Homemade Thermoelectric Cloud Chamber

This cloud chamber is cooled by two peltier heat pumps stacked on a  computer fan cooler. The sponge is fixated by a screw which is connected to voltage multiplier (Cockcroft-Walton) to generate an electric field in the box. It works specially well in cold rooms.

Here is a sample of the cloud chamber functioning with a slightly radioactive thoriated electrode in it.

Homemade string and weight quadrant and azimuth finder with compass for astronomy

The quadrant is easily made at home with a printable protractor, a string and a weight. Just make sure that you remove all the numbering on the protractor before printing since you need to write the angles yourself. If you don't do this you won't be able to read the angle measured by the string with ease because they will be upside down. When the telescope is parallel to the ground the angle of 0 degrees should point directly downwards. The string should hang from the center of the circumference. If these steps are taken precisely, the instrument should display incredible accuracy.

This azimuth marker, on the other hand, isn't quite so accurate but it's still very reliable. It was made with two separate cardboard pieces with half a circle cut into them so that the entire disk would fit through the mount. The triangular cardboard piece is used to find the azimuth angle at which the telescope points at. Admittedly, the dry compass didn't work well enough to be useful. I found way more practical to align the angles using a reference point with known azimuth angle, like the moon.
With this system I was able to find objects in the sky that are hard to find. Only using the quadrant and azimuth marker could I find faint objects like the omega centauri globular cluster, which looked like a white milky slightly pink-orange blurry spot on my telescope.

Analysis of the sound produced by a string's first and second harmonics

A common technique to produce a unique sound from a classical guitar is capable of making a string vibrate on the second harmonic. The differences between the first harmonic and second harmonic of the same string is analyzed on the spectrogram of the recorded sound bellow. The spectrogram is a frequency(y-axis) per time (x-axis) graph colored according to intensity.

Left - 1st Harmonic, Right - 2nd Harmonic

It's noticeable that the two sounds consist of long streaks on certain frequencies. These dominant frequencies are listed bellow:

First harmonic: 5614, 4974, 4654, 4305, 3956, 3636, 3316, 2967, 2647, 2327, 1978, 1658, 1338, 989, 669 and 320Hz.

Second harmonic: 4625, 3985, 3316, 2647, 1978, 1309 and 669Hz

The second harmonic has small streaks between it's few long streaks. These small frequency lines which end after approximately 100 milliseconds are probably stopped from vibrating after the index finger of the player is removed from the string. This movement is part of the technique to create the second harmonic sound. It also seems that the second harmonic has a higher pitch in comparison to the first harmonic.

Estudo dos efeitos das associações entre resistores

Estudo dos efeitos das associações entre resistores

Augusto Muniz,  Rodrigo P. Oliveira, Gabriel Gomes, Eduardo M. da Costa, Pedro Iran, Derek Moura

Colégio Bahiense, Unidade Jacarépagua, Turma M21

(19 de Outubro de 2017)

Neste estudo de resistores nós utilizamos um amperímetro para medir a diferença de corrente elétrica entre dois circuitos com a mesma quantidade de resistores de 1Ω. Após medir a voltagem que nossas duas baterias que alimentavam o circuito, comprovamos que os resistores conectados em série resultaram em uma resistência equivalente superior ao circuito onde estavam arranjados em paralelo. Utilzando as equações ôhmicas chegamos à 96% de aproximação ao resultado teórico.

Abstrato

Um resistor é um elementro eletrônico que introduz resistência à o sistema. O único material no qual ao passar uma corrente não possui resistência são os chamados supercondutores, com essa exceção, todos componentes eletrônicos podem ser considerados resistores acidentais. Porém, quando falando de resistores é implicado que se fala sobre componentes que foram criados com o intuito de gerar uma resistência em específica.

O comportamento de um resistor ideal é descrito pela Lei de Ohm, que estabelece que a corrente por um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à voltagem entre os dois pontos. A proporcionalidade entre a voltagem e corrente é determinada pela resistência do sistema. Uma consequência da resistência em um circuito é o efeito Joule. Quando um condutor possui uma diferença de potencial o responsável pela aceleração de elétrons é o campo elétrico. Contudo, durante o caminho alguns elétrons são refletidos por uma colisão com um átomo do condutor. Após a colisão, o elétron ganha velocidade em uma direção aleatória e acaba utilizando mais da energia potencial do campo elétrico do que seria necessário para chegar no outro lado sem colisões. A energia do campo elétrico que foi gasta pela colisão é transformada em energia térmica do condutor.

