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3 de mayo de 2014

Conocer Ciencia: Experimentos con péndulos (I)

 1. El péndulo de Newton

¿No saben lo qué es un péndulo de Newton?


El péndulo de Newton o cuna de Newton es un dispositivo que demuestra la conservación de la energía y de la cantidad de movimiento. Está constituido por un conjunto de péndulos idénticos (normalmente 5) colocados de tal modo que las bolas se encuentran perfectamente alineadas horizontalmente y justamente en contacto con sus adyacentes cuando están en reposo. Cada bola está suspendida de un marco por medio de dos hilos de igual longitud, inclinados al mismo ángulo en sentido contrario el uno con el otro. Esta disposición de los hilos de suspensión permite restringir el movimiento de las bolas en un mismo plano vertical. Bueno, para los iniciados: basta con ver la imagen de la izquierda para tener una idea de este aparato.

Pues bien, en el programa Experimentores, de Frecuencia Latina (Perú), Ricardo Morán expone, de manera sencilla, cómo funciona este artilugio:




2. El péndulo que danza

Y, si quieren sorprenderse de a de varas, tienen que ver este péndulo de Newton, es ESPECTACULAR... ¡y al ritmo de la obertura de Guillermo Tell, de Rossini...




3. Galileo y el principio del péndulo

El principio del péndulo, que descubriera Galileo Galilei, allá por 1581, tiene mucha más trascendencia de lo que a simple vista aparenta, luego de estudiar el péndulo Galileo se interesó en el movimiento de los cuerpos, y gracias a los experimentos que realizó, creó la ciencia experimental en 1589. Y la ciencia, a partir de esta fecha, empezó a vanzar a pasos de gigante.

Para conocer más vea esta presentación:



4. Los relojes de péndulo

Una aplicación práctica del péndulo la encontramos en la elaboración de los primeros relojes mecánicos, usted puede hacer un reloj de péndulo siguiendo las indicaciones del siguiente video:
 



5. El péndulo artista

Pero, a mi parecer, lo mejor de todo, es que el péndulo puede hacer dibujos... ¡sí, el pénulo puede ser un artista! Vea como hacer un péndulo dibujante:



Aquí otra variedad donde el péndulo hace dibujos con arena y con cal, creo yo ¿o tal vez será sal?. Lo malo es que no dicen cómo elaborarlos...



6. El péndulo humano

Y, por supuesto, no podríamos finalizar el post sin mencionar a Walter Levin (del MIT), y su ya legendaria clase donde él mismo se convierte en un péndulo humano y nos convence de las leyes de la física...




7. Un péndulo para tener mejores abdominales

Y alguién se inspiró para fortalecer los abdominales empleando un péndulo... ¿será cierto esto?



Conocer Ciencia: ciencia sencilla, ciencia divertida, ciencia fascinante...

Leonardo Sánchez Coello
leonardo.sanchez.coello@gmail.com

Pero eso no es todo, ¡tenemos más! Vaya a la segunda parte haciendo click AQUÍ.

16 de enero de 2014

Isaac Newton y sus reflexiones sobre Ciencia y Religión

Un investigador de Universidad de Sevilla ha identificado el texto de Historia Ecclesiastica, un libro que el físico británico Isaac Newton (1642 -1727) escribió en latín donde el científico plantea su visión de la Iglesia antigua como una historia de corrupción dogmática y política. El autor ha restituido la obra a partir de tres manuscritos de la Biblioteca Nacional de Israel (Jerusalén), la principal colección de manuscritos teológicos newtonianos.

Historia Ecclesiastica, que puede leerse ahora por primera vez, destaca por su capacidad para deshacer ideas preconcebidas sobre cómo se construyen la ciencia y la religión.

Esta investigación revela a un Newton que no tiene nada que ver con la imagen de pulcritud matemática con la que por lo común se representa. El lector descubrirá a un científico que corrige una y otra vez en su afán por encontrar las palabras exactas para describir, en un tono de fiscal implacable, por qué el cristianismo se corrompió en el siglo IV, o de qué modo entendía un antiguo hereje la relación entre Cristo y Dios Padre. Para el no especialista, según afirma su autor, esto resultará como mínimo paradójico.

