Cómo construir un Péndulo de Newton

Si lo construyes cuidadosamente, este extraño artefacto demuestra una de las leyes básicas de la naturaleza. Esta ley explica muchos eventos que vemos todos los días. Por ejemplo ¿por qué un camión grande sale ganando en un choque frontal con un automóvil pequeño, incluso si ambos van a la misma velocidad al momento del impacto?

Necesitas lo siguiente:

• Un juego de construcción con piezas que encajen entre sí, como
  Construx®
  K'Nex®
  Lego Bricks®
  Tinkertoys®
  Fiddlestix®
  Zome® System
  Rokenbok®
  Erector®
• 5 cuentas esféricas grandes (de al menos 2,5 cm [1 pulg.] de diámetro), perillas (que se compran en ferreterías y se usan como manillas para gavetas) o pelotas duras (como pelotas de golf)
  Lo que uses debe estar hecho de un material duro y denso, como madera dura, vidrio o cerámica. Debe podérsele colocar un hilo. Si usas cuentas, puedes pasar el hilo por el agujero en el centro. Si usas perillas (que tienen agujeros en un solo lado) o pelotas, puedes introducir en ellas armellas roscadas, tornillos o clavos para amarrar el hilo.

  Consejo: Puedes comprar perillas de madera de 3,8 cm (1,5 pulg.) de diámetro en la sección de materiales para hacer muñecas en las tiendas de manualidades, o comprar manillas para gavetas en las ferreterías.

• 5 armellas roscadas, ganchos roscados, tornillos para madera o clavos con cabeza (si se usan perillas o pelotas, en vez de cuentas)

• Cartón grueso de aproximadamente 13 x 20 cm (5 x 8 pulg.)
• Hilo o cuerda de nilón para pescar
• Cinta adhesiva
• Tijeras
• Una regla
• Un lápiz

Debes hacer lo siguiente:

1. Construye un armazón firme con el juego de construcción. Te recomendamos que el armazón tenga 25 a 30 cm (10 a 12 pulg.) de alto, 20 a 30 cm (8 a 12 pulg.) de ancho, y 13 a 15 cm (5 ó 6 pulg.) de profundidad. Puedes hacer un armazón de otro tamaño, pero prueba con éste para empezar. Los lados y la parte superior del armazón deben estar abiertos. Una vez que el armazón esté terminado, no debe tambalear mucho.
2. Si vas a usar perillas o pelotas (en vez de cuentas), introduce un tornillo, una armella roscada, un gancho roscado, o un clavo en forma recta en cada una de ellas.
   Consejo: Si vas a usar tornillos o armellas roscadas, puede ser de gran ayuda que un adulto perfore primero "agujeros guías"
3. Con la regla, en uno de los lados largos del cartón haz cinco marcas de lápiz de modo que la distancia entre ellas sea igual al diámetro de las cuentas (o pelotas o perillas). La primera y la última marca deben estar a la misma distancia de los extremos del cartón. Haz marcas similares en el lado opuesto del cartón, usando la regla para asegurarte de que estén justo al frente de las primeras marcas que hiciste.
4. Ahora, mide el ancho en el interior de la parte superior de la estructura. Mide la misma distancia a lo ancho del cartón y dibuja dos líneas que estén separadas por la misma distancia y que estén centradas en el cartón.
5. Con las tijeras, haz cinco cortes en ambos lados del cartón justo en las marcas del paso 3. Los cortes no deben sobrepasar las líneas que dibujaste en el paso 4.
6. Corta cinco trozos de hilo de unos 50 cm (20 pulg.) de largo.
7. Si estás usando cuentas, pasa un trozo de hilo por cada una de ellas.
   Si estás usando perillas o pelotas, pasa un trozo de hilo por cada armella roscada o amarra el centro de cada trozo alrededor de cada tornillo o clavo.
   (Si estás usando ganchos, continúa con el siguiente paso, y luego cuelga las pelotas de los hilos.)
8. Introduce los extremos de cada trozo de hilo en los cortes en el cartón.
9. Coloca el cartón en la parte superior de la estructura, con las cuentas o pelotas colgando en el centro.
10. Ajusta la altura de los hilos de modo que todas las pelotas cuelguen libremente exactamente a la misma altura y perfectamente centradas.
11. Cuando hayas hecho todo esto de la manera más perfecta posible, pega los hilos con cinta adhesiva en la parte superior del cartón para que no se resbalen.
12. Decora tu artefacto como quieras, pero sin que nada interfiera con el movimiento de las pelotas. Puedes usar otras partes del juego de construcción, maquetas, cosas hechas de cartulina, o lo que quieras. ¡Usa tu creatividad!

