Área
Temática: Física.
Título
de la actividad: Demostración
del Experimento de Michelson y Morley.
Nivel:
Undécimo.
Duración:
2 lecciones.
Orientaciones
Generales:
En esta sección se presenta una actividad
didáctica tomada y adaptada del Centro Aragonés de Tecnologías para la
Educación o CATEDU (2015), relacionada con el tema: Experimento de Michelson y
Morley. La actividad contempla el uso de un recurso virtual didáctico que
trabaja el concepto del experimento de Michelson y Morley. Esta propuesta tiene
básicamente como propósito promover en el estudiante el interés por el
inesperado resultado del experimento, el cual dejó perplejos a los Físicos de
la época hasta la intervención posterior de Einstein, que con su teoría de la
relatividad restringida permite comprender qué estaba ocurriendo.
Objetivos
y Contenidos.
A
continuación se señala el objetivo general, los objetivos específicos y los
contenidos que se desarrollan en la actividad didáctica.
Objetivo
general de la unidad didáctica.
Analizar
las principales características del experimento de Michelson y Morley, para
comprender su contribución en el avance de la física.
Objetivos
específicos.
è Conocer
información procedente de diversas fuentes, acerca del experimento de Michelson
y Morley considerando los motivos, esquema del experimento y contribución a la
Física.
è
Comprender el concepto del experimento de Michelson y Morley, mediante un recurso
virtual didáctico.
Contenidos.
Experimento de Michelson y
Morley:
Ø
Motivación del experimento.
Ø
Descripción del experimento.
Ø
Contribución a la Física.
Actividades de mediación.
Las actividades se muestran a continuación:
|
N°. de actividad
|
Actividad
|
Duración
|
|
1
|
Los alumnos se reunirán en un espacio adecuado
donde el
docente mediante una presentación en PowerPoint
les
explicará los motivos, esquema del
experimento y contribuciones al avance de la Física actual.
|
30 minutos
|
|
2
|
El docente le proporcionará a cada estudiante una
computadora o se dividirá el grupo en parejas o tríos, según los ordenadores
disponibles.
a) Leer los dos primeros párrafos y manipular la
animación 4 (Los dos nadadores) para comprender la hipótesis del éter. Para iniciar la animación el
alumno debe pulsar el botón de Play.
b) Leer los párrafos 3,4 y 5, manipular la
animación 5 (El experimento de Michelson-Morley) para entender el
funcionamiento del interferómetro de Michelson y Morley. Para iniciar la
animación el alumno debe pulsar el botón de Play. Pulsando la barra inferior
el estudiante podrá simular la presencia del éter controlando su velocidad,
mediante los controles + y – o podrá rotar el experimento para ajustar la
dirección de los rayos respecto al éter, también puede ajustarla pulsando en
el círculo interior en la posición deseada.
|
50 minutos
|
Criterios
de Evaluación.
- Al finalizar la primera actividad, cada
estudiante en su cuaderno elaborará un esquema de ideas de la información que
se le ha proporcionado.
- Al concluir la segunda actividad, el alumno
contestará los siguientes interrogantes:
1) Simula el experimento de Michelson y Morley
con la animación 5, en primer lugar sin éter y posteriormente con presencia de
éter de velocidad máxima. ¿Qué diferencias encuentras?
R/ Si no existe éter, los dos rayos en los que
se ha separado el rayo original llegan simultáneamente a la lámina
semirreflectante, reconstruyendo el rayo original (flecha amarilla). Sin
embargo, al situar la barra de velocidad del éter al máximo y ejecutar la
simulación, el rayo verde que efectúa el trayecto perpendicularmente al éter
llega antes a la lámina, debido a que como se muestra en el indicador de
distancia recorrida superior (time travelled) el rayo rojo ha viajado durante
más tiempo al circular contra el éter (CATEDU, 2015).
2) Manteniendo la presencia de éter, fija el
ángulo de giro del experimento en 45º. ¿Qué ocurre? ¿Te atreves a dar alguna
explicación?
R/ En este caso, el rayo original vuelve a
reconstruirse de nuevo ya que los rayos llegan simultáneamente. La razón es
que, con esta orientación, ambos rayos recorren la misma distancia en la
dirección del éter, por lo que "retrasaría" a ambos rayos por igual
(CATEDU, 2015).
3) Michelson-Morley estimaban la velocidad del
"viento de éter" en unos 30 km/s, que es aproximadamente la velocidad
con la que la Tierra se desplaza en su órbita alrededor del Sol.
¿Cuál sería la relación que esperaban encontrar
entre los tiempos empleados por parte de la luz en recorrer los
"brazos" del interferómetro?
R/ Pasando la velocidad a unidades del S.I. v =
3·104 m/s. Según has visto, la diferencia de tiempos vendrá dada
por:
Fíjate que ¡Realmente era muy pequeña! Aun así
debería mostrar una figura de difracción visible (CATEDU, 2015).
Ø
Juntos, el docente y los estudiantes discutirán
las siguientes consecuencias del experimento de Michelson y Morley.
1) El éter o bien no existe o bien no puede
detectarse físicamente, por lo que no tiene sentido postular su existencia.
(CATEDU, 2015).
2) La velocidad de la luz es siempre constante,
independientemente del movimiento del foco emisor, por lo que no es válida la
transformación galileana para la luz. (CATEDU, 2015).
Recursos Requeridos
Los recursos necesarios son los siguientes:
Materiales
|
Equipo
|
Recurso humano
|
-
Cuaderno.
-
Papel y
lápiz.
|
-
Pizarra
acrílica
-
Video
vean
-
Una o
varias computadoras.
-
Conexión
a internet.
|
-
Un
grupo de Cuarto Ciclo de la Educación Diversificada: Undécimo.
-
Un
docente mediador.
|
