Parte 4 - Flujos y Fuerzas

A simple vista, las Leyes de Maxwell parecen complicadísimas de resolver. No es así; es bastante sencillo resolverlas si definimos un concepto clave: el flujo.

Utilizando el flujo de campo eléctrico , descubriremos como determinar el campo eléctrico producido por cargas eléctricas. Después de ello, podemos calcular cómo este campo creado por estas cargas ejerce fuerza sobre partículas vecinas. El resultado de esto es que las cargas eléctricas pueden atraerse o repelerse, tal como describió Tales de Mileto por vez primera hace 2600 años, utilizando trocitos de ámbar (ἤλεκτρον en griego).

Para tener una noción intuitiva de por qué las cargas eléctricas se repelen o se atraen, vean las siguientes películas que muestran las líneas de campo eléctrico para cargas repeliéndose y el atrayéndose:

“Yo canto al cuerpo eléctrico,
Me abrazan los ejércitos de quienes amo y los abrazo,
No han de soltarme hasta que vaya con ellos,
hasta que les responda,
Hasta que los purifique y los colme con la carga de mi alma...”

(Walt Whitman, 1819 – 1892)‏

Inscripción Laboratorios

La fecha de inscripción para el laboratorio de Física será el próximo martes 7 de septiembre, con Ricardo Espinoza. Ojo que ahora los laboratorios están renovados y serán realizados en el edificio que antes era el laboratorio de fluídos (el canal de olas)

Guías de Ejercicios

El próximo martes 7 de septiembre tendrán el test de física en el módulo 6. Los temas que se considerarán será flujo de campo eléctrico y Ley de Coulomb.
Los dejo con dos guías de ejercicios en estos temas,

una tratando sobre el concepto de flujo, y la otra sobre como las cargas eléctricas ejercen fuerzas una sobre las otras a través del campo eléctrico.
Recuerden comprender muy bien los conceptos, la parte matemática no será muy difícil, nos centraremos en medir si comprenden o no los puntos principales.

Transparencias Prof. Giovanni Salini

El Prof. Giovanni Salini ha preparado transparencias muy completas con algunos de los contenidos analizados en clases. Pueden bajarlas haciendo click en las siguientes imágenes:

Parte 3 - Las Ecuaciones de Maxwell

En 1873 ocurrió un hecho que revolucionó la historia humana para siempre. Fue un acontecimiento de la misma importancia que el descubrimiento del fuego, la rueda o los metales. Aquel año el físico, matemático y poeta escocés James Clerk Maxwell descubrió las ecuaciones que describen como se entretejen el campo eléctrico y magnético y como actúan sobre la materia. Como resultado, el mundo cambió de pies a cabeza en menos de 100 años. De hecho, la máquina en la que lees estas líneas existe sólo gracias a que conocemos las Ecuaciones de Maxwell.

En clase estudiamos estas ecuaciones primero desde un punto de vista conceptual, comprendiendo qué es lo que quieren decir. En las clases subsiguientes aprenderemos los detalles cuantitativos y cómo estas ecuaciones nos permiten crear y comprender prácticamente la totalidad de la tecnología actual.

Los dejo con un hermoso vídeo de una obra de arte realizada por Sachiko Kodama y Yasushi Miyajima utilizando ferrofluidos, los cuales permiten una bella visualización de las líneas de campo magnético.



Además de este uso artísitico, estos fluídos poseen numerosas aplicaciones en electrónica, en óptica, en medicina, como lubricantes, usos militares (siempre alguien encuentra la forma de matarse más eficientemente con lo que sea), etc...

“No puede uno escapar de la sensación de que estas fórmulas matemáticas tienen existencia e inteligencia independientes propias, que son más astutas que nosotros, incluso más que sus descubridores, y que obtenemos de ellas más de lo que les damos.”

Heinrich Hertz (1857-1894),
Descubridor del efecto fotoeléctrico y creador de los experimentos que demostraron la existencia de ondas electromágneticas

Parte 2 - Cálculo 3 en 30 minutos

Esta segunda parte está dedicada a un pequeño repaso de los conceptos básicos del cálculo vectorial. Conceptos como el de campo, gradiente, divergencia y rotor son revisados. En un curso de Física como este, lo más importante no es memorizar sus definiciones, si no más bien tener una imagen mental, un sentido intuitivo de qué es lo que significan estás operaciones matemáticas. En pocas palabras, comprenderlas. Recuerden que saber el nombre de algo y comprender algo son dos cosas muy distintas.

Las transparencias de esta clase las encontrarán en el hermoso cuadro Campo de Trigo con Cuervos de Vincent Van Gogh. Me parece una buena metáfora: así como en un campo de trigo hay una espiga de trigo en cada lugar del suelo, en un campo vectorial existe un vector en cada punto del espacio.

"A quienes no saben matemáticas les es difícil saborear la verdadera belleza, la belleza más profunda, de la naturaleza...
Si quieres aprender sobre la naturaleza, si quieres apreciar la naturaleza, necesitas entender el lenguaje en el que ella habla."

