EPÓNIMOS RELACIONADOS CON LA FÍSICA

 FENÓMENOS FÍSICOS

Este artículo o sección tiene referencias, pero necesita más para complementar su verificabilidad. Busca fuentes: «Efecto Tyndall» – noticias · libros · académico · imágenes Este aviso fue puesto el 9 de septiembre de 2025.

La harina suspendida en agua parece ser azul porque solo la luz dispersada llega al observador y la luz azul es dispersada por las partículas de harina más que la luz roja

El efecto tyndall es el fenómeno físico que causa que las partículas coloidales en una disolución o un gas sean visibles al dispersar la luz. Por el contrario, en las disoluciones verdaderas y los gases sin partículas en suspensión son transparentes, pues prácticamente no dispersan la luz. Esta diferencia permite distinguir a aquellas mezclas heterogéneas que son suspensiones. El efecto Tyndall se observa claramente cuando se usan los faros de un automóvil en la niebla o cuando entra luz solar en una habitación con polvo; también es el responsable de la turbidez que presenta una emulsión de dos líquidos transparentes como son el agua y el aceite de oliva. El científico irlandés John Tyndall estudió el efecto que lleva su apellido en 1869.^[1]

Disoluciones y dispersiones

Las disoluciones verdaderas son oscuras y transparentes y no es posible distinguir ni macroscópica ni microscópicamente sus partículas disueltas de la fase dispersante. En cambio, las dispersiones presentan un aspecto turbio que se debe a la facilidad con que se visualizan las partículas suspendidas en el medio líquido. En las dispersiones coloidales pasa exactamente lo mismo; sus micelas gozan de la propiedad de reflejar y refractar la luz, y además la luz dispersada está polarizada. De este modo, el trayecto que sigue el rayo luminoso en una dispersión coloidal es visualizado gracias a las partículas coloidales, convertidas en centros emisores de luz.

El efecto Tyndall no debe ser confundido con la fluorescencia, con la que tiene una apariencia análoga y de la que se diferencia porque al iluminar las disoluciones fluorescentes con un haz de luz en el que se han eliminado los colores azul y violeta, desaparece su aspecto turbio, lo que no sucede con los coloides. Además, la luz dispersada por las micelas está polarizada y la de las fluorescentes no. Por ejemplo, cuando la luz atraviesa la gelatina, su sombra es del mismo color.

La propiedad dispersante de la luz que tienen las micelas permite verlas mediante un dispositivo especial llamado ultramicro. El método consiste en iluminar lateralmente las partículas coloidales sobre un fondo oscuro: para ello se sitúa la preparación sobre un bloque de vidrio en forma de paralelepípedo oblicuo, cuyas caras forman con la base un ángulo de 51º. Cuando un rayo luminoso incide normalmente sobre una de las caras oblicuas, en lugar de refractarse es totalmente reflejado e ilumina tangencialmente las partículas que constituyen el preparado coloidal; si en esas condiciones se examina el campo mediante un microscopio ubicado de modo que su eje sea perpendicular a los rayos reflejados, éstos no pueden ser visualizados, por lo cual, cualquier punto luminoso que se enfoque con el microscopio proviene de las imágenes de difracción formadas por las micelas coloidales cuyo aspecto, en su conjunto, recuerda al de las estrellas resaltando sobre un campo totalmente oscuro.

Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Busca fuentes: «Jaula de Faraday» – noticias · libros · académico · imágenes Este aviso fue puesto el 26 de julio de 2010.

Un empleado del Deutsches Museum dentro de una jaula de Faraday con espacio de chispa.

Se conoce como jaula de Faraday o caja de Faraday y/o blindaje de radio frecuencia (RF)^[1] al efecto por el cual el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando el efecto de los campos externos.^[2] Esto se debe a que cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo se polariza, lo que supone que quede cargado positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, así como cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud, pero opuesto en sentido al campo electromagnético. De esta forma, la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

Entrada a una habitación de Faraday.

Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero. Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en una emisora de Onda Media. Al rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si se sustituye el periódico con un papel de aluminio, la radio deja de emitir sonidos: el aluminio es un conductor eléctrico y provoca el efecto jaula de Faraday.

Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como discos duros o repetidores de radio y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.

Historia

En 1836, Michael Faraday observó que el exceso de carga en un conductor cargado residía únicamente en su exterior y no tenía ninguna influencia sobre nada encerrada en ella. Para demostrar este hecho, construyó una sala recubierta con papel metálico y las descargas de alta tensión permitidas a partir de un generador electrostático golpean el exterior de la habitación. Usó un electroscopio para mostrar que no había ninguna carga eléctrica presente en el interior de las paredes de la habitación.

Aunque este efecto jaula se ha atribuido a los experimentos de la cubeta de hielo de Faraday realizados en 1843, fue Benjamin Franklin en 1755 quien observó el efecto descendiendo una bola de corcho sin carga suspendida de un hilo de seda a través de una abertura en una caja de metal con carga eléctrica. En sus palabras, «el corcho no fue atraído por el interior de la caja como habría sido en el exterior, y aunque tocó la parte inferior, cuando se sacó no se encontró electrificada (cargada) al tacto, como habría estado tocando el exterior. El hecho es singular». Franklin había descubierto el comportamiento de lo que ahora se refiere como una jaula de Faraday o escudo (basado en experimentos posteriores de Faraday, que duplicaron el corcho y caja de Franklin).^[3]

Funcionamiento

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva).

