Cañón de partículas: del voltaje a la velocidad

Un juego de simulación educativo. Acelera electrones, protones y partículas alfa entre dos rejillas cargadas y predice la energía que ganan, a qué velocidad salen, la energía en electronvoltios y el voltaje que detiene un electrón.

Diferencia de potencialEnergía cinética

CAÑÓN DE PARTÍCULAS

Energía con 1000 V

Listo
Activa JavaScript para disparar las partículas. Las instrucciones y el ejemplo resuelto siguen siendo legibles.
Velocidad vFuerza eléctrica FCampo E, de potencial alto a bajoTu predicción
Energía a partir de un voltajeq·ΔV = ½·m·v²

Tiempo

0.00 ns

t

Posición

— cm

x

Velocidad

— m/s

v

Energía cinética

— J

K = ½·m·v²

Energía cinética en eV

— eV

K ÷ e

Predice antes de empezar

Escribe tu predicción para preparar la prueba. Iniciar sigue desactivado hasta que haya una respuesta.

Predice la energía y la velocidad.

Puntuación de la misión—

Cada respuesta debe estar dentro del 2 %: cada una da 100 puntos. Acertar en la primera prueba suma 50. Una prueba cuenta en cuanto empieza.

✓ Respuesta correcta① A la primera

Cómo jugar a Cañón de partículas

  1. Elige una prueba y lee en la tarjeta la partícula y el voltaje.
  2. 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.
  3. Escribe tu predicción y pulsa Iniciar. La partícula se dispara a cámara lenta; el fantasma naranja se mueve a tu velocidad.
  4. 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.

Al cambiar de idioma se conservan tu prueba, tu predicción, tus intentos y la prueba en curso.