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Un satélite argentino…una oportunidad para aprender Física

Terminan de lanzar y poner en órbita un satélite argentino. El SAOCOM es un desarrollo y logro de trabajo científico y tecnológico argentino. Explota el fenómeno de microondas con una finalidad que aporta a la prevención de fenómenos ambientales de alto impacto en la vida terrestre.

 

En la página del proyecto (http://saocom.invap.com.ar/?gclid=Cj0KCQjw6fvdBRCbARIsABGZ-vTqi32FTAB-kSEr3C7QBVu3i834CWmFAEfk7jO52wmJ8qkDLNb77EEaAqolEALw_wcB) se señala:

Esta misión llevará al espacio una compleja tecnología de observación de la Tierra que permitirá prevenir, monitorear, mitigar y evaluar catástrofes naturales o antrópicas para aplicaciones en agricultura como humedad de suelo, índices de vegetación y control de plagas; aplicaciones hidrológicas, costeras y oceánicas; aplicaciones en nieve, hielo y glaciares; aplicaciones en estudios urbanos, de seguridad y defensa;entre otras áreas de interés productivo.

Cómo será que las microondas, que para muchos solo es un término asociado a un horno, pueden ser utilizadas para estas cuestiones.

Sin duda otra oportunidad para generar actividades innovadoras, que traten el contenido de la Física no solo centrado en el fenómeno físico, sino en quienes lo desarrollan y las vinculaciones CTSA.

Invito a generar este tipo de actividades.

Silvia (admin- Hablarciencia.com)

 

 

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Silvia
Doctora en por la Universidad de Santiago de Compostela.
https://www.hablarciencia.com

4 thoughts on “Un satélite argentino…una oportunidad para aprender Física

  1. El 7 octubre Argentina puso en órbita el satélite SAOCOM 1A, desarrollado por la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), diseñado para obtener información de la superficie terrestre en cualquier condición meteorológica. La principal investigadora a cargo del proyecto es Laura Frulla quien ha conversado con distintos medios.

    Se seleccionaron 3 fuentes periodísticas de información sobre la temática, dos artículos de diarios y un extracto de una entrevista televisiva. El material puede ser ampliado, aclarando las fuentes consultadas. En grupos de máximo 6 estudiantes, se analizarán las distintas fuentes de información a partir de preguntas orientadoras. Estas preguntas no deberían tomarse como las únicas cuestiones a estudiar.

    FUENTES PERIODÍSTICAS:
    “Quién es la mujer detrás del satélite argentino capaz de anticipar inundaciones y sequías” por Infobae, el 7 de octubre de 2018
    https://www.infobae.com/tendencias/innovacion/2018/10/07/quien-es-la-mujer-detras-del-satelite-argentino-capaz-de-anticipar-inundaciones-y-sequias/
    “¿Cómo funciona el SAOCOM, el nuevo satélite argentino?” por Infobae, el 18 de agosto de 2018
    https://www.infobae.com/def/desarrollo/2018/08/18/como-funciona-el-saocom-el-nuevo-satelite-argentino/
    “¿Para qué sirve el satélite el Saocom 1A?” Subido por América TV, el 9 de octubre de 2018
    (VER HASTA 4min 18seg)
    https://www.youtube.com/watch?v=ovyp-zWCA-o

    ¿Cuál es el objetivo de este satélite?
    ¿En qué se puede utilizar la información que registre?
    ¿Quiénes participaron/participan de este proyecto?
    ¿Qué opinan sobre designar a una persona como la “cara visible” del proyecto?
    ¿Qué podrían decir sobre el funcionamiento del satélite desde la Física?
    ¿Con qué nociones podrían relacionarlo?

    Tomando como base el análisis realizado escribir un breve resumen donde se reflejen las ideas centrales.

