Cómo la gravedad mantiene «atrapados» a los satélites

Astra documentary clip 2: physics from This is Real Art on Vimeo.

La gente de Astra explica en este vídeo cómo la gravedad mantiene «atrapados» a los satélites que orbitan la tierra. El vídeo es parte de una miniserie llamada cómo funcionan los satélites que es bastante divulgativa y entretenida de ver.

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Microsiervos

“Max Planck, revolucionario a pesar suyo” por J.M. Sánchez Ron

Max Planck | credit: Wikimedia Commons

Este texto de José Manuel Sánchez Ron apareció originalmente en el número 4 de la revista CIC Network (2008) y lo reproducimos en su integridad por su interés.

El 23 de abril de este año, 2008, se cumplieron 150 años del nacimiento de un físico, Max Planck (1858-1947), que puso en marcha una de las mayores grandes revoluciones de toda la historia de la ciencia, la de la física cuántica, cuyos frutos terminarían cambiando el mundo. Fue en 1900 cuando Planck obtuvo el resultado por el que le recordamos, un resultado que no encajaba bien con la continuidad que la física suponía hasta entonces para la radiación electromagnética. Estrictamente, lo que halló es que para explicar la ley –que él mismo había introducido muy poco antes, de forma semiempírica– de la radiación de un cuerpo negro (radiación de todas las longitudes de onda en equilibrio) era necesario utilizar una expresión asociada de alguna manera a la radiación electromagnética: su célebre fórmula E=hv esto es, energía igual a una constante (luego denominada Constante de Planck) multiplicada por la frecuencia (el inverso de la longitud de onda) de la radiación. En principio, la lectura inmediata de este resultado es que la radiación electromagnética, y por consiguiente la luz, hasta entonces, repito, considerada una onda continua, estaba compuesta de “partículas” independientes, de cuantos como finalmente fueron denominados, cada uno de los cuales dotado de una energía igual a hv. 

Planck no pudo aceptar tal conclusión. De una forma u otra se pasó una buena parte del resto de su vida tratando de evitarla. Más de treinta años después, en una carta que escribió el 7 de octubre de 1931 al físico estadounidense Robert W. Wood, recordó que, “resumido brevemente, se puede describir lo que hice como un acto de desesperación. Por naturaleza soy pacífico y rechazo toda aventura dudosa. Pero por entonces había estado luchando sin éxito durante seis años (desde 1894) con el problema del equilibrio entre radiación y materia y sabía que este problema tenía una importancia fundamental para la física; también conocía la fórmula que expresa la distribución de la energía en los espectros normales (ley de radiación de un cuerpo negro). Por consiguiente, había que encontrar, costase lo que costase, una interpretación teórica… Boltzmann había explicado cómo se establece el equilibrio termodinámico mediante un equilibrio estadístico, y si se aplica semejante método al equilibrio entre la materia y la radiación, se encuentra que se puede evitar la continua transformación de energía en radiación suponiendo que la energía está obligada, desde el comienzo, a permanecer agrupada en ciertos cuantos. Esta fue una suposición puramente formal y en realidad no pensé mucho en ella”. 

Recurrir a la explicación que Boltzmann había dado de la entropía, en la que se utilizaban probabilidades fue especialmente doloroso para Planck porque lo que él siempre buscó en la ciencia son absolutos; de hecho, lo que estaba intentando cuando llegó a la expresión para la radiación de un cuerpo negro, que le llevaría a los cuantos, era explicar el crecimiento de la entropía sin recurrir a las probabilidades de Boltzmann. Así es, no obstante, la investigación científica: puede conducir a lugares insospechados.

Fue un joven y todavía desconocido físico empleado en la Oficina de Patentes de Berna de nombre Albert Einstein quien, cinco años más tarde (1905), se tomó en serio la discontinuidad que Planck no aceptaba, mostrando que para explicar una serie de fenómenos (como el célebre efecto fotoeléctrico) era necesario suponer que a veces la luz se comporta como un conjunto de cuantos de luz regidos por los resultados de Planck, y otras como una onda continua. Por este trabajo, Einstein recibió el premio Nobel de Física de 1921. Tres años antes, el galardón había recaído en Planck, “en reconocimiento”, como se lee en el comunicado oficial de la Academia Sueca, “a los servicios que ha prestado al avance de la Física con su descubrimiento de los cuantos de energía”.

Hasta aquí lo esencial de las contribuciones científicas de Planck (nunca volvió a alcanzar alturas comparables a las de 1900), pero su biografía no se limita a esto y contiene apartados de gran interés; es preciso, por consiguiente, volver atrás.

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Cuaderrno de Cultura Científica

¿Podría existir la vida en un universo sin interacción débil?

Existen cuatro interacciones fundamentales en el universo conocido: la gravitatoria, la electromagnética y las dos nucleares: la fuerte y la débil. La primera es responsable de que existan los planetas, estrellas y galaxias, por ejemplo; la segunda de que la luz del Sol llegue hasta nosotros; la tercera explica que existan los núcleos atómicos.

Actualmente, la gran mayoría de los físicos y cosmólogos creen que nuestro universo se originó en un acontecimiento singular conocido como Big Bang. Cuando se generaron los protones, las partículas con carga positiva que constituyen, junto a los neutrones, los núcleos atómicos de todos los elementos que conocemos, la cuarta de las fuerzas fundamentales aludida en el párrafo anterior, fue la responsable de que grupos de cuatro protones se fusionasen para dar lugar a núcleos de helio-4 (formados por dos protones y dos neutrones, de ahí el 4, que indica el número másico). De hecho este es el proceso mediante el que nuestra estrella madre, el Sol, produce la energía que nos llega en forma de luz y calor a la Tierra.

Resulta muy difícil imaginar un universo en el que no estuvieran presentes las cuatro fuerzas fundamentales anteriores, especialmente las tres primeras. Sin embargo, parece ser que la cuarta de ellas, la fuerza nuclear débil, no es tan restrictiva como pudiera pensarse. Al menos esto es lo que han demostrado los físicos Alejandro Jenkins y Gilad Pérez, quienes han llevado a cabo una serie de simulaciones con ordenador en las que analizan la posibilidad de la existencia de universos capaces de albergar vida en ausencia de la interacción nuclear débil. Y han llegado a unas conclusiones, cuando menos, inesperadas.

Lea el artículo completo en:

El Tercer Precog

¿Por qué nos empuja el viento?

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Vídeo: Mario Viciosa | Daniel Izeddin |

El aire, invisible, ejerce fuerzas tremendas. Mueve barcos, olas, molinos, y llega a causar destrucción generalizada. ¿Cuáles son los mecanismos del viento?

Desde el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa de Alcobendas, Cosmocaixa, El profesor Antonio Ruiz de Elvira explica que, como en una pelota al rebotar, la fuerza es la interacción de unos cuerpos con otros que hace cambiar sus velocidades, que produce aceleración. Si cambian dirección y sentido de un objeto que se mueve, es porque otro objeto produce sobre él una fuerza, y consecuentemente, el primero produce otra fuerza de la misma magnitud sobre el segundo.

Las moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y otros gases (es decir, el aire) cuando chocan y rebotan sobre los objetos, producen fuerzas sobre ellos. Si los módulos de las velocidades de esas moléculas son altos, y en las otras caras de los objetos las velocidades son bajas, las fuerzas llegan a ser enormes.

Dependiendo de las diferencias de presión sobre el objeto, este se moverá de manera irregular, como el paraguas descontrolado ante los cambios de dirección y presión del viento en un temporal.

