El año pasado, los científicos colocaron un reloj de péndulo en la Antártida y observaron su oscilación. Estaban repitiendo un famoso experimento en París. En 1851, el científico francés Foucault realizó un experimento en público. Utilice un alambre de acero de 220 pies de largo para colgar una bola de hierro de 62 libras con un lápiz en la cabeza debajo del techo, y observe y registre su balanceo hacia adelante y hacia atrás. Los espectadores de los alrededores se sorprendieron al descubrir que el péndulo se desviaba ligeramente de su órbita original y giraba una vez cada vez que oscilaba. De hecho, esto se debe a que la casa se mueve lentamente. El argumento de Foucault muestra que la Tierra gira sobre su eje. En la latitud de París, el péndulo se mueve en el sentido de las agujas del reloj con un período de 30 horas. En el hemisferio sur, el péndulo debería girar en el sentido contrario a las agujas del reloj, pero no en el ecuador. En la Antártida, el período de rotación es de 24 horas. (No. 10)
Rutherford descubrió los experimentos nucleares.
En 1911, cuando Rutherford todavía estaba haciendo experimentos sobre energía radiactiva en la Universidad de Manchester, los átomos eran recordados como "pudín de pasas", con una gran cantidad de sustancias blandas cargadas positivamente y partículas de electrones en el medio. Pero él y sus asistentes se sorprendieron mucho al descubrir que una pequeña cantidad de partículas alfa cargadas positivamente rebotaban en la lámina de oro. Rutherford calculó que los átomos no son un trozo de papilla. La mayor parte de la materia se concentra en un pequeño núcleo central, ahora llamado nucleón, rodeado de electrones. (Rango 9)
Los experimentos de aceleración de Galileo
Galileo continuó refinando sus ideas sobre el movimiento de los objetos. Hizo una artesa de madera lisa y recta de más de 6 metros de largo y 3 metros de ancho. Luego fije la artesa de madera en ángulo, deje que la bola de cobre se deslice por el plano inclinado desde la parte superior de la artesa de madera, mida el tiempo de cada deslizamiento de la bola de cobre con un reloj de agua y estudie la relación entre ellos. Aristóteles predijo que la velocidad de la bola rodante era uniforme: la bola de cobre rodó el doble de distancia y viajó el doble. Galileo demostró que la distancia que rodó una bola de cobre era proporcional al cuadrado del tiempo: en el doble de tiempo, la bola rodó cuatro veces la distancia debido a la aceleración constante de la gravedad. (Octavo puesto)
Una pequeña ciudad en el antiguo Egipto, ahora llamada Asuán. En esta pequeña ciudad, el sol del mediodía del solsticio de verano cuelga sobre sus cabezas: los objetos no proyectan sombras y el sol incide directamente en los pozos profundos. Eratóstenes fue el director de la Biblioteca de Alejandría en el siglo III a.C. Se dio cuenta de que esta información podría ayudarle a estimar la circunferencia de la Tierra. Durante los siguientes años, el mismo día y hora midió la sombra de un objeto en el mismo lugar de Alejandría. Se encontró que los rayos del sol estaban ligeramente inclinados, aproximadamente 7 grados con respecto a la vertical.
El resto es cuestión de geometría. Suponiendo que la Tierra es esférica, su circunferencia debería ser de 360 grados. Si dos ciudades formaran un ángulo de 7 grados, sería 7/360 de la circunferencia, que era la distancia de 5.000 estadios griegos en ese momento. Así pues, la circunferencia de la Tierra debería ser de 250.000 estadios griegos. Hoy en día, a partir de mediciones orbitales, sabemos que las mediciones de Eratóstenes tenían una precisión del 5%. (Séptimo puesto)
Experimento de torsión de Cavendish
Otro aporte importante de Newton es su ley de gravitación universal, pero ¿qué tamaño tiene la gravitación universal?
A finales del año 18, el científico británico Henry Cavendish decidió descubrir esta gravedad. Colgó un palo de madera de 6 pies de largo con pequeñas bolas de metal atadas a ambos lados con alambre, como mancuernas. Luego se colocan juntos dos lanzadores de peso de 350 libras, creando suficiente gravedad para girar las mancuernas y torcer el cable. Luego, las pequeñas rotaciones se miden utilizando instrumentos caseros.