    Las microondas poseen su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz a las que les corresponden longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro. Son ondas electromagnéticas, podrían comportarse como onda o como partícula (dualidad onda-corpúsculo).
    Si se toma la radiación electromagnética como flujo de partículas (fotones). La Ley de Planck establece que E=h×ν donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y ν es la frecuencia de la onda.
    Por otro lado, si se toma la radiación electromagnética como onda: c=λ×ν donde c es la velocidad de la luz, λ la longitud de onda y ν la frecuencia.

    Realizar una búsqueda sobre las caracterizaciones de las microondas relacionadas con los distintos tipos de satélites.
    ¿Cuáles son los principales usos de estas microondas?
    ¿Qué diferencia hay con las microondas terrestres?
    ¿En dónde estarían incluidas las microondas del SAOCOM 1A?
    Conocida la frecuencia de distintas microondas, obtenga la energía correspondiente a cada una y compare los resultados.

  2. El 7 octubre Argentina puso en órbita el satélite SAOCOM 1A, desarrollado por la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), diseñado para obtener información de la superficie terrestre en cualquier condición meteorológica. La principal investigadora a cargo del proyecto es Laura Frulla quien ha conversado con distintos medios.

    PARTE A:
    Se seleccionaron 3 fuentes periodísticas de información sobre la temática, dos artículos de diarios y un extracto de una entrevista televisiva. El material puede ser ampliado, aclarando las fuentes consultadas. En grupos de máximo 6 estudiantes, se analizarán las distintas fuentes de información a partir de preguntas orientadoras. Estas preguntas no deberían tomarse como las únicas cuestiones a estudiar.

    FUENTES PERIODÍSTICAS:
    “Quién es la mujer detrás del satélite argentino capaz de anticipar inundaciones y sequías” por Infobae, el 7 de octubre de 2018
    https://www.infobae.com/tendencias/innovacion/2018/10/07/quien-es-la-mujer-detras-del-satelite-argentino-capaz-de-anticipar-inundaciones-y-sequias/
    “¿Cómo funciona el SAOCOM, el nuevo satélite argentino?” por Infobae, el 18 de agosto de 2018
    https://www.infobae.com/def/desarrollo/2018/08/18/como-funciona-el-saocom-el-nuevo-satelite-argentino/
    “¿Para qué sirve el satélite el Saocom 1A?” Subido por América TV, el 9 de octubre de 2018
    (VER HASTA 4min 18seg)
    https://www.youtube.com/watch?v=ovyp-zWCA-o

    ¿Cuál es el objetivo de este satélite?
    ¿En qué se puede utilizar la información que registre?
    ¿Quiénes participaron/participan de este proyecto?
    ¿Qué opinan sobre designar a una persona como la “cara visible” del proyecto?
    ¿Qué podrían decir sobre el funcionamiento del satélite desde la Física?
    ¿Con qué nociones podrían relacionarlo?

    Tomando como base el análisis realizado escribir un breve resumen donde se reflejen las ideas centrales.

    PARTE B:
    Las microondas poseen su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz a las que les corresponden longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro. Son ondas electromagnéticas, podrían comportarse como onda o como partícula (dualidad onda-corpúsculo).

    Si se toma la radiación electromagnética como flujo de partículas (fotones). La Ley de Planck establece que E=h×ν donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y ν es la frecuencia de la onda.

    Por otro lado, si se toma la radiación electromagnética como onda: c=λ×ν donde c es la velocidad de la luz, λ la longitud de onda y ν la frecuencia.

    Realizar una búsqueda sobre las caracterizaciones de las microondas relacionadas con los distintos tipos de satélites.
    ¿Cuáles son los principales usos de estas microondas?
    ¿Qué diferencia hay con las microondas terrestres?
    ¿En dónde estarían incluidas las microondas del SAOCOM 1A?
    Conocida la frecuencia de distintas microondas, obtenga la energía correspondiente a cada una y compare los resultados.

  3. Actividades de elaboración propia:

    Actividad 1: Iniciación:

    1. Dado el texto siguiente, conformado por fragmentos de artículos periodísticos de los diarios ABC y El País, del 2 de octubre de 2018, resuelve las consignas.

