VII SEMANA DA CIENCIA E DA TECONOLOXÍA: PROGAMANDO EN BASIC

 

Deixamos algunhas fotos do Proxecto creado por un equipo de 2º de la ESO supervisado pola profesora Mª del Pilar Mosquera Boutureira para a VII Semana da Ciencia e da Tecnología 2018 como homenaxe á monxa Mary Kenneth Keller.

Parabéns aos alumnos de 2º da ESO e a súa instigadora Pilar Mosquera!

Clicando nas ligazóns, comecemos a xogar!!!

¡Mueve a la monja!

Ping pong Mary Kenneth Keller

Laberinto Mary Kenneth Keller

 

HIPATIA DE ALEXANDRÍA. O UNIVERSO NA ANTIGÜEDADE

Hipatia de Alexandría é unha das primeiras científicas de quen se ten referencia. Foi unha mestra de prestixio da escola  neoplatónica e realizou importantes contribucións á ciencia nos campos das matemáticas e a astronomía. Viviu no século IV d. C., nun momento histórico no que o debate científico acerca da posición da Terra no Universo era un interesante tema de discusión e confrontación. O seu pai foi o filósofo e matemático  Teón de Alexandría. Recibiu así  Hipatia unha educación científica moi completa que lle permitiu cultivar varias disciplinas: filosofía, matemáticas, astronomía, música, e durante vinte anos adicouse a ensinar todos estes coñecementos. Deste xeito,  Hipatia converteuse nunha das mellores científicas e filósofas da época. Chegou a simbolizar o coñecemento e a ciencia que os primeiros cristiáns identificaron co paganismo.
      En astronomía, o seu pai  Teón analizou en profundidade a obra de Ptolomeo. O estudo recóllese nos trece libros de Comentarios do  Almagesto nos cales se supón que colaborou a súa filla.  Hipatia tamén levou a cabo unha análise e unha revisión matemática dos movementos dos astros descritos por  Ptolomeo nas Táboas Astronómicas, coñecidas pola súa inclusión no Canon Astronómico de  Hesiquio. Tamén  cartografiou diversos corpos celestes, confeccionando un planisferio. Suponse que  Hipatia mantivo ao longo da súa vida a tese  heliocentrista e as observacións realizadas nos Comentarios de  Teón (libro III) cuestionarían a teoría  xeocéntrica de  Ptolomeo.
     Segundo as cartas de  Sinesio de  Cirena (discípulo de  Hipatia e a través de quen se coñece a maior parte da información sobre ela), as súas clases eran diálogos nos que ela discutía cos alumnos sobre filosofía, matemáticas, astronomía, ética e relixión. Isto proporcionoulle gran fama. A súa influencia e popularidade entre os altos cargos da política imperial e municipal, representaba unha ameaza para os líderes do cristianismo emerxente. O conflito entre o poder civil e o eclesiástico en Alexandría desembocou nun clima de violencia xeral.  Hipatia foi vítima do ataque duns fanáticos cristiáns que a asasinaron.
     Esta época coincide coa fin dunha era de florecemento do coñecemento, que se substituíu por unha era escura que se extendeu ao redor de 1000 anos. A figura de  Hipatia sérvenos para realizar un percorrido polas ideas que os antigos astrónomos tiñan sobre o Universo.

 
O  xeocentrismo

     As teorías  cosmolóxicas máis importantes da antigüidade podemos situalas no século VI a.C. Pitágoras, foi o primeiro en utilizar a palabra Cosmos, é dicir, o concepto de Universo ordenado e harmonioso. Explicaba que a Terra era esférica e estaba en movemento ao redor dun lume central non visible. Defendían a primacía das matemáticas por encima das observacións e os dogmas, e veneraba o carácter sacro do número dez. Isto supoñía que un cosmos perfecto requiría 10 corpos en órbita ao redor do lume central.

     Con todo, o que o home antigo era capaz de concluír ao observar os ceos, era que o Sol, a Lúa e as estrelas parecía que se atopasen nunha superficie esférica que rotaba de maneira uniforme e constante, nun movemento circular ao redor da Terra ao longo do ano, o que daba lugar á translación entre as distintas constelacións  zodiacais. Notaron que cinco desas estrelas se movían de forma estraña xa que non conservaban as súas posicións nas constelacións, do mesmo xeito que a Lúa e o Sol, que tampouco o facían.  Non seguían a mesma traxectoria que o resto dos corpos celestes da esfera, polo que chamaron a estes astros planetas, cuxa orixe  etimolóxica quere dicir “errante”.

     Xa no  século IV a. C. o filósofo Platón pensaba que, a Terra era unha esfera que descansaba no centro do Universo mentres as estrelas e planetas viraban ao redor da Terra en círculos celestiais. Os movementos son circulares porque os seres do ceo son case divinos e os seus movementos serán perfectos. O círculo era a traxectoria perfecta.

