Experiències senzilles de física recreativa: Conservació del moment lineal, efecte Coandă i emissió atòmica

La realització pràctica d’experiments és fonamental en qualsevol disciplina científica. Per això, en aquest treball exposem una sèrie d’experiències de física senzilles i sorprenents que ens permetran reforçar diversos conceptes físics d’una manera amena, utilitzant materials molt assequibles i barats. Amb la realització d’aquests experiments volem estimular la curiositat de l’alumnat i el plaer per la investigació i el descobriment de nous fenòmens físics. Aquestes experiències estan adreçades tant a estudiants d’educació secundària i batxillerat com a alumnes dels primers cursos d’universitat. Hem dissenyat i dut a terme experiències de diversos camps de la física, entre els quals hi ha algunes pràctiques per a posar de manifest la conservació del moment lineal, o l’efecte Coandă en fluids en moviment, i també experiments de física atòmica relacionats amb l’emissió atòmica en l’espectre visible, que posen de manifest la quantització de l’energia dels nivells atòmics. Amb aquestes experiències volem motivar els alumnes en l’estudi i l’interès per la física des d’una perspectiva diferent de l’habitual.

Relação entre algumas características de periódicos de física e seus fatores de impacto

Analisa com métodos cienciométricos a relação entre algumas características de uma amostra de periódicos de Física e os valores de Fator de Impacto (FI) publicados no Journal Citation Reports (JCR), no período de 1993 a 2000. As características estudadas são: sub-área do conhecimento, evolução temporal, tipo e tamanho do periódico, densidade dos artigos e ritmo de obsolescência da literatura. A amostra foi constituída de modo não aleatório, abrangendo todos os títulos classificados pelo Journal Citation Reports (JCR) como sendo de algumas sub-áreas da Física: Física; Física Aplicada; Física Atômica, Molecular e Química; Física da Matéria Condensada; Física de Fluídos e de Plasmas; Física Matemática; Física Nuclear; Física de Partículas e Campos; Ótica; e, Astronomia e Astrofísica. Ao total analisou-se 376 periódicos. Foi elaborado um banco de dados no programa Statistics Packet for Social Science (SPSS) versão 8.0 para a coleta das informações necessárias para a realização do estudo, bem como para o tratamento estatístico das mesmas. As hipóteses de trabalho foram testadas através da Análise de Variância (ANOVA), do Teste χ2 e da Dupla Análise de Variância por Posto de Friedman. As análises empreendidas resultaram na comprovação das seis hipóteses de trabalho à medida que foi verificado que as variáveis: tipo, tamanho, densidade, ritmo de obsolescência, sub-área e tempo influenciam, umas em maior grau, outras com menor intensidade, os valores de FI. Especificamente, destaca-se que o tamanho e o ritmo de obsolescência são as características dos periódicos que se correlacionam mais fortemente com o FI. A densidade apresentou o menor poder explicativo das diferenças existentes entre o impacto das publicações. O aspecto mais relevante verificado está na existência de associação entre sub-área e FI. As cinco sub-áreas que se distinguem das demais são: a Óptica e a Física Aplicada por apresentarem valores médios baixos de FI; e a Física de Partículas e Campos, a Física Atômica, Molecular e Química e a Física Nuclear devido às médias altas. O estudo conclui que o FI deve ser utilizado somente de modo contextualizado e relativizado.

Modelo no estacionario para determinar la estructura atómica en un plasma de fusión por confinamiento inercial

