Aprende Física y … más

Hace algún tiempo descubrí que el Departamento de física y química del IES Antonio María Calero de Pozoblanco, venían haciendo una serie de experimentos divertidos y explicando su fundamento físico. Hoy me tomo la libertad de compartir uno de sus vídeos con vosotros. 

El fenómeno es muy sencillo y lo explican bastante bien: queda bastante claro que es la diferencia de presiones lo que mantiene los plásticos “pegados” a la botella. 

Podéis conocer más sobre ellos en su página web o en su canal de Youtube. Os invito a que los visitéis.

Algunos habrán notado que se han borrado sus comentarios. He de decir que toda la culpa es mía. Al borrar los spam he borrado por accidente algunos mensajes… He de pedir disculpas y he de prometer que pondré más cuidado en las próximas ocasiones.

Fue entonces cuando vi el Péndulo.
La esfera, móvil en el extremo de un largo hilo sujeto de la bóveda del coro, describía sus amplias oscilaciones con isócrona majestad.
Sabía, aunque cualquiera hubiese podido percibirlo en la magia de aquella plácida respiración, que el período obedecía a la relación entre la raíz cuadrado de la longitud del hilo y ese numero ? que, irracional para las mentes sublunares, por divina razón vincula necesariamente la circunferencia con el diámetro de todos los círculos posibles, por lo que el compás de ese vagar de una esfera entre uno y otro polo era el efecto de una arcana conjura de las más intemporales de las medidas, la unidad del punto de suspensión, la dualidad de una dimensión abstracta, la naturaleza ternaria de pi, el tetrágono secreto de la raíz, la perfección del círculo.
También sabía que en la vertical del punto de suspensión, en la base, un dispositivo magnético, comunicando su estímulo a un cilindro oculto en el corazón de la esfera garantizaba la constancia del movimiento, artificio introducido para contrarrestar las resistencias de la materia, pues no sólo era compatible con la ley del Péndulo, sino que, precisamente, hacía posible su manifestación, porque en el vacío, cualquier punto material pesado, suspendido en el extremo de un hilo inextensible y sin peso, que no sufriese la resistencia del aire ni tuviera fricción con su punto de sostén, habría oscilado en forma regular para toda la eternidad.

El péndulo de Foucault. Umberto Eco  

El péndulo de Foucault fue uno de los experimentos más importantes de la historia de la física, pues permitió demostrar que la Tierra giraba sobre su propio eje. León Foucault lo construyó a mediados del siglo XIX. 

La rotación de la tierra produce una serie de modificaciones a la atracción gravitatoria que dependen de la latitud. En el ecuador esa modificación es cero y en el polo norte es máxima. Una de estas modificaciones se denomina fuerza de Coriolis esta fuerza es perpendicular a la atracción gravitatoria y por lo tanto es la que modifica el plano de oscilación del péndulo. Cuanto más nos alejemos del ecuador, más se desviará el péndulo en cada oscilación. 

El Péndulo original está en París , pero podréis encontrar uno en cualquier museo de ciencias. El Péndulo, ese experimento que sigue captando la atención de miles de visitantes con su magia tal y como describe Eco en el libro.

Podéis encontrar información más técnica en la Wikipedia

Aquí os dejo una peculiar demostración del teorema de Thales  

Con motivo de mi participación en la campaña de promoción de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Oviedo, he realizado, con la colaboración de David Bravo, una pequeña presentación para mostrar a los potenciales futuros estudiantes de físicas. Espero que os guste:

La presentación está preparada de tal forma que exista una participación de la audiencia. Para lo cual, con el soporte de PLTEAM, se han diseñado una serie de materiales multimedia para complementar a las diapositivas: Una página web y un vídeo.

Algunas imágenes y los vídeos utilizados han sido cedidas por el CERN y por nasaspaceflight.com

La física es como el sexo: seguro que tiene alguna utilidad práctica, pero no es por eso que lo hacemos

R Feynman

Hace algún tiempo Raúl Cué me sugirió que escribiese este artículo. De modo que aquí estoy. Seguramente muchos de vosotros tendréis unos de esos prácticos aparatos que llamamos microondas (aunque en realidad deberíamos llamarlos hornos microondas). Antes de explicar cómo funciona, deberíamos explicar antes algunos conceptos previos.

Las microondas son ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre 1 metro y un milímetro.Una onda electromagnética es una perturbación del campo eléctrico y magnético que se propaga en cierta dirección a lo largo del tiempo. La mayoría de las ondas con las que convivimos diariamente son ondas electromagnéticas: ondas de radio, infrarrojos, luz visible, microondas, rayos X. Todas ellas son una variación del campo electrico y magnético de un medio, la diferencia fundamental entre unas y otras es su longitud de onda (y consecuentemente su frecuencia y su energía).

Las microondas, como se puede ver en el gráfico, son ondas electromagnéticas de menor energía que la luz visible y mayor energía que las ondas de radio. Su longitud de onda oscila entre 1 metro y 1 mm (la longitud de onda es la distancia que separa a dos puntos que se encuentren en el mismo estado de vibración)

¿Para qué se utilizan las microondas?

Pues además de para calentarnos la comida… se emplean en comunicaciones (WIFI, Bluetooth, telefonía móvil, TV…) , sensores (radares, telescopios…) y navegación (GPS) y algunas otras aplicaciones puntuales. En definitiva, utilizamos las microondas para prácticamente todo, esto se debe a que son unas ondas de baja energía bastante fáciles de producir y además dado que tienen mayor energía que las ondas de radio son capaces de viajar mucha mas distancia sin perder energía.

