Universitat de ValènciaFacultad de Física Logo del portal

Categorias:
Física cuántica, estructura de la materia y estado sólido.
Autores:
Objetivos:
Determinación del tamaño de círculos dibujados en un papel por un procedimiento estadístico similar al empleado en el mal llamado “Experimento de Rutherford” (en realidad, un conjunto de experimentos de Geiger y Marsden a lo largo de 7 años [1])
Materiales:

Lápices de grafito muy duro (tipo 6H o superior)

Plantillas A4 con círculos de diferentes tamaños (72 con r=0,5cm, 84 con d=1 cm)

tomo de papel para poner bajo la plantilla (para evitar que la punta del lápiz se rompa)
Tiempo de montaje:
Tiempo de realización de los N impactos
Descripción:

Sitúa en el suelo una hoja de papel sobre un periódico doblado o un mazo de hojas. Deja caer un lápiz,sobre la hoja de papel con la punta hacia abajo, desde una altura de alrededor de 1,5 m. Repite un mínimo de N= 50 veces. Cuenta el número n de veces que el lápiz ha impactado sobre los círculos (dentro o sobre el borde)

El lápiz no se apunta intencionalmente hacia los círculos y cae al azar. Por lo tanto, la probabilidad de que el lápiz caiga dentro de los discos es proporcional a su superficie total (sección eficaz) . Esta probabilidad de dar en el blanco (colisión frontal) es n/N, la rrelación entre el número de impactos sobre los discos respecto al número total de impactos. Y coincide, por lo tanto, con la relación entre el área de los K círculos (K· A1CIRCULO)  y el área de la hoja de papel (SA4) (si cambia el formato de papel, se deberá medir sus dimensiones y calcular el área).

n=num. de puntos sobre los círculos (partículas que retroceden)

N= número total de tiros o puntos totales (num de partículas incidentes)  

En el ejemplo de la figura, la hoja A4 tiene K=72 círculos, luego:

 

luego      MathML (base64):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

Comentarios:

Para reducir el tiempo de realización, se pueden repartir hojas idénticas (y tomo de papel para debajo) a 10 estudiantes: cada uno realiza 10 impactos con el lápiz y estos se acumulan.

Bibliografía:
  1. ‘Rutherford’s experiment’ on alpha particles scattering: the experiment that never was. M Leone et al., 2018 Physics Education 53 035003
  2. R. D. Edge, “Experimentos con hilo y cinta adhesiva” American Physical Society (AAPT) 2002