Durante los últimos años la física atómica ha vuelto a cobrar un papel fundamental en los planes de investigación, entre los que destacan aquellos dedicados al estudio teórico y experimental de la fusión nuclear. Concretamente, en el concepto de fusión por confinamiento inercial se pueden distinguir cuatro grandes áreas donde es básico el conocimiento de las propiedades atómicas de la materia. Estas son: 1. Modelado de la interacción entre haces de partículas o láser con la cápsula combustible 2. Simulación de blancos de irradiación indirecta mediante conversión a rayos X 3. Diagnosis de experimentos 4. Láseres de rayos X La modelación de los plasmas en fusión depende principalmente de la densidad electrónica. En fusión por confinamiento magnético (tokamaks), los plasmas tienen densidades bajas, por lo que, en general, es suficiente considerar un modelo corona, en el que la mayoría de los iones se encuentran en su estado fundamental o con un número pequeño de estados excitados, estableciéndose sus poblaciones mediante un balance entre la ionización colisional/recombinación radiativa y excitación/decaimiento espontáneo. Sin embargo, los plasmas característicos de la fusión por confinamiento inercial tienen densidades más altas, aunque, normalmente, no lo suficientes como para poder establecer condiciones de equilibrio local termodinámico (balance entre procesos colisionales). Estas densidades, que se podrían clasificar como intermedias, se caracterizan por la aparición de un mayor número de estados excitados por ión y por la importancia tanto de los procesos colisionales como radiativos. Además de lo expuesto anteriormente, en ciertos regímenes de plasma, las variables termodinámicas locales, fundamentalmente presión (densidad) y temperatura, varían fuertemente con el tiempo, de manera que cuando los tiempos característicos de esta variación son menores que los propios de relajación de los procesos atómicos, el sistema no puede tratarse en estado estacionario, siendo necesario resolver las ecuaciones de balance con dependencia temporal. Estas ecuaciones de tasa o de balance contienen una serie de términos que representan los distintos procesos mediante una serie de coeficientes cuyas expresiones dependen de las condiciones del plasma, por lo que el problema es fuertemente no lineal. Por otra parte, hay que añadir que si el medio es ópticamente grueso a la radiación, en las ecuaciones de tasa aparecen términos radiativos que incluyen el campo de radiación, por lo que es necesario resolver la ecuación de transferencia en cada línea o bien, utilizar otras aproximaciones, que sin resolver dicha ecuación, permitan tener en cuenta el campo de radiación en la línea. Por todo ello, el objetivo de esta Tesis se centra en el desarrollo de un modelo original para el cálculo de la distribución de los estados de ionización en un plasma de fusión por confinamiento inercial en condiciones de no-equilibrio termodinámico local, caracterizado por: 1. Resolución de las ecuaciones de balance en estado estacionario y con dependencia temporal, considerando a las distintas especies iónicas tanto en su estado fundamental como en posibles estados excitados. 2. Elección de especies iónicas y número de estados excitados en función de las condiciones de densidad y temperatura del plasma. En el caso de una evolución temporal el número de estados excitados y su distribución se adecúan en cada caso a las condiciones del plasma. 3. Tratamiento de medios ópticamente finos y gruesos, utilizándose para estos últimos una evaluación aproximada del campo de radiación en la línea. 4. Capacidad de acoplamiento a un modelo hidrodinámico a través de la temperatura electrónica, densidad y campo de radiación. Entre todas estas características, se debe hacer constar que las principales aportaciones originales se refieren, en primer lugar, a la forma original de resolver las ecuaciones de tasa con dependencia temporal, ya que se tiene en cuenta la evolución de todos los estados: fundamentales y excitados, frente a la hipótesis habitual de resolver las ecuaciones temporales sólo de los estados fundamentales, y suponer los excitados en estado estacionario, es decir, que siguen el comportamiento de su correspondiente fundamental. En segundo lugar, la elección del número de estados excitados por cada funda- X mental, que se realiza mediante un cálculo inicial donde se considera todos los iones del plasma en estado fundamental, para en función de las densidades de población obtenidas, elegir los estados fundamentales y sus correspondientes excitados que se deben considerar. Y por último, señalar que en el tratamiento de medios ópticamente gruesos se ha conseguido obtener una evaluación de la radiación absorbida por el plasma, independientemente de la geometría del mismo, sin necesidad de resolver la ecuación de transferencia en la línea, y sin acudir a otros métodos, que sin resolver dicha ecuación, necesitan la definición de una geometría para el plasma, por ejemplo, factores de escape. El modelo ha sido comparado y contrastado tanto con resultados teóricos como experimentales, observando unos resultados muy aceptables, de lo cual se deduce que el modelo es capaz de suministrar la evaluación de los parámetros atómicos en este tipo de plasmas. A partir de esta Tesis, el modelo se puede potenciar, a través de varias líneas de investigación que se han identificado: 1. Tratamiento de medios ópticamente gruesos con resolución de la ecuación de transferencia en las líneas. 2. Evaluación detallada de las secciones eficaces de los distintos procesos que tienen lugar en plasmas, y que aparecen en las ecuaciones de balance a través de los coeficientes de tasa.

El tiempo como observable en mecánica cuántica

121 p.

Ultrastrong light-matter interaction in quantum technologies

120 p.

Uncovering the role of free volume in biomaterials and biological matter

134 p.

Physics : calculations for A-level.

Manual diseñado para ayudar al alumno a obtener el máximo provecho y garantizar que se cumplan los objetivos necesarios de As y A Level de Física. Teoría relevante es descrita en cada capítulo y se le acompaña ejemplos de trabajo. Al final de cada capítulo hay una serie de ejercicios de examen para los cuales hay respuestas y consejos. Los temas del libro son: la forma de abordar un cálculo, matemáticas esenciales (fracciones, porcentaje, ecuaciones, exponentes, logaritmos), unidades y dimensiones, mecánica (velocidad, aceleración y fuerza, trabajo y energía), oscilaciones y ondas, instrumentos ópticos (microscopio, telescopio), electricidad y magnetismo, física atómica y nuclear, astronomía (distancias de las estrellas, los planetas y sus órbitas).

Physics: IB Diploma Programme.