Materiais

Os circuitos elétricos usados para este experimento possuem apenas resistores de 1Ω. Os dois circuitos são alimentados por duas baterias de 1.5v em série, resultando em uma voltagem de 3v. Os componentes foram fixados na placa de circuito pelo processo de soldagem, no qual utilizou-se uma liga metálica de baixo ponto de fusão e um ferro de solda.

Ambos circuitos necessitam que o amperímetro esteja conectado ao sistema para que funcionem.

Procedimento Experimental

Ao colocar as pilhas de 1.5 volts em seus compartimentos e conectar o amperímetro ao circuito onde os resistores estão em paralelos detectou-se uma corrente de aproximadamente 1.9 A. Logos após, usou-se o voltímetro para detectar a voltagem do circuito, que era por volta de 2.78 volts. Fazendo o mesmo procedimento no circuito onde os resistores estão organizados em séria, a corrente medida foi, desta vez, de 0.64 A. A voltagem no entanto continuou a mesma. Ambos circuitos utilizaram as mesmas pilhas.

Conclusão

Utilizando a Lei de Ohm é possível calcular a resistência equivalente do sistema. O nosso circuito em paralelo, teoricamente, teria uma resistência total de 0.333Ω, porém a resistência experimental calculada foi de 1.635Ω. Enquanto isso a resistência teórica do nosso circuito de resistores em série era de 3Ω e a resistência experimental foi de 4.343Ω. A variação entre a resistência experimental e teórica é de 1.302Ω para o primeiro circuito e 1.343Ω para o segundo. A semelhança entre essas variações do teórico é uma evidência de que a suas causas são as mesmas. Essa causa seria a resistência de todos componentes externos e internos dos dois circuitos que não são parte dos resistores sendo analisados. Por essa razão, diminuindo-se a média entre as duas variações entre o experimental e teórico dos resultados de resistência do experimento teórico é possível chegar na real resistência dos resistores experimentais.

Assumindo essa conclusão, o valor da resistência equivalente do circuito de resistores paralelos foi medido experimentalmente como de 0.312Ω. O circuito em série, por sua vez, possui uma resistência experimental de 3.02Ω. Com isso, calcula-se uma precisão de 96% para as equações da lei de ohm e de associação de resistores. 
commentary 30/10/2017 : (Error bar wasn't done correctly) 

Referências bibliográficas

1.       https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_heating

2.       https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law

3.       http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/ohmlaw.html

4.       http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/resis.html#c3

5.       https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistance_and_conductance

Single mirror interference fringes

A green laser beam hitting a mirror at an angle close to zero degrees formed an image on the wall in front of the mirror and behind the laser source. This image contained the reflected laser and near it the center of a interference pattern with fringes. Moving the laser closer to the mirror without changing angle of incidence had no effect whatsoever on the fringes. But when moving the angle of incidence the fringes moved away from the center when increasing the angle and towards the center when decreasing it. The interference pattern seems to be partially blocked by the laser light source and my hand. Possibly the interference was caused by a reflective component inside of the laser that bounced the light back a second time on itself.

Lloyd's Mirror attempt

In this attempt to reproduce the Lloyd's Mirror experiment done in 1834 a red laser was used. The laser beam at a small angle hit the face of a mirror that was parallel to the ground and perpendicular to the wall where the image was formed. The image consists of a bright column in the center formed by triangle-like spots stacked one after the other. Around the central column small dark lines parallel to each other can be seen crossing the red interference background.

The interference patterns of light when passing through different types of slits

In this experiment I shined laser light of 532nm of wavelength on different types of carefully made aluminium foil cutouts. The images were captured using a webcam in front of the wall the laser was pointed at. Eye protection is advised due to the reflective nature of the foil. On the right you have sketches representing the aluminium foil where black represents the aluminium, white represents gaps of air and the green dot represents the position where the laser was shined at. Next to those you have the pictures taken by the webcam of the respective diffraction pattern.

1. Single Slit

A single line formed by wide strikes with a bright flat center

2. Double Slit

A single line formed by short strikes with a bright flat center.

3. Half Slit

A single line with a bright round center.

4. Cross Slit

Two parallel lines formed by wide strikes with a bright cross center.

5. V-Slit

Similar to Cross Slit pattern except for angle between lines.