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El Mundo Ciencia

Mecánica de Fluídos: Introducción

Hoy iniciamos el cuarto “bloque de conocimiento”, tras los dedicados a la electricidad, la termodinámica y la mecánica clásica. Como aquéllos, se trata de un bloque introductorio en el que no supondré conocimientos previos por parte del lector e intentaré mantener las matemáticas en el mínimo necesario: nuestro objetivo ahora no es alcanzar fórmulas tanto como establecer conceptos cualitativos. Esto no significa, por otro lado, que todo sea un camino de rosas: son necesarias cierta disciplina e inteligencia para asimilar cada bloque, y hace falta esfuerzo para sacar todo el partido posible a cada artículo.

Como siempre, cada capítulo del bloque incluirá cajas de texto con contenido adicional: advertencias, ampliaciones, desafíos y experimentos. Quienes hayáis leído alguno de los otros bloques notaréis una diferencia: en vez de cajas de colores, vamos a utilizar los iconos de los libros, pues creo que son más elegantes. En cualquier caso, mi recomendación es siempre leer el artículo una primera vez saltándote las cajas y centrándote en lo fundamental. Deja pasar un tiempo –por ejemplo, un día o dos– y vuelve a leerlo, pero esta vez con las cajas de texto incluidas. De este modo no debería resultar un exceso de información y seguramente lo entenderás mejor.

Dicho esto, empecemos nuestro camino para conocer la mecánica de fluidos. En este artículo pretendo explicar en qué consiste esta parte de la Física, cuál ha sido el camino que hemos seguido para desentrañar sus secretos a lo largo de la historia y cuáles son las características fundamentales de su objeto de estudio, los fluidos. ¡Vamos con ello!

¿Qué es la mecánica de fluidos?

Hombre, no hace falta una larga explicación sobre esto, pero quiero detenerme en ello porque hay un par de aspectos interesantes. La mecánica de fluidos, como indica su nombre, estudia los fluidos. Sin embargo, no trata de describir todo lo relacionado con ellos: se centra en aspectos mecánicos del comportamiento de los fluidos, como su movimiento, la presión que ejercen, cómo alteran el movimiento de objetos introducidos en ellos, etc. Otras facetas del comportamiento de los fluidos, como sus cambios de temperatura y cosas así, son estudiados por la termodinámica. De hecho, si has leído aquel bloque, verás que aquí repito algunos conceptos definidos allí, aunque en un contexto diferente y haciendo énfasis en cosas distintas; disculpa la repetición, pero al ser ambos bloques introductorios, he preferido mantener ambos independientes a costa de repetir alguna cosa que otra.

La mecánica de fluidos es, por tanto, una aplicación de la mecánica, que estudia el movimiento de partículas puntuales y establece principios generales sobre su comportamiento, a un tipo especial de cuerpos: los fluidos. En cierto sentido, esto hace de esta disciplina algo derivado y no fundamental. Con esto me refiero a que sería posible describir el comportamiento de los fluidos utilizando los principios de la mecánica clásica; en otras palabras, si nos sumergimos de verdad en la mecánica de fluidos y preguntamos “¿por qué?” una y otra vez ante cada afirmación que realiza, al final llegamos a los principios básicos de la mecánica.
Sin embargo, el hecho de que la mecánica de fluidos sea teóricamente derivable a partir de la mecánica clásica no quiere decir que, en la realidad, la hayamos derivado de ella. Esta parte de la Física fue desarrollada en paralelo a la mecánica newtoniana, y contiene muchos principios físicos obtenidos de manera empírica, en varios casos siglos antes de que su explicación teórica a partir de las leyes de la dinámica fuera posible, porque esas leyes no eran aún conocidas.

Incluso ahora que nuestra mecánica está bien madura, sigue teniendo sentido utilizar una mecánica específica para los fluidos. Al fin y al cabo, estudiar el movimiento de una partícula utilizando los principios de la mecánica es bastante simple; hacerlo con dos partículas es más complicado, y hacerlo con cien algo más difícil. Pero piensa lo siguiente: un litro de agua contiene unas 3,35·10²⁵ moléculas, treinta y tres cuatrillones de moléculas en cada litro. ¿Tiene sentido determinar el movimiento de cada molécula con sus propias ecuaciones para describir el comportamiento de un litro de agua? Desde luego que no, sobre todo porque es posible hacerlo con principios que se aplican al conjunto de todas las moléculas — de ahí la existencia, incluso hoy, de la mecánica de fluidos.


 
Ondas formadas por gotas sobre el agua (Brocken Inaglory / CC Attribution-Sharealke 3.0 License).

En ella, en vez de tratar los fluidos como conjuntos de moléculas, se tratan como un continuo. Para comprender el concepto lo mejor, en mi opinión, es alcanzarlo llevando un proceso al límite. Imagina 1 kg de arena de playa, formada por un grano de arena de 1 kg de masa. Ahora imagina que lo partimos en dos, de modo que la arena está formada por dos granos de 0,5 kg cada uno. Si seguimos haciendo esto hasta tener granos de 1 gramo, la arena estará formada por mil granos de 1 g cada uno.

Ahora imagina que los volvemos a partir un millón de veces, y luego un millón de veces más. Tendríamos un número gigantesco de granos tan pequeños que serían invisibles, individualmente, al ojo humano. Bien, ahora imagina que repetimos el proceso hasta el infinito: la “granularidad” de la arena se haría infinitamente fina, como si triturásemos la masa con una trituradora infinitamente poderosa. El resultado es un continuo, en el que no tiene sentido hablar de las partes, sino del conjunto formado por ellas. Evidentemente la materia no es continua y los fluidos, por tanto, tampoco lo son, pero recuerda el número de moléculas de agua en un litro del líquido; la mecánica de fluidos parte de esta premisa para simplificar enormemente las cosas sin perder apenas rigor y precisión en el resultado.

¿Qué es un fluido?

Como sucede tantas otras veces, es muy fácil tener una idea intuitiva bastante razonable sobre qué es un fluido, pero dar una definición rigurosa no lo es tanto porque se trata de una “etiqueta” más o menos arbitraria que damos a ciertos medios. Dicho mal y pronto,

Un fluido es un medio capaz de fluir, es decir, de cambiar de forma y adaptarse al recipiente que lo contiene.

Esta propiedad la cumplen, en su definición ideal, los líquidos, los gases y los plasmas. Es lo que tienen en común, por mucho que se diferencien en otras cosas, y esta propiedad determina gran parte de su comportamiento en contraposición al de los sólidos. De las diferencias entre los distintos tipos de fluidos hablaremos en la próxima entrega pero, por ahora, centrémonos en lo que los une.

¡Ojo! Fluido ≠ líquido

Sí, ya sé que acabo de definir fluido, pero esta confusión está tan extendida que no puedo dejar de dedicarle su propia advertencia. Los líquidos son fluidos, pero no son los fluidos, sino simplemente un subconjunto de ellos. Tan fluidos como los líquidos son los plasmas, y tanto como ellos los gases.

Existen diferencias entre esos estados de agregación (no se comporta igual el agua que el plasma que forma el núcleo del Sol), pero todos tienen en común una propiedad fundamental, que es la que determina el hecho de que sean fluidos. De modo que un líquido siempre es un fluido, pero hay fluidos que no son líquidos. Sí, ya dejo de ser pedantón.

Así, un ladrillo es un sólido y no es capaz de fluir: tendrá siempre forma de ladrillo esté dentro de un barril, sobre tu mano o en el suelo. Sin embargo, el agua de una botella es un fluido, ya que tiene forma de botella mientras está en ella, pero si la viertes sobre tu mano se adapta a su forma; puesto que tu mano tiene huecos entre los dedos, de hecho, la gravedad terrestre hará que el fluido se escape entre ellos y caiga al suelo. Y, una vez en el suelo, se adaptará a su forma y creará un charco más o menos amplio dependiendo de la profundidad que pueda tener por la forma del terreno.

