APLICA LA ECUACIÓN DE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

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Cómo calcular la velocidad de la luz con el microondas de casa y algunas chuches

Con una “lengua” de golosina y un microondas podemos calcular la velocidad de la luz. Tan sólo hay que conocer la frecuencia a la que emite las ondas el electrodoméstico y aplicar una sencilla ecuación. Como veréis es sumamente sencillo y rápido realizar el experimento con el que podréis calcular la "c" de la famosa ecuación de la teoría de la relatividad E = mc^2.

Las “lenguas” de golosina aparecen con zonas fundidas claramente marcadas, indicando los máximos de las ondas generadas por el microondas
Lenguas de golosina y un microondas | Autor

¿Cómo os quedáis si os digo que con una golosina popularmente conocida como “lengua” o “carretera” podemos calcular la velocidad de la luz? Es un experimento muy sencillo. Tan solo necesitamos ese dulce y un acelerador de partículas. Es broma... Con un microondas bastará.

Para empezar, debemos conocer las características de nuestro microondas, concretamente, la frecuencia a la que emite las ondas electromagnéticas que sirven para calentar la comida.

En los microondas, sucede que los máximos y los mínimos siempre están en el mismo sitio y es por esto que lgiran para que los alimentos pasen por esos puntos y se calienten de la forma más uniforme posible. De lo contrario, el calor llegaría tan solo a zonas muy concretas. Así que, para nuestro experimento de medir la velocidad de la luz, debemos quitar el plato giratorio.

¿Cómo calientan los microondas? Las moléculas de agua son polares, como los imanes; y, por ello, se intentan alinear con el campo electromagnético generado por el microondas, que en nuestro caso emite con 2.450 MHz, haciendo vibrar las moléculas de agua 2.450 millones de veces por segundo. Al intentar alinearse tan rápido, sufre una agitación, provocando un aumento de temperatura. Así de sencillo.

Dicho lo cual, procedamos con el experimento:

Con el plato del microondas quitado, ponemos sobre una superficie, en una servilleta de papel, con tres tiras de “lengua” o “carretera”. Debemos tener cuidado de que el rotor del plato no afecte a la superficie para que no se mueva.

Una vez asegurada la superficie para que no se mueva, cerramos el microondas y lo ponemos 30 segundos a máxima potencia. Cuando haya terminado, sacamos la servilleta con cuidado de no mover las golosinas y, como podremos apreciar, al no haber girado y debido a las ondas, tendremos unas zonas de golosina que aparecen fundidas y otras no.

Ahora medimos con precisión de milímetros la distancia entre dos zonas fundidas de nuestro queso y, sabiendo que la velocidad de propagación de una onda es:

v = λf

donde λ (lambda) es la longitud de onda y f  la frecuencia. Para el caso de las ondas electromagnéticas, como las de nuestro microondas, la expresión sería:

c = λf

Así c es la velocidad de la luz. La frecuencia ya la conocemos, y como la tenemos en MHz, multiplicamos el valor por un millón para pasarla a Hertzios. Si la frecuencia aparece en GHz, la multiplicamos por 1000 millones para que quede también en Hertzios.

Para calcular la longitud de onda, es muy sencillo. Las zonas derretidas indican los máximos de la onda, por tanto, la distancia entre dos máximos será la longitud de onda. En nuestro caso esta medida corresponde con 110 mm. Esa distancia la dividimos por 1.000 para pasarla a un valor en metros, obteniendo 0,11 m.

Entonces "c" será el producto de 0,11 y de 2.450.000.000 y, dando como resultado 269.500.000 m/s. Si dividimos por 1000, obtendremos 269.500 Km/s, que es un resultado bastante aproximado a los 299.792,458 Km/s de la velocidad de la luz.

Este resultado nos ofrece dos posibilidades: que no hemos medido correctamente, o que nuestro microondas no emite exactamente a los 2.450 MHz que indica.

Antonio Pérez Verde | @aperezverde | Madrid | 29/03/2015

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