Ahora, tira hacia atrás una de las pelotas extremas y suéltala. ¿Qué sucede?

Fuente:

NASA

Cómo hacer ondas con los péndulos

Hace unos meses atrás iniciamos un especial sobre ciencia en educación inicial, uno de estos posteos estuvo relacionado con el estudio de los péndulos en las aulas de 3, 4 y 5 años, les dejamos el enlace a la primera parte y el enlace de la segunda parte; y la presentación que realizamos:

Física para Niños: El péndulo from Leonardo Sanchez Coello

Uno de los experimentos más fascinantes, y que combina a la perfección la ciencia con el arte (en este caso la física con la música) es el siguiente: los pendúlos crean unas ondas y "danzan" con la apertura de Guillermo Tell, de Rossini:

El efecto es verdad hipnotizante, ¿verdad?. Bien, buscando en YouTube encintré un video tutorial sobre como hacer estos péndulos, aquí lo tienen:

Para no aburrirse en Semana Santa (si es que no van a salir a ninguna parte).

Hasta pronto

Leonardo Sánchez Coello
Director del Proyecto "Conocer Ciencia"

Experimentos con péndulos (III)

Vamos a abrir este post con Rossini y su famos obertura de Guillermo Tell:

Como pueden ver la ciencia y el arte pueden ir, y muy bien, de la mano... Los péndulos también pueden bailar K-Pop, véalo aquí.

Más experimentos con péndulos...

Ya hicimos una primera y una segunda parte sobre experimentos con péndulos. En esta oportunidad les vamos a mostrar más variantes que se pueden hacer con estos sencillos pero magníficos instrumentos.

1. Péndulos que dibujan en la arena

Una variante del péndulo artista, pero esta vez nuestro péndulo trazará diseños sobre arena. Les dejo dos videos:

2. El péndulo fosforescente

Es una variante del péndulo que baila la opertura de Rossini. En esta ocasión se coloca a los pesos que cuelgan pintura fosforecente. El resultado es espectacular!!!

3. Doble péndulo

Esta vez le colocamos un segundo péndulo a otro péndulo.

El primer péndulo, el más grande, se mueve de manera predecible, es decir, con oscilaciones normales. Pero el segundo péndulo se mueve de manera caótica, aquí una representación por computadora de este caos...

4. La bola de demolición (y algunos juguetes didácticos)...

Las bolas de demolición (o wrecking balls) se usan para demoler viejos edificios, ello nos da una idea el gran poder que puede encerrar un péndulo. En este video podemos ver el poder de una bola de demolición.

Se pueden hacer juguetes isnpirados en las bolas de demolición, para los más pequeños de la casa:

Otra manera de emplear un péndulo, o algo así, es jugando ping pong con una migo... ¡y con un péndulo! Aquí te explican cómo:

 

También  se puede construir, y jugar con, un péndulo de Foucault. Este video te enseña una demostración... ¡me imagino que uno debe de terminar bien mareado!

Y, claro está, los de GEOMAG, también sacaron sus juguetes con péndulos.

A esto le llaman un péndulo de torsión, es decir con una liga o con una cinta elástica que se hace girar... ¡y a divertirse!

A esto le llaman un péndulo lineal, se hace con imanes, creo yo...

Y también tenemos el péndulo invertido... ¿cómo?... ¿y cómo se come eso? Es alucinante, sólo vean el video... ¡y no vayan a gritar muy fuerte!

Sí. Decididamente estos juegos son con imanes. Más detalles en la web oficila de GEOMAG.

Y los de LEGO no se podían quedar atrás y nos ofrecen este reloj de péndulo...

Y este es su mini reloj de péndulo... más variantes aquí.