    Nobel de Física 2018: herramientas hechas de luz

    El estadounidense Arthur Ashkin, el Francés Gérard Mourou y la canadiense Donna Strickland han sido galardonados por la La Real Academia de las Ciencias de Suecia por sus contribuciones en el desarrollo de unas herramientas de precisión avanzadas hechas de algo tan maravillosamente intangible como es la luz. Ashkin (Nueva York, 1922) inventó las pinzas ópticas que agarran partículas, átomos, virus y otras células vivas con sus «dedos» de rayos láser, mientras que Mourou (Albertville, Francia, 1944) y Strickland (Guelph, Canadá, 1959) desarrollaron un método para generar los pulsos de láser más cortos e intensos creados por la humanidad, esos que han permitido a tanta gente volver a ver con nitidez tras salir del quirófano.

    Según el Instituto Karolinska de Estocolmo, estas invenciones han revolucionado la física de láser, permitiendo contemplar objetos extremadamente pequeños en una nueva luz, abriendo áreas de investigación inexploradas y permitiendo multitud de aplicaciones industriales y médicas.

    El sueño de Arthur Ashkin era mover objetos con luz, sin tocarlos. La presión de la luz es demasiado pequeña para poder sentir siquiera una pequeña pizca, pero el investigador se preguntaba si tendría la fuerza para empujar un átomo. Inmediatamente después de la invención del primer láser en 1960, Ashkin comenzó a experimentar con el nuevo instrumento. A principios de 1970 consiguió empujar unas pequeñas partículas, con un tamaño de milmillonésimas partes de un metro, y mantenerlas donde deseaba con luz láser.

    En 1987 utilizó estas increíbles pinzas ópticas, herramientas hechas de luz, para capturar bacterias vivas sin dañarlas. Inmediatamente comenzó a estudiar sistemas biológicos y este instrumento es ahora ampliamente utilizado para investigar la maquinaria de la vida. Las pinzas ópticas también pueden utilizarse para separar las células sanguíneas sanas de las infectadas, algo que podría aplicarse ampliamente en la lucha contra la malaria.

    El trabajo de Gérard Mourou y Donna Strickland se remonta a 1985, cuando publicaron un artículo revolucionario en el que explicaban su método, conocido como amplificación de pulso gorjeado, para crear pulsos de láser ultracortos de alta intensidad con un enfoque ingenioso, sin destruir el material amplificador. Primero estiraron los pulsos de láser a tiempo para reducir su potencia máxima, luego los amplificaron y finalmente los comprimieron. Si un pulso está comprimido a tiempo y se hace más corto, entonces se empaqueta más luz en el mismo pequeño espacio, por lo que la intensidad del pulso aumenta drásticamente.

    Estos pulsos son tan breves como un femtosegundo, la milbillonésima parte de un segundo, lo que permite observar eventos que suceden entre las moléculas y los átomos tan rápidamente que antes parecían ser instantáneos y solo se podía describir el antes y el después. La extremadamente alta intensidad de un láser también hace que su luz sea una herramienta para cambiar las propiedades de la materia: los aislantes eléctricos se pueden convertir en conductores, y los rayos láser ultrafinos hacen posible taladrar agujeros en diversos materiales de forma extremadamente precisa, incluso en materia viva. Estos usos incluyen los millones de cirugías oculares correctivas que se realizan cada año usando los rayos láser más nítido.

    Esta tecnología también puede permitir un almacenamiento de datos más eficiente y la fabricación de endoprótesis quirúrgicas, unos cilindros diminutos que ensanchan y refuerza los vasos sanguíneos, el tracto urinario y otros pasadizos dentro del cuerpo. Aunque, como explican desde la academia sueca, las innumerables áreas de aplicación de estos trabajos aún no han sido completamente exploradas, «estos famosos inventos nos permiten adentrarnos en el micromundo con el mejor espíritu de Alfred Nobel, para el mayor beneficio para la humanidad», aseguran.

