Cómo jugar a Cañón de partículas
- Elige una prueba y lee en la tarjeta la partícula y el voltaje.
- Usa q·ΔV = ½·m·v², con q en C y m en kg, o cuenta la energía en eV: 1 eV por cada e y cada voltio.
- Escribe tu predicción y pulsa Iniciar. La partícula se dispara a cámara lenta; el fantasma naranja se mueve a tu velocidad.
- Compara la partícula con el fantasma, y las barras de energía con tu línea naranja.
Una diferencia de potencial se convierte en energía cinética
Una carga q que atraviesa una diferencia de potencial ΔV cambia su energía potencial eléctrica en q·ΔV. Si nada más actúa sobre ella, esa energía se convierte en energía cinética: q·ΔV = ½·m·v². La energía solo depende de la carga y del voltaje, no de la masa ni de la distancia entre las rejillas, así que conviene contarla en electronvoltios: un electrón que atraviesa un voltio gana 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. La velocidad sí depende de la masa: con el mismo voltaje, un protón, 1836 veces más pesado que un electrón, acaba √1836 ≈ 43 veces más lento. Al revés, la misma regla dice cuánto voltaje hace falta para detener una carga en movimiento. Los cañones de electrones de los televisores antiguos, los tubos de rayos X y los aceleradores de partículas funcionan así.
Un modelo de aprendizaje acotado
Las rejillas están separadas 4,0 cm, con un campo uniforme entre ellas y ninguno fuera; la partícula las atraviesa sin tocarlas. Parte del reposo en la primera rejilla, se acelera de forma constante entre las rejillas y sigue hasta un detector a 10 cm; en la prueba de frenado llega a 4,0 × 10⁶ m/s y se frena entre las rejillas, y una respuesta dentro del 2 % del voltaje de frenado la detiene justo en la segunda rejilla. Se ignora la gravedad, y todas las velocidades quedan por debajo del 7 % de la velocidad de la luz, así que el modelo no es relativista. Cada prueba dura de nanosegundos a cientos de nanosegundos y se ralentiza para que tarde unos 4 s. Las respuestas dentro del 2 % son correctas.