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Museo Big Bang de Lota

Interacción básica entre cargas: Los cuerpos con cargas opuestas se atraen y se repelen en caso contrario. La expresión de esta fuerza de interacción fue obtenida por Coulomb, quien enuncia: "La fuerza ejercida entre cargas puntuales, en reposo y en el vacio, tiene la dirección de la linea que las une. El sentido de la fuerza, es tal que ésta es atractiva si las cargas tienen signos opuestos y repulsiva si las cargastienen el mismo signo. El módulo de la fuerza es proporcional al producto de las cargas y varía inversamente con el cuadrado de la separación entre ellas". Este enunciado está expresado en una relación matemática relacionada con las cargas positiva y negativa, energía potencial y fuerzas.

Propagación del calor: El calor no es otra cosa que la agitacion de las moléculas que componen un cuerpo, es la tranferencia de energía, no cualquier energía, sino energía en tránsito,de esta manera el calor se tranfiere con el movimiento y su traspaso de una molécula a otra, ya sea por convección, conducción o radiación. En este caso particular hablamos de conducción ya que las moléculas pertenecen a un sólido y se transfiere el calor por choques.

El roce: La fuerza de roce no es más ni menos que la fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos.Esta fuerza se genera en la superficie de contacto entre dos cuerpos (mesa y cuaderno, pelota y pasto) y sucede cuando las imperfecciones de ambas coincidas o encajan.

Tenemos que saber que hay dos tipos de rozamiento:

1) Roce estático o fricción estática: ¿has tratado de empujar una caja muy pesada y sientes que no la puedes mover? Bueno, es el roce estático la famosa fuerza que no te deja mover la caja pues es la fuerza de oposición al inicio de cualquier movimiento de un objeto sobre otro (superficie). El objeto tiene que estar en reposo sobre una superficie horizontal para que se cumpla este roce.

2) Roce dinámico o fricción cinética: esta fuera ocurre cuando el cuerpo ya está en movimiento. Es el tedioso trabajo de, cuando ya lograste mover la caja, hacer que se siga moviendo, aún así esta fuerza de oposición es más débil lo cual es que cuando logramos hacer mover la caja seguir haciéndola moverse ya no se nos hace tan complicado. Este roce es igual al coeficiente de roce por la normal en todo instante.

En la imágen, existen dos tipos de superficie, una que es más ''rugosa'', y otra lisa, en la lisa se mueve más rápido el bloque porque la fuerza de roce es menor, ya que la oposición que muestra es más débil que en la rugosa.

Juego de palabras -- nos mecanizamos no pensamos.

Reflexion

La Reflexión:

es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

Herramientas de Excavación

Las mina de carbon de Lota,sustentó la contrucción de la central termoeléctrica que fue formada por Isidora Goyeneche de Cousiño y la mismísima ayuda de Thomas Alva Edison.
El carbón tiene muchos usos y el que se le dió mayor importancia ha sido como combustible para generar energía eléctrica y calor. De esta manera se complementó la mina con la producción de electricidad.
Durante la extracción del carbón,este tal y como sale de las minas, se debe lavar para eliminar las impurezas de azufre. Después se muele y tritura hasta pulverizarlo. Por último se procede a cribarlo y a clasificarlo, separando los distintos tipos de carbón (antracita, hulla, lignito ,turba ,hulla).
En las siguientes imágenes pueden observar estas grandes herramientas, que se encontraban en las afueras de la Mina al lado del escenario de la grabación de la película Subterra, la cual estuvo ambientada en el tema de los mineros, nos referimos, a los años dorados de Lota.

Museo Big-bang

Estatica:

La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas, esto es, el campoelectroestatico de un cuerpo cargado.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la ley de oulombfue descrita y utilizada en experimentos de laboratorios a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación permitiendo demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobernaban los fenomenos magneticos pueden ser estudiados en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

Un poco Sobre el Mineral Carbon...

El Carbon, es uno de los minerales de los que se encontraban en mayor cantidad bajo nuestros suelos marinos en nuestro país Chile.

La extraccion de este material, fue de gran importancia para nuestro país, ya que además de nosotros mismos darle un uso, lo exportabamos a otros países en los cuales requerian el uso de este material.