Aristóteles (384-322 a. C.), considerado como un dos maiores pensadores da antigüidade e un dos máis  influíntes, cría na existencia dun Universo  finito, no cal non había baleiro e que estaba formado por unha serie de esferas que rotaban en base a un mesmo centro. Explicaba que os planetas viraban ao redor da terra por medio de esferas construídas por unha substancia  purísima e transparente: o  éter, ao que consideraba o quinto elemento xunto aos outros catro que conformaban a teoría de  Empédocles: auga, aire, terra e lume.  Era máis sutil e máis lixeiro e, ademais,  o máis perfecto dos catro. O seu movemento natural era circular. Así, os obxectos celestes movíanse mediante unha forza divina eterna e perfecta a cal transmitía o movemento de esfera en esfera.

     Con todo, este modelo  xeocéntrico tiña un problema importante.  Algúns planetas realizaban un movemento estraño consistente en  retrodecer e logo avanzar dando lugar a unha traxectoria en forma de bucle sobre o fondo das constelacións, ao mesmo tempo que cambiaba o seu brillo. Denomínase  movemento  retrógado e non encaixaba coa descrición simple do Cosmos de Aristóteles.

O modelo  xeocéntrico de  Ptolomeo

     No século II d. C.,  Claudio  Ptolomeo expuxo un modelo do  xeocéntrico do Universo máis completo que o de Aristóteles na súa obra principal O Almagesto. O seu traballo consistiu en estudar a gran cantidade de datos existentes sobre o movemento dos planetas coa fin de construír un modelo xeométrico que explicase ditas posicións no pasado e fose capaz de predicir as súas posicións futuras.  Ptolomeo quixo dar unha explicación xeométrica máis precisa ao modelo, de maneira que a  retrogradación dos planetas puidese encaixar de forma natural. Así era posible manter a mesmas ideas  aristotélicas do momento, no que a esfera era a forma máis harmónica da Natureza, e que xustificaba o movemento natural en forma circular que debían ter os planetas.
No sistema  ptolemaico, cada planeta é movido por dúass ou máis esferas: unha esfera é a súa  deferente que se centra na Terra, e a outra esfera é o  epiciclo que se encaixa na  deferente. O planeta encáixase na esfera do  epiciclo. O  deferente rota ao redor da Terra mentres que o epiciclo rota dentro do  deferente, facendo que o planeta se achegue e se afaste da Terra en diversos puntos na súa órbita, inclusive facendo que diminúa a súa velocidade, se deteña, e se móva no sentido contrario.

     

O  Heliocentrismo na Antigüidade

     Aristarco de Samos foi un importante matemático e astrónomo da antiga Grecia.  Naceu en Samos, e viviu en Alexandría ao redor dos anos 310 e 230 a. C.  Propuxo unha hipótese astronómica  revolucionaria para a súa época. Afirmou que o Sol, non a Terra, era o centro fixo do Universo, e que a Terra, xunto co resto dos planetas, viraba ao redor do Sol. A súa idea baseouna en que o Sol, ao ser de maior tamaño, debía ocupar o centro do Universo. Tamén estableceu que as estrelas eran soles distantes que permanecían impasibles e que o tamaño do universo era moito máis grande do que crían os seus contemporáneos. Foi autor dun dos cálculos máis certeiros con respecto á distancia da Terra ao Sol.
     Con todo, o seu modelo non se tivo en conta, prevalecendo o  xeocentrismo. Iso debeuse a que, a pesar das súas dificultades para sosterse cientificamente, contaba coa gran influencia da escola  aristotélica así como o apoio dunha igrexa que contaba cada vez con máis poder. O  xeocentrismo adecuábase ao que explicaba a Biblia. Por esta razón durante séculos a maioría de astrónomos limitáronse a tratar de perfeccionar o modelo de  Ptolomeo para adecualo ás observacións.

Nicolás  Copérnico. O  Heliocentrismo moderno.

     No século  XVI, o astrónomo polaco Nicolás Copérnico formulou novamente a teoría  heliocéntrica de  Aristarco, sustentándoa en cálculos matemáticos aínda máis precisos. En 1543 publicouse a súa obra póstuma, De  Revolutionibus  Orbium  Coelestium. Esta publicación marcou o comezo do que se lle chamou revolución científica e significou un cambio moi importante no ámbito da ciencia. Coa refutación do sistema  xeocéntrico defendido pola astronomía grega, a civilización rompe coa  idealización do saber incuestionable da antigüidade e lánzase con maior ímpeto en busca do coñecemento.
     Copérnico baseouse nas ideas de  Aristarco e tamén concibiu o Sol como fonte de enerxía, o que debía concederlle un papel preponderante no Universo. Dunha plumada, situar o Sol no centro de Cosmos e a Terra e os demais planetas en movemento circular ao redor deste, supuxo unha simplificación xeométrica e matemática do Sistema Solar. Fixéronse innecesarios os  epiciclos e as  deferentes de  Ptolomeo. O movemento  retrógrado dos planetas observado dende a Terra respondía, simplemente, a unha posición aparente debido á diferente velocidade de movemento dos planetas ao redor do Sol.

