(Greenock, Reino Unido, 1736 - Heathfield Hall, id., 1819) Ingeniero escocés cuyo perfeccionamiento de la máquina de vapor resultó clave para el desarrollo de la Revolución Industrial. Estudió en la Universidad de Glasgow y posteriormente (1755) en la de Londres, en la que sólo permaneció un año debido a un empeoramiento de su salud, ya quebradiza desde su infancia.

James Watt

A su regreso a Glasgow en 1757, abrió una tienda en la universidad dedicada a la venta de instrumental matemático (reglas, escuadras, compases, etc.) de su propia manufactura. En la universidad tuvo la oportunidad de entrar en contacto con muchos científicos y de entablar amistad con Joseph Black, el introductor del concepto de calor latente. En 1764 contrajo matrimonio con su prima Margaret Miller, con la que tuvo seis hijos antes de la muerte de ésta, nueve años más tarde.

Ese mismo año (1773) observó que las máquinas de vapor Newcomen (inventadas por el herrero inglés Thomas Newcomen a principios de siglo, en 1712) desaprovechaban gran cantidad de vapor, y en consecuencia, una alta proporción de calor latente de cambio de estado, susceptible de ser transformado en trabajo mecánico. En 1766 diseñó un modelo de condensador separado del cilindro, su primera y más importante invención, que permitió lograr un mayor aprovechamiento del vapor e incrementar de este modo el rendimiento económico de la máquina.

James Watt y la máquina de vapor (óleo de James Eckford Lauder)

Este perfeccionamiento constituyó un factor determinante en el avance de la Revolución Industrial. En 1768 se asoció con John Roebuck para construir su propio modelo de máquina de vapor, que patentó un año más tarde. Tras la quiebra de Roebuck en 1772, se trasladó a Birmingham dos años más tarde para compartir la explotación de su patente con Matthew Boulton, propietario de Soho Works, y con ello se inició una colaboración que se mantuvo por espacio de veinticinco años. En 1776 contrajo segundas nupcias con Ann MacGregor, quien le dio dos hijos más.

Entre otras importantes mejoras en las máquinas de vapor, se le deben la máquina de doble efecto, cuyos pistones suben y bajan alternativamente (patentada en 1782); el regulador de fuerza centrífuga para el control automático de la máquina; y el paralelogramo articulado, una disposición de rodetes conectados que guían el movimiento del pistón (1784).

En 1785 ingresó formalmente en la Royal Society londinense. Aunque el éxito económico de sus invenciones fue rotundo, a partir de 1794 se fue distanciando paulatinamente de la actividad industrial. Fue también miembro de la Lunar Society de Birmingham, integrada por un grupo de científicos y escritores promotores del avance del arte y la ciencia.

La descoordinación entre el equipo encargado de la prueba y el responsable de la seguridad del reactor provocó que éste se sobrecalentara. La ruptura de varias tuberías de fuel provocó el aumento de la presión del reactor, lo que dio como resultado dos explosiones, las cuales volaron la tapa del mismo, permitiendo la salida de nubes radiactivas durante 10 días. La gente de Chernobyl estuvo expuesta a una radiactividad 100 veces mayor a la que hubo en Hiroshima. El norte de Europa estuvo expuesto a nubes de material radiactivo que fueron arrastradas por el viento. Según se informó posteriormente hasta 17 países europeos fueron tocados por la nube. Se ha dicho que hasta Italia, pero también llegó a España
El 70% de la radiación se estima que cayo en Belarus. Esto provocó (y sigue provocando) que siguan naciendo bebés sin brazos, sin ojos o con alguna de sus extremidades deformadas. Se estima que más de 15 millones de personas han sido víctimas del desastre de alguna manera y que costará mas de 60 billones de dólares tratar médicamente a toda esa población afectada. Mas de 600.000 personas se vieron involucradas en la limpieza, muchos de los cuales están ahora muertos o enfermos.

El vocablo latino relampadare llegó a nuestra lengua como relámpago. Se trata del resplandor generado por una descarga de electricidaden la atmósfera. Es importante no confundir con un rayo, que es la descarga eléctrica en sí misma.

El relámpago, por lo tanto, es la emisión lumínica que acompaña al rayo. En las tormentas también suelen oírse los truenos, cuyo estruendo es generado por la onda que produce el rayo cuando, a su paso, calienta el aire. Los relámpagos nunca alcanzan la superficie terrestre, algo que sí pueden hacer los rayos.