Esta guía contiene una revisión de todos los temas de física para el Programa del Diploma de Bachillerato Internacional (IB Diploma). Los temas del libro son: medidas experimentales y la evaluación interna, cinemática, fuerzas y movimiento, proyectiles, el movimiento armónico simple, ondas, el fenómeno de la onda, física térmica, termodinámica, corrientes eléctricas, el campo y el potencial, inducción electromagnética, física atómica y nuclear, fuentes de energía, radiación solar y el efecto greenhouse, el cambio climático, tecnologías para reducir el cambio climático, energías renovables, el poder nuclear, tecnología digital, astrofísica, comunicaciones, ondas electromagnéticas.

El Palais de la Découverte, de París.

Se analiza el funcionamiento del Palais de la Découverte, Palacio de los Descubrimientos, como Museo de la Ciencia de París. Este Museo se constituía como uno de los más importantes de los años cincuenta, pionera en sus exposiciones, por centrarse en tratar de explicar aspectos de la Historia de la Ciencia y dar una visión de los fenómenos y leyes más importantes de la Mecánica, la óptica, la electricidad, la Física Atómica, la Astronáutica, la Genética, la Cirugía, la Fisiología, las Matemáticas, etc., tal como las veía la mente del hombre del momento.

Uma nova assinatura para glueballs

A representação de Fock-Tani é um formalismo de teoria de campos para tratar problemas envolvendo simultaneamente partículas compostas e seus constituintes. O formalismo foi originalmente desenvolvido para tratar problemas de física atômica e mais tarde estendido para problemas da física hadrônica. Nesta dissertação, inicialmente apresentamos uma revisão da Cromo dinâmica Quântica e dos modelos de quarks e de glúons constituintes. Revisamos também a representação de Fock-Tani para mésons e buscamos estendê-Ia para estados exóticos, mais precisamente para glueballs. Neste formalismo uma mudança de representação é implementada através de um operador unitário, tal que estados de glueballs no espaço de Fock, compostos por um par glúon-glúon, sejam descritos em termos de operadores de campo de glueballs elementares em um espaço de Hilbert estendido. A aplicação do operador unitário a um Hamiltoniano microscópico de gluons leva a um Hamiltoniano efetivo que descreve todos os possíveis processos envolvendo glúons e glueballs. Esse Hamiltoniano efetivo é utilizado para estudar as interações entre glueballs à baixa energia em um modelo de glúons constituintes, que interagem através da troca de um glúon virtual e são confinados por um potencial fenomenológico O méson J?C = 0++ pode ser descrito de duas formas completamente diferentes. Na primeira forma ele é descrito da maneira usual como sendo composto por um par qq. Na segunda abordagem este mesmo méson é descrito como sendo constituido por dois glúons (glueball). Também estudamos nesta dissertação o méson 2++ no mesmo contexto. Os resultados obtidos nesta dissertação indicam que o méson qq precisaria ter um raio quase igual ao dobro do respectivo raio do glueball para que suas seções de choque de espalhamento elástico fossem equivalentes. As diferenças acentuadas encontradas nas seções de choque de espalhamento elástico méson-méson e glueball-glueball, podem ser interpretadas como uma nova assinatura de glueballs.

Ciência como montagem, montagem como ciência

The thesis describes parallel possibilities between the knowledge built in theatre and in Science. The narrative is constructed through a reflexive observation of the process of making a threatical play, specifically O Tempo da Chuva by Grupo Beira de Teatro , in analogy to the process of making a scientific theory, specifically the one described by Werner Heisenberg in his book Physics and Beyond: encounters and conversations . It sets a dialog with authors/actors from various areas of knowledge, such as Edgar Morin, Werner Heisenberg, René Descartes, Paul Feyerabend, Paul Caro, Juremir Machado da Silva, Maria da Conceição de Almeida, Renato Ferracini, among others. It discusses the hypothesis that Science is the process of building and the theatrical process of building a play can also be systematized, likewise science. The thesis defends, as the complexities science may suggest, a method as a strategy. Developed throughout the process, such method could only be verified at the end, when the elements of the setting of atomic physics theories and theatre were correlated. Questions such as: the place of theatre and science in our contemporary society and the political and ethical role of artists and scientists are at the episthemological basis of this narrative which we have started, but it is not even close to a conclusion

Medindo a temperatura de um gás no regime de micro-Kelvin

O desenvolvimento científico nos permite trabalhar hoje com gases em temperaturas muito inferiores aos 10-6 K. Estes gases, uma vez obtidos por técnicas de resfriamento óptico, precisam ser caracterizados com relaçãao às suas propriedades termodinâmicas. a a medida da temperatura. Dentre tais propriedades está a medida da temperatura. Neste trabalho mostramos de forma tutorial como são medidas tais baixas temperaturas, através de técnicas de tempo de voo. Tais técnicas combinam conhecimento básico de mecânica, termodinâmica dentre outros tópicos convencionalmente estudados nos cursos básicos de física.

Análisis y determinación de una familia de potenciales analíticos para el cálculo de átomos ionizados en plasmas densos y calientes

Programa de Doctorado en Física fundamental