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Demostración teórica

Supongamos el conductor sin equilibrio electrostático. Suponiendo que la carga en el interior del conductor es nula, el potencial V en el interior del conductor cumple la ecuación de Laplace, siendo R la región ocupada por el interior del conductor:

${\displaystyle {\mathrm{\nabla }}^{2}V=0\mathrm{\forall }\mathbf{r}\in R}$

Dado que el conductor está en equilibrio en su superficie no hay corrientes, de modo que el potencial en su superficie es constante:

${\displaystyle V{|}_S=V_0}$

En virtud del teorema de unicidad del potencial el potencial que cumple tales condiciones es único y puede verse que la solución es trivialmente:

${\displaystyle V=V_0\mathrm{\forall }\mathbf{r}\in R}$

El campo eléctrico en el interior vendrá dado por el gradiente del potencial:

${\displaystyle \mathbf{E}=-\mathrm{\nabla }V=0}$

De modo que el campo eléctrico en el interior del conductor es nulo. Es una consecuencia de la ley de Gauss, que dice que en el interior de un conductor hueco, el campo es nulo.

Este artículo o sección tiene referencias, pero necesita más para complementar su verificabilidad. Busca fuentes: «Nube de Wilson» – noticias · libros · académico · imágenes Este aviso fue puesto el 5 de agosto de 2020.

Una prueba de un arma nuclear de 21 kilotones bajo el agua, el Baker de la Operación Crossroads, mostrando una nube de Wilson.

La nube de Wilson o nube de condensación transitoria es observable en las grandes explosiones en aire húmedo.

Cuando se detona un arma nuclear o una gran cantidad de explosivos convencionales con un aire lo suficientemente húmedo, la "fase negativa" de la onda de choque causa una rarefacción (reducción de la densidad) del aire que rodea la explosión, pero no el que la contiene. Esta rarefacción lleva a un enfriamiento temporal del aire, que causa la condensación de parte del vapor de agua contenido en él. Cuando la presión y la temperatura vuelven a la normalidad, la nube de Wilson se disipa.^[1]

Una explosión de 500 toneladas de TNT, mostrando una nube de Wilson.

Dado que el calor no deja la masa de aire afectado, este cambio de presión es adiabático, con un cambio de temperatura asociado. En el aire húmedo, la disminución de la temperatura en la parte más enrarecida de la onda de choque puede hacer que la temperatura del aire descienda por debajo de su punto de condensación, a la que la temperatura se condensa para formar una nube visible de gotas de agua microscópicas. Dado que el efecto de presión de la onda es reducido por su expansión (el mismo efecto de presión es propagado a través de un radio mayor), el efecto vapor también tiene un radio limitado. Ese vapor también puede verse en regiones de baja presión durante las maniobras subsónicas con altas G en condiciones de humedad.

Nube de hongo con múltiples anillos de condensación en la prueba de la bomba de hidrógeno de 6,9 megatones en Castle Union.

Los científicos que observaban las pruebas nucleares de la Operación Crossroads en 1946 en el atolón Bikini nombraron la nube transitoria "nube Wilson" por su similitud con las aparecidas dentro de la cámara de nubes Wilson, un instrumento con el que estaban familiarizados. (El efecto de la cámara de nubes es causado por una reducción temporal de la presión en un sistema cerrado y marca la trayectoria de las partículas subatómicas eléctricamente cargadas.) Los analistas posteriores a las pruebas nucleares usaron el término nube de condensación para las nubes de Wilson.

La forma de la onda de choque, influenciada por las diferentes velocidades en las diversas altitudes, y la temperatura y humedad de las distintas capas atmosféricas, determina la aparición de las nubes de Wilson. Durante las pruebas nucleares, se observan comúnmente los anillos de condensación alrededor o sobre la bola de fuego. Los anillos alrededor de la bola de fuego pueden volverse estables y formar anillos alrededor del tallo de la nube en forma de hongo.

La duración de la nube de Wilson durante las explosiones nucleares aéreas puede disminuir por la radiación térmica de la bola de fuego, que calienta la nube por encima de su punto de condensación y evapora las gotas.

A veces se observa el mismo tipo de nube de condensación alrededor de las alas de las aeronaves jet de baja altitud en una atmósfera bastante húmeda. La parte superior de las alas es la superficie más curvada, y la curvatura (y una velocidad del aire incrementada en esa zona) causa la reducción de la presión del aire, según el principio de Bernoulli. Esta reducción de la presión del aire causa el enfriamiento, como se mostraba anteriormente, y la condensación en vapor de agua, apareciendo nubes transitorias.

La singularidad Prandtl-Glauert en aerodinámicas es otro ejemplo de nube de Wilson.

Un ejemplo reciente, y ampliamente documentado en imágenes, de una nube de Wilson, ocurrió durante la explosión en el puerto de Beirut, Líbano, el 4 de agosto de 2020, donde 2750 toneladas de nitrato de amonio, ácido nítrico y otros químicos, explotaron posterior a un incendio en las instalaciones portuarias.