5. El péndulo martillo

Se creó un péndulo con un martillo grande, y luego se le adicionaron martillos más pequeños. Y se creó, finalmente, esto.  A estas creaciones se les conoce con el nombre de esculturas kíneticas (o arte en movimiento).:

Otra variante del péndulo que baila al ritmo de Rossini es este: con tuercas de diversas longitues anudadas con hilo de pescar... ¡alucinante!

6. Todavía hay más... péndulos 3D

Tres péndulos se superponen. A ver si lo entienden...

Y eso es todo amigos...

¡Hasta pronto!

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

Conocer Ciencia: Experimentos con péndulos (II)

 Continuamos hablando sobre el péndulo. Puede ver la primera parte aquí.

1. El péndulo y el método científico (3 experimentos)

Para realizar nuestro experimento necesitamos un carrete de hilo y un par de tuercas de diferente tamaño.

Para construir un péndulo simple atamos un trozo de hilo a una de las tuercas y luego atamos el otro extremo del hilo a algún soporte que permita a la tuerca oscilar sin tocar el suelo.

Si apartamos la tuerca de la posición de equilibrio (la vertical) y la dejamos oscilar libremente tenemos un péndulo simple. Llamamos período del péndulo al tiempo que tarda la tuerca en realizar una oscilación completa.

¿De qué factores depende el período de oscilación del péndulo? ¿Dependerá de la amplitud de las oscilaciones, del tamaño de la tuerca o de la longitud del hilo? Para averiguarlo realizamos tres experimentos:

 

Experimento 1: construimos dos péndulos simples idénticos (misma longitud del hilo y tuercas iguales) y luego apartamos los péndulos de la posición de equilibrio de manera que uno de ellos tenga una amplitud de oscilación mayor. Podemos ver que las dos tuercas tardan el mismo tiempo en completar una oscilación

Conclusión 1: el período de oscilación del péndulo no depende de la amplitud de las oscilaciones.

Experimento 2: construimos dos péndulos de igual longitud pero con tuercas diferentes. Si apartamos los dos péndulos de la posición de equilibrio y los soltamos vemos que tardan el mismo tiempo en completar una oscilación.

Conclusión 2: el período de oscilación del péndulo es independiente del tamaño de la tuerca.

Experimento 3: construimos dos péndulos de diferente longitud con tuercas de igual tamaño. Si apartamos los dos péndulos de la posición de equilibrio y los soltamos vemos que el péndulo de menor longitud tarda menos tiempo en completar una oscilación.

Conclusión 3: el período de oscilación del péndulo depende de la longitud del hilo. Si la longitud del hilo es menor tarda menos tiempo en completar la oscilación y, por tanto, su período de oscilación es menor.

2. El péndulo de Foucault 

El péndulo de Foucault es considerado uno de los experimentos más bellos. ¿Y qué es un experimento bello? Por bello se entiende, según la revista Physics World, aquel que para su demostración exigiera el menor número de elementos posibles y produjera a su vez resultados sorprendentes.

Estaremos de acuerdo que un péndulo es muy sencillo de fabricar: una cuerda y un peso. Lo único que hay que hacer a continuación es balancearlo.

En muchos parques de las ciencias habréis visto un péndulo de Foucault que va derribando poco a poco los montículos que hay colocados en forma de reloj. Nuestra percepción es que es el péndulo el que se mueve, pero realmente, como comprobó Foucault*, es la Tierra la que realmente gira mientras que el péndulo siempre se balancea hacia la misma dirección.

Tenemos así los dos factores para que un experimento sea bello: elementos sencillos (cuerda y peso) y resultados sorprendentes (demostrar que la Tierra gira sobre su eje).

Una animación del péndulo de Foucault:

Un péndulo de Foucault en acción, en el Museo de la Ciuad de las Ciencias y las Artes de Valencia (España). 

La gracia es que nadie mueve el pendulo. El pendulo es movido por la propia tierra al rotar, demuestra por tanto la rotación de la tierra ya que tal movimiento que para nosotros es imperceptible permite que elementos suspendidos como este se muevan.