     Nos séculos posteriores,  J.  Kepler, I. Newton e A. Einstein darán o impulso necesario para chegar a unha comprensión máis profunda e precisa do Universo.

MARIE CURIE E A RADIACTIVIDADE

Marie  Curie ( 1867-1934 )  foi  unha química e física polaca nada en Varsovia  e posteriormente nacionalizada francesa.  Foi a  primeira  muller en recibir un premio Nobel, a  primeira  persoa e a única  muller en recibir  dous premios Nobel  sendo tamén, ata ou momento, a única  persoa en recibir o premio Nobel en distintas categorías científicas (Física e Química). Foi tamén a  primeira  muller en ser profesora  na  Sorbona de París. Pioneira non  estudo dá  radiactividade,  grazas  ao  seu  traballo ampliamos ou  noso  coñecemento sobre a física nuclear. 

     Os logros científicos de  Marie e ou  seu marido Pierre  Curie son amplamente coñecidos. Na súa tese,  Marie  Curie revelaría que os raios descubertos por  H. Becquerel procedían dunha propiedade intrínseca dos átomos: a radioactividade. No seu laboratorio, o matrimonio conseguiu illar a partir varias toneladas de  pechblenda os axentes activos da radioactividade: así lograron illar un elemento que é 400 veces máis radioactivo que o uranio e que foi bautizado con referencia ao país natal de  Marie: o  polonio. Uns meses despois illarían outro elemento que era o dobre de radioactivo que o  polonio: o radio.

     En 1903, xunto a Pierre  Curie e  Henri  Becquerel,  recibíu o premio Nobel de Física “en  recoñecemento polos extraordinarios  servizos rendidos  nas  súas  investigacións  conxuntas sobre vos fenómenos da radiación  descubertos por  Henri  Becquerel”. En 1911 recibiría ou Nobel de Química “en  recoñecemento polos  seus  servizos non avance dá Química polo  descubrimento de dous elementos: radio e  polonio, o  illamento  do radio e o  estudo da  natureza e  compostos  deste elemento”.

     Nas súas experiencias puido descubrir que os efectos da radioactividade podían ser utilizados no tratamento de enfermidades como o cancro. Nacía así a radioterapia. En 1909 conseguiu emprender en París a creación do Instituto do Radio para o desenvolvemento de dicha técnica.

     En 1934 morreu debido a unha leucemia, probablemente causada polos efectos de longos anos de exposición á radioactividade. Nese mesmo ano e no Instituto francés do Radio, a súa filla  Irène e o seu marido  Frédéric descubrirían a radioactividade artificial, o que lles levaría, tamén a eles, a gañar o Premio Nobel.

      Máis aló do seu interese no estudo da composición íntima da materia, a radioactividade ten  numerosísimas aplicacións que van desde a medicina á datación de obxectos ou o seu uso na xenética.

O  DESCUBRIMENTO DA  RADIACTIVIDADE

     En París, non 1896,  Becquerel  descubriu existencia  duns  raios  descoñecidos que  proviñan  dun sal de uranio.  Notou, que  ao  poñer en contacto ou   composto de uranio  cunha placa fotográfica  envolta en papel negro,  producíase o   mesmo efecto que se a placa  estivese en presenza de raios X.  Becquerel  decatouse de que  as  radiacións  do  composto de uranio non eran  orixinadas por  unha reacción química, e que  ao aumentar a concentración  do uranio no  composto químico  velábase  máis rapidamente a placa  fotográfica que  cando o sal tiña menos uranio.  Ademais,  observou  que o efecto producido  non dependía dos  outros  elementos. Todo  isto  fíxolle  concluír  que as  emanacións   uránicas, como  as  chamou, eran  independentes da forma química  na que se atopase este elemento.

     Marie e Pierre  Curie buscaron  radiacións  xa  non nos elementos puros  senón nos  minerais de uranio.  Ao iniciar ou  estudo  dun mineral de uranio, a pechblenda,  decatáronse de que  as  radiacións emitidas por este mineral eran  máis intensas que  as que observasen nos  compostos puros de uranio. Así,  Marie   Curie  empezou  a separar por procesos químicos todos os elementos   do mineral. Este  produto  contiña un elemento químico  descoñecido ata  entón e  foi  chamado  Polonio. Unha vez separado o  Polonio dos residuos  do mineral, este seguía  emitindo  radiacións, polo que  concluíron que debía de existir  outro elemento. Seguiron separando destes residuos  as  fraccións  materiais e finalmente,  chegaron a atopar no  mesmo ano outro elemento  descoñecido de  radiacións misteriosas, o radio.