Las medidas son sorprendentemente precisas. Midió los parámetros de la constante gravitacional, a partir de los cuales Cavendish calculó la densidad y la masa de la Tierra. Los cálculos de Cavendish mostraron que la Tierra pesaba 6,0 × 1024 kilogramos, o 13 billones de libras. (Rango 6)
Los experimentos de interferencia óptica de Thomas Young
Newton no siempre tuvo razón. Después de muchas discusiones, Newton convenció a la comunidad científica de que la luz estaba compuesta de partículas, no de ondas. En 1830, el médico y físico británico Thomas Young verificó experimentalmente esta opinión. Hizo un pequeño agujero en la persiana, la cubrió con papel grueso y le hizo un pequeño agujero en el papel. Deje pasar la luz y utilice espejos para reflejar la luz transmitida. Luego usó un trozo de papel de aproximadamente 1/30 de pulgada de grosor para dividir la luz en dos haces en el medio. Como resultado vi una cruz de luces y sombras. Esto muestra que dos rayos de luz pueden interferir entre sí como ondas. Este experimento jugó un papel crucial en el establecimiento de la teoría cuántica un siglo después. (Rango 5)
El prisma de Newton descompone la luz solar.
Galileo murió el mismo año en que nació Isaac Newton. Newton se graduó en el Trinity College de la Universidad de Cambridge en 1665. Más tarde, me quedé en casa durante dos años para evitar la plaga y luego encontré trabajo con éxito.
En aquella época todo el mundo creía que la luz blanca era luz pura sin otros colores (Aristóteles así lo creía), y la luz de colores era luz que cambiaba de alguna manera.
Para probar esta hipótesis, Newton colocó un prisma bajo el sol y a través del prisma, la luz de la pared se dividió en diferentes colores, a los que luego llamamos espectro. La gente sabe que los arcoíris son coloridos, pero creen que es porque son anormales. Newton concluyó que eran los diferentes espectros de los colores básicos rojo, naranja, amarillo, verde, cian, índigo y violeta los que producían una única luz blanca en la superficie. Si miras profundamente, verás que la luz blanca es muy hermosa. (Rango 4)
Experimento de la gota de petróleo de Robert Milliken
Los científicos han estado estudiando la electricidad durante mucho tiempo. Se sabía que esta sustancia invisible se podía obtener de los rayos que caían en el cielo o frotando el cabello. En 1897, el físico británico J.J. Thomas determinó que la corriente eléctrica está compuesta de partículas cargadas negativamente, es decir, electrones. En 1909, el científico estadounidense Robert Milliken empezó a medir la carga de la corriente eléctrica.
Miliken utiliza la boquilla de un frasco de perfume para rociar gotas en una pequeña caja transparente. La parte superior e inferior de la caja pequeña están conectadas a la batería, de modo que un lado se convierte en la placa positiva y el otro lado se convierte en la placa negativa. Las gotas de aceite absorberán algo de electricidad estática al pasar por el aire, y la velocidad de caída de las gotas de aceite se puede controlar cambiando el voltaje entre las placas.
Millican siguió cambiando el voltaje, observando atentamente el movimiento de cada gota de aceite. Después de repetidos experimentos, Milliken concluyó que el valor de la carga es una constante fija y que la unidad más pequeña es la carga de un solo electrón. (Tercero clasificado)
Experimento de caída libre de Galileo
Al final de 16, todos pensaban que los objetos más pesados caían más rápido que los más ligeros porque lo dijo una vez el gran Aristóteles De. Galileo, que entonces trabajaba en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Pisa, desafió audazmente la opinión popular. El famoso experimento de la Torre Inclinada de Pisa se ha convertido en una historia científica: dejó caer un objeto ligero y otro pesado desde la torre inclinada al mismo tiempo, de modo que todos pudieran ver los dos objetos aterrizando al mismo tiempo. El desafío de Galileo a Aristóteles puede haberle costado su puesto, pero mostró la naturaleza de la naturaleza, no la autoridad humana, y la ciencia tuvo la última palabra. (Rango 2)
La demostración de la doble rendija de Thomas Young se aplicó a experimentos de interferencia de electrones.
Las conclusiones de Newton y Thomas Young sobre la naturaleza de la luz no eran del todo correctas. La luz no es ni una simple partícula ni una simple onda. A principios del siglo XX, Max Pockrone y Albert Einstein demostraron por separado que algo llamado fotón emite luz además de absorberla. Pero otros experimentos demostraron que la luz es una onda. Después de décadas de desarrollo, la teoría cuántica finalmente ha llegado a la conclusión de dos verdades contradictorias: los fotones y las partículas subatómicas (como electrones, fotones, etc.) son partículas con dos propiedades al mismo tiempo, lo que en física se llama dualidad onda-partícula.
El cambio en la demostración de doble costura de Thomas Young ilustra bien este punto. Los científicos explicaron el experimento en términos de una corriente de electrones en lugar de un haz. Según la mecánica cuántica, una corriente de partículas cargadas se divide en dos corrientes, y la corriente más pequeña crea un efecto de onda que interactúa para crear luces y sombras mejoradas, similar a la demostración de la doble rendija de Thomas Young. Esto demuestra que las partículas también tienen un efecto ondulatorio.
No fue hasta 1961 que cierto científico llevó a cabo este experimento en el mundo real. (En el puesto número 1)