 La guía didáctica para elaborar un péndulo de Foucault (para los más avezados en ciencias):

Péndulo de foucault guía didáctica from astromatematica

3. Cómo hacer un péndulo de pintura

Un péndulo puede realizar magníficos dibujos y diseños. Sólo tienes que ver el video y seguir las instrucciones. Es muy sencillo y divertido. Algunas obras de arte AQUÍ.

4. El péndulo y la energía

Y, con ustedes, una vez más, Walter Lewin (del MIT). En esta ocasión nos enseña sobre la energía potencial y la energía cinética de un péndulo. Y realiza un experimento donde pone en riesgo su propia video. Tienen que verlo:

Para conocer más sobre la energ+ia potencial y cinética de un péndulo ingresa aquí.

 5. Radiestesia (pseudociencia)

Existe una pseudociencia llamada radiestesia, se supone que el péndulo atesora un poder para sanar y curar, además de adivinar el futuro. Obviamente no hay causalidad entre las oscilaciones de un péndulo y el estado de salud de un ser humano, no obstante, nos comentan, que estas charlatanerías proliferan mucho en algunos lugares del globo, como España.

Si quieren desperdiciar 6:38 minutos de su vida vean el siguiente video:

6.Miscelánea

6.1. Un embudo-péndulo

Estos experimentos fascinarán a los niños, sobre todo a los más pequeños. Puede leer el artículo completo AQUÍ. Es una variación del péndulo artista, pero en vez de una botella de plástico se emplea un embudo (también de plástico).

6.2. Un caramelo-péndulo

En este video verás cómo con una paleta de caramelo se puede también hacer un péndulo. Es más puedes colocar cualquier objeto: tuercas, pelotas, botellas, embudos, emplea tu imaginación ¡y descubre!

6.3. El columpio

Mientras te columpias en un parque también puedes conocer y comprender las propiedades de un péndulo. Para ello solo necesitas un cronómetro y muchas ganas de divertirte. Todas las instrucciones las encuentas en la web BIg Bang.

6.4. El péndulo electrostático

En el experimento de hoy, crearemos nuestro propio péndulo electrostático, de manera sencilla y sin que nos lleve mucho tiempo. No supone ningún riesgo, por lo que cualquier niño podrá realizarlo en casa. Los materiales que utilizaremos son muy fáciles de encontrar. Este video lo dice todo:

 6.5. Péndulo de Foucault en miniatura

No se Dan mchos Datos en la web original, pero los creadores de este experimento afirman que viendo el siguiente video TODO se puede entender con gran claridad. A ver, juzguen ustedes:

 

¿No entendiste nada?.De todas maneras Pablo Covaleda, a través de YouTube, nos da una escueta explicación:

"Mafalda" está sobre la Tierra que gira naturalmente!, y el péndulo al oscilar apunta siempre a "Felipe" que no se mueve, por lo que a Mafalda le parece que el péndulo a girado...pero la que ha girado es la Tierra, espero que si alguna vez ve un péndulo de Foucault te des cuenta de que el que se ha movido es el observador que esta en la Tierra y no el péndulo.

6.6. Péndulo de electricidad electrostática de Franklin

Para esta ocasión  les traigo un experimento relativamente facil pero casero llamado campana o péndulo de Electricidad Estática, inventado por  Benjamin Flanklin para detectar posibles tormentas eléctricas. Pero que ademas puede tener otras aplicaciones mas caseras.

Bueno, eso es todo por hoy. Hasta pronto.

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

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:

Conocer Ciencia - Galileo y los experimentos from Leonardo Sanchez Coello

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.

Así "se mueve" la ouija

Los dedos apenas rozan el objeto... y de repente, se mueve.

El indicador o master del ouija y las varitas de radiestesia son apenas dos ejemplos de objetos místicos que parecen moverse solos, cuando realmente los están moviendo las personas que están en contacto con ellos.

El verdadero misterio no es la conexión con el mundo espiritual sino cómo podemos generar movimientos sin darnos cuenta de que los estamos haciendo.

• Los fantasmas que se esconden en el Himalaya
• Historias de fantasmas en la casa del primer ministro de Japón
• En fotos: los castillos "encantados" de Gales

El fenómeno se llama efecto ideomotor y se puede experimentar colgando un pequeño peso -como un botón o un anillo- de una cuerda, idealmente de no más que 30 centímetros de largo.

