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Autor:
Ing. Víctor Cires
Gavidia
Octubre, 2003
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ienso que llevamos recorrida una parte del trayecto,
por pequeña que sea, en nuestro conocimiento de la
electricidad y esas cosas, que nuestra niña ya no
gatea, sino que empieza a caminar.
Así sucedía en el mundo, cuando
Maxwell se dio a la
tarea de encontrar la "constante de transformación de
las unidades
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eléctricas en unidades magnéticas".
Resultaba que en estos dos campos (literalmente), se
utilizaban diferentes unidades de medición.
Cuando los ingleses y los franceses empezaron a
comerciar, se encontraron con que utilizaban
diferentes unidades de medida.
Los franceses les querían comprar tela de lana hecha
en Escocia, pero los ingleses se las vendían en yardas
y los franceses se las querían comprar en metros.
Los ingleses les querían comprar vino a los franceses,
pero necesitaban saber cuantos litros les debían de
dar por cada galón.
Es decir, necesitaban "constantes de transformación"
de un sistema de medidas en otro.
Cuantas yardas por metro, cuantos litros por galón,
etc.
Así también se habían establecido sistemas o unidades
de medida en los campos eléctricos y magnéticos.
Pero cuando Faraday convirtió unos en otros, se
necesitaba establecer la "constante de transformación"
de un sistema de medidas en el otro.
Maxwell se echó a cuestas esta tarea y encontró que la
constante de transformación de las unidades eléctricas
en magnéticas era
¡La velocidad de la luz!
¡Si!, 300 000 km. por segundo, era la constante que se
debía aplicar a un sistema de unidades para
convertirlo en el otro.
A Maxwell, con toda razón, se le hizo que esto era
demasiada casualidad y que debía haber una razón para
ello.
Entonces estableció su Teoría Electromagnética de la
Luz, diciendo en otras palabras, que la luz era una
radiación electromagnética en el Espacio.
Lo más transcendental era que su constante de
transformación era una "CONSTANTE".
O sea que la velocidad de la luz es una "constante",
es decir es "absoluta".
Así como el "cero absoluto" de temperatura es la
temperatura mínima a la que pueden llegar las
moléculas.
Recuerden que la temperatura es el movimiento de las
moléculas y cuando están en reposo (ya no pueden estar
más quietas) se alcanza el cero absoluto de
temperatura 273 grados centígrados bajo cero, (cero
grados centígrados es la temperatura de fusión del
hielo).
Así Maxwell encontró que su "constante" era la
velocidad de la luz y quizás él mismo no se dio cuenta
de la trascendencia que esto implicaba.
Las consecuencias de la constancia de la velocidad de
la luz, años después, cimbró el mundo de la Física
(nos movió el tapete).
Pero no adelantemos acontecimientos.
La velocidad de la luz, ya se había determinado por
muchos procedimientos.
Galileo intentó medirla, colocando a su ayudante en la
punta de un cerro con una luz y él colocándose en la
punta de otro con otro candil.
Sus instrucciones eran que su ayudante destapara su candil en cuanto viera
la luz proveniente del candil de
Galileo, que haría lo
propio y así, conociendo la distancia que los separaba
y midiendo el tiempo en que volvían a ver la luz,
podrían calcular su velocidad.
No pudo lograr su propósito, pues la velocidad de la
luz es tan grande (le da siete y media vueltas a la
Tierra en un segundo), que se tardaban más en
reaccionar para medir el tiempo, que lo que tardaba la
luz en hacer el recorrido.
El primero que pudo lograr medir la velocidad de la
luz en un laboratorio en la Tierra, pues los
astrónomos ya lo habían hecho en el Espacio, fue
Armando Fizeau.
Su experimento consistió en colocar un disco ranurado,
que podía hacer girar a gran velocidad en la
trayectoria de un rayo de luz.
Pudo dirigir su rayo de luz, de forma que pasara por
una ranura del disco y reflejándose en un espejo
colocado del otro lado del disco, recorriera el camino
de regreso hasta su ojo.
Ajustó su aparato de manera que, estando el disco
parado, el rayo de luz pasara por la ranura, llegara
hasta el espejo donde se reflejaba y regresaba pasando
por la misma ranura hasta su ojo.
Empezó a girar su disco, cada vez más rápidamente,
hasta que llegó un momento en que dejó de ver la luz
reflejada.
Dedujo que, mientras el rayo de luz recorría el camino
desde la ranura hasta el espejo y recorría el camino
de regreso, su disco había girado una fracción de
vuelta, suficiente para hacer que el rayo de luz en su
camino de regreso se encontrara con que la ranura por
la que había pasado de ida, había sido sustituida por
la parte sólida del disco existente entre una y otra
ranura. |
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Calculó que si giraba el disco al doble de velocidad,
debería ver la luz reflejada, pues el rayo de ida
hacia el espejo, pasaría por una ranura y de regreso
se encontraría la siguiente por la que podría pasar.
Así sucedió efectivamente y calculando la velocidad
periférica del disco, es decir el tiempo que tardaba
la ranura en ser sustituida por la parte sólida y la
distancia del espejo al disco, pudo calcular la
velocidad de la luz en ese recorrido, encontrando el
valor de 300 000 km. por segundo.