El artículo completo en:

El Mundo Ciencia

5 de noviembre de 2013

Hackean la tercera ley de Newton acelerando la luz por sí misma

Rompiendo la ley de que toda acción tiene una reacción, científicos lograron que los fotones se aceleraran sin interacción externa ni pérdidas por contacto entre si.


La tercera ley de Newton dice básicamente que para toda acción hay una reacción. Por ejemplo, si golpeas una pared con el puño, tu puño recibirá exactamente la misma cantidad de fuerza contra sí mismo (lo cual implica que no es muy inteligente hacerlo). Un estudio realizado en la Universidad Erlangen-Nuremberg de Alemania asegura haber encontrado una forma de "hackear" esta aseveración, utilizando luz. Este hackeo depende de dos conceptos que intentaré explicar: masa efectiva y masa negativa.

Los fotones son partículas que se mueven a la velocidad de la luz y que no poseen masa, pero pueden llegar a tener “masa efectiva”. La masa efectiva es un efecto que se observa cuando un fotón traspasa un cristal. Dependiendo del cristal, los fotones pueden perder velocidad proporcionalmente a la pérdida de energía, o simplemente rebotar completamente con el impacto, lo cual es como si en esas condiciones tuviesen masa (podrías también pensarlo como el efecto que produce el bosón de Higgs). La masa efectiva se crea por efectos de campos magnéticos y eléctricos.

La “masa negativa” es simplemente la masa inferior a 0. Esta masa negativa interactúa con el mundo de una manera totalmente distinta a la convencional, moviéndose más rápido mientras menos energía usa, e inclusive reaccionando al inverso de la gravedad. Retomando el primer ejemplo, si golpearas una pared con tu puño, en vez de recibir la fuerza de vuelta, esta fuerza aceleraría tu puño otra vez, atravesándola completamente. Por cierto, la masa negativa no es un concepto demostrado en la actualidad.

Es más, dependiendo de la longitud de onda de la luz de un pulso láser y la estructura de un cristal específico, los fotones pueden adquirir “masa efectiva negativa”. Pero para que un fotón con estas características interactúe con otro fotón con masa positiva se requeriría de un cristal tan denso que absorbería totalmente la luz antes de que se junten uno con otro.

El experimento que “hackeó” a Newton


pulsos_


Los científicos alemanes lograron crear pulsos láser de masa efectiva positiva y negativa. Posteriormente los lanzaron en un circuito de fibra óptica infinito (similar a un 8) con un “punto de contacto” en el cual los fotones podrían interactuar. Cuando los pulsos opuestos se encontraban en el punto de contacto, ellos se aceleraban en la misma dirección, pasando por los detectores del sistema cada vez en lapsos de tiempo más cortos.

"Teniendo este circuito puedes hacerlos girar para siempre, lo que es equivalente a tener cristales gigantescamente densos" dijo Dragomir Neshev, científico de la Universidad Nacional de Australia.

Los electrones y semiconductores también pueden tener masa efectiva, por lo que este sistema podría ser usado para acelerar los procesos en la computación y electrónica en general. Con esta tecnología se podrían crear mejores resoluciones de pantallas y monitores, mejorar las comunicaciones ópticas y un sinfín de aplicaciones en el futuro. Lo difícil, sin lugar a dudas, sería poder compatibilizar esas futuras tecnologías con las actuales, pero seguro habrá tiempo (y probablemente un largo tiempo) para encontrar una solución.

Pero más interesante aun, ¿cómo interactúa la masa negativa con otros conceptos del universo?, ¿Podría relacionarse con la materia creada de luz hace poco tiempo?