Al tomar una punta de la cuerda con una mano y estirar el brazo hacia el frente, tratando de mantenerlo completamente quieto de manera que el peso cuelgue sin obstáculos, éste empezará a girar, formando círculos pequeños.

La respuesta

Al colgar el peso de una cuerda y sostenerlo, empezará a girar debido al movimiento involuntario del brazo.

Si quien lo está haciendo se hace una pregunta, cualquier pregunta, y decide que si el peso gira en un sentido de las manecillas del reloj significa "sí" y en el otro "no", a pesar de que se esfuerce por quedarse quieto, el peso empezará a girar para responder la pregunta.

¿Magia? Sólo la magia común cotidiana que es la conciencia. No se trata de una fuerza sobrenatural, sino de movimientos diminutos que la persona está haciendo sin darse cuenta.

La cuerda exagera esos movimientos, la inercia del peso permite que se conserven y se acumulen hasta que se expresan un movimiento de oscilación periódica.

Ese efecto es conocido como el Péndulo de Chevreul, en honor al científico francés del siglo XIX que lo investigó.

Desconfía de ti mismo

Lo que pasa con el Péndulo de Chevreul es que uno ve uno de los movimientos (el del peso) pero no "asume" el original que lo ocasiona, a pesar de que es uno mismo el que lo produce.

Ese mismo fenómeno básico explica la radiestesia -en la que pequeños movimientos de las manos hacen que la varita oscile incontroladamente-, y lo que sucede con el tablero del ouija o güija o el juego de las copas, cuando varias personas tocan una copa, master o indicador y parece moverse impulsado por fuerzas del más allá para responder preguntas escogiendo letras.

Ese efecto es también el que subyace detrás del triste caso de la "comunicación facilitada", un método que estuvo muy en boga entre quienes cuidaban a niños severamente discapacitados que creían que los podían ayudar guiando sus dedos en un teclado. Tras investigar se demostró que -inocentemente- eran los "facilitadores" quienes emitían los mensajes, no los chicos (1).

Lo interesante es lo que este fenómeno dice de la mente. El hecho de que podemos hacer movimientos sin darnos cuenta de que los estamos haciendo indica que no deberíamos confiar tanto en nuestro juicio respecto a los otros movimientos que asumimos como nuestros.

¿Lo moví o no?

Edwina de la comedia Absolutamente Fabuloso recurre a la radiestesia para encontrar un traje en su armario.

El psicólogo Daniel Wegner escribió sobre lo que eso significa para la naturaleza de nuestra mente en "La ilusión de la voluntad consciente", en el que argumenta que nuestra sensación normal de ser los dueños de una acción es una ilusión o -si se quiere- una construcción (2).

Los procesos mentales que controlan directamente nuestros movimientos no están conectados a los mismos procesos que deducen qué causó qué, dice Wegner.

No se trata de una estructura mental de orden y control, como un ejército disciplinado en el que un general emite órdenes a las tropas, éstas las obedecen y el general recibe un reporte que dice: "¡Misión cumplida! La mano derecha está en acción".

La situación realmente es más parecida a un colectivo organizado, argumenta Wegner: el general puede emitir órdenes y observar qué pasa, pero nunca puede estar seguro de qué causó exactamente qué. Para saber cuándo un movimiento es uno que efectivamente hicimos, nuestra consciencia (el general en esta metáfora) tiene que aplicar otros principios.

Uno de esos principios es que esa causa tiene que ser consistente con el efecto.

Su usted piensa "voy a mover mi mano" y su mano se mueve, probablemente sentirá automáticamente que ese movimiento fue uno que usted instigó.

Pero ese principio tambalea cuando el pensamiento es distinto al efecto, como con el Péndulo de Chevreul. Si usted piensa "no estoy moviendo mi mano", será menos proclive a conectar cualquier pequeño movimiento que haga con efectos visuales tan grandes.

Eso quizás explica por qué los chicos gritan "¡yo no fui!" tras romper algo a la vista de todos. Pensaron: "le voy a dar un empujoncito" y cuando el objeto se cae de la mesa y se rompe, sienten que no es algo que ellos hicieron.