El aire dentro de un globo tiene la misma propiedad: puedes apretar la superficie del globo con un dedo creando una hendidura, y el gas del interior cambiará de forma para adaptarse a la nueva superficie del globo. Si metes el globo dentro de una caja cuadrada y lo fuerzas a tomar la forma de la caja, el aire tomará forma cuadrada como la caja, etc.

¿Y el puré de patatas?

Como he dicho muchas veces anteriormente en El Tamiz, los nombres que damos a las cosas, nuestras definiciones y nuestras ecuaciones están en nuestra cabeza y son herramientas que nos ayudan a predecir el comportamiento de las cosas, pero no forman parte de las propias cosas.

Siempre se nos enseña que hay sólidos, líquidos y gases, y que los primeros no son fluidos pero los segundos sí. Sin embargo, esos nombres idealizan comportamientos. Ningún líquido es realmente un fluido de acuerdo con la definición, y ningún sólido deja de serlo realmente. Se trata de una cuestión de grado. Por ejemplo, ¿qué es el puré de patatas? ¿Un sólido? Si así fuera daría igual la forma del recipiente en el que lo introduces, porque siempre tendría una forma propia, algo que no sucede. ¿Un fluido? No, porque sería imposible tomar puré de patatas con un tenedor, ya que fluiría entre los dientes y caería de nuevo al recipiente.

Ah, puedes pensar, depende de la consistencia del puré de patatas. Si tiene mucha leche o agua, entonces se irá aproximando a un fluido hasta que sea imposible cogerlo con un tenedor, y si tiene muy poca leche o agua, llegará un momento en el que tenga casi una forma propia, independiente del recipiente. Pero si piensas así habrás llegado, creo, a la conclusión que intento hacerte ver: es una cuestión de grado. No hay sólidos y fluidos, sino medios que se parecen más a unos o a otros. Cuando un medio se aproxima muchísimo a un comportamiento, las conclusiones teóricas derivadas de la definición serán casi idénticas a lo que sucede en la realidad y viceversa.

Esto significa, claro, que las sustancias que están “a medio camino”, como muchos plásticos, la plastilina, el puré de patatas, etc., no se definen bien mediante las definiciones de fluido o sólido. A lo largo del tiempo hemos ideado magnitudes y ecuaciones que tienen en cuenta estas desviaciones de los comportamientos ideales, como la viscosidad, y de ellas hablaremos tarde o temprano. Mi objetivo en esta ampliación es simplemente recordarte que no te dejes llevar por las etiquetas que damos a las cosas y pensar así que en la Naturaleza existe tal cosa como un “sólido”.

Hidráulica, hidrodinámica y mecánica de fluidos

La necesidad de comprender el comportamiento de los fluidos ha sido siempre imperiosa para nosotros: al fin y al cabo, nuestra vida depende de dos fluidos, el aire y el agua. Asegurar el suministro de ambos es un requisito indispensable para nuestra supervivencia, y esto significa que mucho antes de que Newton estableciera principio alguno ni supiéramos lo que es una fuerza con el menor rigor ya teníamos cierta idea sobre las características fundamentales de los fluidos y cómo manipularlos.

Esto significa que, en sus comienzos –mucho antes de recibir su nombre actual– la mecánica de fluidos era algo completamente empírico, y no tanto el campo de estudio de los científicos como de los ingenieros civiles: sin un conocimiento, aunque sea rudimentario, de la flotabilidad de los cuerpos, las variaciones de presión del agua y hasta dónde es posible elevarla y cosas parecidas, es muy difícil establecer una civilización tecnológica. Esta versión eminentemente práctica, no demasiado preocupada por principios fundamentales y sí por las aplicaciones técnicas del conocimiento, fue denominada hidráulica por su preocupación central, el agua.

Por poner un ejemplo, los romanos utilizaron sus conocimientos de hidráulica para construir canalizaciones que alimentaban de agua potable lugares alejadísimos de sus fuentes, y disponían de sistemas de tuberías y alcantarillado bastante sofisticados. Durante muchos siglos continuamos avanzando muy lentamente en nuestra comprensión del comportamiento de los fluidos de este modo empírico. El famoso principio de Arquímedes –que destriparemos a conciencia en este bloque– es un buen ejemplo de esto. Se trata de un fenómeno que puede explicarse a partir de leyes más fundamentales, pero durante siglos fue un principio natural sin necesidad de más explicación.

La ausencia de una verdadera teoría unificada sobre el comportamiento de los fluidos y, sobre todo, de las matemáticas y ecuaciones que describieran ese comportamiento, hizo que nuestro conocimiento fuera cualitativo. Por ejemplo, desde el principio fue algo evidente que la forma de la quilla de un barco influye sobre el flujo de agua sobre el casco cuando la nave se mueve por el agua, y es posible ir probando hasta obtener formas razonablemente hidrodinámicas sin utilizar ecuaciones. Por otro lado, es muy difícil alcanzar una perfección enorme en este aspecto sin un aparato teórico más avanzado, de modo que llegó un momento en el que, en casi todo lo relacionado con los fluidos, nos quedamos estancados.

Uno de los primeros en atacar el problema de una manera más científica fue Leonardo da Vinci. El divino italiano realizó multitud de experimentos bastante metódicos sobre el flujo de agua y aire alrededor de objetos, y documentó sus descubrimientos con diagramas maravillosos, como hacía casi siempre. Leonardo llegó a introducir pequeños objetos en el agua para observar su movimiento según fluía el líquido, observó los remolinos que aparecen cuando el agua fluye rápidamente sobre un cuerpo, es decir, la aparición de la turbulencia, y llegó a realizar diseños que minimizaban esa turbulencia.


 
Dibujo de flujo turbulento por Leonardo da Vinci.


Sin embargo, en la época de Leonardo la Física no se había casado aún con las Matemáticas –algo que empezaría a suceder con Galileo Galilei–, con lo que una auténtica teoría de fluidos no podía surgir. El propio Galileo, que yo sepa, no dedicó demasiado esfuerzo a esa tarea, pero dos de sus discípulos, Benedetto Castelli y Evangelista Torricelli, fueron de los primeros en establecer las bases de lo que se llamaría hidrodinámica, la contrapartida teórica de la hidráulica. Fíjate en que el nombre seguía estando derivado del fluido más estudiado de todos, el agua.

El problema era la complejidad del comportamiento de los fluidos: son muy difíciles de describir teóricamente, en parte por las sutiles diferencias entre fluidos y sólidos, en parte por la interacción de unas partes del fluido con otras y con las paredes que lo contienen. Por tanto, durante mucho tiempo la hidrodinámica sólo fue útil en casos muy particulares y para situaciones concretas; fuera de ellas era un desastre como predicción del comportamiento real. Una vez más, nuestras limitaciones matemáticas eran las culpables, ya que haría falta el desarrollo del cálculo infinitesimal para describir acertadamente el movimiento de los fluidos.

En el caso de fluidos en equilibrio, dado que no había movimiento del fluido, la cosa era bastante más sencilla. Su descripción, la hidrostática –un caso partícular de la hidrodinámica–, sí era posible matemáticamente con una precisión muy razonable. Torricelli estableció algunas de sus bases, pero el auténtico padre de la hidrostática y, por tanto, uno de los pioneros de la hidrodinámica, fue el francés Blaise Pascal, del que hablaremos con seguridad en este bloque.

