TOMA Y REPORTE DE DATOS PARA EL ANÁLISIS DEL DECAIMIENTO RADIACTIVO

TOMA Y REPORTE DE DATOS PARA EL ANÁLISIS DEL DECAIMIENTO RADIACTIVO

Por:

Mónica Lizeth Calvo Vélez, lizeth.calvo@udea.edu.co;

Sebastián Patiño Giraldo, sebastian.patinog@udea.edu.co

1. Resumen

Mediante la experimentación se logró modelar a través de una función probabilística un fenómeno físico en este caso la desintegración de un elemento radiactivo. Con el fin de conocer de una manera cuantitativa y cualitativa los procesos básicos que sufren los átomos radiactivos cuando tienden a la estabilidad nuclear (desintegrarse). Los átomos de dicho elemento en esta práctica estarán representados por arandelas, de las cuales inicialmente se tomaron medidas como diámetro y peso. Esta desintegración se simula utilizando un criterio de desintegración definido y por medio de la agitación, de las arandelas sobre una tabla rectangular de madera.

En la primera parte del experimento, se hace el respectivo análisis de los datos tomados de las arandelas, los cuales poseen una distribución normal cuya media representa el valor del diámetro y masa de la arandela promedio, de este modo se obtiene que su diámetro es de  y su masa es de . Para la segunda parte del experimento, correspondiente al decaimiento radiactivo se obtiene la ecuación , donde  es el  número inicial de arandelas según el experimento y  corresponde a la constante de decaimiento.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

1. Introducción

Las ciencias exactas como la física, química, etc. y otras como la ingeniería requieren de un entrenamiento que permita desarrollar la capacidad de tomar y analizar la validez de un conjunto de datos obtenidos en cualquier experimento.

Una medición es el resultado de una observación mediante la cual se compara una magnitud con un patrón de referencia, los cuales facilitan el proceso de medida. Los objetos que portan escalas comparativas son denominados instrumentos de medida. Cualquier propiedad susceptible de ser medida es llamada magnitud física [1]

Donde se  encuentran involucrados tres componentes: el objeto o fenómeno a medir, el instrumento de medida y el que realiza la medida, a raíz de esto se presentan factores que no son necesariamente el objeto de la medida, pero afectan su resultado, por lo tanto todo dato obtenido de una medición debe expresarse con su respectiva incertidumbre, lo que implica que el número arrojado por una medida no es exacto, sino que se tiene un rango de valores donde se puede afirmar que allí se encuentra el valor real de la medida. Por otro lado el proceso de medición está sujeto a errores que pueden deberse a diferentes causas; como los debidos al instrumento de medida utilizado o a la persona que toma la medida. [2]

La presente sesión de laboratorio está dedicada a desarrollar la capacidad de tomar, reportar y verificar la validez del conjunto de datos obtenidos, para el posterior modelamiento de un fenómeno físico como lo es el decaimiento radiactivo. En la cual los átomos de elementos inestables tienden a modificar espontáneamente su composición, este proceso es aleatorio y puede darse de forma rápida o lenta, dependiendo de las propiedades del elemento.

1. Marco Teórico

Los elementos que conocemos como radiactivos  son aquellos cuyos núcleos son inestables, por tanto pueden emitir masa o radiación de forma espontánea, en un proceso que se conoce como decaimiento radiactivo. Esta desintegración radiactiva ocurre al azar y sin intervención de un agente externo y dado a su aleatoriedad no es posible predecir con exactitud el momento en que un núcleo de átomos lo haga.

Experimentalmente se ha demostrado que, en un instante de tiempo, la tasa a la que un elemento radiactivo decae (la cantidad de átomos que se desintegran por unidad de tiempo), es de forma aproximada proporcional al número de átomos presentes al comenzar el decaimiento. Por lo tanto el decaimiento radiactivo se describe por medio de la ecuación:

 [pic 7]

Donde N(t) es el número de átomos no desintegrados en el instante de tiempo t; t es el tiempo (evento o sacudida); N0 el número total de átomos al iniciar el experimento; y k es la constante de desintegración.  Por convención aquí se utiliza –k (k>0) en lugar de k (k<0) para enfatizar en el hecho de que N(t) decrece.

1. Procedimiento Experimental

Para llevar a cabo el experimento se utilizaron los siguientes  materiales:

• 99 arandelas metálicas.
• Marco de madera
• Computador

Para las mediciones se hizo uso de los siguientes instrumentos:

Primer Procedimiento

De manera inicial se toman las medidas de 40 arandelas escogidas aleatoriamente del conjunto que se posee y con la ayuda del Pie de rey se mide su diámetro exterior en tres direcciones procurando que estas  sean transversales entre sí., para luego ser llevadas una la gramera digital y tomar sus masas; esto con el fin de obtener gráficos de distribución tanto para el diámetro (Ver Gráfica  1), como para la masa (Ver Gráfica  2) de las arandelas, de manera que se pueda determinar las características físicas de la arandela promedio.

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