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1. clic Facilitated communication (FC) ("supported typing")
2. clic Conscious Will and Apparent Mental Causation

Tomado de:

BBC Ciencia

¿El agua del lavabo en verdad gira en sentido opuesto en cada hemisferio?

El desagüe de un lavabo es, desde el punto de vista de la física, un proceso complejo.

Aunque esta idea parece bastante popular, el hemisferio en el que se encuentre el lavabo no determina unívocamente el sentido en el cual girará el agua al vaciarlo. Un mismo lavabo o lavabos diferentes en un mismo lugar pueden originar sentidos diferentes de rotación del agua.

A pesar de este decepcionante comienzo, la pregunta es interesante y pone de manifiesto que el desagüe de un lavabo es, desde el punto de vista de la física, complejo. Intervienen diferentes factores, y el balance entre ellos determina el resultado final. No resulta difícil imaginarse algunos: forma de la pila y rigurosidad de su superficie, presión del agua en el grifo y la situación de ésta, la forma del orificio de desagüe, el estado de reposo del agua antes de abrir el tapón…

Pero, ¿y el hemisferio terrestre? ¿tiene alguna influencia? A primera vista parece incluso sorprendente el planteárselo. Pero…

Hablar del sentido del giro del agua equivale en términos más científicos a preguntarse por su trayectoria. Es un problema de dinámica. Y ésta enseña que para describir un movimiento referido a un sistema en rotación hay que añadir la fuerza centrífuga y la llamada fuerza de Coriolis. Como la Tierra gira, esto se debe aplicar en principio al movimiento de cualquier objeto sobre ella.

Eso es inapelable. Otra cuestión es si la magnitud de esas fuerzas es suficiente para producir efectos observables. Limitándonos a la fuerza de Coriolis debemos mencionar dos peculiaridades: actúa en sentidos contrarios en ambos hemisferios, y su intensidad depende de la latitud siendo proporcional a la velocidad de rotación de la tierra sobre su eje y la velocidad del objeto que se mueve.

En el caso que nos ocupa, la Tierra gira muy lentamente (una vez cada 24 horas aproximadamente), y el resto de parámetros hacen que la fuerza de la Coriolis en lavabos convencionales sea absolutamente imperceptible frente a otros factores que intervienen. Esto justifica el comentario negativo inicial. No está de más, sin embargo, indicar que para fenómenos que se producen a mayor escala espacial y/o temporal la fuerza de Coriolis puede llegar a ser la dominante. Por ejemplo, en movimientos de grandes masas de aire o de agua. O cuando el efecto se acumula en el tiempo, como en el caso del péndulo de Foucault.

 

Si se acepta la broma, quizá una respuesta más condescendiente a la pregunta «¿gira el agua del lavabo en sentidos opuestos en el hemisferio norte y en el sur?» podría ser... «depende de las dimensiones del lavabo».

Fuente:

ABC Cienia

Una roca es un reloj

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) han creado un nuevo reloj atómico que puede medir el tiempo con la masa de un átomo, y viceversa. El desarrollo de este dispositivo, cuyo mecanismo se presenta esta semana en la revista Science, puede ayudar a definir mejor el concepto de kilogramo.

“Por así decirlo, una roca es un reloj”, señala Holger Müller, un profesor de la Universidad de California-Berkeley (EEUU) preocupado desde niño por saber lo que realmente es el tiempo. Ahora, junto a otros colegas de su universidad, acaba de fabricar un reloj que asocia el tiempo a la masa de una partícula.

Medir el tiempo usando la masa, y viceversa Crédito: Pei-Chen Kuan.

Los investigadores han materializado la hipótesis del físico francés Louis-Victor de Broglie, que ya en 1924 planteó que la materia, además de su característica corpuscular, también puede actuar como una onda.

Construir un reloj de materia parecía imposible, ya que la frecuencia –denominada de Compton– de esas ondas de materia se consideraba casi imposible de observar, o aunque se pudiera, las oscilaciones serían demasiado rápidas para medirlas.

