DALATA

PRESENTADO POR:TATIANA DEYANIRA BARRETO ROMEROLAURA MARA MELO HERNNDEZSONIA DANIELA PATIO ARIZA901

PRESENTADO A:DERLLY YANIRA BELTRAN GARZNBIBIAN ANDREA LOPEZ SEGURA

LICEO DE LA UNIVERSIDAD CATLICAAREA DE CIENCIAS NATURALES Y HUMANIDADESFISICA Y LENGUA CASTELLANABOGOT, 18 DE OCTUBRE DE 2011

DALATAQue tan fcil sera nuestra vida si tuviramos naves espaciales que viajaran a la velocidad de la luz?

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL1. Demostrar a la comunidad licesta en la exposicin del da de la ciencia, las diferentes ventajas que producira el viajar a una velocidad aproximada a la velocidad de la luz.

OBJETIVOS ESPECFICOS1. Construir con los conocimientos adquiridos en la asignatura de fsica y con materiales existentes en la actualidad, un prototipo que represente la idea de una nave que viaje a la velocidad de la luz.

2. Desarrollar un experimento donde se pueda demostrar la funcionalidad del proyecto en un futuro.

JUSTIFICACIN

La idea de construir un prototipo de una nave espacial que viaje a una velocidad aproximada a la de la luz, surgi en una de las clases de fsica, donde la profesora describi el viaje con pasajeros a la luna Apolo 11, donde se pudo notar lo difcil, demorado y dispendioso que fue. Adems, a partir de esta clase surgi la inquietud de consultar sobre los viajes espaciales realizados hasta hoy a distintas partes del sistema solar sin pasajeros humanos a bordo, verificando que han gastado meses e incluso aos en desarrollarlos. De la anterior informacin surge la pregunta de cmo sera nuestra vida si pudiramos viajar a la velocidad de la luz?El prototipo lo que pretende demostrar es precisamente la facilidad que sera para el mundo actual, si artefactos como este permitieran viajar a diferentes partes del espacio en un tiempo relativamente corto, conocer mas a fondo no solo los diferentes planetas que componen el sistema solar, sino tambin otros planetas, sistemas e incluso galaxias lejanas. Si se pudiera viajar a la velocidad de la luz se ayudara a ampliar no solo el reconocimiento del universo, sino tambin a desarrollar proyectos de investigacin de tipo cientfico, donde se podran confirmar e incluso desarrollar nuevas leyes sobre el universo. Tambin la exploracin en estos nuevos lugares descubiertos en el espacio, serviran tambin para investigaciones con fines militares. Se posibilitara descubrir diferentes soluciones a problemas de la sociedad actual como: enfermedades, calentamiento global, fuentes de energa, entre otros, y porque no, vida inteligente en otro planeta.

La principal finalidad de este proyecto es causar en toda la comunidad licesta inters en los viajes espaciales a la velocidad de la luz, donde impulse al los estudiantes, docentes y dems comunidad licesta a la profundizacin e investigacin sobre los viajes espaciales. Especialmente a los estudiantes del colegio Liceo de la universidad catlica, ya que como mentes jvenes, ellos son la sociedad del futuro y podran ser porque no, los que hagan de DALATA una realidad.Desde un principio los viajes espaciales han sido de gran inters y aunque la posibilidades de que exista una masa que sea capaz de movilizarse a una velocidad cercana a la de la luz son casi nulas, siempre a existido la esperanza de que proyectos como DALATA se lleven a cabo, no solo para la movilizacin sino tambin para poder descubrir la creacin de nuestro universo, ya que con un artefacto que se movilizara a una velocidad aproximada que la de la luz, se hara mas fcil la compresin de la creacin del universo y en caso de que exista una fuerza con una velocidad mayo, la actual teora sobre la creacin (Big Bag) seria totalmente replanteada.

En conclusin los beneficios que causara el proyecto para la comunidad estudiantil son: el impulso licestas para la investigacin y desarrollo de proyectos parecidos, causar inters en los viajes espaciales y los diferentes enigmas sobre la creacin y constitucin del universo, impulsar a los estudiantes hacia el mundo de la ciencia y por ultimo que los estudiantes desarrollen un inters en las ciencia y la tecnologa.

