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lunes, febrero 09, 2004
Newton, el genio (I)
Cuando me hacen una pregunta de esas que no hay manera de responder como ¿quién fue el mayor genio de la historia de la Física? suelo responder Newton (siendo injusto con un montón de "currantes de la Física"). Uno de los problemas a los que se enfrentó (y resolvió) Newton fue el de la gravitación universal. ¿ Y eso qué quiere decir? os preguntareis. Hablando claro lo que hizo Newton fue explicar porque la luna no se cae sobre nuestras cabezas o dicho de otra forma como se mueve un cuerpo en órbita alrededor de la Tierra.
Newton partió de la siguiente pregunta: un cuerpo que se deja caer desciende unos cinco metros en un segundo, si lanzo un cuerpo en horizontal ¿Descenderá también la misma distancia en el mismo tiempo?. Newton pensaba que sí y no se equivocaba (¿se os ocurre como demostrar esto mediante un sencillo experimento?).
Según Newton, un objeto como una bala puede recorrer muchos metros en horizontal en un segundo pero caerá cinco metros en vertical en ese tiempo. Si disparamos esa bala lo suficientemente rápido cuando caiga los cinco metros puede encontarse a la misma altura a la que se encontraba antes. ¿Cómo es posible esto? No olvidemos que la superficie de la tierra es curva y la bala siempre cae pero la superficie de la Tierra se encurva (la bala se desplaza en la dirección tangencial a la superficie de la Tierra:ver figura). Podríamos decir que la bala cae "alrededor" de la Tierra durante un tiempo infinito. Realmente decimos que la bala ha entrado en órbita.
Y éste es el mecanismo mediante el cual pudimos poner a Gagarin en órbita. Sólo hubo que construir una escopeta lo suficientemente potente como para poner en órbita la bala gigante que contenía al valiente ruso.
Aproximó Víctor a las 11:36 PM
sábado, enero 17, 2004
Luces en la oscuridad
Hola, resulta que para reyes me han regalado una lámpara de lava y mientras la miraba embelesado me he estado preguntando cómo funciona un cacharro de estos.
En principio parece que lo que tenemos en el interior de la lámpara no es más que una mezcla de dos substancias inmezclables (como los son agua y aceite, por ejemplo). También tenemos que estos dos fluidos tienen densidades similares (esto lo explico después). El principio de Arquímedes nos dice que el líquido que se va al fondo de la lámpara es el de mayor densidad. (ver figura 1). Recordemos que densidad es la masa del cuerpo dividida por el volumen que ocupa.
Todo lo anterior es cierto con la lámpara apagada, ¿qué ocurre cuando encendemos la lámpara?. Lo que pasa es que aumenta la temperatura de modo que el líquido inferior se calienta mucho. Esto hace que éste se expanda (a mayor temperatura mayor volumen ocupado) reduciendo su densidad.Como la densidad de los dos líquidos es similar, llega a ocurrir que la densidad del líquido inferior se hace menor que la del superior de forma que "flota": se produce la formación de bolas del material que ascienden (ver figura 2). Una vez que estos aglomerados de material han alcanzado la parte superior de la lámpara se enfrían y su densidad aumenta de modo que "caen" al fondo de la lámpara donde se vuelve a producir el fenómeno descrito anteriomente...y así se origina el hipnótico baile que nos muestra la lámpara de lava.
Aproximó Víctor a las 11:58 PM
martes, diciembre 30, 2003
Un problema de temporal
Tal y como está la metereología, no me extrañaría nada que se pudiese dar una situación como la siguiente (en realidad lo he sacado de"La física en preguntas; mecánica" de J.M- Levy-Leblond):
David y Claudia suben por la cuesta de La Rebollá cuando comienza a llover. Claudia comienza a correr hacia el café más próximo para guarecerse de la lluvia. David le grita: "¡no vale la pena que te mates, boba!. Cada metro de trayecto recibe igual número de gotas de agua: como la distancia es la misma la recorras andando o corriendo te caerán el mismo número de gotas y te mojarás lo mismo. Además cuando corres vas en contra de la lluvia y, cuanto más corres, más oblicua cae con respecto a ti; en lugar de mojarte sólo la cabeza te mojas todo el cuerpo". ¿Tendrá razón David?
La verdad es que si lo pensamos un poco el razonamiento de David no parece que vaya a ninguna parte, ya que si lo llevamos al límite y nos quedamos quietos bajo la lluvia no nos mojaríamos nada (no habríamos recorrido ni un metro). Esto no parece muy razonable. El error que comete David es considerar que la cantidad de lluvia caída es constante por unidad de longitud recorrida mientras que lo más razonable es suponer que sea constante por unidad de tiempo transcurrida. ¡Cuanto menos tiempo tarda uno en recorrer la distancia, menos se moja!. David sí acierta en su segunda afirmación: la superficie total de Claudia expuesta a la lluvia aumenta con la velocidad a la que se desplace ésta. De cualquier forma, la solución adoptada por Claudia ante el chaparrón es la más válida: si fuese capaz de correr infinitamente rápido no se mojaría nada.