(Richard Feynman, 1918-1988)
Premio Nobel de Física (1965) por el descubrimiento
de la Electrodinámica Cuántica

Parte 1 - Electromagnetismo: La Fuerza que Vemos

A nuestra escala, el electromagnetismo es la fuerza fundamental más importante para comprender el Universo que nos rodea. Es tan importante, que la evolución nos dotó de un detector electromagnético para verla: les llamamos ojos.

La fotografía que tenemos abajo es una pequeña muestra de lo poderosas que son las fuerzas electromagnéticas.

En 1997, la nave espacial Cassini–Huygens despegó rumbo a Saturno 100 veces rápido que una bala. Este mundo se encuentra tan lejano, que incluso a esta velocidad la nave llegó a destino recién el 2004. Una vez allí, tomó esta fotografía. En el interior de la nave espacial, esta fotografía generó pequeños desbalances de cargas eléctricas. Estos pequeños desbalances generaron campos electromagnéticos, que se propagaron a través del espacio. Las fuerzas electromagnéticas son tan intensas, que estos campos generados en una nave espacial en Saturno ¡son capaces de mover otras cargas eléctricas dentro de una máquina en la Tierra!. Los movimientos de estas cargas eléctricas en la Tierra son los utilizados para reconstruír esta bella fotografía, tomada en el otro extremo del Sistema Solar.
Así de poderosas y útiles son las fuerzas Electromagnéticas.

"El Cosmos es todo lo que es, todo lo que fue, y todo lo que será.
Nuestras visiones más pálidas del Cosmos nos inquietan
— hay un escalofrío en la espalda, un quiebre en la voz,
una sensación de desmayo,
como la de una memoria lejana de caer en el vacío.
Sabemos que nos aproximamos al más grande de los misterios."

(Carl Sagan, 1934-1996)
Astrónomo y divulgador científico

¡Bienvenidos al Curso!

Bienvenidos a esta "electrizante" asignatura. El electromagnetismo es una asignatura muy relevante por sus aplicaciones tecnológicas inmediatas, y además constituye por sí mismo uno de los temas más interesantes (y bellos) de la Física.

Sin embargo, este tema también posee un nivel de sutileza matemática mayor que los cursos anteriores de física que han tenido. Por ello, haciendo click en la siguiente foto encontrará transparencias con información del curso y sugerencias (¡no triviales!) de sobre como estudiar y aprobar esta asignatura.Las fechas de evaluaciones son las siguientes:

• Test 1: Ma 7 Sept. Mod. 6
• Cert 1: Vi 24 Sept.
• Test 2: Ma 12 Oct. Mod. 6
• Cert 2: Vi 22 Oct. Mod. 6-7
• Test 3: Ma 30 Nov. Mod. 6
• Cert 3: Vi 03 Dic. Mod. 6-7
• Ev. Rec.: Ma 07 Dic. Mod. 6
• Exámen: Lu 13 Dic. Mod 2-3

Algunas cosas importantes:

• La evaluación recuperativa es única, y tiene un nivel de dificultad mayor que el de un certamen normal. Todos los contenidos serán considerados. Puede dar este certamen especial si posee al menos un 80% de asistencia o un certificado médico válido que explique el por qué no pudo asistir a un certamen regular.
  
• El exámen tiene un nivel de dificultad mucho mayor que el de un certamen normal. Puede eximirse obteniendo un 5,1 como nota de presentación a exámen. La moraleja es: si quiere asegurarse de pasar este curso, ¡exímase!
• El libro guía que utilizarán será el Serway Vol. II (sexta edición), y estudiaremos de los capítulos 1 al 12. Les aconsejo que para estudiar NO salten a hacer los ejercicios más complicados al final del capítulo. Eso es la receta directa al fracaso más absoluto. En los certámenes mediremos cuanto comprenden de lo que se ha enseñado. Por lo tanto lean y rehagan las explicaciones y ejercicios resueltos en el capítulo. Luego, si les queda tiempo, hagan algunos de los ejercicios que aparecen al final del mismo.
• Las transparencias que se utilizan en la clase NO contienen toda la información. En ellas sólo se muestran figuras relevantes (y/o difíciles de dibujar en la pizarra) y algunos conceptos básicos. Sin embargo, la clase en sí misma se realiza en el pizarrón. Por eso, las transparencias no reemplazan las notas que ustedes puedan tomar en clases. Para entender, deben asistir a clases.
  

Espero no sólo que aprendan, si no que disfruten haciéndolo. El electromagnetismo es una de aquellas bellísimas piezas de la Física, en donde empezamos a degustar el verdadero sabor de las leyes más profundas de la naturaleza.

"Genialidad significa un 1% de inspiración, y un 99% de transpiración"
(Thomas Edison, 1847 - 1931, inventor de la luz eléctrica)