MARCO TEORICOVelocidad de la luzCONCEPTOS DE LA LUZ EN LA ANTIGEDAD La luz ha sido objeto de estudio durante miles de aos. Algunos de los filsofos griegos pensaban que la luz consista en partculas diminutas capaces de entrar en el ojo para crear la sensacin de la visin. Otros, entre ellos Scrates y Platn, pensaban que el acto de ver se deba a que el ojo emita cintas o filamentos que hacan contacto con el objeto. Euclides era partidario de este enfoque, y preguntaba de qu otra manera se podra explicar el hecho de que no vemos una aguja en el suelo hasta ponemos los ojos en ella. Hasta el tiempo de Newton, e incluso despus, muchos filsofos y cientficos pensaban que la luz se compona de partculas. No obstante, un Griego, Empdocles, enseaba que la luz se propagaba en forma de ondas. Uno de los contemporneos de Newton, el cientfico Holands Christian Huygens, afirmaba que tambin la luz era una onda.La teora Corpusculares apoyaba en el hecho de que la luz pareca propagarse en lnea recta y no se extenda hacia los costados como las ondas. Huygens aport pruebas de que en ciertas circunstancias si la luz se extiende hacia los costados se trata del fenmeno de la difraccin. Otros cientficos encontraran mas tarde pruebas adicionales a favor de la teora ondulatoria. Esta teora goz de gran aceptacin en el siglo XIX.Entonces en 1905, Einstein publico una teora que explicaba el fenmeno Foto elctrico. Segn esta teora, la luz se compone de partculas (paquetes sin masa de energa electromagntica concentrada) que mas tarde reciben el nombre de FOTONES.Hoy en da los cientficos estn de acuerdo en que la luz tiene una naturaleza dual: En parte corpuscular y en parte ondulatoria. LA RAPIDEZ DE LA LUZNo se supo si la luz viajaba instantneamente o con una rapidez finita si no hasta finales del siglo XVII. Galileo trato de medir el tiempo que tarda un rayo de luz en viajar hasta un espejo lejano y de regreso, pero el intervalo era tan corto que no se poda medir. Otros intentaron hacer este experimentos con distancias mayores enviando seales luminosas entre las cimas de dos montaas distantes por medio de linternas. Lo nico que consiguieron medir fueron sus propios tiempos de reaccin.En 1976, el astrnomo dans Ole Romer realiz el primer clculo aproximado de la velocidad de la luz. Romer percibi una ligera discrepancia en la duracin de los eclipses de las lunas de Jpiter y llego a la conclusin de que el movimiento del a tierra, ya fuera acercndose o alejndose de Jpiter, hacia variar la distancia que deba recorrer la luz de las lunas. A partir de aquella discrepancia, calcula que la velocidad de la luz era de 219.904 kilmetros por segundo. En un experimento posterior en 1849, el fsico francs Armand Fizeau midi la velocidad de la luz con el resultado de 312.864 kilmetros por segundo.El experimento de Fizeau consista en una fuente luminosa, un espejo semitransparente que solo refleja la mitad de la luz que incide sobre el y permite que el resto lo atraviese, una rueda dentada giratoria y un espejo estacionario. Cuando la luz incida sobre el espejo semitransparente, se reflejaba en la rueda dentada, la cual separaba en haces. Mantenindolos concentrados por medio de lentes colocadas a lo largo del trayecto, cada haz se reflejaba en el espejo estacionario y volva a la rueda dentada. Midiendo la velocidad exacta a la que la rueda dentada tapa los haces, Fizeau pudo calcular la velocidad de la luz de 297.870 kilmetros por segundo.Esta cifra estaba ms cerca del valor actual de 299.792 kilmetros por segundo, que se obtiene multiplicando la longitud de la onda y la frecuencia de un rayo laser.La invencin de los laser permiti a los fsicos medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que antes. En 1972 los cientficos del Instituto Nacional de Patrones y Tecnologa de los Estados Unidos determinaron cuidadosamente la longitud de la onda y la frecuencia de un rayo laser y fijaron la velocidad de la luz producto de estas variables en 299.792.458 metros por segundo. Esta nueva medicin hizo que la conferencia general de pesos y medidas fijara el metro como la distancia que recorre la luz, la constante fundamental ms importante de la fsica, se calcula en la actualidad con toda precisin y el metro, se puede definir con ms exactitud que antes.El fsico Holands Christian Huygens interpret correctamente esta discrepancia. Cuando la tierra estaba ms lejos de Jpiter, era la luz la que se retrasaba no la luna que entraba en la sombra de Jpiter en el momento previsto, pero la luz que llevaba el mensaje no llegaba a Romer sino despus de haber recorrido una distancia adicional igual al dimetro de la rbita terrestre. No sabemos a ciencia cierta si Huygens conoca el valor de esta distancia. En cualquier caso, ahora sabemos que es de 300 millones de kilmetros. Si empleamos el tiempo correcto de 1.000 segundos para que la luz atraviese la rbita terrestre, el clculo de la rapidez de la luz es muy sencillo:

Rapidez de la luz = Distancia adicional recorrida Tiempo adicional medido

El ms clebre experimento para medir la rapidez de la luz fue realizado por el fsico estadounidense Albert Michelson en 1880.Hace un tiempo, en el ao 2000, se hizo famoso un experimento en el que supuestamente se haba conseguido que una partcula superara la velocidad de la luz. Este fue uno de tantos ejemplos en que los medios de comunicacin se hacen eco de algo que vende, pero no se preocupan de saber de qu estn hablando.En realidad, en aquel experimento se trataba de demostrar algo llamado Efecto de Tnel Cuntico, una propiedad de la naturaleza conocida hace dcadas. Este efecto no contradice para nada la Teora Especial de la Relatividad, y ya hablar sobre l en algn momento. De hecho, hay una manera mejor de superar la velocidad de la luz haciendo trampas, como explicar en los prximos meses cuando veamos la Teora General de la Relatividad.Pero repito que nada de todo esto contradice la relatividad especial, puesto que esta no contempla ni el efecto tnel cuntico ni el marco en el que se desarrolla la relatividad general. Nunca ha habido un experimento que la refute. Lo cual no quiere decir que no pueda haberlo, nada en ciencia es dogma definitivo.

PROCEDIMIENTO (DISEO DE LA NAVE)En viajes espaciales, para realizar viajes cercanos a la velocidad de la luz hay que tener en cuenta las diferentes situaciones y problemas que se presentaran durante el viaje.1. En primer lugar, se nos presenta el reto de construir una nave con suficiente potencia y resistencia para el viaje. Dentro de los posible mtodos de propulsin de la nave podramos contar con: Propulsin por materia oscura: La materia oscura forma aproximadamente el 21% de la masa del universo observable, su nombre se debe a que este tipo de masa no es capaz de emitir o reflejar radiacin electromagntica lo suficientemente intensa para ser observada, sin embargo su existencia se puede demostrar por los efectos gravitatorios que tiene sobre los dems cuerpos celestes. La nave tendra que ser capaz de recolectar la materia oscura durante el viaje y convertir sus posibles componentes: neutrinos,Wimps y axiones (los dos ltimos sin existencia confirmada) en energa, y un kilogramo de materia oscura producira aproximadamente ms de 10 mil millones de veces la energa de un kilogramo de dinamita. Propulsin nuclear de pulso: Este mtodo es el ms realista en cuanto a tecnologa disponible. Para este tipo de propulsin se usaran explosiones nucleares en cadena mediante el uso de bombas nucleares en miniatura para alcanzar un impulso especfico. Propulsin por fusin: Para este tipo de propulsin se propone usar deuterio como combustible y llevarlo a un proceso de fusin para impulsarse con la energa expelida por el proceso. Cohetes de antimateria: Si se encuentran los mtodos necesarios para producir antimateria, la reaccin materia-antimateria sera capaz de producir suficiente energa para llegar a velocidades prximas a la de la luz. Vela impulsada por rayos laser: En esta posibilidad se usara una gran vela en la nave espacial la cual captara una gran cantidad de rayos laser provenientes de la tierra y usara estos como energa para su propulsin. Agujeros de gusano: Esto, ms que representar una forma de impulsar la nave abre una posibilidad para viajar sin necesidad de las grandes velocidades requeridas y los impulsos que estas suponen. Un agujero de gusano es una deformidad hipottica del espacio-tiempo que conecta dos puntos arbitrarios del universo, ya sean espaciales o temporales. Empuje Warp: El empuje Warp nos propone una ingeniosa manera de superar la velocidad de la luz sin desatender las leyes de Einstein. Este empuje consiste en una nave espacial que tiene la capacidad de generar una burbuja en el espacio-tiempo alrededor de esta y de contraer el espacio-tiempo frente a ella y dilatar el que se encuentra detrs de ella, de esta manera, la nave no viajara a velocidades superiores a la de la luz, sino que se mantendra esttica dentro de su burbuja y por ende tampoco sufrira los efectos de viajar a velocidades cercanas a la de la luz, simplemente se movera por el acercamiento del espacio tiempo al frente suyo.Ahora bien, recientemente se ha dado a conocer una investigacin perteneciente a William Edelstein y que asegura que desplazarnos a velocidades cercanas a la de la luz sera imposible debido a la casi nula cantidad de materia que hay en el espacio. Con aproximadamente dos tomos de hidrogeno por cm3 el espacio no se encuentra vacio como en algn tiempo se crey, y precisamente esos dos tomos a velocidades cercanas a la de la luz, con la contraccin del espacio, se convertiran en un poderoso haz de partculas capaz de destruir la nave y sus tripulantes en poco tiempo.En cuanto a los viajes por propulsin Warp no debera haber ningn inconveniente, pues la nave se encuentra en una burbuja creada por la deformacin del espacio-tiempo y en realidad nunca acelera, sin embargo para los dems tipos de propulsin, este es un gran impedimento, adems, hay que considerar otros peligros presentes en el espacio como tormentas solares, radiacin gamma, UV, X, etc. Cuerpos celestes como meteoritos, asteroides, e incluso micrometeoroides.Una posible solucin a este problema, o al menos al de la radiacin, la concentracin de partculas y cuerpos de escaso tamao podra estar ya resuelto con la invencin en aos pasados de una mini-magnetosfera, es decir, una barrera magntica capaz de proteger la nave de la radiacin, las partculas dispersas del espacio y tal vez los cuerpos de escaso tamao que vagan por el espacio.

