cubo de leslie

Introducción


La radiación térmica se encuentra en la región infrarroja del espectro electro- magnético, el cual se extiende desde las señales de radiofrecuencia hasta los rayos γ. Su fuente son los cuerpos alientes debido a oscilaciones de las moléculas que los conforman. La energía asociada a la radiación térmica se puede medir utilizando sensores tales como termopares los cualesresponden al calor generado por algún tipo de superficie. Se dice que un cuerpo se encuentra en equilibrio térmico cuando emite la misma cantidad de radiación térmica que absorbe; desprendiéndose de aquí, que los buenos absorbentes de la radiación son buenos emisores de la misma. A un absorbente o emisor ideal de la radiación se le llama cuerpo negro. La física que se conocía hasta el año 1900 habíalogrado explicar ciertos aspectos relacionados con la radiación térmica. En 1879 Josef Stefan había observado que la intensidad de la radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura. Años más tarde Ludwing Boltzman puso esta observación sobre una sólida base teórica y hoy se conoce como la Ley de Stefan-Boltzman la cual establece que:
= σT4 (1)
Donde
: es la radiación térmicaemitida por un objeto a una temperatura T.
σ: es la constante de Stefan-Boltzman y es igual a 5 .67 × 10−8Wm−2K−4.
T: es la temperatura del objeto en consideración medida en kelvin.
Los trabajos de Stefan, Boltzman y Wien, entre otros, sirvieron como base para que Lord Raileigh y Sir James Jeans, llegaran a una fórmula desarrollada en términos de la física clásica para la radiación de cuerponegro, la cual estuvo de acuerdo con los resultados experimentales solo parcialmente. La discrepancia fue resuelta poco tiempo después por Max Planck en términos de una nueva concepción de la energía asociada al campo electromagnético, lo que dio origen a la física cuántica.
En condiciones normales de laboratorio, un experimento para comprobar esta ley, debe considerar si la temperatura ambientedentro del laboratorio afecta o no los resultados. Si se consideran temperaturas del objeto T por encima de 400 grados Kelvin, la cuarta potencia de la temperatura ambiente es despreciable comparada con la cuarta potencia de la temperatura del objeto.
Ley del inverso cuadrado
Una de las más comunes leyes naturales es la ley del inverso del cuadrado. Como dijo un famoso científico, “la ley delinverso del cuadrado es característica de cualquier cosa que comienza desde una fuente puntual y viaja en línea recta sin llegar a perderse”. La luz y la intensidad del sonido, se rigen por la ley del inverso del cuadrado cuando ellas nacen de una fuente puntual.
La Fig. 1 muestra cómo la intensidad disminuye conforme la distancia crece. Situaciones de la vida cotidiana nos ayudan a ejemplificar loantes mencionado, por ejemplo:
Cuando preparamos una café y servimos en una taza cerámica, podemos sentir que al acercar muestra cara sentimos su radiación térmica más intensa, pero cuando los alejamos desaparece.

Fig. 1 Ley del inverso cuadrado
Objetivo
1. Verificar la ley del inverso cuadrado para:
Foco de la lámpara de Stefan-Boltzman
Foco de LEDS

Material
Fuente de voltaje
Lámparade Stefan-Boltzman
Dos focos: Foco del esquipo PASCO y foco de LEDS
Riel
Flexometro
Carrito PASCO
Sensor de luminosidad
2 cables banana-banana

Desarrollo
Primero checamos la continuidad de los cables banana-banana y después los conectamos a la fuente y a la lámpara de Stefan-Boltzman Ver fig. 1.
Luego sobre la parte superior del carrito pegamos con cinta adhesiva la interfaz del sensor yen la parte lateral pegamos el sensor, lo hicimos con cinta adhesiva para evitar que estos se movieran. Sobre el riel colocamos el flexometro para ir midiendo los desplazamientos de carrito


Fig. 2. Lámpara de Stefan-Boltzman
Colocamos la lámpara de Stefan-Boltzman en uno de los extremos del riel y montamos el carrito sobre el riel, donde el flexometro marcaba 10cm. Alineamos el foco de la...