Este mineral tenia una gran importancia, ya que se podia utilicar por su gran capacidad de guardar y producir calor al mantenerlo encendido, tambien se pueden tallar elementos artísticos en el, dentro de otros usos.

El Carbon en sí, es un mineral frágil en todo sentido; ya que su extraccion de los suelos debe ser precavida, y el uso de este también ya que por ejemplo al quemarlo, produce sierta cantidad elevada de monoxido de carbono, por otra parte , el azufre y el nitrógeno del carbón forman óxidos durante la combustión que pueden contribuir a la formación de lluvia ácida.

Ahora, podrás observar algunas propiedades del carbón, en las cuales nos detendremos solo en las que tengan relación con temáticas ya antes mencionadas en la página.

Prop. Mecánicas:

*Abrasividad

*Dureza

*Resistencia Mecánica
*Cohesión
*Friabilidad
*Fragilidad
*Triturabilidad

Prop. Térmicas:

*Conductibilidad Térmica -> Existe transferencia de calor sin movimiento de materia.
*Calor específico ->Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1gr. de una sustancia en un grado
*Dilatación -> es el cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica, que sufrirá un cuerpo físico como consecuencia del cambio de temperatura al cual se ve sometida por cualquier medio.

Prop. electricas:
*Conductividad Eléctrica -> Esta propiedad depende de la presión, de la temperatura y del contenido en agua del carbón. El carbón es considerado en términos generales como un semiconductor.

*Constante dieléctrica -> Esto está relacionado con la polarización de los electrones π que existen en los anillos bencénicos de la estructura del carbón. Está esta propiedad muy relacionada con el contenido en agua del carbón y varía con el rango del carbón.

Prop. Fisicas:

*Densidad y peso específico ->medida de cuánta masa hay contenida en una unidad de volumen, La del carbon se puede medir en: Densidad a granel o en masa, Densidad de carga o estiba, Peso específico aparente, Peso específico verdadero, Peso específico unitario.

*Contenido en agua -> El carbón contiene agua tanto por su proceso de formación en origen como por las transformaciones sufridas

Los Lugares en la mina, que observamos y pudimos ver que se extraía este mineral, era en las profundidades del mar ( 100 mts. aprox).

A medidas que uno hace el recorrido, puede ir aprenciando al lado en las paredes superficiales, que el mineral se encuentra intacto y que la extracción de este debe ser con total cuidado, por las precausiones de que no se rompa al picotearlo para estraer un trozo desde la pared.

Imágenes

Lámparas mencionadas anteriormente que eran utilizadas en la mina de Lota.


Taladro











Cascos y baterías para la mina.

Funcionamiento de la Mina en relación a la Física

Con respecto a los tipos de carbón que se extraen de la mina y que dependerán del uso que se le dará, y la implementacion de este, es decir, el procedimiento que se lleva a cabo con el podemos distinguir que la presión y el calor adicionales pueden transformar el carbón en grafito, que es prácticamente carbono puro.De esta manera, el calor y presión influyen en el carbón.

El calor: Ciertos productos de la combustión del carbón pueden tener efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. Al quemar carbón se produce dióxido de carbono entre otros compuestos. Muchos científicos creen que, debido al uso extendido del carbón y otros combustibles fósiles (como el petróleo), la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre podría aumentar hasta el punto de provocar cambios en el clima de la Tierra. Por otra parte, el azufre y el nitrógeno del carbón forman óxidos durante la combustión que pueden contribuir a la formación de lluvia ácida.

En las excavasiones del Carbón, se utiliza un método que consiste en comunicar entre sí estos pozos para que los gases que emana el carbón salgan al exterior y no se produzcan explosiones, mediante un sistema de ventilación que lleva aire fresco a los mineros y evita la acumulación de gases peligrosos. Hay una teoría que explica que el carbón se forma con emanaciones continuas de gas metano en las profundidades de la tierra, esto explica la salida de este gas.

Para evitar que la mina se hunda se le pone pilares en cada capa y cuando ya se ha terminado se provoca el derrumbe.

Para transportar el material se hace por medio de vagonetas en las instalaciones y si la explotación minera está más modernizada se hace por medio de cintas transportadoras y elevadores.