“En un reloj de pared hay un péndulo y un mecanismo que puede contar sus oscilaciones, pero no había manera de hacer un reloj de ondas de materia, ya que su frecuencia de oscilación es 10 000 millones de veces más alta que, incluso, las oscilaciones de la luz visible”, comenta Müller.

Sin embargo, el equipo lo ha conseguido gracias a los dos aparatos con los que ha construido su reloj: un interferómetro –instrumento que usa la interferencia de las ondas para medir las longitudes de onda– y un ‘peine’ de frecuencias. Con ellos han podido jugar con las variables de la frecuencia de Compton (w=mc²/h, donde m es la masa, c la velocidad de la luz y h la constante de Planck) en un átomo de cesio.

Como, según la teoría de la relatividad, el tiempo se ralentiza para los objetos en movimiento, el átomo de cesio que se aleja y vuelve es más ‘joven’ que el que se queda parado. Es decir, la onda de materia del cesio viajero oscila menos veces. Así, midiendo las ínfimas diferencias de frecuencia –del orden de 3×10²⁵– se puede calcular el tiempo.

“Nuestro reloj tiene una precisión de siete partes por cada mil millones”, explica Müller, quien reconoce que esto todavía es cien millones de veces menos de lo que ofrecen los mejores relojes atómicos actuales, que usan iones de aluminio.

Mejores relojes y patrones atómicos

“Pero las mejoras en nuestra técnica pueden impulsar la precisión de los relojes atómicos, incluidos los de cesio que hoy se emplean para definir el segundo”, añade el investigador.

Además de poder medir el tiempo con la masa, el estudio plantea lo contrario: deducir la masa conociendo el tiempo de las oscilaciones. Es otra de las ventajas de utilizar la ecuación de Compton.

De esta forma, el trabajo –que publica Science esta semana– también puede ayudar en el futuro a definir mejor el concepto de kilogramo, que se podría relacionar con una unidad de tiempo como el segundo.

En la actualidad la masa de referencia del kilogramo es un cilindro de platino e iridio que se custodia en una caja fuerte en Francia, con copias exactas repartidas por todo el mundo. La de Reino Unido se hecho popular recientemente porque se ha detectado que ha ‘engordado’ unos microgramos. Para evitar desviaciones como esta, la Conferencia General de Pesos y Medidas trata de sustituir este kilogramo estándar por otro basado en una medida física de mayor precisión.

En este sentido se plantea la propuesta del equipo para hacer un nuevo patrón de masa en función del tiempo, junto a otras alternativas como el uso de la denominada esfera de Avogadro, un cristal muy puro de silicio del que se conoce con precisión su número de átomos.

“Nuestro reloj y las mejores esferas de Avogadro actuales pueden facilitar la nueva definición de kilogramo”, dice Müller, que resume: “Conocer el tictac de nuestro reloj es equivalente a conocer la masa de la partícula, y una vez que sabes la masa de un átomo, puedes relacionarla con las masas de los demás”.

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Referencia bibliográfica: S.-Y. Lan; P.-C. Kuan; B. Estey; D. English; J.M. Brown; M.A. Hohensee; H. Müller; H. Müller. “A Clock Directly Linking Time to a Particle’s Mass”. Science, 10 de enero de 2013.
Fecha Original: 10 de enero de 2013 Enlace Original

Tomado de:

Ciencia Kanija

La última clase del profesor de Física más divertido del mundo

Walter Lewin es uno de los inspiradoradores del Proyecto "Conocer Ciencia", él, sin duda alguna hace gala de nuestro lema: Ciencia sencilla, ciencia divertida, ciencia fascinante...

Millones de personas han visto las clases magistrales de Walter Lewin en Youtube. Este profesor del MIT, capaz de subirse a un gigantesco péndulo o de darse impulso con un extintor para demostrar las leyes de la Física, dio este lunes su última clase magistral para presentar un libro sobre su vida y despedirse de sus alumnos.

La sala 26-100 del MIT tiene capacidad para más de 500 personas pero había gente hasta en los pasillos. Centenares de alumnos se agolparon el pasado lunes para ver en acción por última vez al mítico profesor de Física Walter Lewin, uno de los maestros más populares de la institución, conocido en todo el mundo gracias a la difusión que sus espectaculares puestas en escena han tenido en internet.

