¿Por qué si usted y una araña se caen del techo a ella no le pasa nada?

El gel balístico es gelatina como la que nos comemos pero más densa.

¿Por qué las arañas y moscas pueden caminar por las paredes?

La respuesta se encuentra en la física y quien la descifró fue Galileo Galieli, el mismo que insistió en que la Tierra giraba alrededor del Sol.

• Compruebe que una araña puede ser más fuerte que usted

Se llama la Ley de la caída libre de cuerpos y, como suele suceder, es más fácil y divertido entenderla por medio de un experimento.

En éste, el científico Mark Miodownik muestra cómo hacer gel balístico, el que usa la policía para examinar el impacto de las armas de fuego pues se asemeja al tejido humano vivo.

Con la ayuda de ese gel, usted podrá comprobar que el tamaño importa cuando se trata de sobrevivir a una caída.

Qué se necesita

Dos jarras medidoras de 1 litro
Un tazón o balde grande
Un tazón pequeño, como los de comer cereal
Un tazón grande, como los de servir ensalada
200 gramos de gelatina
Aceite de cocinar
Cuchara
Nevera
Dónde hervir agua
Un lugar en el que se pueda tirar desde lo alto gel balístico sin causar problemas

Cómo se hace

Tenga mucho cuidado con el agua hirviendo y asegúrese de que la gelatina no le caiga a nadie ni nada cuando la suelte.

La gelatina toma 15 horas en cuajar.

Eche 900ml de agua caliente en una jarra medidora y agréguele 100g de gelatina. Repita el proceso en la otra jarra medidora.

Revuelva la mezcla en ambas jarras con cuidado, para que no le entren burbujas de aire.

Cuando la gelatina esté bien disuelta, meta las jarras en la nevera y déjelas ahí durante tres horas.

Sáque las jarras de la nevera y póngalas en un tazón con agua recién hervida durante 10 minutos. Revuelva con cuidado hasta que la gelatina esté completamente líquida.

Engrase los tazones que usará como moldes -el pequeño y el grande- para que no se les pegue la gelatina cuando se enfríe.

Vierta lentamente unos 450ml de la gelatina líquida en el molde pequeño y 1.350ml en el grande. Métalos en la nevera y déjelos 12 horas.

Cuando saque la gelatina de la nevera, deben estar elásticas pero firmes.

Desenmolde y...

...tras asegurarse de que no hay nada ni nadie abajo, deje caer las dos gelatinas desde un lugar alto a una superficie dura.

Si sale bien el experimento verá que mientras la gelatina pequeña está entera, la grande habrá sufrido por la caída.

El experimento ilustra la ley cuadrático-cúbica, un principio matemático que ayuda a entender desde por qué no se puede construir una escalera para llegar al cielo hasta por qué King Kong no habría podido caminar en tierra, mientras que las ballenas nadan graciosas en el mar.

Ahora sí: la ley de caída libre de los cuerpos

Animales relativamente grandes como nosotros son propensos a sufrir lesiones graves al caer desde una gran altura. Sin embargo, un animal más pequeño sale ileso.

Esto se debe a una relación fundamental en la naturaleza, descubierta por Galileo, que establece que cuando el ancho de un cuerpo se duplica, el área de superficie se multiplica al cuadrado y el volumen, al cubo.

Así, algo que es 10 veces más ancho, tiene 100 veces el área de superficie, pero 1.000 veces el volumen. Y a medida que el volumen aumenta, también lo hace la masa en proporción.

Esto significa que cuanto mayor sea el objeto, menor será es la relación de superficie a volumen.
Por lo tanto, los seres humanos se rigen por fuerzas gravitacionales, ya que nuestra superficie es relativamente pequeña en comparación con el volumen.

En el caso de los animales muy pequeños, la gravedad es insignificante, pues tienen una gran relación de superficie a volumen.

Viven en un mundo dominado por las fuerzas de superficie, como la fricción y la adhesión, que superan la fuerza relativamente débil de la gravedad.

Eso explica por qué las arañas y moscas pueden trepar por las paredes.

Fuente:

BBC Ciencia

Clasificación de los seres vivos (por fuente de energía, fuente de carbono y por necesidad de oxígeno)

1. INTRODUCCIÓN

Existen diversas clasificaciones para organizar la materia “viva”. Una de las más básicas y fundamentales consiste en clasificar los organismos en función de su fuente de energía, de su fuente de carbono y de su necesidad o no de oxígeno. A continuación analizaremos cada una de ellas y al final del artículo, a modo de resumen, podrán encontrar una tabla esquemática que resume muy brevemente cada una de las clasificaciones.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (FUENTE ENERGÉTICA)

• Fotótrofos: organismos cuya fuente energética es la LUZ.
• Quimiótrofos: organismos cuya fuente energética se deriva de COMPUESTOS QUÍMICOS.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (OBTENCIÓN DE CARBONO)

• Autótrofos: organismos cuya fuente de carbono la obtienen del CO2 del ambiente.
• Heterótrofos: organismos cuya fuente de carbono la obtienen de otros COMPUESTOS ORGÁNICOS.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (NECESIDAD DE OXÍGENO)

• Aerobios estrictos: organismos que dependen del oxígeno, pero que no pueden sobrevivir a altas concentraciones de este.
• Anaerobios estrictos: organismos que no pueden sobrevivir o desarrollarse en presencia de oxígeno.
• Anaerobios facultativos: organismos que pueden desarrollarse y sobrevivir tanto en ausencia como en presencia de oxígeno.

5. ANEXO

 

Tabla 1. Clasificación de los seres vivos en función de su fuente energética, de carbono y de su necesidad de oxígeno

Fuente:

Saber Práctico

Experimentos: Cómo hacer un líquido que es sólido

Tire una piedra al agua y, como la mayoría de los líquidos, salpicará por todas partes. Pero algunos fluidos, como la arena movediza, actúan de diferentes maneras dependiendo de la fuerza se les aplica.

Son conocidos como los fluidos no newtonianos y tienen unas propiedades muy inusuales.

Para que usted mismo lo compruebe, el científico Mark Miodownik le mostró a la BBC un experimento que se puede hacer en casa.
Siga estas simples instrucciones paso a paso:

Lo que necesita:

Un tazón grande
Una jarra medidora
Almidón de maíz (450g/16oz)
Agua (475g/16fl oz)
Cuchara
Una bolsa plástica transparente con cierre
Un huevo
Guantes de plástico desechables (opcional)
¡Asegúrese de ponerse un delantal para no ensuciarse!

Para saber cómo hacerlo visite BBC Ciencia

¿Cuál es la mejor manera de desempañar el espejo?

