Quantum fracture ataca de nuevo

Si hay una web con vídeos didácticos para ampliar un poco nuestras miras fuera de la mecánica clásica, es ésta. Dos ejemplos para hacerse una idea de qué va.

Este coche NO mide lo que parece

Lo alucinante de la FÍSICA CUÁNTICA explicado en un minuto

Flaneras en un Van der Graaf

De entre los muchos experimentos que se pueden hacer con un generador Van der Graaf, éste es de los más espectaculares: cuando se pone en funcionamiento, las cargas se distribuyen por la carcasa metálica y de ahí pasan a las flaneras, que se repelen y como pesan muy poco salen volando.

Túnicas en el desierto

Cuando se trata en el aula la luz y el calor uno de los tópicos que siempre se plantea es justificar la razón de llevar ropa clara en verano y oscura en invierno (ya sabes, la ropa de color negro absorbe toda la radiación solar y se calienta más que si fuera blanca, que la refleja, y por tanto se calienta mucho menos).

Entonces, la generalización supondría que los habitantes del desierto (beduinos y tuaregs) deberían llevar ropas blancas. Y el caso es que llevan ropas oscuras. ¿Será porque no saben Física? Más bien es por la experiencia que da lugar a la sabiduría popular: seguro que lo hacen porque están mejor así.

En el suplemento de moda de El País han tratado este asunto hace pocos días.

"La lección de los beduinos: el estudio científico que demostró que llevar túnica en el desierto es la forma más fresca de vestirse. Las túnicas de cualquier color, que tradicionalmente visten a los beduinos y a los tuaregs, poseen cualidades que las hacen más frescas que cualquier otra prenda occidental."

El caso es que hay dos razones. La primera es que los colores oscuros dejan pasar menos radiación ultravioleta, que es que más afecta  a la piel, y como no utilizan cremas de protección solar su solución consiste en llevar tapado su cuerpo todo lo que pueden.

La segunda es que para llevar el cuerpo lo más fresco posible lo mejor es ir desnudo, porque se favorece la evaporación que refresca el cuerpo. Pero esto va en contra del argumento anterior y del tratado de urbanidad. Así que va a ser que no.

Se realizó un experimento a temperaturas de unos 40 ºC con una persona vestida con un uniforme, con un pantalón corto, con una túnica blanca y por último con una túnica negra.

"Las túnicas, al ser muy anchas, produjeron un enfriamiento por convección del aire alrededor del cuerpo del voluntario debido a la acción de fuelle que se produce cuando las túnicas se mueven con el viento o con el movimiento de su portador. Su forma, además, produce un efecto de chimenea, que hace que el aire se eleve, circulando entre la tela y la piel. Las túnicas incluso superarían en frescor a ir desnudo en el caso de que no hubiera viento, ya que lo producen artificialmente."

En consecuencia, lo más adecuado es llevar túnicas oscuras. Como diría Rubén Blades en la famosa canción "Pedro Navaja", popularizada en España en los años 80 por la Orquesta Platería, "La vida te da sorpresas, sorpresas te da la vida". 😁😁😁

¡Más sencillo que el mecanismo de un botijo!

¡Seguro que te han dicho más de una vez la famosa frasecita! Y casi seguro también que quien te la ha soltado no tiene ni la mas remota idea de como funciona el susodicho botijo, mas allá de que mantiene fresca el agua.

Aunque no es la primera vez que abordo el tema ("La termodinámica del botijo"), esta vez va en serio, porque he visto publicado un artículo para explicar el proceso ("El secreto del mecanismo del botijo: por qué mantiene fría el agua más tiempo") que aunque en general no está mal utiliza una terminología que da lugar a errores innecesarios. ¡Y es que el mecanismo de un botijo no es TAN sencillo!

El botijo tradicional tiene dos orificios: uno pequeño para que caiga el líquido y otro más grande para llenarlo y además evitar borbotones cuando se bebe. Debe estar hecho de material poroso (no sirven el plástico, el metal ni las superficies vidriadas), porque tiene que pasar líquido desde dentro a la parte exterior del botijo (debe "sudar", por lo que se suele colocar sobre un plato).