Link: Newscientist

Tomado de:

FayerWayer

29 de julio de 2013

Cuando Newton convirtió la Luna en el 'GPS' de los mares


Isaac Newton, considerado por muchos el mayor científico de todos los tiempos, publicó su célebre teoría lunar en el año 1702. En ella describía con total precisión la órbita de la Luna. Muchos otros lo habían intentado a lo largo de la historia, y algunos se acercaron mucho, pero sólo Newton había entendido realmente por qué la Luna gira alrededor de nuestro mundo: debido a la atracción gravitatoria que ambos cuerpos ejercen entre sí. En ese momento, Gran Bretaña disfrutaba ya de la hegemonía en los mares, la cual le había arrebatado al Imperio español y le garantizaba una importante ventaja estratégica respecto al resto de naciones.

Sin embargo, y pese a que las grandes potencias militares y comerciales no escatimaban esfuerzos en dar con una solución satisfactoria, el viejo problema de la longitud seguía sin resolverse: nadie sabía aún cómo determinar la posición exacta en alta mar con respecto a un meridiano, y los barcos se seguían perdiendo.

Fue tristemente famosa la tragedia del navío del almirante Cloudesley Shovell, que chocó con tierra un día de niebla de 1707, provocando la muerte de 2.000 hombres. Hasta el mismo instante del accidente, la tripulación creía que se encontraba en mar abierto.

El Parlamento británico aprobó en 1714 la concesión de un nuevo premio, muy similar al anunciado en España más de un siglo antes y en otros países a lo largo del siglo XVII; en esta ocasión, se ofrecían 10.000 libras para quien ideara un método capaz de medir la longitud con una precisión de un grado, o de 20.000 libras para quien redujera el margen de error a menos de medio grado.

La magnitud de la recompensa era más que considerable, teniendo en cuenta que el astrónomo real -es decir, John Flamsteed, enemigo acérrimo de Newton- ganaba 100 libras por un año de trabajo, y con ellas tenía que pagar impuestos y comprar los telescopios

Lea el artículo completo en:

El Mundo Ciencia

6 de diciembre de 2012

La Primera Ley de Newton (o Ley de la Inercia)


Una de las herramientas fundamentales para comprender nuestro entorno son las leyes de Newton. Estas permitieron dar un paso fundamental en el campo de la Física, explicando las causas del movimiento. En el día de hoy hablaremos sobre la primera ley de Newton, la cual enuncia:
Todo cuerpo permanecerá en reposo o con un movimiento rectilíneo uniforme a no ser que una fuerza actúe sobre él.
Esta primera ley resulta intuitiva en el primero de los casos: "todo cuerpo permanecerá en reposo si no actúa una fuerza sobre él". Parece bastante lógico, ¿no? Pero la segunda parte de la afirmación, donde se asevera que continuará moviéndose parece menos evidente.

La-primera-ley-de-Newton-Ley-de-Inercia-2.jpg

Los cuerpos tienden a mantener su estado

Newton no fue el primero en intuir que los cuerpos tendían a mantener su estado si no actúa el entorno, y encontramos precedentes en Leonardo, Galileo, Descartes o Hooke. Si impulsamos un trineo, ¿cuánto tiempo se moverá antes de detenerse? Parece evidente que depende de la superficie sobre la que se mueva. Si la superficie es más lisa, tardará más en detenerse, mientras que si la superficie es más rugosa, tardará menos. Así pues, si se mueve sobre hielo, tardará muchísimo más en detenerse que si rueda sobre gravilla. Imaginad que conseguimos una superficie más lisa que el hielo, de modo que casi eliminemos el rozamiento. ¿Se detendrá entonces en algún momento? Todo parece indicar que sí, pero ¿cuál es la causa? El aire.

Cuando vamos en una motocicleta a gran velocidad notamos como el aire nos frena, es por eso que para alcanzar mayores velocidades es conveniente agacharse para adoptar una postura más "aerodinámica". De esa manera reducimos el efecto del rozamiento con el aire. Imaginad ahora que lo eliminamos. Ya no habría nada que nos frenase.

La primera ley de Newton nos habla de la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o movimiento y podemos encontrar un ejemplo en este famoso anuncio de coches:



Las caderas de Elvis tienden a permanecer en su estado de movimiento a una velocidad constante o de reposo, pero un bache, y esa tendencia provoca el sexy bamboleo. El resto del cuerpo avanza mientras que las caderas intentan quedarse atrás. Cuando sin embargo el vehículo mantiene una velocidad constante (y sin baches) no se produce ese movimiento.