A sus 75 años, el profesor Lewin no defraudó. Colocó el famoso péndulo de 5 metros sobre la tarima y se subió encima mientras los alumnos le veían columpiarse de un lado a otro de la clase. Después de 10 balanceos, el profesor se bajó del péndulo y detuvo el cronómetro. La demostración es sencilla: el péndulo tarda lo mismo en oscilar con o sin Lewin encima, porque la oscilación es independiente de la masa. "Os lo dije", exclama triunfal una vez más, "¡la Física funciona!".

Lea el artículo completo en:

La Información

Rosa Polar: Una ecuación bella para un experimento bello

Martes, 02 de marzo de 2010

Rosa Polar: Una ecuación bella para un experimento bello

El péndulo de Foucault es considerado uno de los experimentos más bellos. ¿Y qué es un experimento bello? Por bello se entiende, según la revista Physics World, aquel que para su demostración exigiera el menor número de elementos posibles y produjera a su vez resultados sorprendentes.

Estaremos de acuerdo que un péndulo es muy sencillo de fabricar: una cuerda y un peso. Lo único que hay que hacer a continuación es balancearlo.

En muchos parques de las ciencias habréis visto un péndulo de Foucault que va derribando poco a poco los montículos que hay colocados en forma de reloj. Nuestra percepción es que es el péndulo el que se mueve, pero realmente, como comprobó Foucault*, es la Tierra la que realmente gira mientras que el péndulo siempre se balancea hacia la misma dirección.

Tenemos así los dos factores para que un experimento sea bello: elementos sencillos (cuerda y peso) y resultados sorprendentes (demostrar que la Tierra gira sobre su eje).

Pero hay más elementos bellos en este experimento...

Este experimento representa uno de los momentos en que la ciencia explota de gozo al comprobar experimentalmente lo que ya se conocía o se intuía teoricamente.

Cuando Foucault realizó el experimento ya se conocía la esfericidad de la Tierra (se explicaba por la sombra en la Luna durante un eclipse, o también por el hecho que al perderse en el horizonte un barco desaparecería en primer lugar el casco y por último los mástiles) y que la Tierra giraba alrededor del Sol (si era la Tierra la que giraba alrededor del Sol, ésta tendría que girar también sobre sí misma para poder pasar del día a la noche).

Pero, como sabéis, la experiencia es la madre de la ciencia, y fue Facoult el que realizó el expeirmento que lo demostró.

Pero centrémonos ahora en la figura que describe el péndulo de Foucault en el suelo:

Esta figura se denomina Rosa Polar.

En matemáticas, rosa polar es el nombre que recibe cualquier miembro de una familia de curvas que se asemejan a una flor de pétalos.

Su expresión general en coordenadas polares es:

Donde a representa la longitud de los pétalos y fi sólo tiene un efecto de realizar una rotación global sobre la figura.

Una ecuación que representa los pétalos de una flor y que forma el bello experimento que demostró que la Tierra se mueve. ¿Se puede pedir más?

Algunos ejemplos son:

* En 1851 Leon Foucault, físico francés nacido en París en 1819, realiza uno de los experimentos más espectaculares de la historia de la Ciencia. Como sabía que un péndulo tiene tendencia a mantener el plano de oscilación aunque su punto de unión girase, comprendió que si ponía un gran péndulo en movimiento éste mantendría su plano de oscilación mientras la Tierra giraba debajo de él. Fue el tercer experimento realizado en el Panteón de París y ante un gran público (entre el que se hallaba el emperador Napoleón III), el que le dio la fama a Foucault. Utilizó un hilo de acero de 67 metros de longitud y una esfera de plomo 28 kilogramos de masa para construir el péndulo y consiguió que estuviese oscilando varias horas, durante las cuales se apreciaba claramente el giro de la Tierra. Ésta fue la primera vez que se puso en evidencia de forma directa la rotación diaria de la Tierra, aunque ya se conociese de forma teórica.

Más información:

Guía didáctica sobre el péndulo de Facoult.

Los diez experiementos de ciencia más bonitos (astroseti).

El experimento más bello de todos los tiempo. (El Árbol de la Ciencia)

Fuente:

Ciencia On Line