Un espejo se empaña porque el vidrio tiene una capacidad calorífica específica mucho más alta que el aire: en otras palabras, el agua caliente de la ducha calienta el aire que le rodea más rápido que el vidrio del espejo.

Cuando el vapor de agua de la ducha llega al vidrio, se enfría y se condensa.

Pero la tensión de la superficie del agua hace que se formen gotas diminutas que crean miles de lentes, los cuales refractan la luz y lo que se ve es un borrón gris homogéneo.

Si le echa aire caliente con un secador de pelo al espejo, el agua se evaporará y el vidrio se calentará evitando que se forme más condensación.

También puede evitar que el espejo se empañe frotando espuma de afeitar en el vidrio y brillándolo un poco, pero sin enjuagarlo. Eso deja una fina película de detergente que interfiere con la tensión de la superficie del agua de las gotas. Así, la condensación se forma como una película continua en vez de gotas, lo que impide que se empañe el espejo por una semana o más.

Fuente:

BBC Ciencia

Emisión de CO2 durante el compostaje: Indicador de la actividad biológica del compost

Como sabemos, durante el compostaje la materia orgánica experimenta una serie de transformaciones de origen microbiológico que dan lugar a un composts con una materia orgánica estabilizada. Esta transformación incluye la generación de calor, vapor de agua, algunos nutrientes y sobre todo, CO2 como producto final de esta degradación. Por esto, este compuesto es muy estudiado como indicador de la actividad biológica de un compost ya que cuanto mayor sea la emisión de CO2 en un compostaje, mayor será la actividad biológica y viceversa.

¿Cuándo se emite más CO2?

Pues como ya hemos comentado, hay una relación directa entre su emisión y la actividad biológica por lo que es normal un comportamiento como el recogido en la Figura (a). Así, podemos observar una mayor emisión de CO2 durante la etapa que coincide con la fase termófila (la de mayor actividad biológica medida por una temperatura mayor) en las primeras 10 semanas de compostaje. 

Un comportamiento similar podríamos esperar del metano (CH4), aunque hay varios factores que influyen mucho en su emisión como el tipo de residuo que se composta, la generación de condiciones de anoxia y la proliferación de los microorganismos “metanogénicos”. En nuestro caso particular, se observa también un comportamiento similar a la emisión de CO2, durante la etapa termófila. 

CO2 and CH4 are the main gases generated by microbial degradation of OM during composting. In Fig. 3, the surface gas fluxes of both gases are shown and compared to the OM degradation pattern in the five composting mixtures. The emission of CO2 showed a similar pattern in the five piles. The higher CO2 production occurred at the beginning of the process, mainly during the initial 10 wk of composting, characterized by high temperatures (Fig. 2) and consequently higher microbial activity. Afterwards, CO2 fluxes were markedly reduced to levels lower than 200 g C m2 d1, by the end of the thermophilic phase (17 wk), and then CO2 emissions slowly decreased during maturation down to levels lower than 10 g C m2 d1, reflecting the stability of the mature compost. CO2 production has been extensively used as a respirometric index to measure microbial activity (Barrena et al., 2006). The evolution of the CO2 emissions in the five piles reflected the high stability degree achieved by the mature composts, which was confirmed by the changes in the stability and maturity indices used to assess the composting process (Table 1).

La fuente:

Sánchez-Monedero, M., Serramiá, N., Civantos, C., Fernández-Hernández, A., & Roig, A. (2010). Greenhouse gas emissions during composting of two-phase olive mill wastes with different agroindustrial by-products Chemosphere, 81 (1), 18-25 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.07.022

Tomado de:

Compostando

Récord mundial: científicos alemanes detienen la luz durante un minuto

Las investigaciones dirigidas a crear un internet cuántico revelan cómo paralizar las partículas más rápidas del universo a voluntad.

Una memoria cuántica hecha a base de gas a alta temperatura / cqc2t

¿Se imagina porder correr más rápido que la luz sin apenas esfuerzo? Es algo imposible de acuerdo con las teorías físicas de Einstein, pero totalmente viable si se viaja al lugar adecuado. Para ganar a la luz en una carrera hay que ir al número 6 de la Hochschulstrasse, en Darmstadt, Alemania. Allí, en el laboratorio de física cuántica que dirige Thomas Halfmann, se puede ganar a la luz sin siquiera echar a correr, porque está paralizada. La semana pasada, Halfmann y el resto de su equipo en la Universidad Técnica de Darmstadt publicaron un estudio en el que describían cómo paralizar un rayo de luz durante un minuto: todo un récord mundial que casi multiplica por cuatro el anterior. El avance técnico, que se ha logrado usando rayos láser y superposición cuántica, es un importante paso hacia un nuevo sistema de comunicación basado en la luz que sería virtualmente imposible de hackear. En otras palabras, el internet ultraseguro que persiguen ejércitos, multinacionales y hasta casinos online.

Si el rayo de luz que Halfmann y su equipo han detenido hubiera seguido su marcha, habría recorrido unos 18 millones de kilómetros en un minuto, suficiente para dar 450 vueltas a la Tierra. El logro ha sido posible gracias a dos haces de luz láser, campos magnéticos y un cristal que se torna opaco o transparente cuando uno de los rayos lo atraviesa.

Los físicos creen que es posible establecer una especie de internet inhackeable que funcione con luz y en el que los mensajes vayan encriptados usando fotones. Cualquier intento de interferir en esos fotones destruiría la clave o el mensaje que transportan, lo que hace que la clave sea teóricamente inexpugnable. Pero para poder enviar mensajes con fotones a más de unos 200 kilómetros hacen falta repetidores pues si no la señal se pierde. El experimento de Halfmann, detallado en Physical Review Letters,  podría servir para construir un repetidor de luz o incluso una memoria informática que la guarde.

Dos lásers y un cristal cambiante

Hasta ahora, la técnica habitual para detener la luz era usar gases muy fríos para frenarla. Las propiedades ópticas de esos gases interfieren los fotones y permiten frenar la luz, que viaja a 300.000 kilómetros por segundo en el vacío, hasta los 17 metros por segundo, tal y como demostraron en 1999 físicos de la Universidad de Harvard. Dos años después lograron detenarla por completo durante fracciones de segundo. Este mismo año, otro equipo de EEUU logró el récord al retener la luz durante 16 segundos dentro de una nube de gas a unos 273 grados bajo cero, algo que ahora ha quedado totalmente pulverizado con la Transparencia Inducida Electromagnéticamente (EIT, en inglés) usada por Halfmann.