¿Qué es la inercia?

Una muestra de la primera ley de Newton es la "inercia" de un cuerpo. Esta inercia da una idea de la dificultad que tiene un cuerpo para cambiar ese estado de reposo o movimiento, y está relacionada con la masa de un cuerpo. Imaginad que tenemos un elefante montado en un monopatín a una velocidad de 20 km/h. Intentad pararlo. Difícil, ¿cierto? El elefante quiere seguir adelante y pobre al que se ponga en su camino. Hay mucha inercia.

Volvamos ahora a un coche. Imaginad que vamos en el asiento de atrás en un coche estrecho que toma una curva cerrada a gran velocidad. Y a nuestro lado va  Shaquille O'Neal. Si el vehículo toma la curva hacia la izquierda, y tenemos a Shaquille a la izquierda, sentiremos la inercia en nuestros órganos aplastados por esta mole contra la puerta del vehículo. El coche ha girado, pero la inercia de Shaquille hace que intente seguir su movimiento.

La-primera-ley-de-Newton-Ley-de-Inercia-4.jpg

Los efectos de la inercia son como digo muy tenidos en cuenta por los constructores de vehículos, y para prevenirnos de frenadas en seco incluyeron un cinturón de seguridad que evita que nuestro cuerpo salga disparado por la luna del vehículo. ¿Qué otros ejemplos de la primera ley de Newton se te ocurren?

Tomado de:

Ojo Científico 

8 de noviembre de 2012

¿Como funciona la turbina de un avión?


¿Qué es un motor a reacción?

Un motor a reacción es una máquina que produce un empuje, realizando una serie de transformaciones termodinámicas a un fluído (aire). Para comprender mejor esto, vamos a empezar diciendo las leyes físicas que rigen el funcionamiento de un motor de reacción. Éste se basa en la 2ª y 3ª ley de Newton.
  • 2ª Ley: "El aumento en la cantidad de movimiento es igual al impulso de la fuerza aplicada".
  • 3ª Ley: "A toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario"
¿Qué quiere decir todo esto? 
 
La segunda ley lo que expresa, básicamente, es esto:
 
m·dV = F·dt 
esto se puede reordenar así: m·dV/dt=F, que es la clásica ecuación de m·a=F, es decir, la fuerza que le aplicas a un cuerpo es igual a su masa por la aceleración que desarrolla al aplicarle dicha fuerza.

La tercera ley se refiere a que cuando tu aplicas una fuerza a algo, ese algo te aplica a ti una fuerza igual y de sentido contrario. Un Ejemplo tangible es el del globo inflado con aire, cuando soltamos el globo el aire contenido busca salir del globo y al hacerlo lo hace con un sentido e intensidad la cual entenderemos como la acción y como hablamos anteriormente esta acción genera una reacción denomina impulso que no es otra cosa que una fuerza en sentido contrario.

Apliquemos estas dos leyes a un motor de un avión y entenderás lo que quiero decir. El motor chupa una masa de aire y lo acelera. Cuando el aire sale por detrás del motor, sale acelerado. Mira la ecuación de arriba. Si a una masa de aire la hemos acelerado, esto quiere decir que el motor está aplicando una fuerza al aire. ¿Y qué pasa según la tercera ley? Que el aire le aplica al motor una fuerza igual y en sentido contrario. Es decir, el aire sale impulsado hacia atrás y el motor hacia delante. Ahí tenemos el principio del funcionamiento de un motor de reacción.

¿Cómo hacemos para que el motor acelere el aire de la forma descrita?


Al aire hay que aplicarle una serie de transformaciones termodinámicas para conseguir que salga acelerado. Con un simple ventilador no basta, para desarrollar esa fuerza de la que hablamos, que a partir de ahora la llamaré "empuje".

El motor a reacción le aplica al fluido las mismas transformaciones que se desarrollan en un motor de explosión (el de los coches, normal y corriente), esto es: compresión, explosión/expansión.