La evaporación del líquido (casi siempre agua) necesita energía para producirse: las moléculas de agua se separan al pasar del estado líquido al gaseoso, y ese proceso necesita energía, es endotérmico. Si el agua la ponemos en un recipiente situado en una placa calefactora que consume energía eléctrica, el agua se calienta, aumentando su temperatura y la energía interna de las moléculas de agua, que se mueven más deprisa, venciendo las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas en el estado líquido: el agua pasa al estado gaseoso.

Colocando el agua en un plato al sol, el proceso es similar, pero la fuente de energía es en este caso la energía solar.

¿Y qué pasa con el agua que está en el botijo? Como el objetivo es mantenerla fría, se debe echar lo más fría posible y además poner el botijo a la sombra. Si la temperatura externa es alta, pongamos treinta grados y el agua está a diez grados, tenderá a alcanzar el equilibrio térmico, por lo que el agua se calentará si no se tiene en cuenta el "efecto botijo" (o si el botijo es de un material no poroso).

Pero el agua que sale a la superficie se evapora, y la energía necesaria la extrae de la propia energía térmica del agua, que así disminuye su temperatura. La cantidad de agua que se evapora es pequeña en comparación con la cantidad total que hay en el botijo, y el proceso no permite enfriar el agua, pero sí mantener su temperatura como estaba inicialmente o si acaso un poco más alta, pero fresca en cualquier caso, que es de lo que se trata.

¡Dónde está el problema en la imagen del artículo -que, por cierto, está muy bien hecha-? En la parte derecha, apartado 2, se dice: "Estas gotas se evaporan al convertir en energía el calor que hay dentro del recipiente". El recipiente no contiene calor, porque el calor es una forma de transferir energía entre cuerpos que están a diferente temperatura.

Rompetechos

Uno de los personajes más famosos de los tebeos (cómics de los años 70 y 80), era Rompetechos, caracterizado porque no veía tres en un burro: era corto de vista, muy pero que muy miope.

La miopía se ha corregido tradicionalmente con cristales, más gruesos cuanto mayor el número de dioptrías a corregir (las llamadas con toda la mala intención del mundo "gafas de culo de vaso"). Actualmente se corrige de forma permanente con técnicas láser, y con resultados espectaculares, de los que soy testigo ya que hace más de quince años me quitaron cinco dioptrías en cada ojo.

En el simulador se ve cómo se corrigen los defectos ópticos mediante gafas: moviendo el deslizador cambia la curvatura de la lente y se consigue que la letra se vea totalmente nítida.

Luz láser y globos

Es bien conocido que un rayo láser suficientemente potente puede explotar un globo en pocos segundos, al concentrar una cantidad de energía alta en muy poca superficie. Y mucho mejor si es negro, ya que absorbe toda la energía incidente.

Pero en lugar de utilizar un solo globo, en esta experiencia un grupo de alumnos ha reventado unos cuantos globos puestos en fila. La música, el "Tubular Bells" de Mike Oldfield, ambienta el pim-pam-pum.

Viajar más deprisa que la luz

¡Pues resulta que hay científicos serios que están especulando con la posibilidad de que tal afirmación sea cierta! A Javier Santaolalla le encantan estos temas y nos presenta una entrevista con Miguel Alcubierre, Director del Departamento de Gravitación y Teoría de Campos de la Universidad Autónoma de México, que ha elaborado un modelo matemático que permite ese hecho sin contradecir la teoría de la relatividad de Einstein. Después de la entrevista hay una secuencia de una conferencia sobre este tema. Así que hay que verlas, porque son muy pero que muy interesantes.

Una pajita muy laaaaaaarga

Aquí está nuestro amigo Javier Santaolalla explicando un hecho experimental muy habitual, con su peculiar y muy didáctico estilo. ¿Se puede sorber líquido con una pajita muy larga? ¿Pero muy muy muy larga? ¿Cuánto? ¿Y por qué?

El pollo electromagnético

 Sin comentarios, que no hacen falta.

¡Pobre Newton!

 En estas viñetas los dibujos están muy bien, pero el texto ¡es sencillamente genial!