Aproximó Víctor a las 4:51 PM
domingo, diciembre 14, 2003
Problemas con la siesta
Hoy vamos a tratar un pequeño problemilla que bien podríais tener en la vida real.....supongamos que quereis tumbaros en una hamaca pero la cuerdas con las que la atais a los árboles están desgastadas. Para no arriesgaros a que se rompan en medio de vuestras siesta, ¿Qué es mejor, suspender la hamaca de forma que quede casi horizontal, o dejarla colgar ampliamente?
Vamos a analizar las fuerzas que intervienen en el proceso ayudándonos de la imagen. Hemos pintado sólo uno de los extremos de la hamaca (el análisi para el otro extremo es igual). Tenemos nuestro peso P ejercido en vertical sobre la hamaca y la tensión que las cuerdas de la hamaca ejercen sobre el árbol. Esta tensión se ejerce de forma que es paralela a la cuerda. La hemos descompuesto en sus componentes vertical y horizontal utilizando el ángulo alfa.
Para que la situación de equilibrio se mantenga (y nos caigamos, quedándonos sin siesta) se tiene que cumplir que la suma total de fuerzas (verticales y horizontales) sea cero.
La única fuerza que es capaz de compensar el peso es la componente vertical de la tensión de modo que esta componente está fijada en P/2 para cada extremo (sumando las tensiones verticales en los dos extremos y el peso tenemos que la suma total de fuerzas verticales es cero). Tenemos entonces que la fuerza que nos interesa es la tensión horizontal que es la que podría hacer que la cuerda se rompiese y diésemos con nuestros huesos en el suelo.
La tensión horizontal la hemos expresado como proporcional al coseno de alfa. Así, cuanto mayor sea el coseno mayor será la fuerza y la posibilidad de que nos caigamos. Si conseguimos que T sea casi vertical el ángulo alfa será casi de 90 grados y entonces el coseno valdrá cero. Resumiendo si T es vertical o casi vertical, la fuerza ejercida sobre las desgastadas cuerdas de nuestra hamaca será casi cero. Para que T sea todo lo vertical posible lo más apropiado es que dejemos colgar nuestra hamaca ampliamente. Y esta es la solución a nuestro problema.
El problemilla en cuestión lo he tomado del librito "La física en preguntas; mecánica" de J.M- Levy-Leblond. Es un libro muy recomendable.
Aproximó Víctor a las 10:01 PM
lunes, diciembre 08, 2003
El tamaño sí que importa
Bueno, éste es el primer post serio que voy a poner el blog. A ver qué tal sale... Todavía no tengo muy claro como enfocar Ciencia Infusa, creo que lo mejor es que vaya escribiendo cosas a ver qué orientación coge la cosa. De momento hoy empezaremos con una breve discusión acerca de la importancia de la escala a la que estemos trabajando cuando hacemos Física.
Dicho así suena difícil de entender de que es de lo que estoy intentando hablar. Vamos a hacernos la siguiente pregunta: En un sólido metálico, ¿por qué los electrones no se caen al "fondo" del sólido debido a la fuerza de gravedad?. Para quien no lo sepa los átomos de un metal tienen sus electrones totalmente desvinculados de su núcleos. Podemos ver un sólido metálico como uno en que los electrones se encuentran moviéndose en todas las direcciones como si fuesen enjambres de abejas. Visto así, podemos pensar que la gravedad actúe sobre estas "diminutas abejas" haciendo que "vuelen más bajo".
Esto no ocurre por la siguiente razón:en el rango en que se mueven los electrones la fuerza de la gravedad es despreciable frente a otras interacciones como por ejemplo la que existe entre cargas negativas (electrones) y positivas (los protones del núcleo). Pero, ¿qué rango es ese? Digamos que las longitudes que nos interesan medir son del orden de los amstrongs (1 amstrong=0,0000000001 metros). El electrón se mueve en un universo de dimensiones mucho menores a las del mundo que conocemos. Podemos entonces conjeturar que su comportamiento no tiene porqué ser como el de las demás cosas del mundo que nos rodea.
Aproximó Víctor a las 6:49 PM
viernes, diciembre 05, 2003
Hola bienvenidos a No tengo Ciencia Infusa un Blog en el que vamos a hablar un poco de Física y ciencia en general...a ver si conseguimos aficionaros a alguno
Aproximó Víctor a las 9:53 PM
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