2. Con los principales elementos de la nave, ahora hay que analizar factor humano dentro de este proceso, pues el propsito principal de esta nave es lograr que los humanos puedan recorrer estas distancias con facilidad y sin ningn tipo de inconveniente. Para solucionar este problema vamos a tomar algo de lo propuesto por la ciencia a ficcin y que puede llegar a ser factible para el diseo de nuestra nave, las propuestas son las siguientes: Naves generacionales: Las naves generacionales permiten a una comunidad humana habitar en la nave y proseguir con sus vidas normalmente, de manera tal que quienes llegasen al destino no fuesen quienes inicialmente habitaron la nave sino sus descendientes. Vida embrionaria: Otra posibilidad es desarrollar la robtica necesaria para que los humanos sean capaces de viajar como embriones congelados que sean revividos al momento de arribar al destino. Ampliacin de la vida humana: los viajes de miles de aos no supondran problema alguna si los viajeros pudiesen vivir sin problemas tal cantidad de tiempo. Animacin Suspendida: Esta implica la ralentizacin de los procesos vitales para as aumentar la expectativa de vida del viajero. Se pueden usar tcnicas tales como hibernacin humana o criogenia.

Las opciones ya estn disponibles, ahora solo resta escoger las mas apropiadas para nuestra nave interespacial DALATA: Teniendo en cuenta las metas de nuestra nave espacial, de poder transportar personas a travs del espacio como si se tratase de un simple viaje en un periodo no muy largo de tiempo y con tecnologa capaz de desarrollarse en un futuro prximo, en cuanto a propulsin se descartan el empuje warp, por la tecnologa necesaria para deformar el espacio tiempo a nuestro antojo; la propulsin por fusin y nuclear, debido al uso de combustible interno en la nave, lo cual la hara ms pesada y difcil de propulsar; la propulsin por antimateria, debido a la produccin de esta y lo complicado y paradjico de intentar conservar y producir antimateria en un ambiente compuesto por materia; los agujeros de gusano, debido a su existencia no comprobada , la dificultad de encontrar uno y la aleatoriedad de sus destinos; y las velas solares, por la gran cantidad de energa que se requerira para alimentar los rayos que tendran que transmitir la radiacin a la vela. De esta manera, el sistema a propulsin ms efectivo seria el que usa la materia negra como su combustible.Para la construccin de la nave tendra que implementar algn material muy resistente, como lo es el iridio, o sus aleaciones y adems, la proteccin extra que supone la barrera magntica.En cuanto al transporte de personas en la nave al usarse DALATA como una nave de carcter ms que todo turstico, se pueden descartar los sistemas de transporte relacionados con la nave generacional, la extensin de vida humana y el transporte de embriones; quedndonos as con la animacin suspendida como medio de conservacin de la vida en la nave.

MATERIALES

MaterialCantidadPrecio

Acetato206.000

Pliego de Cartn Paja1800

Palos de Balso31.200

Bolas de icopor57.000

Muecos Articulados39.000

Tabla11.000

Nailon 1 Rollo1.200

Pinturas42.000

Acetato: Se utilizar para la construccin de la nave espacial.Pliego de cartn paja: Se utilizar para modelar el sistema solar.Palos de balso: para sostener distintas partes del proyecto.Bolas de icopor: se utilizarn para hacer los planetas del sistema solar.Muecos articulados: se usan para ver el proceso de envejecimiento.Tabla: se usa para sostener.Nylon: con l y una polea se mostrar el movimiento de la nave.Pinturas: se usar para decoracin del proyecto.

BIBLIOGRAFA

Atlas de la fsica, Sergi Cmara Prez,Jaume Farrs,Jordi Llansana Ronchera, Parramon, pgs. 28 y 29

Fsica Conceptual, Paul G. Hewitt, Adiison Weslwy, pgs. 406, 407, 408 y 409

www.nodo50.org/arevolucionaria/masarticulos/septiembre2004/relatividad.4.htm