(Navegando por la web he visto que esto va rulando por ahí desde hace unos cuantos años, y yo sin enterarme)

La política "centrífuga"

La canciller alemana Ángela Merkel, que pronto va a ser excanciller (¡o ya lo es!),  es doctora en Ciencias Físicas, pero eso no impide que tenga alguna metedura de pata científica como la publicada en el Heraldo de Aragón por Europa Press hace unos meses. 

Ya se sabe, las fuerzas centrífugas dando la lata para variar 😡😡😡. ¡Sí, sí, esas fuerzas que NO existen!

Las ondas y los patitos

Cuando empezamos a hablar de ondas, el recurso inicial suele ser las ondas que se forman en el agua al tirar una piedra, por aquello de que es muy visual y se reproduce con facilidad en el laboratorio con una bandeja y una bolita.

Pero ... ¡sorpresa, sorpresa! Resulta que precisamente ese hecho tiene su utilidad práctica cuando los patitos comienzan a nadar en el agua. ¿Quién no se ha fijado en la fila tan perfecta que forman los patitos detrás de la pata, así, sin instrucciones ni nada?

No hay más que leer el artículo publicado por Miguel Barral en el Tercer Milenio de Heraldo de Aragón, sección Ciencia de andar por casa el día 22 de noviembre:

Física para patos: cuando los físicos meten la pata en la ecuación

El armonioso desfile acuático protagonizado por mamá pato y sus crías siempre ha fascinado e intrigado por igual a naturalistas y científicos. Ahora, por fin, la física puede haber dado con la explicación: a los patos les va el surf.

No voy a desvelar el misterio, así que no queda más remedio que leer el artículo. ¡Muy, pero que muy inteligentes los animalitos!

La inercia en una raqueta de tenis

Este vídeo no tiene desperdicio ni necesita comentarios, así que lo mejor es verlo. En otra entrada ya subí un vídeo parecido, solo que el montaje era mucho más complicado que éste.

El extraño caso de las fuerzas que no existen

Para empezar, quiero dejar bien clarito que tanto el título como el contenido los ha publicado Juan Cuquejo Mira en un artículo de la revista Muy Interesante. 

A esas fuerzas que no existen las trata como fuerzas ficticias que se utilizan para explicar lo que vemos que sucede en casos concretos como puede ser el frenazo de un coche. También analiza cómo toma una curva cualquier móvil, llamando fuerza centrífuga a esa fuerza ficticia.

En resumen ¡que yo hubiese firmado bien a gusto ese artículo! Y para no perder el tiempo, transcribo el contenido, no vaya a ser que se elimine de la web.

"Cuando al enseñar física se empieza a explicar la mecánica de Newton, las tres famosas leyes de la dinámica y la naturaleza de las fuerzas, todo suele empezar bien. Las fuerzas son entidades abstractas (todo aquello capaz de cambiar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo), pero resultan lógicas, porque se experimentan a diario.

Los ejemplos son innumerables. Levantar una caja, que implica cambiar su estado de reposo para hacer que ascienda, supone realizar una fuerza, que conllevará un esfuerzo mayor mientras más masa tenga la caja. Cuando se recibe un empujón, la fuerza ejercida se nota de manera clara.

Tarde o temprano, en los temarios aparece el término 'fuerzas ficticias' o 'fuerzas inerciales', cuya definición es sencilla: fuerzas que 'aparecen' cuando se describe un movimiento desde un sistema de referencia no inercial (en esencia, uno que está sometido a aceleraciones). Es muy sencillo dar un ejemplo de uno de tales sistemas. Una persona que viaja en un automóvil tomará como sistema de referencia, de manera inconsciente, el propio automóvil, ya que está quieta con respecto a él. Sin embargo, el automóvil está sometido a aceleraciones todo el tiempo: cuando frena, acelera o toma una curva. Por eso, un automóvil en marcha es un sistema de referencia no inercial.