A  RADIACTIVIDADE

     Marie  Curie  chamou  radioactividade  á  propiedade que  posúen o radio e  outros elementos inestables de emitir  radiacións espontaneamente. Pero, cal é a natureza da  radiactividade?. Esta  é  xerada a nivel  do núcleo atómico, existindo  tres tipos de  radiacións:  alfa (α) ,  beta (β) e gamma (γ). E.  Rutherford tamén estudou a radioactividade investigando os diferentes tipos de fontes e as súas propiedades. Foi  este o que acuñou os nomes para os seus diferentes tipos seguindo as letras do alfabeto grego. Illou a radiación  alfa e empregouna no seu famoso experimento da lámina de ouro, co que descubriu o núcleo atómico.

     A radioactividade consiste  na emisión de partículas  ou  enerxía  dende ou núcleo  cando este  é inestable. Os tipos de  readiactividade pódense ver na seguinte imaxe:

    

     Na seguinte animación pódese observar como se diferencian os distintos tipos de radiación:

     As leis que rexen os distintos tipos de radiación son as seguintes:

     Como se pode apreciar, un núcleo radioactivo convértese noutro totalmente diferente mediante a emisión de partículas. O que determina que un núcleo  sexa  ou  non radioactivo,  é a estabilidade do mesmo. Así, o carbono-14 é radioactivo, mentres que o carbono máis común, o carbono-12 é estable. Que é o que diferencia a ambos? Pois ben, a diferenza está nos seus núcleos: o carbono-14 é un  isótopo do carbono-12, polo que teñen o mesmo número de  protóns (6 neste caso) sendo a única diferenza entre eles que o primeiro ten dous neutróns máis (8 fronte a 6). O diferente número de neutróns marca a diferenza de estabilidade.

PERIGOS DA RADIOACTIVIDADE

     A radioactividade non só se limita a eses elementos perigosos que descubrimos como o uranio ou o radio. Tamén se pode atopar nas rochas, no espazo exterior, no aire que respiramos, na auga que bebemos e nos nosos propios corpos. Un exemplo son os átomos de carbono-14 que se prodúcen nas interaccións dos raios cósmicos na atmosfera e que están no aire que respiramos.

As desintegracións radioactivas teñen o seu perigo na enerxía e o poder de penetración das partículas emitidas. A exposición a unha gran dose de radioactividade pode producir a morte. Pero tamén é perigosa a contaminación radioactiva cando as substancias entran na cadea alimentaria. Isto provoca que as desintegracións nucleares se produzan no interior do noso corpo provocando mutacións xenéticas que desembocan en cancros e outros graves problemas. En lugares onde se traballa con substancias radioactivas (centrais nucleares, hospitais, etc) é necesaria unha adecuada protección.

APLICACIÓNS DA RADIOACTIVIDADE

     A radioactividade ten numerosas aplicación en diferentes campos. O premio Nobel de Química de 1943 foi outorgado a  G. de  Hevesy por ser o primeiro que utilizou elementos radioactivos naturais (e máis tarde artificiais) como  trazadores para estudar sistemas biolóxicos. O I-131 (con radioactividade β e γ, e período de  semidesintegración de 8 días) leva usándose máis de 50 anos para estudar a actividade do  tiroides. Desde o punto de vista fisiolóxico os elementos químicos máis interesantes como o  C (carbono),  N (nitróxeno) e O (osíxeno) teñen  isótopos emisores β+ de vida media curta, que se usan na técnica  PET (Tomografía por Emisión de  Positróns).  SPECT son as siglas en inglés de  tomografía  computerizada por emisión de fotóns individuais (Single  Photon  Emission  Computed  Tomography). Nesta técnica fanse imaxes dos órganos medindo a distribución dun  radiotrazador previamente inxectado. En  SPECT empréganse  radioisótopos como  Tc-99 e I-123, nos que se emite un só fotón.

     Unha característica importante da radioactividade é, (analizada nunha mostra con millóns de átomos), que a actividade correspondente á desintegración radioactiva segue un ritmo moi preciso. Os núcleos radioactivos caracterízanse polo período de  semidesintegración, que é o tempo que tarda unha cantidade de substancia en  desintegrar a metade dos núcleos. Esta característica permite o seu uso na datación da antigüidade de obxectos cunha precisión moi elevada. Ten moita aplicación en arte e arqueoloxía.