Lea el artículo completo en:

Materia

NeverWet: El líquido que repele al agua sale al mercado

¿Pero qué clase de brujería es esto? Esta fue la primera reacción que tuvimos allá por 2011, cuando vimos por primera vez en acción a NeverWet, el recubrimiento superhidrofóbico del laboratorio de Ross Nanotechnology. Ahora, con el producto refinado, han sacado un video con nuevas pruebas del líquido que repele al agua y mantiene tu ropa y superficies libres de manchas de todo tipo. Acaba de lanzarse al mercado a 20 dólares y no hace falta decir que queremos esto en nuestra ferretería favorita. Y ya, que estoy por pintar la casa.

La impermeabilidad actual se puede ver en práctica en revestimientos y en algunas vestimentas especiales, pero su efectividad tiene un margen de error que todavía sigue provocando viajes directos al lavarropas y llamados a fontaneros y albañiles. La versión futurística de la impermeabilidad está a pruebas desde 2011 (en realidad desde antes, pero este fue el año en el que vimos pruebas verdaderamente convincentes), con un desarrollo sostenido en una investigación que incluye nanotecnología de punta. Hace dos años, el laboratorio Ross nanotechnology se había presentado con 13 patentes a cuestas y en formato de aerosol, con el cual rociábamos al objeto y obteníamos una repelencia al agua digna de la ciencia ficción. Para el lanzamiento realizaron estas nuevas pruebas para convencernos de lo bien que funciona. 

Recordemos que NeverWet tenía cierta predisposición por proteger a las estructuras de acero de la humedad y la oxidación. La intención estaba orientada a proteger costosas máquinas de su exposición a la humedad y a diferentes sustancias propias de la labor industrial. Para esto existían varios tipos de pinturas y aceites en el mercado, pero Ross Technology Corp. optó por construir un modo más práctico y eficiente de proteger a los productos de acero que ellos mismos fabricaban como primer modelo de negocio.

En un artículo anterior publicado en Neoteo explicábamos el funcionamiento de esta manera: Según parece, cuando un líquido se deposita sobre un sólido hidrófilo las gotas se extienden completamente, con un ángulo de contacto muy cercano a cero grados. Cuando el material es menos hidrófilo este ángulo aumenta hasta unos 30 o 40 grados. Cuando el ángulo es mayor de 90 grados, la superficie es hidrófoba. Y en el caso del NeverWet, los ángulos alcanzan valore superiores a los 150 grados, evitando que la superficie se moje. Seguramente veremos este producto en las tiendas dentro de no mucho tiempo.

 

Ideal para cuando vas a... bueno, para todo.

En el vídeo se ve que se puede utilizar en varias superficies, pero los desarrolladores recomiendan que no se use en vidrios y transparencias, pues cuando el contenido del aerosol se seca deja un aspecto de “congelamiento”. Sin embargo, un representante de NeverWet dijo que hay una versión de secado rápido e invisible que está desarrollándose en estos momentos. También aclaró que si bien lo muestran en el vídeo como una posibilidad, se recomienda no pulverizar NeverWet sobre artículos electrónicos, pues no siempre se puede ser tan cuidadoso con el rociado y se podría dejar algún lugar sin tratamiento. Sin lugar a dudas, un producto que podría hacer historia.

Tomado de:

NeoTeo

Un espectacular vídeo: Estirando el acero como chicle

Aunque en el siglo XXXI construyan robots Bender para doblar vigas, nosotros tenemos que conformarnos con feas máquinas hidráulicas que, a pesar de no contar chistes de robopilinguis, también hacen su trabajo. Hoy os traigo una aplicación clásica de máquinas de este tipo a la caracterización de materiales: el ensayo de tracción.

Una de las propiedades más básicas de los materiales empleados en la construcción de edificios, máquinas o robots es su constante elástica (o módulo de Young). Básicamente, se trata de la constante de proporcionalidad entre fuerzas aplicadas y deformaciones en la misma dirección, como si cualquier material se tratase de un "muelle".

Ley de Hooke (Créditos)

En casi todos los cálculos habituales se asume que el material es lineal por lo que si se duplica la carga, se duplica la deformación. Pero ningún material es perfectamente lineal, sino que sólo lo parece hasta llegar a cierta tensión a partir de la cuál entra en fase plástica (las deformaciones son permanentes), si se trata de materiales dúctiles, o directamente se rompe si es un material frágil (como el hormigón).

Por tanto es importante ensayar cada material a tracción para caracterizar las distintas fases de su comportamiento en deformaciones. Precisamente eso es lo que muestra el vídeo que os traigo hoy, realizado para la asignatura Resistencia de Materiales de mi universidad. Espero que os guste:

El eje horizontal de la gráfica muestra el alargamiento en centímetros (cm) y el eje vertical la fuerza de tracción aplicada, en kilo Newtons (kN). Materiales como el hierro o el acero tienen siempre una curva aproximadamente similar a la obtenida (con diferencias cuantitativas según composición, calidad, temperatura, velocidad de cargado, etc.), donde las fases principales son las siguientes:

Distintas zonas de la deformación de un material dúctil (Créditos)

1. Zona elástica: Aquí es donde se cumple la proporcionalidad entre tensión y deformación. La pendiente de la recta es precisamente el módulo de Young del material.
2. Fluencia: En esta fase el material se alarga sin necesidad de tirar mucho más fuerte, ya que se producen reestructuraciones (permanentes) en su configuración interna. 
3. Endurecimiento por deformación.
4. Estricción: en un momento dado aparecerá un punto débil en la barra y la sección del material se irá reduciendo (haciéndose más estrecha). Es por eso que hace falta menos fuerza (la gráfica de fuerza baja) para seguir deformando el material: la tensión interna es cada vez mayor pero se aplica sobre una sección cada vez menor. Finalmente, la barra termina rompiéndose completamente y la fuerza cae a cero finalizando el ensayo.

Cuando se diseña la estructura de una máquina se dimensionan éstas para que nunca se entre el régimen de deformación plástico. En construcción, lo más fácil es diseñar edificios para que aguanten sismos aunque sea llegando a entrar en el régimen plástico, ya que se asume que después tendrán que ser demolidos.

Fuente:

Ciencia Explicada

¿Qué pasa cuando lanzas agua hirviendo a una calle a -41 ºC?

Creemos que si el agua está fría, tardará menos tiempo en congelarse si la ponemos en una ambiente gélido. Pero es justo al revés: el agua caliente se congela antes que el agua fría, gracias al llamado efecto Mpemba.

Para que se cumpla este efecto, el agua debe encontrarse al menos a 30º C de diferencia entre las temperaturas de ambos cuerpos. Podéis leer con más detalle acerca de este efecto en Cosas que no sabías sobre el agua: ni se congela a 0º ni hierve a los 100º.