Isaac Newton realizó algunos avances en hidrodinámica, como el estudio del flujo del agua a través de orificios y la descripción de la viscosidad, pero su principal aporte a esta ciencia fue el desarrollo del cálculo infinitesimal –probablemente de manera independiente y casi simultánea a Gottfried Leibniz–. Con esa “madurez” de las matemáticas fue posible atacar el problema de verdad, con una herramienta realmente preparada para el problema.

Otros científicos tras Newton, como Daniel Bernoulli y Jean le Rond d’Alembert, realizaron grandes avances en hidrodinámica. A estas alturas, a mediados del siglo XVIII, los científicos ya no estudiaban casos concretos del comportamiento de los fluidos, sino que trataban de establecer principios generales; por ejemplo, una de las mejores obras de d’Alembert se llama Traité des fluides. Las matemáticas nos proporcionaron, una vez más, las herramientas para dar un salto en nuestro conocimiento de los fluidos cuando el genial Leonhard Euler desarrolló las ecuaciones en derivadas parciales y las empleó para describir, por primera vez, el comportamiento general de un fluido de manera teórica.

El problema era que las ecuaciones de Euler y otras basadas en su trabajo eran desastrosas en la mayor parte de los casos, y sólo funcionaban bien de verdad en algunas situaciones. Por lo tanto, incluso en el siglo XVIII gran parte de la hidrodinámica era considerada una curiosidad teórica. Los ingenieros seguían obteniendo mejores resultados simplemente utilizando métodos puramente empíricos que recurriendo a las ecuaciones de Euler y similares.

Todo cambió en el siglo XIX. Primero, un par de físicos –un inglés, Sir George Stokes, y un francés, Claude-Louis Navier– establecieron en 1822 una ecuación que describía razonablemente bien el comportamiento de los fluidos. Posteriormente, el alemán Gustav Kirchhoff (cuyo nombre puede sonarte por la radiación de cuerpo negro). Kirchhoff refinó las ecuaciones para determinar un coeficiente relacionado con el movimiento turbulento de un fluido a través de un agujero –una de las circunstancias en las que anteriormente los resultados teóricos y los experimentales divergían enormemente–. El coeficiente no es importante ahora mismo, pero sí lo es el hecho de que Kirchhoff predijo un valor de 0,61 utilizando las ecuaciones diferenciales. El resultado experimental resultó ser 0,60. Todo cambiaría desde entonces: ya no estábamos frente a una curiosidad, sino a algo utilísimo en la práctica.

A partir de entonces se diluyó la diferencia entre hidráulica e hidrodinámica y nació una verdadera mecánica de fluidos. El nombre es, desde luego, infinitamente mejor que cualquiera de los otros dos, porque no sugiere nada acerca del agua. Hoy en día hablamos de ella cuando nos referimos al estudio de fluidos en general, pero seguimos usando los términos antiguos de hidrostática e hidrodinámica para el estudio de los líquidos –no cualquier fluido– en equilibrio o no. También utilizamos aerodinámica, por ejemplo, para referirnos al flujo de gases; como en el caso del agua, el aire forma parte del nombre por ser el gas al que más aplicamos esta teoría.

El caso es que desde la segunda mitad del XIX los ingenieros empezaron a utilizar más y más las ecuaciones diferenciales, perfeccionadas por muchos otros científicos. Ya en el siglo XX nos encontramos con un nuevo obstáculo: las matemáticas funcionaban, pero en muchos casos el comportamiento de los fluidos resultó ser caótico, es decir, endiabladamente difícil de calcular con exactitud más allá de cierto tiempo. Las matemáticas estaban preparadas, pero nuestra capacidad de cálculo no.

En este caso quien vino a nuestro rescate fue la informática. Hoy en día, para las aplicaciones prácticas que involucran conjuntos de ecuaciones no lineales son nuestros programas informáticos quienes resuelven las ecuaciones y predicen el comportamiento de los fluidos. Pero, por más complejas que se hayan hecho las matemáticas involucradas, la base teórica sigue siendo la misma: la aplicación de la mecánica newtoniana a medios continuos capaces de fluir.

Si todo esto de ecuaciones diferenciales te ha dejado un poco apabullado, no te preocupes: como Pascal, nosotros empezaremos a estudiar los fluidos en equilibrio –es decir, la estática de fluidos– para luego ir adentrándonos en asuntos más tortuosos. Lo bueno de la mecánica de fluidos es que unas bases sólidas no demasiado extensas permiten ya entender muchas cosas del mundo que nos rodea sin necesidad de meterse en camisas de once varas.

En la siguiente entrega hablaremos sobre las diferencias entre los tres tipos de fluidos y, ya que tiene que ver con el asunto, definiremos una de las propiedades más importantes de cualquier fluido: la densidad.

Ideas clave

Para empezar el bloque con ganas, espero que te hayan quedado clarísimas las siguientes ideas, ya que son solamente tres:

• La mecánica de fluidos estudia los fluidos en cuanto a su comportamiento mecánico (movimientos, fuerzas, presiones, etc.).
• Un fluido es un medio capaz de fluir, es decir, cambiar su forma libremente.
• Existen tres tipos de fluidos: líquidos, gases y plasmas.

Tomado de:

El Tamiz

Cómo crear un campo de fuerza que detenga a los criminales

Lo de que soy un fanático de Straightdope lo he dicho tantas veces que ya ni os lo cuento (la prueba la tenéis en google).

Me encanta, y no tanto porque las preguntas de sus lectores sean más o menos interesantes (algunas son auténticos truños) sino por la mala leche “cachonda” que gasta el periodista que gestiona la columna, Cecile Adams, una especie de gemelo-en-sarcasmo del Gran Wyoming aunque made in USA.

A Adams, y a los redactores que le echan un cable, les encanta instruir, eso es cierto, pero creo que lo que más les gusta de todo es descojonarse abiertamente de sus lectores, a quienes en cambio ¡oh ironía! tal despliegue de crueldad inteligente parece encantarles. En el fondo ese sería el sueño de cualquier político. Imaginad a Rajoy llamando imbéciles a sus votantes día tras día y en cambio recibiendo mayorías absolutas… oh wait!

En fin, vayamos al tema. Uno de los últimos post leídos en Straightdope tenía que ver con el sueño de un flipado de la Sci-Fi de Pennsylvania, que le preguntaba a Karen (ayudante de Adams) si habría alguna forma de crear un campo de fuerza al estilo del que aparece en Independence Day, protegiendo la nave alienígena que los buenos tienen retenida en el Area 51. (Pedazo de guiño magufo que vamos a obviar).

Bien, la respuesta de Karen, a juzgar por las carcajadas que me provocó, es de las mejores de las que le he leído. Tras comenzar haciendo un repaso por las tres fuerzas que no le encajan para tal tarea: nuclear fuerte, nuclear debil, y gravedad, se centra en el electromagnetismo. Su último párrafo es simplemente brutal, y os lo traduzco:

[Tras despreciar las otras tres fuerzas] “Eso nos deja con el electromagnetismo. El problema es que las fuerzas electromagnéticas funcionan solo sobre objetos cargados, y la mayoría de los humanos y los alienígenas son eléctricamente neutros. Por ejemplo, nos movemos de aquí para allá dentro del campo magnético de la Tierra sin problemas.

Sin embargo, a distancias lo suficientemente pequeñas – distancias atómicas – nuestra carga neutra se ordena en un núcleo cargado positivamente rodeado de nubes de electrones cargadas negativamente. De modo que en la mismísima superficie, nuestro cuerpo está ligeramente cargado de forma negativa, lo cual nos da un punto de inicio.

Pero espera, aún mejor, nosotros estamos compuestos de átomos, y los electrones del mismo estado cuántico no pueden ocupar el mismo espacio debido al principio de exclusión de Pauli. ¿Ves a dónde nos conduce todo esto?