El carbón siempre sale con materiales que dificultan su utilización y disminuye su calidad con respecto al poder calorífico del mismo. Para limpiarlo se utilizan medios físicas como la trituración y el lavado.

Materiales, instrumentos de medición y avances en la Mina de Lota:



El winche, también conocido como malacate, cabestrante o cabrestante, se compone de un motor eléctrico (1) conectado a la batería del vehículo.
Este equipo permite sacar el vehículo de lugares en donde seria imposible que saliera por sus propios medios. Tambien se puede usar para sacar arboles u objetos que obstruyen el camino. Los mineros lo utilizaban para el transporte del material pesado, como grandes baldes de carbón en frentes mecanizados.



La bomba de extracción: eléctrica, manual y neumática. Esta bomba tiene como fin la extraccion del agua en las minas, para asi despejar el terreno y picar las piedras y sacar carbón.








Máscaras antigas: dispositivo de uso individual, que se ajusta a la cabeza para proteger de vapores y gases venenosos. Estas máscaras protegían de gases, en este caso, del gas grisú que es un gas que produce explosiones dentro de la mina, y del gas metano, tóxico para el humano, lo usan como protección.







Teléfono: contaban con una central telefónica ya que dentro de la mina al ser tan grande, existía la necesidad de comunicarse, es por eso que era esencial la presencia de esta red de teléfonos.










Metanómetro: Instrumento para medir la emisión del gas metano (CH4).
A traves de este instrumento de medicion los minero se aseguraban si en el aire existia presencia de este gas tóxico, y les prevenia la cantidad de gasm para que así complementen las máscaras antigas, y si existía mucha cantidad de este gas, los mineros al observar este instrumento se percataban al instante.




Quisiera destacar la presencia de lámparas con las que alumbraban los oscuros túneles de las galerías de la mina, estas lámparas fueron importantísimas ya que fueron un medio con el que se facilitó en cierta medida el trabajo del minero, se les hacía más fácil, junto también con la ayuda de la picota y la pala, con la que extraían el carbón en forma de piedra. Más adelante se crean los taladros, por así decirse, que era un instrumento más moderno, y era más fácil retirar el carbón, y no incluia tanto desgaste físico en comparación con la picota y la pala.


La siguiente imágen muestra el panel cargador de la baterías de las lámparas.

Estas son las baterías de las lámparas presentes en los cascos.














Además de las lámparas, durante el recorrido de nuestra propia experiencia en la Mina Chiflón del Diablo,única del mundo que está bajo el mar, ventilada naturalmente y que está abierta al público(público como nosotros). Para desplazarse, bajar por la mina habían ascensores, estos eran usados de manera muy inteligente, les permitía bajar o subir dentro de la mina, y era una forma de movilizacion a diferentes alturas, era una entrada más ''fácil'' al corazón de la mina, porque la otra entrada presenta una gran pendiente.

Lota.. un lugar con física?

Lota, es una de las ciudades más pobres de Chile, no obstante es un patrimonio nacional, ya que presenta principales atractivos turísticos como son las minas de carbón, Playa Blanca, el Parque de Lota, el museo histórico de Lota, el museo interactivo de Ciencia y tecnología Big Bang y la Central Hidroeléctrica Chivilingo de Lota. No obstante en esto lugares a pesar de ser lugares de visita turistica, presentan mucha tecnología, avances que significan cambios para la vida de los ciudadanos.

Con respecto a la Mina de Lota, algunos avances cientificos son:

Transferencia de Calor:

Formas:
1.- Conducción:
se da en sólidos y metales, pues estos poseen electrones libres. Las moléculas de un sólido se tranfieren el calor de una en otra al chocar sucesivamente, es decir, si con un mechero acerco un objeto sólido, las moléculas se moverán de un extremo a otro de manera que el calor se transfieres por todo el objeto.
--> Existe transferencia de calor sin movimiento de materia.




2.- Convección:
se da en fluidos(liquidos y gas). A través de corrientes es producido,donde se desplazan grandes cantidades de materia a zonas de mayor temperatura a menor temperatura.
(agua Fria baja y agua Caliente sube)

--> Existe transferencia de calor con movimiento demateria, este movimiento es causado por los cambios de densidad de la sustancia
dentro de un cuerpo.