Pero nada como un vídeo sobre lo que pasa cuando alguien lanza una olla llena de agua hirviendo a la calle, que se encuentra a -41 ºC. A continuación:

Fuente:

Xakata Ciencia

Nuevas pistas sobre la materia oscura

Un experimento de US$2.000 millones en la estación espacial emitió observaciones que podrían ser las primeras señales de la materia oscura, un misterioso componente del universo.

El Espectrómetro Magnético Alfa (AMS por sus siglas en inglés) que examina el cielo en busca de partículas de alta energía, o rayos cósmicos ha mandado evidencia de lo que puede ser materia oscura chocando consigo misma en lo que se conoce como "aniquilación".

Sin embargo, los científicos subrayan que todavía están muy lejos de obtener una descripción precisa de este misterioso componente cósmico.

"Podría tomar unos cuantos años más", le dijo a la BBC el portavoz adjunto AMS Roberto Battiston, profesor de física en la Universidad de Perugia (Italia).

La materia oscura representa la mayor parte de la masa en el Universo. No se puede ver directamente con los telescopios, pero los astrónomos saben que está ahí por los efectos gravitacionales que tiene sobre la materia que sí podemos ver.

Las galaxias, por ejemplo, no podrían girar de la forma en que lo hacen y mantener su forma sin la presencia de la materia oscura.

La búsqueda

El AMS - una máquina de partículas físicas llamada el "Space LHC", en referencia al Gran Colisionador de Hadrones en la Tierra - ha estado buscando algunas medidas indirectas de las propiedades de la materia oscura.

El aparato cuenta el número de electrones y sus homólogos de antimateria -conocidos como positrones- que caen sobre un conjunto de detectores.

La teoría sugiere que una lluvia de estas partículas se produce cuando las partículas de la materia oscura colisionan en algún lugar en el espacio y se destruyen mutuamente.

"Nos tomó 18 años hacer este experimento y queremos hacerlo con mucho cuidado"

Sam Ting, portavoz del proyecto

En un artículo publicado en la revista Physical Review Letters, el equipo del AMS reporta la observación de un ligero exceso de positrones en el recuento de positrones-electrones -un resultado esperado de las aniquilaciones de esa materia oscura.

El grupo también dijo que los positrones cayeron en el AMS de todas las direcciones en el cielo sin variación particular en el tiempo.

Esto es importante porque ubicaciones específicas o variaciones de tiempo en la señal podrían indicar una fuente más convencional para las partículas, tales como un pulsar (un tipo de estrella de neutrones) en lugar de la materia oscura.

El AMS llegó a la Estación Espacial Internacional en 2011. Cuanto más se extiendan los trabajos, mejores serán sus estadísticas y los científicos podrán ser más definitivos en sus declaraciones.

Pero el portavoz del proyecto, el profesor Sam Ting, dijo que los trabajos del AMS se llevarán a cabo con cautela.

"Nos tomó 18 años hacer este experimento y queremos hacerlo con mucho cuidado", dijo en un seminario en el Laboratorio Europeo de Física de las Partículas (CERN) en Ginebra.

"Vamos a publicar cosas cuando estamos absolutamente seguros".

La revista Physical Review Letters reporta el conteo de positrones-electrones en el rango de energía de 0,5 a 350 gigaelectronvoltios (GeV).

El comportamiento del exceso de positrones con este espectro de energía se ajusta a las expectativas de los investigadores. Sin embargo, la prueba definitiva sería ver el aumento en este radio y luego una caída dramática. Pero esto todavía tiene que ser observado.

"Por el momento, lo único que podemos decir es que las partículas (materia oscura) podrían tener una masa de varios cientos de gigaelectronvoltios, pero hay mucha incertidumbre", dijo Battiston.

(A modo de comparación, un protón, la partícula en el núcleo de cada átomo, tiene una masa de aproximadamente 1 GeV).

Misterios modernos

El AMS es sólo una de varias técnicas utilizadas por los investigadores para tratar de descubrir la naturaleza de la materia oscura.

Hay laboratorios en la Tierra que están tratando de hacer detecciones más directas como las partículas esquivas que pasan a través de los contenedores de elementos como el xenón o argón, que alberga la profundidad de la Tierra.

clic Vea: La búsqueda subterránea de materia oscura

La materia oscura representa la mayor parte de la masa en el Universo.

El Gran Colisionador de Hadrones también está implicado en esta cacería. Se espera que produzca partículas de materia oscura en su acelerador.

Una descripción exacta de este misterioso componente es ahora uno de los objetivos urgentes de la física moderna.

La materia normal, la materia que podemos ver con telescopios (todas las estrellas y galaxias), constituye sólo el 4,9% de la densidad de masa/energía del Universo.

La materia oscura es un componente mucho mayor, que representa el 26,8%. Esta cifra se elevó recientemente tras conocer los estudios del cosmos llevados a cabo por el telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea.

El valor es ahora casi un quinto más de lo que se creía en estimaciones anteriores.
La energía oscura es el componente que más contribuye a la densidad de masa/energía del Universo, un 68,3%.

La energía oscura es el nombre que se le da a la fuerza que se cree está acelerando la expansión del Universo. Sus características son aún más oscuras para la ciencia que la propia materia oscura.

Fuente:

BBC Ciencia

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Un hito en la búsqueda de materia oscura

Experimento AMS instalado en la Estación Espacial. | ESA

El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha logrado un hito en la investigacion de la materia oscura gracias a uno de sus experimentos -el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS)-, que ha medido en el espacio un exceso de positrones (anti-electrones) en el flujo de rayos cósmicos.

Los primeros resultados del AMS en poco más de un año de recolección de información se han presentado en un seminario del CERN y los responsables del experimento destacaron que se trata de la medición de positrones de rayos cósmicos más precisa que se ha realizado hasta ahora.

"En los próximos meses, seremos capaces de decir de manera concluyente si estos positrones son la señal de la material oscura o si tienen algún otro origen", afirmó el portavoz del AMS, Samuel Ting.

Los resultados sugieren que el AMS ha detectado un nuevo fenómeno, pero no está claro si los positrones provienen de una colisión de partículas de energía oscura, o de estrellas en nuestra galaxia que producen antimateria.

La materia oscura es uno de los mayores misterios de la física y representa un cuarto de la masa de energía del universo, pero hasta ahora ha sido imposible detectarla. La única manera de observarla ha sido de forma indirecta, a través de su interacción con la materia visible.

Detectores de partículas

El AMS está localizado en la Estación Espacial Internacional desde hace trece meses, periodo en el cual ha analizado 25.000 millones de rayos cósmicos primarios. Lo más importante es que de esa cantidad, unos 6.800 millones han sido identificados sin equívoco como electrones y su equivalente en la antimateria, los positrones.