El concepto de fuerzas ficticias empieza siendo pintoresco, pero cuando el profesor de física asegura que la fuerza experimentada cuando un automóvil frena, que empuja hacia delante, o la que tira del tronco hacia los lados cuando se toma una curva, son ficticias, hay quien pierde la fe en lo que le están contando. ¿Cómo es posible que la fuerza que empuja hacia delante en un frenazo sea ficticia, si el cinturón de seguridad llega a hacerte daño al sujetarte? ¿Cómo puede ser ficticia la fuerza que quiere pegarme contra la puerta cuando el vehículo gira?

La explicación es sencilla. Cuando un automóvil frena, la fuerza que reduce la velocidad se ejerce sobre el coche, no sobre las personas que van dentro. El pasajero tenderá a seguir avanzando a la misma velocidad que llevaba el vehículo antes de frenar. Como se describe la física desde el punto de vista del coche, la fuerza que este ha recibido solo tiene el efecto de reducir la velocidad del propio sistema de referencia. El pasajero siente que algo lo empuja hacia delante, pero eso no es una fuerza. Lo que sí es una fuerza es la que el cinturón de seguridad, que va unido al vehículo, ejerce sobre el pasajero para igualar su velocidad a la del coche.

Se puede entender si se describe ese mismo suceso desde un sistema de referencia que puede considerarse inercial, como el de un observador que está quieto en el arcén. Cuando ese observador ve que el coche frena, advierte una fuerza que reduce la velocidad del coche. Sobre el pasajero no verá actuar fuerza alguna que lo empuje hacia delante. De hecho, si no existieran los cinturones de seguridad y el parabrisas, el pasajero saldría disparado del vehículo porque nada lo frenaría.

El mismo origen tiene la sensación de sentirse empujado hacia el exterior de una curva. Quien recibe la fuerza que lo hace girar es el coche. El pasajero tiende a seguir circulando en línea recta y debe ser el cinturón de seguridad u otro elemento el que ejerza una fuerza hacia el interior de la curva para que el pasajero gire con el coche.

Relacionadas con las rotaciones, existen dos fuerzas bien conocidas: la centrífuga y la centrípeta. Dado que las ecuaciones que dan su intensidad (módulo) son idénticas, suelen confundirse y, además, como la centrífuga es la que se siente cuando se viaja en un vehículo, es común olvidar la centrípeta que, con un matiz, sí es una fuerza real.

Como se comentó antes, para cambiar el movimiento de un cuerpo hay que aplicar una aceleración. A veces, no se quiere reducir el módulo de la velocidad (los km/h), sino cambiar la dirección del movimiento. Para ello, hay que ejercer una fuerza dirigida hacia el centro de giro (por ejemplo, para girar en una circunferencia, hacia el centro de la misma). La fuerza necesaria para mantener un cuerpo girando en tales condiciones es la fuerza centrípeta y es mayor mientras más grandes sean la masa y la velocidad y menor mientras más grande sea el radio de giro.

La fuerza centrífuga, la que cree experimentar el pasajero de un vehículo, tiene la misma intensidad, pero sentido opuesto. Y no existe. Un observador que contempla todo desde el arcén solo ve que una fuerza desvía el coche, pero ninguna que intenta sacar al pasajero del vehículo. Por eso, cuando se resuelve algún problema de física, el profesor no querrá verlo resuelto calculando la fuerza centrífuga.

El matiz que se mencionó sobre la fuerza centrípeta es que no es una fuerza que aparece cuando un cuerpo gira, sino la fuerza que es necesario imprimir a un cuerpo para que gire. Por tanto, algún elemento real debe ejercerla o el giro no será posible. Al tomar una curva sin peralte, será el rozamiento entre el neumático y el asfalto. En el caso de una honda o una bola atada a una cuerda, la fuerza centrípeta la suministrará la tensión del material de sujeción. Por tanto, se trata de una fuerza “teórica”: alguien tiene que hacerla y si los elementos que deben suministrarla, no pueden generar la suficiente, el giro será imposible. En el caso de un automóvil, implicará la salida del vehículo de la carretera.

Por eso, tomar las curvas despacio, en particular si el firme está mojado o helado, es una de las lecciones que se deducen tras aprender un poco más de física."