Si pudiésemos, digamos, crear una lámina inmovil de electrones en estados cuánticos similares aproximadamente a los de nuestros propios electrones, entonces no podríamos atravesarla porque los electrones de nuestros átomos se verían tanto repelidos eléctricamente por la carga, como impedidos a ocupar el mismo espacio por causa de Pauli. Esta especie de campo de fuerza mantendría a buen recaudo a los criminales de Star Trek.

La mejor manera de crear una lámina inmovil de electrones es construir una pared. Los electrones de su superficie generarían un campo eléctrico de corta distancia que repelería (a distancias atómicas) otras clases de materia. ¡Ta chán… un campo de fuerza!

¡Ah! Que tenía que ser invisible… prueba con plexiglás.

– Karen

Fuente:

Mailkenais Blog

Seres humanos y primates: Los excesos del 'macho alfa'

El ex primer ministro italiano, Silvio Berlusconi. | Efe

El polémico Silvio Berlusconi, ex presidente del Gobierno italiano, ha anunciado su intención de volver a presentarse como candidato a las proximas elecciones generales de su país. Aunque puede que finalmente no se presente y todo acabe en una simple demostración de fuerza o chulería, su comportamiento es una excelente fuente de inspiración para hablar de algunos de los vicios y excesos de los que los primates somos capaces para alcanzar el poder.

Los primates realizamos exhibiciones de poder constantemente ('display' en inglés). El objetivo consiste en demostrar a otros la fuerza que poseemos, evitando así las confrontaciones directas que pueden acabar en daños irreparables para todas las partes.

En los estados modernos, este es el caso de los desfiles militares o la pruebas con misiles. Los grandes simios arrancan ramas, chillan, se suben a los árboles o arrastran piedras con este mismo fin. Los humanos rompemos objetos, damos puñetazos contra la mesa, cerramos la puerta de golpe, gritamos e incluso damos patadas a las cosas.

Este patrón es más evidente en la época de la adolescencia, pero no desaparece cuando somos adultos. Realizamos estas demostraciones en todos los contextos, desde en la mesa del consejo de dirección de una empresa hasta en los conflictos que surgen con desconocidos en la calle, ya sea por un accidente en coche o cualquier otro asunto.

Otros ejemplos fáciles de identificar provienen del mundo del deporte, como es el caso de los orígenes de danza maorí, popularizada mundialmente por el equipo de rugby neozelandés 'All Blacks'. Al final, todo se reduce a fuegos artificiales, cuyo objetivo es disuadir de una pelea real.

'Il cavaliere' siempre ha tratado de transmitir una imagen de macho alfa de gran éxito económico y con las mujeres. Vive obsesionado con proyectar una imagen de virilidad y juventud. Se ha sometido a diversas cirugías estéticas e implantes. También se maquilla de forma regular.

En primates, se ha observado cómo individuos con lesiones fingían estar bien para no mostrar su debilidad a los oponentes. Esta es la razón por la que los poderosos tienen tanta precaución a la hora de mostrar a dirigentes enfermos o retienen la información de su enfermedad el máximo tiempo posible.

Esto mismo ha ocurrido con Franco, Castro y está sucediendo con Chávez en estos momentos. Los políticos, expertos en psicología de grupos y masas, saben que su éxito depende en parte de transmitir esa fortaleza. Hay algunos científicos que creen que este fenómeno explica el por qué los hombres nos quejamos poco del dolor y acudimos menos al médico. Para los machos es peligroso mostrar la vulnerabilidad a otros machos.

Berlusconi también ha jugado el papel de semental y señor del harem, como hacen algunos gorilas, exhibiendo el control que ejercen sobre sus hembras. Estaba entre sus costumbres el regalar todo tipo de cosas a las mujeres de sus ministros. En ciertas capas de la población es probable que haya sido envidiado por esta razón. A muchos italianos les atrae esta imagen de macho alfa, capaz de montar las mejores fiestas o 'bunga bunga' del Mediterráneo.

Tampoco las fiestas y el gusto por el alcohol son patrimonio exclusivo del ser humano. En África, cuando los frutos de la marula fermentan, todos los animales de la zona se acercan a pasar un buen rato. Tras unas horas, no es raro ver a los elefantes y jirafas haciendo eses y a los monos caer de los árboles debido a las borracheras que agarran.

Berlusconi se aprovecha de la inestabilidad política que caracteriza al país, desde su fundación en 1861. La existencia de chivos expiatorio a quienes se les hace únicos responsables de la crisis siempre indica que estamos ante un periodo del sistema inestable. En poblaciones de primates donde aún no se ha alcanzado un verdadero equilibrio es fácil que aparezca esta cabeza de turco. En este tipo de grupos, si algo sale mal pueden dirigir todo su agresividad hacia un individuo.

Lo mismo le ocurrió a Microsoft los primeros años de vida de la red, caracterizados por la inestabilidad. Todo era culpa de Bill Gates, cuando él sólo era responsable de Windows, y no de internet. En este sentido, la estrategia de Berlusconi ha sido la clásica: crear un enemigo común para generar cohesión en torno a su figura. Durante los que años que gobernó Italia, fue la de proteger al país de los comunistas.

Ahora el enemigo es Alemania, que intenta arruinarles. En los animales, es fácil observar esta tendencia.
Hasta los enemigos más hostiles entre sí se juntarán en caso de peligro. El primatólogo Frans de Waal cuenta cómo en la colonia de chimpancés de Arhem (Holanda), cuando estrenaban instalación, dominantes y subordinados olvidaban sus posiciones sociales y se abrazaban unos a otros, muertos de miedo.

Si Berlusconi hubiera entendido que el liderazgo es un fenómeno colectivo y no un asunto individual, probablemente no se presentaría a las elecciones presidenciales italianas de nuevo. No existe líder sin seguidores. Él y otros líderes mundiales debería pasar de vez en cuando por 'El ritual del rey payaso' que practican varias tribus de África del Sur.

En estas sociedades, el rey tiene que vestirse de pobre o actuar como un payaso durante un día al año, durante el cual debe soportar el odio e insultos que provienen del pueblo. Estos rituales que tanto fascinaron al antropólogo Max Gluckman, sirven para recordar simbólicamente que el sistema está por encima de de cualquier individuo y que su poder emana del consentimiento colectivo.

Fuente:

Yo, mono (El Mundo) 

Confirman al 99,996% que la energía oscura es real

Comentario de "Conocer Ciencia": 

En el fondo vienen a decir que la "energía oscura" es símplemente que la gravedad funciona de un modo diferente al que se creía (que es lo que señalan al final del artículo). O sea que "energía oscura" es una especie de eufemismo para no decir directamente que probablemente tendrán que cambiar algunas cosas.
 

Que una cosa es que digan que la ciencia sea objetiva y está dispuesta a cambiar sus conocimientos establecidos y otra es que los egos de algunos científicos lo admitan (numerosos casos a lo largo de la historia de la ciencia, por cierto, Einstein incluído).
 

Lo de la materia y la energía oscura son como el éter y el flogisto del s. XIX o la constante cosmológica del s.XX 

Ahora los dejo con la noticia vía Europa Press:

Foto: NASA/ESA/JPL-CALTECH/YALE/CNRS

   

Astrónomos de la Universidad de Portsmouth (Reino Unido) han llevado a cabo un estudio que señala que la energía oscura, que procede de la misteriosa sustancia que se cree que ha participado en la aceleración de la expansión del Universo, existe realmente. Concretamente, su estudio apunta a que las probabilidad de su existencia son de un 99,996 por ciento.

   

Hace una década, los astrónomos observaron el brillo de las supernovas distantes y se dieron cuenta de que la expansión del universo parece estar acelerándose. Esta aceleración se atribuye a la fuerza de repulsión asociada con la energía oscura que, según las teorías actuales se cree que forma 73 por ciento del cosmos.