El AMS es el espectrómetro más poderoso y sensible jamás enviado al espacio exterior y desde que empezó a funcionar ha medido un total de 30.000 millones de rayos cósmicos a energías que llegan a billones de electronvoltios.

El sofisticado instrumento está dotado de detectores de partículas que recogen e identifican las cargas cósmicas que pasan a través de él desde los lugares más recónditos del espacio, gracias al imán gigante y a la matriz de precisión con que cuenta.

Los rayos cósmicos están cargados con partículas de muy altas energías que penetran el espacio y el AMS está diseñado para poder estudiarlas antes de que interactúen con la atmósfera de la Tierra, lo que las altera.

La búsqueda de la materia oscura tiene lugar en varios experimentos paralelos, que se localizan en el espacio, así como en instrumentos localizados en laboratorios subterráneos, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que también ha sido desarrollado y es gestionado por el CERN.

Fuente:

El Mundo Ciencia

La Antimateria: Historia de una Búsqueda

Si ayer veíamos el accésit en la modalidad de Audiovisuales en el I Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) 2010, hoy os presento La Antimateria: Historia de una Búsqueda, que de los mismos autores, David Héctor Cabezas Jimeno y Natalia Ruiz Zelmanovitch, que fue distinguido con el primer premio en el III Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), Proyecto Consolider-Ingenio 2010.

El vídeo presenta un repaso somero acerca de lo que conocemos y lo que desconocemos acerca de la antimateria, narrando el viaje que ha realizado la investigación científica a fin de desentrañar sus secretos.

Vía |Xakata Ciencia

Mecánica de Fluidos: Presión

Mecánica de Fluidos - Tercera Parte

En el anterior capítulo del bloque hablamos sobre las diferencias entre los tres tipos de fluidos –líquidos, gases y plasmas–. También pusimos de manifiesto algo en lo que los esos tres estados se parecen: en el hecho de que, dado que pueden fluir, la interacción con ellos no se produce como si fueran un todo, sino sólo con la parte del fluido en contacto con cualquier otra cosa. Esa característica hace muy útil una magnitud fundamental en mecánica de fluidos, a la que nos dedicaremos hoy: la presión.

Sin embargo, como siempre, antes de entrar en faena detengámonos un momento para hablar sobre la respuesta al desafío planteado al final del anterior artículo.

Respuesta al Desafío 1 – Densidad

Cálculos aparte, recuerda que lo esencial es comparar los valores obtenidos con los que tienes más o menos asimilados –agua y aire, por ejemplo– para ver si tienen sentido y qué significan las densidades calculadas.
La bola de goma era fácil: un 80% de la densidad del agua, que es 1000 kg/m³, no es más que 800 kg/m³.
El anillo de oro requería simplemente buscar la densidad del oro –ya que no importa si es un anillo, un martillo o un bloque del tamaño de tu casa, la densidad del oro es la que es–: unos 19 300 kg/m³. Dicho de otro modo, casi veinte veces la densidad del agua –el oro es un metal muy pesado–.

En el caso del tornillo hacía falta emplear la fórmula que define la densidad: masa entre volumen. Además, era necesario utilizar unidades del Sistema Internacional para poder comparar con el resto –kilogramos y metros cúbicos–. El tornillo tenía una masa de 10 gramos, es decir, 10^-2 kg, y un volumen de 10^-6 m³. Dividiendo uno por el otro obtenemos su densidad, 10 000 kg/m³, diez veces la densidad del agua.

Finalmente, el trozo de madera tenía las unidades ya en el Sistema Internacional, de modo que no hacía falta más que dividir su masa –0,5 kg– entre su volumen –0,8 m³–: 0,625 kg/m³. Pero, ¡ah!, qué madera más curiosa, ¿no? Tiene menos densidad que el aire, lo cual es imposible. No olvides nunca que esto no son matemáticas, sino física — imagina resultados comparándolos con realidades que conoces para ver si la cosa encaja o no encaja.

Así, la ordenación que se nos pedía debería ser: madera imposible, bola de goma, tornillo y anillo.

De sólidos perfectos a otros menos sólidos

Como dijimos en la entrada anterior, la interacción con un fluido es, por su propia naturaleza, sólo con parte de él. De ahí que magnitudes muy útiles en otros campos de la mecánica, como la fuerza, no lo sean tanto aquí. Aunque parezca extraño, creo que la manera más fácil de verlo no es precisamente con fluidos sino con un sólido que no se comporte como uno ideal — de modo que hagamos el tránsito desde un sólido rígido de verdad a uno que no lo sea.

Imagina que tienes frente a ti un bloque de un sólido perfecto, cuyas partículas están unidas por fuerzas tan enormes que es imposible deformarlo ni tampoco destruirlo. Todas y cada una de las partículas que forman el sólido se mueven como un todo. La única manera de interaccionar con este cuerpo es, por tanto, con todas las partículas a la vez. Si ejerces una fuerza sobre él, por ejemplo, tal vez puedas moverlo y tal vez no, pero no podemos ir más allá de eso; de hecho, el comportamiento de este bloque es muy simple comparado con el de un fluido.

Pero imagina ahora que el cuerpo se “reblandece” hasta convertirse en una especie de escayola. Ahora la fuerza que puedas ejercer sobre él es importante, pero puedes lograr otras cosas además de empujarlo. Por ejemplo, si concentras una gran fuerza en la punta de un clavo, tal vez puedas perforar el bloque. La clave, claro está, es que ahora es posible mover unas partículas respecto a otras.

Así, si pones la punta de un clavo sobre la superficie del bloque y luego le das un golpe a la cabeza del clavo, es irrelevante lo que haya lejos del clavo: la interacción que nos importa es fundamentalmente la que hay entre la punta del clavo y las partículas del bloque en contacto con ella. ¿Ves como esto se va pareciendo a un fluido?

Pero ahora la fuerza ya no es lo único que importa: no es lo mismo que hagas una fuerza determinada sobre una punta de clavo muy afilada que sobre otra que no lo sea. Por lo tanto, a diferencia del caso del bloque sólido perfecto, la fuerza no es tan útil como antes para predecir el comportamiento del bloque. Otros ejemplos en los que esto sucede con sólidos no perfectos son la nieve, el barro, una pared de yeso, etc. Cuanto menos “sólido” sea el cuerpo, menos importante será la fuerza como magnitud única, ya que menos interaccionamos con el cuerpo en su conjunto y más con las partes de él que tocamos.

Resulta entonces muy útil introducir un concepto nuevo que describe justo lo que necesitamos: no la fuerza total ejercida sobre algo, sino algo así como la fuerza que corresponde a cada partícula del cuerpo, ya que las interacciones que nos interesan no son entre cuerpos completos, sino entre partes en contacto. Y ese concepto es precisamente el de presión.