3.- Radiacion:
Se da en el vacío, a través de ondas electromagnéticas, específicamente la radiación infraroja, todos los cuerpos emiten esta radición, entre cada molécula de aire existe un vacío.

Modelo Microscópico de la materia y su relación con la temperatura

Se define temperatura considerando el gas como si estuviera compuesto por partículas muy pequeñas que se mueven en todas direcciones desordenadamente. La Tº es directamente proporcional a la energía cinética promedio de todas las partículas:
kà constante de Boltzman, 1,38 x 10 -23 J /K
Relaciona la temperatura del gas con la energía cinética promedio de las partículas, esta energía también es llamada energía tradicional de las moléculas, contabiliza sólo la traslación de las moléculas.
Dato Curioso:
A partir de el modelo microscópico, y la energía cinética de la materia…
¿Te has preguntado cómo funciona un microondas? Este aparato produce vibraciones en las moléculas que chocan con partículas vecinas, por eso que si hay más temperatura, las moléculas se moverán más rápido, alejándose, de esta manera la sustancia que se está calentando se dilata o expande.

Expansion, y dilatación termica

Dilatación y Expansión Termica de Sólidos y Liquidos

Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o superficie o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

Estudio realizado con termómetrolíquido: aprovecha uno de los cambios más conocidos que ocurren en una sustancia: conforme aumenta su temperatura aumenta su volumen. (En algunas sustancias ocurre al reves, pero en la mayoría no). Este fenómeno es conocido como Expansión Térmica, y desempeña un papel muy importante en las aplicaciones de la ingeniería.

*La expansión térmica total de un cuerpo es una consecuencia del cambio en la separación promedio entre sus átomos o moléculas constituyentes.

*A medida que la temperatura aumenta, el átomo vibra con amplitudes más grandes y se incrementa la separación promedio entre ellos. En consecuencia el sólido se expande

Dilatación Lineal:

El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:

Donde ΔL, es el incremento de longitud cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:

Donde:
α=coeficiente de dilatación lineal [1/C°]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial .
Tf = Temperatura final

Dilatación Volumétrica:

Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal.

CALOR

Calor: es la energía que pierde o gana en ciertos procesos (es un flujo de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas). Fenómeno físico que eleva la temperatura y dilata, funde, volatiliza o descompone un cuerpo. El calor de un cuerpoes la suma de la energía cinética de todas sus moléculas.

El tema calor constituye la rama de la Física que se ocupa de los movimientos de las moléculas, ya sean de un gas, un líquidoo un sólido. Al aplicar calor a un cuerpo, éste aumenta su energía. Pero existe una diferencia sustancial entre la energíatérmica que posee un cuerpo y su temperatura.

El calor no lo podemos ver. Sólo podemos notar sus efectos. Notamos que el calor provoca cambios de temperatura y hace variarel tamaño de los objetos: con el calor los cuerpos se dilatan o cambian su estado físico. El calor provocaque los sólidospasen a líquidos y que los líquidos se transformen en gases.El calor no es algo material, ya que si así fuera, un cuerpo al calentarse ganaría peso.El calor es una forma de energía que hace aumentar la temperatura. El calor se puede medir en joules (julios, J) quees launidad de energía en el Sistema Internacional, o en calorías (cal). Una caloría equivale a 4,16 joulesy se define como lacantidad de calor necesaria para que un gramo de agua aumente su temperatura en un grado centígrado (con másprecisión, paraque su temperatura pase de los 14,5°C a los 15,5°C).

Cantidades de calor
Aun cuando no sea posible determinar el contenido total de energía calorífica de un cuerpo, puede medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en contacto con otro a diferente temperatura. Esta cantidad de energía en tránsito de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura es precisamente lo que se entiende en física por calor.

Efectos del Calor:

–El calor dilata los cuerpos: todos los cuerpos, cuando se calientan, aumentan de volumen;–El calor modifica los estados de la materia, convirtiendo los sólidos en líquidos y éstos en gases.Es importante observarque mientras se produce el cambio de estado no aumenta la temperatura del cuerpo

–El calor hace variar la temperatura.
PERDIDAS DE CALOR

Esta imagen de colores falsos muestra el calor

que se escapa de una vivienda en forma de rayos

infrarrojos. Las zonas negras son las que menos calor irradian, mientras que las blancas (que coinciden con las ventanas) son las que más calor pierden.