¿Cómo funciona un horno microondas?

Un horno microondas consta de un transformador que pasa energía a un magnetrón (un tubo de vacío que genera microondas), una guía de ondas y una cámara de cocción. Esta cámara de cocción es lo que se conoce como una jaula de Faraday y previene que las ondas se escapen al entorno. La puerta del horno generalmente es de vidrio pero tiene una red conductora para mantener el escudo (fijaros que los agujeros de la red de la puerta son bastante grandes, pero aún son muhco más pequeños que los 12 cm de longitud de onda de las microondas, de modo que la mayor parte de la radiación microondas no puede escapar de la cámara pero la luz visible sí puede penetrar y salir de ella.

¿Qué es lo que hace que las ondas microondas calienten la comida?

La mayoría de los alimentos contienen moléculas de agua, que son polares (esto quiere decir que tiene un extremo de carga positiva y otro de carga negativa). Las ondas microondas generadas por el magnetrón crean un campo electromagnético que mueve las moléculas de agua orientándolas en una dirección. Acto seguido el campo electromagnético se invierte y todas las moléculas de agua se orientan en la otra dirección. Estas inversiones de campo electromagnético suceden muy deprisa, a razón de unas 2000 millones de veces en un segundo. Las moleculas entonces se agitan produciendo calor. De forma que los alimentos se calientan por la agitación de las moléculas de agua.

De aquí podemos deducir que si un alimento no tiene agua (u otro líquido polar) no se calienta. Por ello, si metemos un plato vacío en el microondas horno microondas no se calienta.

El lanzamiento del Atlantis ha tenido lugar hoy con éxito a eso de las 20:45 hora española. La carga fundamental del transbordador es el laboratorio Columbus de la ESA, junto unos módulos intercambiables para este.

Al final de la misión el Atlantis traerá de vuelta uno de los giroscopios de control de actitud estropeado de la ISS, giroscopio que fue sustituido por otro durante la misión STS-118 y a uno de los actuales astronautas que viven en la estación espacial.

Podéis leer información más detallada en Microsiervos, nasa.gov, o en nasaspaceflight.com

A principios del siglo XX, los físicos tenían muy poco que hacer. Hacía algunos años que se habían asentado la relatividad de Einstein, y poco después habían tenido lugar los primeros descubrimientos del mundo cuántico, que habían servido para establecer las primeras bases de la teoría. De modo que algunos científicos empezaron a “jugar” con ciertos elementos a muy bajas temperaturas y descubrieron cosas asombrosas, resulta que cuando se baja la temperatura algunas propiedades intrínsecas de los materiales se anulan. Surgen entonces una serie de materiales con nuevas propiedades, que hasta el momento no se conocían. Estas propiedades son la superconductividad (de la que hablaremos otro día) y la superfluidez. En el siguiente video se explica de manera sencilla, lo que es un superfluido y cómo se comporta:

Estos dos fenómenos conmocionaron a la comunidad científica, en los superconductores la resistencia de estos materiales es idénticamente cero, en los superfluidos, la viscosidad es la que se anula. La superconductividad y la superfluidez son una manifestación macroscópica de un fenómeno cuántico.

Pero centrémonos en los fluidos. ¿Qué es un superfluido? La superfluidez es una fase de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad, de forma que si colocásemos el líquido en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Este fenómeno tiene lugar a muy bajas temperaturas (2,12K): tan bajas que todos los elementos son sólidos a esas temperaturas, salvo el Helio (Helio-3 y Helio-4).

La transición del Helio-3 y el Helio-4 a superfluido es bastante complicada y diferente según el isótopo considerado, en cambio, su comportamiento como superfluido es muy similar.Un superfluido se comporta como un liquido normal y al mismo tiempo como un superfluido. El superfluido tiene viscosidad cero, entropía cero, y conductividad térmica infinita (sería imposible determinar una diferencia de temperatura en un superfluido). Estas extrañas propiedades producen efectos sorprendentes como el “efecto fuente” (una fuente de un superfluido puede fluir eternamente) o la capacidad de un superfluido para “escalar” por las paredes del recipiente que los contiene.

EFECTO FUENTE:

Estas extraordinarias propiedades se utilizan hoy en día en la realización de varios experimentos con el fin de descubrir o comprobar nuevos fenómenos.Información más detallada aparece en el siguiente artículo de la Wikipedia (inglés). Descubrimientos recientes (Noviemebre 2000) parecen demostrar la superfluidez del hidrogeno líquido. 

Seguramente todos habréis tirado alguna vez una piedra en un charco o un estanque, todos habréis observado que una onda comienza a propagarse en círculos cuyo centro es el lugar donde hemos tirado la piedra. Pero ¿qué es realmente lo que se propaga? ¿Qué es lo que se mueve? Imagina ahora que hay un señor al otro lado del estanque, ¿qué es lo que le llega a este señor?

Recordemos que una onda es una perturbación de algunas de las propiedades de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. Pues bien, cuando lanzamos una piedra a un charco, cuando percutimos la cuerda de un piano se produce una variación del medio, en el caso del estanque y parece que el agua se desplaza y se aleja del punto donde habíamos tirado la piedra, ¿ocurre eso realmente? ¿Qué es lo que se desplaza?

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