Concepto de presión

Como solemos hacer, permite primero que te dé la definición estricta de presión para luego hablar sobre lo que significa realmente.

La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie.

Hagamos entonces algo también muy común en estos bloques: una analogía absurda. Imagina, paciente y estimado lector, que en una habitación hay un grupo de gente. Se trata de cien personas cuyos lazos de unión son intensísimos: tanto que nunca jamás hacen algo por su cuenta, sino que actúan todos a la vez o no actúan en absoluto. Se trataría de algo análogo al sólido perfecto de antes.

Si quieres modificar el comportamiento de este grupo de gente, por lo tanto, no tienes más remedio que hacerlo en grupo. Supongamos que deseas, por ejemplo, que trabajen para ti haciendo algo. El problema estaría entonces en que no puedes modificar el comportamiento de uno solo, sino únicamente de todos a la vez; así, si cada uno está dispuesto a trabajar por 100€, te costaría nada menos que 10 000€ hacer que trabajaran, pues debes compensar a los cien para que actúen.

Como puedes ver, para predecir el comportamiento de este grupo la única magnitud relevante sobre lo que haces es el dinero total que empleas: en el caso del sólido perfecto, la fuerza con la que empujas el bloque rígido. Pero supongamos que la situación es distinta.

Hay un segundo grupo de personas menos ligadas unas a otras: cada una hace un poco lo que le da la gana. El comportamiento del grupo ya no es común. Puedes, por ejemplo, emplear una cantidad de dinero pero no para todo el grupo, sino sólo para unos cuantos — de modo que algunos actúen de una manera y otros de otra. Por ejemplo, puedes emplear 500€ para intentar que trabajen para ti.

Pero ¿basta con saber la cantidad de dinero que empleas? No. Cuando el comportamiento de un grupo –o de un cuerpo– no es tan simple como antes, hace falta más información. Ahora no tienes por qué interaccionar con todo el grupo, sino sólo con parte, y eso determina lo que sucederá en el futuro. Lo importante no es el dinero total que empleas –la fuerza con la que empujas– sino otra cosa que merece su propio párrafo.

Lo importante es el dinero que corresponde a cada miembro del grupo. En términos físicos, lo importante es la fuerza por unidad de superficie, es decir, la presión.

Por ejemplo, podrías emplear esos 500€ para convencer a cincuenta miembros del grupo de que trabajasen, pero naturalmente se negarían, ya que a cada uno –y recordemos que estos tipos son individualistas y lo que les importa es lo que les toca a ellos– le corresponderían 10€. Sin embargo, si ofreces ese dinero sólo a cuatro de ellos cada uno recibiría 125€, con lo que trabajarán gustosos.

La primera magnitud –el dinero que empleas– es el análogo a la fuerza. Por ejemplo, al intentar clavar un clavo en una pared de yeso, se trata de la fuerza con la que golpeas el clavo. Naturalmente, a más fuerza en el golpe mayor probabilidad de conseguir clavar el clavo, pero hace falta saber algo más.

La segunda magnitud –el número de miembros del grupo a los que ofreces ese dinero– es el análogo a la superficie en la que repartes esa fuerza. En el caso del clavo, la interacción es clavo-pared, luego se trataría del área de contacto entre la punta del clavo y la pared. Evidentemente, a menor número de miembros del grupo a los que ofrezcas el dinero –a menor superficie de contacto– más le toca a cada uno. Y lo que importa es el dinero por persona, es decir, la fuerza por unidad de superficie: la presión.


 
Minimización de la presión: raquetas de nieve (Burtonpe/Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0).

En este ejemplo nuestro propósito era modificar el comportamiento, clavar el clavo, pero a veces queremos justo lo contrario. Por ejemplo, si tienes que caminar sobre una superficie cubierta de una espesa capa de barro, no quieres hundirte en ella. Por lo tanto, lo que deseas es minimizar la presión: ejercer una fuerza lo más pequeña posible por una parte y repartirla sobre una superficie lo más grande posible por otra. Tal vez puedas controlar ambas magnitudes, tal vez sólo una –por ejemplo, si quieres caminar sobre la nieve y no estás dispuesto a adelgazar–, pero conociendo el efecto de la relación entre ambas puedes adaptarte mejor al mundo que te rodea.

Unidad de presión – El pascal

Dado que la presión es la fuerza por unidad de superficie y ambas magnitudes tienen sus propias unidades, las de la presión son unidades derivadas: vienen dadas al dividir las unidades de fuerza y las de área. La fuerza se mide en newtons (N) en honor al ínclito Sir Isaac Newton, y la superficie se mide en metros cuadrados (m²), con lo que la presión se mide en newtons por cada metro cuadrado (N/m²).

Sin embargo, esto es más soso que yo –que ya es decir–, con lo que en 1971 le dimos un nombre propio a esta unidad. Dado que uno de los padres de la mecánica de fluidos en general y de la presión de fluidos en particular es el francés Blaise Pascal, el N/m² recibió precisamente su nombre:

Un pascal (Pa) es la presión correspondiente a una fuerza de un newton repartida sobre una superficie de un metro cuadrado.

De modo que lo mismo da decir quinientos pascales (500 Pa) que quinientos newtons por cada metro cuadrado (500 N/m²). Pero ¿eso es mucho o poco? Como siempre, nos hace falta comparar estos números con otros que podamos hacer asimilables a nuestro sentido común. Para ello tendrás que creerme, ya que no vamos a estudiar aquí en profundidad las unidades de fuerza (eso lo hicimos en un bloque diferente que no es necesario para entender éste).

El peso de un objeto de 100 gramos de masa es más o menos de 1 newton. Si repartimos esa fuerza sobre una superficie cuadrada de 1 metro de lado, la presión resultante sería justo de un pascal: un newton sobre un metro cuadrado. Sin embargo, eso puede no decirte nada, de modo que utilicemos un ejemplo diferente pero equivalente a éste.

Si en vez de 1 N y 1 m² utilizásemos 0,5 N y 0,5 m², el resultado sería exactamente igual que antes: medio newton sobre medio metro cuadrado es la misma presión que un newton sobre un metro cuadrado. De modo que podemos tomar algo como un billete (cuyo peso es alrededor de 0,01 N) y depositarlo sobre una mesa. El peso del billete se reparte sobre la superficie del propio billete, que es alrededor de 0,01 m², con lo que la presión vuelve a ser la misma: 0,01 N sobre 0,01 m², es decir, 1 Pa.


 
Una presión aproximada de un pascal.