TEMPERATURA

Todos sabemos intuitivamente de qué estamos hablando. Por medio del tacto notamos la temperatura al tocar un cuerpo ya que unas terminaciones nerviosas situadas en la piel se encargan de ello.

Temperatura: Grado de agitación de las partículas, en las moléculas. La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo (su capacidad para ceder energía calorífica)

SOLIDOS.

Toda la materia está formada por partículas en continua agitación:. incluso los sólidos, que a simple vista parecen estar en reposo, la tienen.
En los sólidos las vibraciones son pequeñas. Si la energía de agitación es muy grande, se pueden llegar a romper los enlaces entre las moléculas y entre los átomos.
Las partículas se desenlazan y vibran libres, rotan, chocan entre si y contra las paredes del recipiente.

GASES.

Este estado de la materia se llama gaseoso. El gas trata de ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene: trata de expandirse.
No todas las partículas se mueven en la misma dirección y con la misma velocidad. A cada estado concreto se le puede asignar una velocidad media. En un gas la temperatura es una magnitud (algo que podemos medir) que se relaciona con la medida de la velocidad media con que se mueven las partículas (por lo tanto con su energía cinética o nivel de agitación).

La temperatura no depende del número de partículas que se mueven sino de su velocidad media: a mayor temperatura mayor velocidad media. No depende por tanto de la masa total del cuerpo: si dividimos un cuerpo con una temperatura "T" en dos partes desiguales las dos tienen la misma temperatura.

Nivel térmico= nivel de agitación. Comparando los niveles térmicos sabemos hacia donde fluye el calor.

Experimento:

Del cuerpo que está a mayor temperatura decimos que "está más caliente" y a veces, erróneamente, se dice "que tiene más calor". Los cuerpos no tienen calor, tienen energía interna y tienen temperatura. Reservamos el término "calor" para la energía que se transfiere de un cuerpo a otro. Esta energía es fácil de medir, pero la energía total que tiene el cuerpo no.

Al poner en contacto dos sustancias la agitación de las partículas de una se transmite, mediante choques, a las partículas de la otra hasta que se igualan sus velocidades. Las partículas de la sustancia más caliente son más rápidas y poseen más energía. En cada impacto ceden parte de la energía a las partículas más lentas con las que entran en contacto. Las partículas de la sustancia que está a mayor T se frenan un poco, pero al mismo tiempo hacen que la más lentas aceleren.

Finalmente las partículas de las dos sustancias alcanzan la misma velocidad media y por lo tanto la misma temperatura: se alcanza el "equilibrio térmico".

Intrumentos De medición:

Termometro -------------->

( Puede ser de Alcohol o de Mercurio )

Escalas de Temperatura:

En 1967 se adoptó la temperatura del punto triple del agua como único punto fijo para la definición de la escala absoluta de temperaturas y la separación centígrada de la escala Celsius. El nivel cero quedaba a -273,15 K del punto triple y se definía como el cero absoluto o 0 K. Esta escala sustituyó a la escala centígrada o Celsius al definir el cero como el punto más bajo posible e inalcanzable en la práctica.
A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento y desde él no se puede sacar calor. En ese estado todo el movimiento atómico y molecular se detiene, es la temperatura más baja posible. Todos los objetos tienen una temperatura más alta que el cero absoluto y por lo tanto emiten energía térmica o calor. El espacio interestelar casi vacío tiene temperatura ligeramente superior al 0 K.

¡ Bienvenidos !

Te invitamos a conocer nuestro espacio de La física, donde podrás aprender muchas cosas que día a día estan en nuestra vida cotidiana, y que probablemente tú no solías distinguirlas.
Aquí aprenderas que hay muchas cosas y situaciones, las cuales para ti son completamente normales, pero en ellas también existe LA FISICA.
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Y mucho más! =)


Un grato saludo, y nos despedimos, recordandoles que cualquier duda, pueden hacerla pública en nuestro blog.

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