    Strickland es además la tercera mujer en recibir el Nobel de Física en la historia de estos galardones, después de Maria Goeppert-Mayer (1963) y Marie Curie (1903). «Necesitamos celebrar a las mujeres físicas porque están allí fuera… Me siento honrada de ser una de esas mujeres», ha dicho la galardonada, la primera desde hace 55 años.

    a) Discutan con sus compañeros luego de la lectura acerca de los premios Nobel. Expliquen y registren en pequeños grupos lo que sepan de ellos y la importancia que consideran que tienen.
    b) Emitan una opinión acerca del contenido del último párrafo y compartan con sus compañeros.
    c) Indiquen que aspectos de la forma de trabajo en ciencias rescatan del artículo y ordénenlos según la importancia que le otorgan a cada uno.
    d) Recuperen del artículo todas las aplicaciones que menciona de las “pinzas ópticas”. ¿Conocen alguna otra aplicación de la tecnología de rayos láser que esté presente en su vida diaria?

    Actividad 2: Desarrollo

    2. Los LASER (del acrónimo inglés Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, o amplificación de luz por emisión estimulada de radiación), son dispositivos en los cuales se obtiene un haz coherente de luz, aportando energía a un medio activo. Miren el video de YouTube, titulado “¿Qué es un Laser?” (en https://youtu.be/CoKMGbhUHoQ). Pueden volver a verlo tantas veces cómo lo necesiten.

    a) Identifiquen los componentes y esquematicen un láser.
    b) Describan el funcionamiento del láser en términos de intercambios de energía.
    c) Esquematicen un átomo y las transformaciones de energía que ocurren en él, para que sea posible obtener un haz de luz láser.
    d) Investiguen el Efecto Fotoeléctrico, predicho por Albert Einstein mencionado en el video. La interpretación de este fenómeno le valió el Nobel de Física de 1921 y cambió la forma en que entendemos la radiación electromagnética. ¿Podrían completar sus respuestas de los incisos anteriores teniendo en cuenta este fenómeno?

    Actividad 3: Aplicación

    3. Teniendo en cuenta el sistema de la figura, un láser de Helio y Neón:

    a) Indiquen las características de la radiación obtenida.
    b) Calculen la Energía de un fotón emitido por este láser.
    c) El sistema láser Helio – Neón tiene potencias de salida que varían entre 1 mW y 100 mW, ¿qué significa este intervalo en términos de transferencia de energía?
    d) Si se utilizara este mismo láser para crear un pulso ultracorto, como indica el texto de la Actividad 1, que produce 5 J con una duración de 30 femtosegundos, ¿qué se modificaría y qué se mantendría constante en el sistema?

    Actividad 4: Metacognición

    4. Revisen el trabajo en las actividades anteriores. A partir de ello:

    a) Caractericen la luz. Exprésenlo en un texto breve que siga el aprendizaje que han hecho del tema.
    b) ¿La interpretación elaborada en a) nos permite entender cómo es posible mover objetos submicroscópicos con las “pinzas ópticas” hechas de luz? Expliquen y agréguenlo al texto anterior.
    c) Cada grupo comparta los resultados de los incisos anteriores con otro grupo y evalúen la producción. Indiquen si consideran que es completa y clara, y si tienen sugerencias para mejorarla. Tengan en cuenta las sugerencias recibidas para reelaborar el texto, si es necesario.

  4. Actividades de elaboración propia:

    Actividad 1: Introducción

    1. El 7 de Octubre de 2018 se realizó el lanzamiento del satélite artificial SAOCOM 1 A, parte de la constelación del proyecto Satélite Argentino de Observación con Microondas (SAOCOM). Este observa la Tierra día y noche, y transmite permanentemente información gracias a su antena radar. Con ella, emite hacia la Tierra pulsos en microondas que interactuarán con los elementos de la superficie. Esos pulsos vuelven a la antena y brindan información de los elementos que puedan encontrar (hielo, vegetación, suelo, agua, edificios, barcos, etc.). Allí el satélite recibe esos pulsos y genera paquetes de datos que envía al Centro de Control de la Misión, ubicado en Córdoba, Argentina.