Así, para asimilar la magnitud del pascal puedes imaginar lo siguiente: un pascal es la presión que ejerce un billete sobre una mesa. Como puedes comprender, se trata de una unidad minúscula — pero recuerda que no la hemos elegido, debe necesariamente valer lo que vale para que el Sistema Internacional sea coherente, ya que es una unidad derivada de otras.

¡Ojo! Peso ≠ Presión

El ejemplo del billete tiene un peligro: que al mirarlo pienses que la razón de que su presión sobre la mesa sea muy pequeña es que el billete pesa muy poco. Recuerda siempre que la presión depende de dos cosas diferentes: fuerza (en este caso, el peso del billete) y superficie (en este caso, la del propio billete ya que es donde presiona contra la mesa).

Las buenas noticias son que es muy fácil librarse de esa falsa idea pensando en lo siguiente: como vimos antes, 0,01 N sobre 0,01 m² es exactamente la misma presión que 1 N sobre 1 m². Así, en vez de imaginar un billete sobre la mesa, imagina cien billetes idénticos sobre la mesa, uno al lado del otro. El peso total es de 1 N, la superficie total es la de cien billetes, es decir, 1 m².

La presión sigue siendo de 1 Pa, exactamente la misma que la que ejercía un solo billete.

La clave de la cuestión, claro, es que si usamos más de un billete aumentamos el peso, pero también aumentamos la superficie de manera proporcional, con lo que realmente no cambia nada respecto a la presión sobre la mesa. Y entender eso es básicamente entender el concepto de presión: podríamos poner cien millones de billetes uno al lado del otro y la presión sería la misma que la que hace un solo billete.

Sí, soy pesado y no me importa serlo: la presión es la relación entre fuerza y superficie, de modo que un objeto muy pesado puede ejercer una presión muy pequeña o viceversa. Peso y presión no son lo mismo.

Sin embargo, la consecuencia inmediata del pequeño tamaño de 1 Pa es que muy a menudo utilizamos múltiplos de esta unidad. Un kilopascal es el equivalente a mil pascales (1 kPa = 1 000 Pa), un megapascal el equivalente a un millón de pascales (1 MPa = 1 000 000 Pa), etcétera. Desgraciadamente, dependiendo de dónde y cuándo a veces se utilizan también otras unidades que no son del SI como las atmósferas y los milibares, pero de ellos hablaremos en su momento.

Presión en líquidos

La manera más fácil de comprender el concepto de presión, en mi opinión, es hacerlo utilizando sólidos apoyados sobre algo, como acabamos de hacer. Sin embargo, como hemos visto en el capítulo anterior, los sólidos y los fluidos no se comportan igual debido a la capacidad de fluir de unos y la ausencia de esa capacidad en los otros. Como siempre, un ejemplo tonto es la mejor manera de ver esta diferencia.
Imagina un objeto con un peso de 100 N (que, con la gravedad terrestre, es el peso aproximado de un objeto de 10 kg), apoyado sobre una mesa. ¿Qué presión ejercerá?

A estas alturas estoy seguro de que estás levantando una ceja: hombre, depende, responderás. ¿Cómo de grande es la superficie en la que se apoya ese peso? Y tendrías razón, por supuesto. Si el objeto es un martillo, no sería lo mismo depositarlo sobre la mesa apoyado horizontalmente, de modo que el mango repose sobre la mesa a lo largo, que hacerlo de manera que la cabeza del martillo sea el único contacto con la mesa. En el primer caso la superficie es mayor que en el segundo, luego la presión será menor.

Pero ¿y si el objeto no fuera sólido, sino un fluido? Entonces no sería tan fácil controlar esa superficie de contacto. Si no encerrásemos el fluido en un recipiente, se desparramaría por toda la mesa –y, si fuera un gas, por toda la habitación–. El comportamiento de los fluidos, una vez más, es más complejo que el de los sólidos.

Un líquido, si tiene suficiente espacio para fluir y desparramarse tanto como sea necesario, siempre terminará formando una película infinitamente fina (con un límite tan extremo que, en lo que respecta a este bloque, podemos considerar cero). El propio peso del líquido tiende a llevarlo hacia el suelo y, dado que las partículas no ocupan posiciones fijas, todas ellas terminarán contra el suelo. Puedes imaginarlo así: si viertes agua sobre el suelo con una jarra, el agua forma un charco sobre el suelo. Si el agua fuera un fluido perfecto, ese charco sería infinitamente fino y extenso.

Por tanto, en esas condiciones ideales –un fluido perfecto y una superficie tan grande como sea necesaria– la presión que ejerce el líquido al final será cero, independientemente de la cantidad de líquido, ya que se habrá esparcido infinitamente. Podríamos decir –horrible afirmación, pero si te ayuda bienvenida sea– que cada parte del líquido tienden a ocupar el lugar más bajo posible, de modo que el grosor final sea cero y la presión también lo sea.

Si evitamos que esto suceda, por ejemplo, encerrando el líquido en un recipiente, entonces el líquido seguirá este comportamiento hasta donde puede: ocupará primero la base del recipiente como en el caso anterior pero, cuando ya no quede sitio en el fondo, irá rellenando el resto del recipiente hasta que todo el volumen de líquido esté “apoyado” o bien sobre el fondo o bien sobre el resto de líquido y las paredes.

Como consecuencia, casi toda la presión que los líquidos ejercen se debe a su propio peso, y casi toda esa presión se debe a que “forzamos” al líquido a ocupar el recipiente en vez de desparramarse infinitamente, que es lo que tiende a hacer por la combinación de su propio peso y la capacidad de sus partículas de fluir unas sobre otras. Desde luego, si el líquido se mueve a gran velocidad (por ejemplo, saliendo de la boca de una manguera) puede ejercer presión que no tiene nada que ver con su peso, y de ello hablaremos en su momento.
Sobre cuánto vale esa presión dependiendo de cuánto líquido hay, cómo es el recipiente y cuál es la naturaleza del líquido hablaremos en el siguiente capítulo, ya que es algo con la suficiente miga como para merecer una explicación cuidadosa. Pero ¿y los gases? ¿forman también charcos en el suelo?

Presión en gases y plasmas

Como vimos al hablar de los distintos tipos de fluidos, los gases y plasmas se diferencian de los líquidos en que no mantienen un volumen constante, ya que las partículas que los forman no sufren interacciones tan intensas como aquéllos. Esta “libertad” supone un comportamiento diferente respecto a la presión.
Hay algo en lo que gases y plasmas sí se parecen a los líquidos: como ellos, su propio peso tiende a hacerlos fluir hacia abajo y llegar al suelo. Así, en casi todos los casos el comportamiento en este sentido es parecido al de los líquidos, tanto más cuanto más denso sea el gas. Cuando se trata de un gas suficientemente denso se comportará casi igual que un líquido, como sucede con el hexafluoruro de azufre.