   

A pesar de que los investigadores que hicieron este descubrimiento, Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess, recibieron el Premio Nobel de Física en 2011, la existencia de la energía oscura continúa siendo un tema de debate entre la comunidad científica.

   

Hasta ahora se han utilizado numerosas técnicas para confirmar la realidad de la energía oscura. Una clara evidencia de esta energía proviene del Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe. Esta teoría señala que el fondo cósmico de microondas, la radiación del calor residual del Big Bang, se ve por todo el cielo, de manera que esta radiación se volvería un poco más azul a su paso por los campos gravitatorios de grumos de materia, un efecto conocido como corrimiento al rojo gravitacional.

   

En 1996, dos investigadores canadienses llevaron esta idea al siguiente nivel. Su trabajo sugiere que los astrónomos pueden buscar estos pequeños cambios en la energía de la luz (fotones) comparando la temperatura de la radiación con mapas de galaxias en el universo local.

   

De este modo, en ausencia de la energía oscura no habría correspondencia entre los dos mapas (el de fondo de microondas cósmico distante y el de la distribución de galaxias relativamente cercano), pero si esta existiera supondría el efecto contrario: los fotones del fondo cósmico de microondas ganarían energía al pasar por grandes trozos de masa.

   

El Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe, utilizado por primera vez en 2003 fue considerado inmediatamente como una prueba fehaciente de que la energía oscura existe, de hecho fue nombrado 'descubrimiento del año' por la revista 'Science'.

   

Sin embargo, también ha tenido sus detractores, que indicaban que la señal de energía oscura obtenida era demasiado débil, por lo que algunos científicos sugirieron que podría ser consecuencia de otras fuentes, como el polvo de la Vía Láctea.

   

Ahora, el nuevo estudio, publicado en 'Monthly Notices' de la Royal Astronomical Society,  ha investigado, a lo largo de dos años, esta teoría y ha examinado todos los argumentos en contra del Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe. En este trabajo, el equipo ha mejorado los mapas utilizados en la obra original y, gracias a este análisis se ha llegado a la conclusión de que existe una probabilidad del 99,99 por ciento de que la energía oscura sea responsable de las partes más calientes de los mapas del fondo cósmico de microondas.

   

El autor principal del trabajo, Giannantonio Tommaso, ha apuntado que, además "este trabajo también habla de las posibles modificaciones a la teoría de Einstein de la relatividad general".

   

A su juicio, "la próxima generación de fondo de microondas cósmico, y los futuros estudios de galaxias, deberían proporcionar la medición definitiva, ya sea la que confirma la relatividad general, incluyendo la energía oscura, o incluso más intrigante, exigiendo una comprensión completamente nueva de cómo funciona la gravedad".

Fuente:

Europa Press

Cómo funciona un dinamómetro y cómo fabricarse uno

Tomado del blog:

Hablando de ciencia

Un dinamómetro, pese al nombre tan feo que tiene, es algo bastante sencillo. Entre la foto y el nombre (que acaba en metro), es fácil deducir que sirve para medir algo. El comienzo de la palabra nos dice qué: fuerzas, pues la dinámica es la parte de la física que estudia las fuerzas.

El concepto de fuerza es algo abstracto y quizás no es inmediato el pensar en un método para medirlas. Pero en realidad no necesitamos más que un muelle y un par de ganchos para conocer el valor de todas las fuerzas que necesitemos.

La culpa de todo la tiene una de las fórmulas más sencillas de las que se aprenden en el instituto: F=-k·x

¿A alguno le suena? Pues sí, es la Ley de Hook, que define la fuerza proporcionada por un muelle al estirarse o contraerse. Veamos qué es cada letra en la fórmula.

La primera es fácil, puesto que la F hace referencia a la fuerza. Por otro lado, la x da la elongación del muelle, que no es nada más que el incremento de longitud, o sea, lo que se ha estirado o contraído el muelle. ¿Y la k? La k se conoce como constante del muelle. Es un valor propio de cada muelle que depende del material del mismo, de las características de las espiras…

Así que con un muelle cualquiera, si conocemos su constante, es sencillo medir lo que se ha estirado (no lo que mide en total, sino la diferencia entre lo que medía antes de estirarse y después; una resta vamos) y saber así la fuerza a la que se está sometiendo el muelle.

Ahora bien, ¿qué pasa si no se conoce la constante propia del muelle? Si piensas construir un dinamómetro en tu casa, seguramente no sepas cuánto vale la k del muelle que hayas escogido. Pero no hay que preocuparse, puesto que con un pequeño truco, podemos calcular su valor por una simple división.

Hemos quedado en que el valor de la x se puede medir con una regla (se coloca el cero en la punta del muelle antes de que sea estirado y se hace la lectura tras el alargamiento), por tanto, si conociéramos el valor de la fuerza que se le esta aplicando al muelle, sería sencillo hallar la k.

Alguno dirá ’muy bonito, pero ¿cómo narices sé yo el valor de una fuerza, si es eso lo que estoy intentando medir con mi dinamómetro?’ La respuesta a tal pensamiento está en un patrón. Es decir, si pudiéramos encontrar algo que generara una fuerza cuyo valor sí conociéramos, podríamos usarlo para calibrar el aparato.

Para dar con ese patrón, vamos a usar otra fórmula, aún más sencilla que la anterior: F=m·a

Efectivamente, se trata de la segunda ley de Newton. La fuerza es igual a la masa por la aceleración. La masa sí sabemos medirla, pero ¿y la aceleración? En nuestra vida cotidiana lidiamos constantemente con una fuerza: la gravedad. Lo bueno de esta fuerza es que el valor de su aceleración es siempre el mismo y se conoce de sobra. Es de 9.8 m/s².

 
Y así a lo tonto, ya tenemos lo que necesitábamos. Sosteniendo el muelle por un extremo (mejor en algo fijo, como una mesa o similar) y colgando de la otra punta una masa de, por ejemplo, 1 kg, sabremos que la fuerza que ejerce sobre nuestro resorte es de 9.8 Newtons (que es la unidad en la que se miden las fuerzas según el sistema internacional).

Ahora que conocemos la fuerza y la elongación, hallar la k es muy sencillo: k=F/x

Nota: He prescindido del signo negativo ya que simplemente hace referencia al sentido de la fuerza del muelle (contrario al de la fuerza que le hace variar su longitud). Para el caso que nos ocupa, esa información no es relevante y, de serlo, es fácilmente averiguable.

Y ya está casi todo listo. Sólo tenemos que calcular cuánto se estira el muelle cuando se le somete a 1 Newton de fuerza. De nuevo, despejamos: x=F/k, donde F se sustituye por 1 Newton y k por el valor hallado anteriormente.

Esto nos dará un valor en metros (sistema internacional). Así que, después de colocar nuestro muelle en su soporte (una tablilla, una pared, un cilindro transparente…), sólo queda hacer marcas con un rotulador señalando tramos de 1 Newton desde el extremo del muelle, osea, midiendo cada vez la distancia calculada de la x para una fuerza de 1 Newton.

Listo. Tenemos un estupendo dinamómetro con un par de cálculos y trastos que había por casa.

Espero que con este invento alguno se familiarice un poco más con las fuerzas, aunque también sirve para dictaminar una sentencia ante la duda de quién tiene más fuerza.