Otro de los términos asociados a relámpago es el trueno. Una vez que el relámpago se ha hecho visible en el cielo, se oye un ruido de gran intensidad, el cual se produce a causa de que el aire se expande cuando pasa la descarga eléctrica, y es este ruido el que se denomina trueno.

Por estar cargadas y a una cierta distancia, las partículas ejercen fuerzas eléctricas unas sobre otras. De acuerdo con la segunda Ley de Newton, el resultado de estas fuerzas debe ser un movimiento acelerado de las diferentes cargas. Supondremos que esto no ocurre porque actúan sobre ellas otras fuerzas no consideradas que retienen a las cargas en la misma posición.

A pesar de su aparente irrealidad (ya que una carga no puede mantenerse inmóvil flotando en el espacio), la electrostática posee una gran aplicación ya que no solo describe aproximadamente situaciones reales, sino porque sirve de fundamento para otras situaciones electromagnéticas. En el campo de la electrostática aparecen el principio de superposición, la ley de Gauss, el potencial eléctrico, la ecuación de Laplace… todos los cuales se utilizan más adelante.

La electrostática se subdivide en dos situaciones:

Supone que las cargas están inmóviles flotando en el espacio.

Supone que las cargas se encuentran en el interior o en la superficie de medios materiales. A su vez, éstos se suelen clasificar en dos tipos:

Son aquellos materiales (típicamente metálicos) que permiten el movimiento de cargas por su interior. En electrostática esto implica que las cargas se encuentran en equilibrio ya que pudiendo moverse no lo hacen.

Son aquellos materiales (típicamente plásticos) que no permiten el movimiento de cargas por su interior. En electrostática esto implica la existencia de cargas ligadas, que no pueden abandonar los átomos a los que pertenecen.

Aunque en la mayoría de los casos prácticos consideraremos cargas dentro de medios materiales, la electrostática en el vacío es válida como fundamento de todo lo que sigue, puesto que estos son vacío en su mayor parte.

2 Ley de Coulomb

La ley de Coulomb fue descubierta por Henry Cavendish, que no lo publicó. Varios años después, Coulomb redescubrió esta ley, publicándolo adecuadamente, por lo que recibe su nombre.

Es una ley física que nos describe la fuerza entre dos cargas puntuales en reposo. Nos dice que si tenemos dos cargas puntuales q₁ y q₂ situadas a una distancia d₁₂, aparece una fuerza eléctrica entre ellas tal que:

Es la de la recta que pasa por las dos cargas

Depende del signo de las cargas

Matemáticamente esto se expresa como que la fuerza que produce la carga 1 sobre la 2 es

siendo

el vector unitario en la dirección de la recta que pasa por las dos cargas y lleva el sentido de la 1 a la 2, es decir, hacia fuera de las dos cargas. La fuerza que la 2 produce sobre la 1 se calculará del mismo modo, sustituyendo

por

que es el unitario opuesto.

   

   

Esta expresión es válida tanto si las cargas son del mismo signo como si son de signos opuestos. En el segundo caso, el producto de las cargas es negativo y resulta una fuerza atractiva.

La constante k_e universal que, por la forma en que se eligen las unidades en el SI tiene un valor exacto

siendo el segundo valor mucho más fácil de recordar y con un error de solo el 0.1%.

Esta constante de proporcionalidad suele escribirse en la forma aparentemente más complicada

La razón de escribirlo de esta forma se halla en la ley de Gauss.

Si lo que conocemos son los vectores de posición de las dos cargas respecto a un sistema de referencia, podemos escribir la ley de Coulomb en función de estos vectores, ya que

y queda

Hay que destacar (porque es fuente de errores) el cambio del exponente del denominador de 2 a 3, al introducir una distancia más en la normalización del vector de posición relativo.

Como ilustración de la magnitud la fuerza eléctrica podemos considerar la atracción entre un protón y un electrón que se hallan a una distancia de un radio de Bohr (tamaño del átomo de hidrógeno)

Resulta un módulo de la fuerza

Esta fuerza no parece excesivamente intensa, pero debemos tener en cuenta que actúa sobre un electrón, cuya masa es minúscula. La aceleración que produce esta fuerza es

Dicho de otra forma, la fuerza debida a un solo protón es 9000000000000000000000 veces la atracción gravitatoria debida a la Tierra entera.

Otra comparación posible es la de la fuerza eléctrica entre el protón y el electrón y la fuerza gravitatoria entre ellas. Su cociente vale

es decir, la fuerza eléctrica es 2300000000000000000000000000000000000000 veces más intensa que la gravitatoria.