En el cilindro de un motor de explosión, en primer lugar entra la mezcla aire combustible (en el motor de gasolina y con carburador, en el diesel no pasa así, pero eso es otro tema). Una vez que la mezcla está en el cilindro, el pistón sube comprimiéndola. Cuando el cilindro está arriba, y la mezcla bien comprimida, se enciende la bujía, que hace que la mezcla se queme. Ésta explota, y expande los gases, empujando el pistón hacia abajo. Después el pistón sube, con la válvula de escape abierta, sacando los gases. La explosión de la mezcla, al hacer bajar el pistón, y este, es la que hace que se mueva el cigüeñal, y éste ultimo hace que se muevan las ruedas (o hélice, en un avión). Si se representa en un gráfico presión-volumen, las condiciones del fluído describen una línea cerrada, y el área encerrada en la misma es el trabajo que hemos aportado al fluido.





















En el reactor ocurre lo mismo: el aire entra por delante, se comprime en el compresor, se quema en la cámara de combustión y se expulsa a través de la tobera. La diferencia es que se expulsa muy rápido, y eso produce el empuje (3ª ley de Newton).


Partes de un reactor

Un reactor clásico, del tipo "turboreactor", consta de las siguientes partes (a muy grandes rasgos):
  1. Compresor
  2. Cámara de combustión
  3. Turbina
  4. Tobera

Lea el artículo completo:

22 de agosto de 2012

Manías y extravagancias en nombre de la Ciencia

A lo largo de la historia se han cometido muchos errores en nombre de la Ciencia, unas veces por la escasez de medios disponibles y, otras, por simples cabezonerías o manías de los científicos. Estos son algunos de esos errores o manías…



Theodor Ludwig Wilhelm Bischoff (1807 – 1882) fue un biólogo y anatomista alemán. Profesor universitario de Anatomí­a y de Fisiologí­a. Uno de sus estudios “más importantes” trataba sobre el cerebro humano. Determinó que el peso medio del cerebro de los hombres era de 1.350 gr. y el de las mujeres 1.250 g. Como era seguidor de la teorí­a “el tamaño sí­ que importa“, su conclusión final:
la capacidad intelectual de los hombres era mayor que la de las mujeres.
En 1868 es nombrado miembro extranjero de la Royal Society (es la sociedad cientí­fica más antigua del Reino Unido y una de las más prestigiosas de Europa). Cuando murió donó su cuerpo a la Ciencia – craso error – y se averiguó que su cerebro pesaba 1.245 gr.

Henry Cavendish fí­sico y quí­mico británico (1731-1810) es especialmente conocido por sus investigaciones en la quí­mica del agua y del aire y por realizar importantes investigaciones sobre la corriente eléctrica. De gran fortuna, sin esposa ni hijos, excéntrico, tí­mido e introvertido, no tuvo trato cercano con casi nadie. Las sirvientas de su casa tení­an orden expresa de no cruzarse con él bajo amenaza de despido, de manera que se comunicaba con ellas mediante notas. Pero hasta tal extremo llegaba su maní­a de no tratar con nadie que, no contando con los aparatos y utensilios necesarios para medir la potencia eléctrica, por no encargárselo a otros, decidió medir esa potencia eléctrica consigo mismo, calculando su fuerza por el dolor, más o menos fuerte, que le producí­an las descargas.

Isaac Newton reconocido como uno de los científicos más grandes de todos los tiempos tiene una anécdota que parece confirmar la máxima “todos los genios son despistados”. Mientras trabajaba en sus investigaciones no le gustaba ser molestado pero tenía una gata que continuamente maullaba para entrar y salir de la casa. Así que, hizo un agujero en la parte inferior de la puerta – gatera – para que el felino no le molestase. Como la gata tenía la costumbre de pasear por el barrio y flirtear con los vecinos, felinos lógicamente, pasó lo que tenía que pasar… nacieron varios gatitos.
Newton hizo en la puerta otros agujeros más pequeños para los gatitos.
El investigador holandés Martinus Willem Beijerinckh (1851-1931) afirmaba que “un hombre de ciencia debe permanecer soltero“. Así­, llegó a despedir de su laboratorio a un colaborador… ¡que se habí­a casado!