Sin embargo, por un lado los gases suelen ser –aunque no siempre lo sean, ni tenga esto que ver con la definición de gas– menos densos que los líquidos, con lo que el efecto de la gravedad se nota menos sobre ellos. Por otro, la libertad de movimiento molecular es tan grande que la velocidad de cada molécula es muy grande. Como consecuencia hay gases lo suficientemente ligeros como para que la gravedad terrestre, por ejemplo, no sea suficiente para retenerlos, como es el caso del helio. En estos casos la presión debida al peso es casi inapreciable.

¿Por eso los globos flotan?

No –aunque sí tenga que ver con el hecho de que el helio es muy poco denso–. El responsable principal es el aire que rodea al globo, que lo empuja hacia arriba de acuerdo con el principio de Arquímedes. Pero, dado que en este mismo bloque dedicaremos un capítulo entero a hablar de ese principio, permite que aquí simplemente te diga que no, los globos no flotan porque el helio sea capaz de escapar de la gravedad de la Tierra.

Como ejemplo, el aire caliente de los globos aerostáticos, dependiendo de su temperatura, puede seguir siendo suficientemente denso como para no poder escapar de la gravedad terrestre pero sí ser lo bastante ligero como para que el aire de alrededor lo sustente. Lo que hace que un globo flote es precisamente el hecho de que sea menos denso que el aire que lo rodea — el helio es, además, tan ligero que podría escapar incluso sin aire alrededor.

Podrías pensar entonces que los gases apenas ejercen presión, sobre todo si son ligeros, pero la propia libertad de movimiento de sus partículas hace que ejerzan un tipo de presión que los líquidos apenas ejercen: la debida a los choques de esas moléculas con cualquier cosa que se encuentre cerca.

Un líquido es algo así como un conjunto de bolas bastante pesadas que siempre se mantienen juntas y apenas pueden moverse: si estás bajo ellas notarás la presión, pero si estás por ejemplo a un lado no notarás nada. Un gas o un plasma, por el contrario, consta de bolitas mucho más ligeras pero que se mueven caóticamente, chocando unas con otras y saliendo disparadas en todas direcciones con mucha facilidad. Así, si estás debajo apenas notarás el peso de esas bolitas, pero si estáś a un lado –o debajo, o encima– notarás los golpecillos constantes de todas las bolitas.

Dado que esta agitación de las bolitas –una agitación molecular a nivel microscópico, aunque aquí tratemos a los fluidos como continuos– depende de la temperatura del gas, aquí tienes otra gran diferencia en la presión de líquidos y gases/plasmas. Al calentar un líquido apenas se nota diferencia en la presión que ejerce, ya que aunque cambie la temperatura, el movimiento molecular sigue siendo muy leve ya que las moléculas mantienen sus distancias más o menos fijas. Sin embargo, los gases y plasmas que se calientan, al moverse sus partículas más deprisa, golpean todo lo que los rodea más violentamente, con lo que su presión aumenta proporcionalmente con la temperatura. Puedes leer más sobre este efecto –que en este bloque no trataremos más– en el dedicado a la termodinámica.

Pero claro, imagina que tienes sobre ti una cantidad ingente de gas: entonces, aunque cada bolita sea muy ligera, una acumulación gigantesca de bolitas sobre tu cabeza sí ejercerá una presión considerable. Como siempre, es difícil poner etiquetas a las cosas que no simplifiquen demasiado el asunto: dependiendo del sistema físico concreto que estemos estudiando podremos despreciar algunos efectos y no otros. Si estudias la presión ejercida por el helio dentro de un pequeño globo, por ejemplo, la presión debida al peso del helio es muy pequeña. Si estudias la presión ejercida por todo el hidrógeno del Sol sobre su núcleo, la presión debida al peso es tan grande que te trituraría como una cucaracha, con lo que sería una estupidez despreciarla.

Lo bueno es que la presión es la que es independientemente de sus causas: puede deberse fundamentalmente al peso del propio fluido, como suele suceder en los líquidos, o al movimiento de sus partículas en gases o plasmas, pero su descripción y sus consecuencias son idénticas.

Ideas clave

Para seguir el bloque con garantías debes haber asimilado los siguientes conceptos fundamentales:

• La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
• La unidad de presión es el pascal (Pa). Un pascal equivale a una fuerza de 1 newton repartida sobre una superficie de 1 m².
• La presión en los líquidos suele deberse a que los encerramos en un recipiente sobre cuyas paredes y fondo se apoyan, de modo que el peso del propio líquido es la causa de la presión.
• La presión en los gases y plasmas suele deberse al movimiento de las partículas que los forman, aunque si hay suficiente cantidad pueden ejercer presión debida al peso como los líquidos.
• Tanto en un caso como en otro, si el fluido se mueve en una determinada dirección puede aparecer una presión adicional que no tiene que ver ni con el peso ni con la agitación molecular.

Hasta la próxima…

Imagino que ya sospechas de qué va a ir el desafío de este capítulo: de calcular presiones. Dado que hemos explicado el concepto básico utilizando sólidos, con ellos seguiremos; en la siguiente entrega nos dedicaremos específicamente al cálculo de la presión en fluidos. Recuerda, como siempre, comparar lo que obtienes con resultados que tengas asimilados, para ver si tienen sentido o has metido la pata.

Desafío 2 – Presión

El desafío de hoy tiene dos partes, y te aviso de que hay que hacer algunas operaciones matemáticas. ¡Qué se le va a hacer!

Imagina, pacientísimo lector, que has decidido hacer un picnic sobre un campo nevado. La nieve puede soportar una presión máxima de 5 kPa, y sobre ella has puesto una mesa de 20 kg (recuerda que, en la gravedad terrestre, el peso de algo en newtons es diez veces su masa en kg). La mesa se apoya sobre cuatro patas de base cuadrada y 20 cm de lado cada una.

La primera pregunta es, ¿se hundirá la mesa en la nieve? La respuesta, por cierto, es que no –o esto no tendría gracia– pero el objetivo es, naturalmente, que consigas demostrarlo.

La segunda pregunta es, si empiezas a poner bocadillos de 250 gramos cada uno sobre la mesa, ¿cuántos bocadillos podrás poner sobre ella antes de que se hunda en la nieve?

Como siempre, os pido que no contestéis a estas preguntas en comentarios, ya que el objetivo es que cada uno piense por su cuenta y si respondes aquí fastidias al resto. En la siguiente entrega, como siempre, hablaremos sobre la respuesta a este desafío.

Fuente:

El Tamiz