Los grados centígrados NO existen

Si tenemos una batalla perdida, sin duda es ésta, porque todos los días oímos en los partes meteorológicos que la temperatura es de 23 grados centígrados (aunque los matemáticos lo tienen aún peor con las dichosas reglas de tres 😁).

Claro, como se escribe 23 ºC pues la cosa es obvia: 23 grados centígrados. ¡Y no! Son 23 grados Celsius, que aunque suene más raro es la terminología correcta. 

Por fin he leído un artículo en el que se explica con precisión este asunto, publicado en el El País el día 1 de septiembre pasado con el atractivo título ¿Es verdad que los grados centígrados no existen? 

¿El resumen? Grados Celsius, Celsius, CELSIUS, ....

Un kilómetro en caída libre

En la animación  puedes ver la caída libre de un cuerpo hasta la superficie de diferentes cuerpos del Sistema Solar, suponiendo que no hay atmósfera en ninguno ellos. Es decir, se desprecia la fuerza de rozamiento, que en realidad es apreciable a poco densa que sea la atmósfera.

En el aula se pueden plantear diferentes cuestiones de cálculo, como justificar el tiempo y la velocidad de caída sabiendo el valor de g en un planeta dado, o calcular g sabiendo el tiempo de caída, ya que no hay mas que utilizar las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Pero también hay cuestiones para que el alumnado discurra. 

"Se puede observar que el valor de la aceleración de la gravedad es el mismo en Venus y en Urano, 8,9 m/s². El radio de Venus es de 6052 km y el de Urano de 25360 km. Piensa en los factores que influyen en el valor de g. ¿Se te ocurre por qué tamaños tan diferentes dan lugar a valores de g similares?"

¡Los campos de placas solares fotovoltaicas están de moda!

Claro, la energía obtenida quemando combustibles está demonizada porque agota reservas naturales y produce CO₂ que incrementa el efecto invernadero. Dos razones contundentes.

Las energías renovables limpias son la alternativa: eólica, en la que España es una potencia mundial, y solar, en la que debiera serlo teniendo en cuenta la cantidad de sol de la que disfrutamos.

En los últimos meses han desaparecido los impedimentos que se pusieron en marcha hace unos años y ahora asistimos a un boom de la energía fotovoltaica con la instalación de campos de placas solares y miles de hectáreas con proyectos de instalación.

Todo perfecto, porque se ocupan zonas de campos no aptos para la agricultura y no se produce el impacto sobre las aves que presentan los aerogeneradores.

Pero todo tiene un pero, y  en este caso dos en mi opinión: todavía son instalaciones muy caras, y no hay más que ver este vídeo para darse cuenta del segundo.

¿Viendo átomos?

¡Vaya, vaya, vaya! Parece ser que se van superando todas las dificultades para poder ver los átomos. Al menos, eso se deduce del titular de un artículo de la agencia Europa Press, que afirma que "La nitidez en la imagen de los átomos alcanza niveles límite", que viene acompañado por la siguiente imagen:

¡Menos mal que se especifica que se trata de una reconstrucción pictográfica electrónica! Es decir, que de ver átomos, lo que se dice ver ver, nada de nada.

En el artículo se explica el método y las aplicaciones de este tipo de imágenes.

¿Y esto para qué sirve, profe?

Este es uno de los típicos tópicos que los profes oímos año tras año: ¿Y esto para qué sirve? ¿Y cuándo voy a utilizar esto? Aunque a veces no se nos ocurre un ejemplo contundente para demostrar que todo, absolutamente todo sirve, en la web podemos encontrar vídeos como el siguiente, que no necesita comentarios. Perfecto para 4º de ESO.

En caída libre

En la web hay muchos vídeos sobre la caída libre, pero pocos tan cortos y claros como éste. Está incluido en un tweet de Leonardo D´Anchiano del 18 de abril de 2021. Para pasarlo en el aula y plantear cuestiones desde 2º de ESO hasta 2º de Bachillerato.

Por ejemplo: ¿En qué caso es mayor la aceleración de la gravedad? ¿Qué cuerpo del video tiene más masa? ¿Cuál menos? ¿Influye que haya atmósfera o no? ¿Y la densidad de la atmósfera?