e a caracterização das grandes unidades geológicas. Pode-se individualizar três regiões principais dentro da Seqüência Campestre, não mapeadas anterionnente, onde se encontram as ocorrências auriferas.

Estudo experimental e teórico das propriedades magnéticas e supercondutoras dos compostos borocarbetos da série Y(Ni 1-x Mn x) 2 B2 C com x = 0,0, 0,01, 0,025, 0,05, 0,10 e 0,15

Apresentamos neste trabalho os resultados de um estudo experimental e teórico dos compostos borocarbetos supercondutores da série Y(Ni1-xMnx)2B2C com x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,10; 0,15. A principal motivação para este trabalho foi investigar a estrutura eletrônica e a possível formação do momento magnético sobre os átomos de impureza de Mn nos compostos Y(Ni1- xMnx)2B2C. O aparecimento do momento magnético localizado no sítio da impureza possibilitou estudar a influência do Mn sobre o mecanismo de quebra de pares supercondutores e sobre as propriedades magnéticas do composto. Os borocarbetos são compostos de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado e altamente anisotrópicos (c/a~3). São intermetálicos de alta temperatura crítica supercondutora Tc, com forte acoplamento elétron-fonon. Em alguns casos podem apresentar ordem magnética, supercondutividade e também coexistência ou competição energética entre ambos. As medidas de transporte eletrônico, em função da temperatura, foram feitas utilizando-se um detector síncroton baseado na técnica de quatro pontos operando na faixa de 4,2K até 300K. Essas medidas possibilitaram o estudo das propriedades relacionadas ao transporte eletrônico na fase supercondutora. Na fase normal, extraiu-se a dependência em energia da função espectral de fonons α² F (ω) para alguns compostos da série estudada. As medidas magnéticas em função da temperatura e do campo magnético foram feitas utilizando-se um SQUID (Superconducting Quantun Interference Device – Quantun Design Model MPMS XL). Tais medidas permitiram a caracterização das propriedades magnéticas de nossas amostras. Em particular determinou-se o valor, em regime de saturação, do momento magnético associado ao sítio cristalino do Mn. Foram determinadas também as correntes críticas supercondutoras usando o Modelo de estado crítico de Bean e a variação da temperatura crítica supercondutora (Tc) com a mudança do campo externo aplicado. As medidas magnéticas permitiram a obtenção do diagrama que relaciona o campo crítico inferior (HC1) e a temperatura, variando-se a concentração do átomo dopante de manganês. Foi feito um esforço teórico no sentido de interpretar os resultados experimentais. Para isso foram usados três modelos: O modelo de estado crítico de Bean já citado acima e um modelo baseado na fórmula de Ziman usando uma aproximação para a função espectral de fonons para descrever a resistividade no regime de alta temperatura. Além disto, usou-se o modelo de duas sub-redes para a descrição do momento magnético das impurezas de Mn, em função da concentração, na série Y(Ni ) ( 2 ω α F 1-xMnx)2B2C.