 

Imágenes de Cienciafacil y 3b Scientific

 

Adrián Fernández

Más ideas en los siguientes vídeos: 

 

Un peruano crea un "sistema multiplicador de fuerzas"

Si el 7 de diciembre del 2011 el chalaco Fernando Ramos Solano hubiera sido víctima involuntaria del enfrentamiento entre los “Feroces de Atahualpa” y los “Malditos de Castilla”, habría sido noticia principal en algunos noticieros y diarios, y el titular hubiera sido: “Anciano invidente es baleado en la puerta de su casa”.

Sin embargo, por suerte, este hecho no sucedió. Pero sí es cierto que Fernando tiene 63 años, es invidente y que su madre y sus hermanos aún viven en el barrio donde él nació, el jirón Antonio Miro Quesada (antes Junín), en el cruce con Atahualpa, Callao.

Pero Fernando sí debió ser noticia principal de todos los medios de comunicación ese día. Ganó el primer puesto en el X Concurso Nacional de Invenciones, organizado por el Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (Indecopi). Con el “Sistema multiplicador de fuerzas”, había vencido a los más de 100 inventos que se presentaron, un aparato que, según él, revolucionará el uso de la energía, porque con el motor con que se mueve un auto, adaptando su invento, se moverá hasta un barco.

Aquella mañana del 7 de diciembre, en el local de Indecopi, los equipos científicos de las universidades Católica y San Martín se miraban como diciendo, “hoy te gano” y grande fue su sorpresa cuando el jurado anunció que ambas universidades habían empatado el segundo lugar y que el ganador absoluto en el rubro de “persona jurídica” era la empresa “Sixto Ramos Granados SAC”, una pequeña empresa familiar formada por tres hermanos en homenaje a su padre. Y que junto con los familiares presentes gritaron a todo pulmón ¡Chim Pum, Callao!, llorando y abrazándose de emoción.

Se reconocía así el esfuerzo de Fernando Ramos, quien desde su época de estudiante en la Escuela Nacional de Ingeniería Técnica, había soñado con semejante proyecto. Sin embargo, no fue hasta que empezó a quedar ciego que inició la concreción de esta idea. Para ello contó con el apoyo incondicional de su hermano Marcos, quien trabajaba en una avícola en el norte chico, y de Charo, doctora en Educación y maestra en ejercicio. Ambos respaldaron económicamente durante todos estos años el sueño de su hermano mayor.

Pero necesitaba la vista y las manos para probar su teoría y cristalizar el proyecto y eso lo puso Guillermo, el tercero de sus once hijos, quien solo había estudiado un par de ciclos de diseño. Pero como ellos lo dicen: “el talento está en los genes” y el hijo supo captar bien la idea del padre y culminar el invento. Como premio recibió un trofeo otorgado por la Organización mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y el financiamiento de la solicitud de patente en el Perú y en el extranjero.

En ese mismo concurso, el médico Oscar Patiño Melgar, ganó en la categoría “persona natural” por inventar una “cánula para traqueotomía” que hace posible realizar ese procedimiento médico de manera menos invasiva y sin dañar las vías respiratorias. El obtuvo medalla de oro de la OMPI y el financiamiento completo para participar en la 40° Feria Internacional de Inventos en Ginebra, Suiza, en abril de este año.



Rumbo a Ginebra 

A comienzos de abril, se comunicaron con la familia para invitarlos a participar en la 40° Feria. La OMPI asumiría todos los gastos de Fernando, pero producto de una serie de descoordinaciones, nadie les dijo que el inventor era ciego y que debía ir con un acompañante. Hilda Paz, su esposa, con apoyo de sus amigos, empieza una campaña para conseguir un pasaje para que el hijo que lo ayudó a realizar su sueño lo acompañe a Ginebra.

Fernando viajó solo. Y se perdió por unas horas en el transbordo de Amsterdam a Ginebra, viajando de emergencia en la cabina del piloto en el siguiente vuelo. Guillermo pudo viajar a los dos días gracias al apoyo de la Fundación Telefónica que al enterarse del caso colaboró con su pasaje. Su hijo se fue llevando el prototipo del invento, que de haber estado en exposición desde el primer día le hubiera garantizado el puntaje necesario para obtener el primer puesto.

Es meritorio el tercer lugar de ellos, quienes fueron los únicos representantes de América en la Clase A (Mecánica-Motores-Maquinaria-Herramientas-Procesos Industriales-Metalurgia). Compitieron con inventores de Rusia, China, Alemania y de otras decenas de países de Europa y Asia, quienes contaban con la infraestructura y la publicidad requerida para este tipo de eventos.

El otro representante peruano, el médico Oscar Patiño, con su “Cánula de traqueotomía”, logró la medalla de oro, en la categoría Clase M (Medicina-Cirugía-Higiene-Ortopedia-Equipos para minusválidos).

Entre la solidaridad y el infortunio 

Cuando tenía 16 años a Fernando lo quisieron llevar a Europa, una empresa le había realizado un test intelectual que lo demostraba como un creador con mucho potencial. Su madre no quiso, que su hijo “El cabezón”, como lo llaman cariñosamente, se fuera tan pequeño de su lado. A lo largo de su vida ayudó a muchos amigos empresarios a mejorar sus máquinas de trabajo sin ningún interés económico. En una oportunidad lo visitó un narco quien le propuso que le fabrique una máquina a cambio de una maleta llena de dólares, su rechazo fue inmediato. A pesar de sus estrecheces económicas, Fernando siempre ha mantenido su independencia y sus profundas convicciones sociales.

“Quiero que mis creaciones sirvan para mejorar la vida de los demás”, dice con esa sonrisa tranquila que sabe regalar. ¿Cuál es tú sueño ahora?, le pregunto. El de siempre, que este invento me permita crear la fábrica de fábricas, es decir ayudar a todas las personas que puedan inventar cosas para hacer un mundo más justo y humano.

Cuando empezó a perder la visión por soldar muchas veces sin protección, no se derrumbó y con su permanente optimismo dijo que ahora tendría el tiempo para realizar sus sueños de inventor. El Sistema multiplicador de fuerza, es el primero. Nos garantiza que en su mente ya hay otros dando vueltas.

Hace dos años, su hermano Marcos, uno de los soportes de la empresa familiar, tuvo que ser operado del cerebro y ya no pudo seguir trabajando. Por ello, Fernando y su hijo redoblaron esfuerzos para concluir su genial obra y lo consiguieron.

Ahora la empresa “Sixto Ramos Granados SAC”, espera que Indecopi le otorgue la patente para empezar a comercializar el invento, sin que les roben su creación. Lamentablemente el proceso dura varios años y ellos siguen esperando.

“El hombre es un creador por excelencia”
Fernando Ramos

Tomado:

De La Primera

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Los grandes problemas de la física teórica actual

Hace tiempo que llevo barajando escribir un post sobre la Teoría de Cuerdas, que considero es un tema muy interesante desde el punto de vista sociológico. Como preludio a ese grandioso post (XD) he decidido escribir otro antes explicando cuales son los temas candentes en física que a todos nos gustaría resolver.

La lista es muy similar a la que hay en el libro The Trouble with Physics, de Lee Smolin. Imagino que habrá más en otros libros.

1. El problema de la unificación

Antes de empezar con la teoría en si veamos para que se creo. Obviamente las teorías científicas no salen de la nada, se crean para responder a algún problema. Y el problema en cuestión aquí es la unificación de la Física Cuántica y la Relatividad.

Por unificación se entiende cuando hay dos teorías que explican fenómenos en apariencia diferente y a alguien se le ocurre la manera de englobarlo todo en una sola teoría. Esto a priori podría parecer un simple capricho, pero no lo es en absoluto. Al unificar dos teorías se pueden descubrir nuevos fenómenos que antes no nos imaginábamos que ocurrieran, nuevos métodos y predicciones.