Desde luego que es una velocidad muy grande, es decir,
muy grande para algunas cosas, pero no lo suficiente
para otras.
Claro que para cualquier medida que hagamos en la
Tierra, esta velocidad es lo suficientemente rápida,
podemos saber lo que sucede en el otro lado del Mundo
en un abrir y cerrar de ojos, 1/15 de segundo después
de que ha sucedido, es decir "casi" instantáneamente.
Pero no sucede así en el Espacio, donde las distancias
son tan grandes, que la luz de la estrella más próxima
a nosotros, la estrella Alfa de la constelación del
Centauro, tarda más de cuatro años en llegar a la
Tierra.
Eso hace, que no sepamos que es lo que está sucediendo
en este instante en otra parte del Universo, dicha
estrella, pudo haber desaparecido o explotado en este
momento, convirtiéndose en una super nova, sin que nos
enteremos hasta dentro de cuatro años, en que nos
llegue su luz.
Y eso que ésta es la más próxima, ni que decir de
otros cuerpos en el espacio, que están tan lejos que
su luz tarda en llegarnos muchos años, centenas o
miles de años, en que su luz viene viajando hacia
nosotros a 300 000 km. por segundo.
Maxwell encontró que esa es la velocidad de las ondas
electromagnéticas en el espacio.
Sus ecuaciones (el idioma en que hablan los
matemáticos), partieron del concepto de considerar qué
es lo que sucede en un punto en el espacio a cierta
distancia de un conductor, por el que circula una
corriente eléctrica.
En dicho punto, en cualquier momento, existirán dos
campos: el eléctrico y el magnético, que podemos
representar por dos vectores perpendiculares entre sí.
Si consideramos un punto en el espacio a cierta
distancia del conductor, cuando la corriente en dicho
conductor es cero, no hay corriente, el valor del
campo eléctrico y del campo magnético, debidos a dicha
corriente, debe también ser cero.
Un instante después, que circula la corriente, se
sienten en ese punto, el campo eléctrico y el
magnético, debidos a dicha corriente, quiere decir que
dichos campos, se han propagado, se han formado desde
el conductor hasta ese punto.
¿Cual es la velocidad de esta propagación?, es decir,
¿a qué velocidad se han extendido en el espacio dichos
campos?
Esto es lo que analizó Maxwell, partiendo de la
consideración, debida a Faraday, que el campo
eléctrico debía de inducir (producir) el magnético y
éste debía producir nuevamente el eléctrico; por lo
que la velocidad de propagación, debía de ser la
transformación de uno en otro, cuya constante había
encontrado de sus unidades, ser la velocidad de la
luz.
Si hacemos vibrar una cuerda de cualquier instrumento
musical, un violín, una guitarra, etc. el movimiento
de la cuerda, impulsa a las moléculas del aire que la
rodea y éstas a su vez transmiten dicho movimiento a
las próximas, es decir se produce una onda de presión
en el aire que se propaga a la velocidad del sonido.
Cualquier movimiento que hagamos en el aire,
transmitirá esta onda de presión.
Así se han podido hacer alarmas contra ladrones, que
detectan cualquier movimiento que se produzca en una
habitación.
Cualquier ruido que podamos percibir, es una onda de
presión que llegó a nuestros oídos, transmitida por el
movimiento de las moléculas del aire.
Un sonido, es una vibración armónica sostenida al cual
entran en resonancia en el laberinto de nuestro oído,
algunos de los pelillos auriculares, que transmiten
dicha vibración a las células nerviosas auditivas.
El rango de frecuencia de los sonidos que podemos
escuchar es limitado y varía, según la edad de la
persona, de 60 o 100 ciclos por segundo, hasta 15,000
o 18,000 ciclos por segundo, es decir desde los más
graves a los más agudos.
Existen sonidos de mucha más frecuencia, que nosotros
no podemos oír, algunos animales como los perros o los
delfines, pueden escuchar sonidos de una frecuencia
más alta y hay otros, "ultrasonidos", que ni ellos los
escuchan.
Cualquier corriente, en cualquier conductor eléctrico,
va a producir un campo eléctrico y un campo magnético,
que se propagan en el "espacio", a la velocidad de la
luz.
Si queremos transmitir un sonido, hacemos vibrar una
cuerda, que lo va a producir a su frecuencia de
resonancia.
En forma similar, si queremos transmitir una radiación
electromagnética, hacemos circular una corriente
alterna en un conductor que sea resonante a la
frecuencia de dicha corriente.
Nuestro organismo puede detectar los sonidos, dentro
de determinado rango de frecuencias, gracias al oído.
También puede detectar las radiaciones
electromagnéticas dentro de determinado rango de
frecuencias.
Es decir, podemos producir determinadas radiaciones
electromagnéticas que nuestro organismo puede detectar
directamente.
¿No lo sabían?
Al rango de frecuencia de las radiaciones
electromagnéticas que nuestro organismo puede detectar
se llama "espectro luminoso". |
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