Gaspar Balaus medico y poeta del siglo XVII tení­a una maní­a que, a la postre, le acabarí­a costando la vida: estaba convencido que estaba hecho de mantequilla. Esta creencia le llevó a evitar cualquier fuente de calor (una chimenea, una lámpara, etc) para no derretirse. Un dí­a muy caluroso, con un sol inmisericorde, temió fundirse y se arrojó de cabeza a un pozo, donde murió ahogado.

El gran Leonardo da Vinci, pintor, científico, ingeniero, inventor, anatomista, escultor, arquitecto, urbanista, botánico, músico, poeta, filósofo… (el Windows del Renacimiento) fue pionero en muchas de las disciplinas a las que se dedicó. Una de las disciplinas en las que Leonardo trabajó fue la Anatomía humana. Sus estudios anatómicos recogidos en el “Manuscrito Anatómico” (1510-1511) se centran en los intentos de comprender el funcionamiento del cuerpo humano. Además, se sirvió de sus artes pictóricas para elaborar dibujos detallados del cuerpo humano. Como ya he dicho antes, debido a las limitaciones propias de la época cometió algún “pequeño” error:
El pene estaba conectado con los pulmones que eran los que les insuflaban el “aliento” necesario para la erección.
Charles-Édouard Brown-Séquard (1817 – 1894) fue un fisiólogo y neurólogo mauriciano conocido por ser el primero en describir el llamado síndrome de Brown-Sequard aunque también es el autor del elixir de la vida (que yo me he permitido denominar “testiculina“). El 1 de junio de 1889, con 72 años, ante la Société de Biologie en París, informó que había aumentado su fuerza física, su agilidad mental y el apetito por la auto-inyección de un extracto derivado de los testículos de perros y conejillos de Indias. Además, alivió su estreñimiento y alargó el arco de su orina (auténtica muestra de vigor). La poción que se inyectaba estaba compuesta por una pequeña cantidad de agua en la que se diluía una mezcla de la sangre de venas testiculares, el esperma y, por último, el jugo extraído de un testículo, aplastado inmediatamente después de que haya sido extirpadode un perro. Las conclusiones de su estudio son irrefutables:
  • La longitud promedio del chorro de orina durante los diez días anteriores a la primera inyección era inferior a la de los veinte días siguientes.
  • Después de los primeros días de mis experimentos he tenido una gran mejoría en lo que respecta a la expulsión de materia fecal.
Recopilación de varios post publicados.

Fuente:

14 de junio de 2012

Los profesores de Shouryya Ray aclaran la situación sobre su supuesta solución de un problema propuesto por Newton

Hace unos días una gran cantidad de medios de comunicación, tanto nacionales como extranjeros, se hacían eco de una noticia cuanto menos sorprendente: la resolución por parte del estudiante de 16 años Shouryya Ray de dos problemas abiertos, uno de ellos propuesto por Newton hace más de 300 años. Después de buscar algo más de información de la que aportaban los medios (sin mucha suerte, la verdad), yo mismo publiqué este post sobre el tema esperando que vuestros comentarios arrojaran algo más de luz al asunto.

 
Shouryya Ray

Y así fue. Varios de vosotros comentasteis que parecía ser que la cosa no era para tanto, que la noticia se había exagerado y se había elevado injustamente a la categoría de genio a un chico que “simplemente” era un muy buen estudiante.

Esta mañana Francis me pasaba este enlace a un documento en pdf donde los profesores de Shouryya, Raqlph Chill y Jürgen Voigt, aclaran el asunto, si es que no estaba suficientemente claro ya. En dicho documento se puede encontrar el trabajo que realmente realizó Shouryya y algunos comentarios sobre el mismo y sobre la locura periodística que ha generado.

Vamos, la cuestión es que, como se veía venir, Shouryya es un gran estudiante, pero no un genio, al menos por ahora. De todas formas, teniendo en cuenta que son 16 los años que tiene actualmente, su futuro es muy prometedor. Esperemos tener noticias suyas en los próximos años.

Fuente:


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