Como ejemplo de unificación tenemos el caso de Faraday y Maxwell. Gracias a estos genios, dos fenómenos que aparentemente eran diferente, la electricidad y el magnetismo quedaron unificados en la Teoría Electromagnética. Esta nueva teoría quedó recogida en las famosas Ecuaciones de Maxwell, que describen el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos y como interaccionan entre sí. Esta teoría proporcionó un maravilloso método de cálculo para los fenómenos electromagnéticos, pero también predijo nuevos fenómenos, como la existencia de ondas electromagnéticas como la luz, pero que no podían ser vistas.

Está claro que una teoría unificadora es siempre algo muy interesante, entonces la pregunta es ¿qué queda por unificar? Básicamente las dos principales teorías de la física actual, la Física Cuántica y la Relatividad General. Estas dos teorías están consideradas las más acertadas dentro de la física. La cuántica estudia los objetos muy pequeños, como átomos, moléculas o partículas. La Relatividad, por su parte, estudia la gravedad, que sólo juega un papel relevante en objetos muy grandes, como la tierra o el sol. Cada una por su lado funcionan perfectamente y no ha habido aún ningún experimento u observación que las contradiga, el problema es que se basan en principios muy diferentes y difíciles de conciliar. La física cuántica trata el tiempo y el espacio como factores externos a la teoría, mientras que en relatividad son variables de la misma.

La pregunta ahora es: ¿Es esto un problema? Ya que la física cuántica trata las cosas muy pequeñas y la relatividad las cosas muy grandes, ¿no sería más sencillo dejarlas cada una en su campo? Por un lado esa podría ser una solución, pero los científicos somos muy curiosos y no nos convence. Por un lado ya he dicho que una teoría nueva nos podría descubrir nuevos fenómenos útiles para el ser humano. Desde un punto de vista más intelectual está el problema siguiente: las cosas muy grandes están compuestas de cosas muy pequeñas, así que la teoría que las describa debería ser la misma.

2. El problema de la medida

Como ya he dicho antes la Física Cuántica está considerada la mejor teoría científica de la humanidad. Su rango de acción es inmenso (desde las partículas elementales como el electrón, hasta los complejos fotosintéticos), no hay un solo resultado experimental que la contradiga y muchas cosas que se fabrican hoy en día es gracias a ella (cómo los láseres o los ordenadores). Sin embargo aún tiene una pequeña pega.

El problema es que como ya expliqué en el post sobre la coherencia, los sistemas cuánticos pueden estar en varios estados al mismo tiempo. La evolución de estos sistemas viene dada por la archifamosa Ecuación de Schrödinger (no hace falta entenderla, sólo saber que existe)

Sin embargo cuando miramos al sistema no lo vemos en múltiples estados, lo vemos en uno sólo. ¿Cómo puede ser eso? Eso ocurre porque la misma física cuántica dice que al medir el estado encontraremos sólo uno de los estados con una cierta probabilidad. El problema ahora es ¿cuándo el sistema evoluciona mediante la ecuación de Schrödinger y cuándo no? La respuesta es que si está aislado lo hace mediante la ecuación y si algo lo mide pasa a estar en un sólo estado.

El problema radica en la definición de "medir". Si un sistema cuántico evoluciona mediante la ecuación de Schrödinger cuando está aislado y yo considero la suma "sistema+aparato de medir" como un sistema en sí, debería evolucionar también mediante la ecuación, y eso no es lo que observamos. Esto ha dado muchos quebraderos de cabeza, como El Amigo de Wigner. También han surgido diferentes intentos de resolverlo, como la Interpretación de Muchos Mundos, que está a camino de la filosofía y la ciencia-ficción, o la interpretación de Zurek, reflejada en su libro Quantum Theory and Measurement.

En mi opinión el tema sigue aún abierto y es uno de los más importantes del momento.

3. Unificación de las fuerzas

En el universo hay cuatro fuerzas, que sepamos, la fuerza electromagnética, la interacción débil , la interacción fuerte y la gravedad. Como ya de ha mencionado la fuerza eléctrica y la magnética fueron consideradas cosas diferentes hasta que Maxwell las unificó, algo así se espera que pueda ocurrir con todas las fuerzas.

Ya hay bastantes indicios de que a ciertas energías la interacción débil se unifica con la electromagnética, formando lo que llamamos la interacción electrodébil, sin embargo las otras aún se resisten. Mencionar que la unificación de la gravedad con el electromagnetismo era el sueño de Einstein que no consiguió ver cumplido. Al igual que con la unificación de la física cuántica y la relatividad, esto también daría lugar a un marco nuevo donde estudiar nuevos fenómenos.

4. Cálculo de las constantes fundamentales del Universo

Todas las teorías existentes tienen unas determinadas variables que sólo se pueden calcular en el laboratorio. Ejemplos son la velocidad de la luz en el vacío, la masa de los electrones o la constante de Planck. Las teorías realmente no son muy útiles si no les añadimos esa información extra que nos permite comenzar a calcular cosas. La cuestión es ¿por qué son cómo son?

Hasta el momento no hay ningún método de calcular estas constantes, pero cada vez van siendo menos. A medida que surgen nuevas teorías se establecen relaciones entre unas constantes y otras, ahorrando así el tener que calcularlas todas. Sin embargo desde un punto de vista puramente fundamental la pregunta sigue abierta. Lo deseable sería poder tener una teoría que nos diera todos esos valores sin necesidad de calcularlos experimentalmente, pero hasta el momento no hay mucho.

5. La masa y energía oscura

Por último un problema cosmológico. Si queremos calcular la masa que hay en las galaxias tenemos dos maneras diferentes. La primera es simplemente mirar con los telescopios, calcular el brillo de lo que vemos y a partir de ahí calcular la masa. La segunda manera es un poco más complicada, según las leyes de Newton o la Relatividad, podemos calcular la masa a partir del movimiento de las estrellas de la galaxia. Con esto podemos hacer un gráfico de la velocidad de las estrellas a medida que te alejas del centro de la galaxia y comparar. El resultado, pues que no coincide, de ahí el problema

Fuente: Wikipedia

¿Cuál es la solución propuesta a este problema? La principal es la existencia de una materia que no podemos ver porque no interacciona con la luz, a esta hipotética materia se la denomina Materia Oscura. Hay muchos intentos actualmente para detectar esta materia oscura, pero hasta ahora no hay ningún resultado definitivo. También hay otras teorías alternativas, de las cuales la más famosa es la Teoría MOND, sin embargo la más aceptada es la materia oscura.

Por otro lado gracias a las observaciones del telescopio Hubble se llegó a un resultado impresionante. Como ya era sabido entonces el universo se expande, como descubrió el mismo Hubble, y era de esperar que la gravedad iría frenando esa expansión lentamente, sin embargo el telescopio espacial dio un resultado sorprendente, el universo se acelera. La solución propuesta actualmente es similar a la de la materia oscura, la existencia de una energía oscura que introducida en las ecuaciones de Einstein de la gravedad dan lugar a esta reaceleración.

Una pregunta lógica sería ¿y no podría ser un simple error de cálculo? Obviamente cuando se analizan las cantidades de materia y la aceleración del universo hay un margen de error, sin embargo los resultados son concluyentes: la mayoría del universo debe estar compuesto por materia y energía oscura.

Fuente: Wikipedia

La cuestión seguirá abierta hasta que se detecte de alguna manera esta materia y energía oscura, o hasta que alguien invente una nueva teoría que no las necesite. Por el momento no está zanjada la cuestión.

Así que esto es todo, estas son en mi opinión las preguntas más interesantes de la física actual. Ahora resolverlas no es tan fácil como escribir sobre ellas, me temo. Si os animáis ahí están para todos.

Tomado de:

Manzanas entrelazadas