    En pequeños grupos, busquen información en los medios de comunicación sobre este proyecto.

    a) Desarrollar un resumen explicativo acerca de: las características del proyecto, sus objetivos, su importancia como desarrollo tecnológico nacional.
    b) ¿Quién es Laura Frulla y cuál es su participación en este proyecto?

    Actividad 2: Desarrollo

    2. Con lo que saben, y lo que han leído sobre el proyecto SAOCOM 1A:
    a) Indiquen las características de las microondas y su forma de propagación.
    b) Esquematicen las transformaciones y transferencias de energía que ocurren en el satélite para que sea posible la toma de datos.
    c) ¿La energía de las microondas que envía y que recibe el satélite es la misma? Justifiquen su respuesta.

    Actividad 3: Desarrollo/Aplicación

    3. Indagar acerca de las ondas microondas para:

    a) Calcular la energía que transmiten.
    b) Determinar qué sustancias son capaces de absorber esta radiación. Justifiquen.
    c) Utilizar la simulación de Phet Colorado llamada Microondas y realizar experiencias en las cuatro pestañas presentes. Describan una simulación de cada pestaña y su interpretación en base a las indagaciones previas. Indiquen las fuentes bibliográficas consultadas.
    d) Teniendo en cuenta las respuestas de los incisos anteriores, elaboren un texto explicativo sobre cómo calienta o cocina alimentos un horno de microondas.

    Actividad 4: Metacognición

    4. Elaboren reflexiones acerca de las aplicaciones de las microondas y cómo estas impactan en nuestra vida cotidiana. Indiquen también que aplicaciones conocían antes de realizar las actividades, y cuáles les han resultado nuevas.

    Referencias:

    • abc.es. 2 de Octubre de 2018. Nobel de Física 2018 para las herramientas hechas de luz. Recuperado de: https://www.abc.es/ciencia/abci-arthur-ashkin-gerard-mourou-y-donna-strickland-ganan-nobel-fisica-2018-201810021155_noticia.html.
    • Alonso, M; Finn, E.J. Física (1970). Volumen III: Ondas.
    • El País. 2 de Octubre de 2018. Premio Nobel de Física 2018 a “las herramientas hechas de luz”. Recuperado de https://elpais.com/elpais/2018/10/02/ciencia/1538468398_951048.html.
    • Infobae. 18 de agosto de 2018. Desarrollo. ¿Cómo funciona el SAOCOM, el nuevo satélite argentino? Recuperado de https://www.infobae.com/def/desarrollo/2018/08/18/como-funciona-el-saocom-el-nuevo-satelite-argentino/.
    • Infobae. 7 de octubre de 2018. Innovación. Saocom: el satélite argentino que solo Japón logró construir y que la NASA quiere, en órbita desde hoy. Recuperado desde: https://www.infobae.com/tendencias/innovacion/2018/10/07/saocom-el-satelite-argentino-que-solo-japon-logro-construir-y-que-la-nasa-quiere en-orbita-desde-hoy/.
    • INVAP (2018). La misión SAOCOM. Tecnología de punta para realizar la gestión de emergencias ambientales del planeta y brindar información satelital para el beneficio de los argentinos. Recuperado de: http://saocom.invap.com.ar/?gclid=Cj0KCQjw6fvdBRCbARIsABGZ-vTqi32FTAB-kSEr3C7QBVu3i834CWmFAEfk7jO52wmJ8qkDLNb77EEaAqolEALw_wcB.
    • Press Release, 2 October 2018.The Nobel Prize in Physics 2018
    • Simulaciones Phet Colorado (2018). Microondas y Láser.
    • Wikipedia la Enciclopedia Libre (2018). Láser.

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