Qué mejor manera de enseñar física que mediante experimentos? Hoy vamos a repasar el movimiento de un proyectil lanzado oblicuamente con una velocidad inicial. En concreto, vamos a ver qué pasa si disparamos una pelota apuntando justo a la cabeza de un mono que en el mismo momento se suelta y se deja caer libremente (está sujeto mediante un electroimán conectado al gatillo de la pistola).
Primero, el vídeo, luego las mates:
Como se ve, el proyectil da de lleno en el muñeco... pero lo sorprendente del experimento es que no está todo preparado cuidadosamente para que les salga bien, sino que ¡la bala siempre pegará al mono!
No importa la velocidad de disparo ni la distancia a la que esté. Lo único necesario es que se apunte hacia él al disparar.
Veamos las ecuaciones para entender porqué:
El proyectil sale con velocidad V0 con una inclinación de α con respecto a la horizontal. En estas condiciones, el proyectil sigue una trayectoria parabólica (despreciando el rozamiento con el aire). La componente horizontal de la velocidad del proyectil será constante, y de valor:
El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.
Encélado, una pequeña luna de Saturno, saltó a la actualidad hace 5 años cuando la sonda Cassini detectó unos espectaculares géiseres emergiendo de su superficie. Nuevos estudios muestran ahora que los géiseres podrían surgir de océanos líquidos, posiblemente efervescentes, escondidos bajo una corteza de unos 40 kilómetros de espesor. Tales océanos son candidatos ideales para la búsqueda de vida extraterrestre.
Un mundo helado y diminuto
Con tan sólo unos 500 km de diámetro, Encélado es una de las pequeñas lunas más interiores de Saturno. Su superficie es muy brillante, pues refleja prácticamente toda la luz que recibe del Sol. Debido esta alta reflectividad, su temperatura superficial es muy fría, se mantiene en los 200 grados bajo cero. Pero la corteza de Encélado es muy inhomogénea. Algunas partes muestran cráteres de hasta 35 km de diámetro, mientras que otras zonas son muy lisas (y por lo tanto jóvenes), y aún hay otras regiones que presentan profundas estrías y deformaciones diversas. Todo esto se sabía desde que las sondas Voyager pasaron por la proximidad de la pequeña luna al principio de la década de los 1980. En aquel entonces, Encélado no parecía tener gran interés.
Pero esta situación cambiaría cuando en 1997, con el fin de visitar Saturno y sus lunas, la NASA -en colaboración con la ESA- lanzó la sonda Cassini, una nave espacial que viene protagonizando una auténtica odisea interplanetaria.
Uno de sus mayores logros lo alcanzó Cassini en 2005, cuando en varias aproximaciones a Encélado descubrió unas enormes columnas de vapor emanando desde regiones cercanas a su polo sur. Tales géiseres revelaban una importante actividad geológica interna.
Cassini sobrevoló los géiseres y determinó que las emanaciones estaban compuestas de vapor de agua mezclado con algunos hidrocarburos y pequeñas partículas heladas. También midió que la temperatura de este material estaba en torno a los cero grados centígrados. Todo ello sugería que bajo la corteza helada de Encélado debía existir una gran masa de agua líquida sometida a algún fenómeno de calentamiento.
Océanos subterráneos
En el último número de la revista Geophysical Research Letters, un equipo de astrónomos liderado por el Dr. J. Olgin de la Universidad de Texas ha estudiado la morfología de las estrías (conocidas como "rayas de tigre") por las que emanan los géiseres y han estimado que la corteza helada de Encélado, en esta región del sur, tiene un espesor de apenas 40 kilómetros. Aunque muy delgada, esta corteza es capaz de mantener fenómenos de convección en el interior. Los autores argumentan que quizás la corteza fue más espesa en el pasado pero, según la convección va ganando importancia, la corteza va adelgazando y formando estrías hasta que se crean fisuras en las zonas más frágiles.
Según un modelo descrito por Dennis Matson (del Jet Propulsion Laboratory, NASA), estos océanos podrían contener gases disueltos constituyendo un líquido efervescente de baja densidad. Al acumularse bolsas de este líquido burbujeante en oquedades bajo el hielo se originarían regiones de alta presión. Las altas presiones acabarían formando fisuras y rompiendo la superficie. Por tales fisuras, el agua efervescente de los océanos subterráneos podría llegar a emerger para formar los espectaculares géiseres observados por Cassini. El efecto sería pues similar al que se observa cuando se abre, después de agitarla, una lata llena de un refresco gaseoso. Condiciones idóneas para la vida
Cassini ha aportado pruebas de la existencia de calor bajo la superficie de Encélado, pero ¿cuál es el mecanismo físico capaz de calentar así el subsuelo? Una explicación plausible procede de las enormes fuerzas de marea ejercidas por un gigante gaseoso como Saturno sobre esta luna tan pequeña y próxima. En efecto, según describe su órbita alrededor del planeta de los anillos, Encélado se ve sometido a tensiones tan enormes que su forma llega a cambiar ligeramente dependiendo de su posición. Las fricciones internas ocasionadas por tales efectos de marea pueden dar lugar a una cierta actividad volcánica que calienta las regiones del subsuelo manteniendo los movimientos de convección.
El subsuelo de Encélado reúne pues los tres ingredientes que son indispensables para que surja la vida: agua líquida, compuestos orgánicos y una fuente de energía (el volcanismo). De hecho, en algunas regiones del planeta Tierra sometidas a condiciones similares, hay organismos que sobreviven sin mayores problemas.
Hace tan solo unos años, Encélado era una luna desprovista de interés. Hoy es uno de los candidatos prioritarios para la búsqueda de vida extraterrestre.
La selva tropical más grande del mundo peligra por las sucesivas sequías que ha sufrido. Además como consecuencia de la falta de lluvías la selva emite dióxido de carbono.
La sucesión sin precedentes en el plazo de cinco años de dos sequías graves en la Amazonía amenaza a la selva tropical más grande del mundo, que de seguir esta tendencia puede tener contados sus días como barrera natural ante las emisiones de carbono de origen humano.
Así lo advierten científicos del Reino Unido y de Brasil en un estudio publicado hoy en la revista Science, en el que analizan las sequías ocurridas en el suroeste de la región en 2005 y en 2010. Según el estudio, la sequía de 2010 puede tener mayor impacto que la de 2005, en la que fueron liberadas a la atmósfera 5.000 millones de toneladas de dióxido de carbono a causa de la muerte y la putrefacción de los árboles -en 2009, EEUU emitió 5.400 millones de toneladas de CO2 por la quema de combustibles fósiles.
Los científicos, de las universidades británicas de Leeds y Sheffield y del Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazonia (IPAM) de Brasil midieron la lluvia caída sobre los 5,3 millones de kilómetros cuadrados de la Amazonía durante la estación seca de 2010 y comprobaron que la sequía ese año fue incluso más extendida y severa que en 2005. Sin embargo, los expertos afirmaron en su día que el suceso de 2005 había sido inusual y sólo se produce una vez cada 100 años.
Según los modelos climáticos existentes, las sequías serán cada vez más frecuentes a consecuencia de la creciente emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
Fuente de gases invernadero
De seguir la tendencia actual, los bosques tropicales del Amazonas pueden pasar de ser un valioso almacén de carbono que ralentiza el cambio climático a convertirse en una fuente importante de gases de efecto invernadero, advirtió Lewis. Lewis y el científico brasileño Paulo Brando se basaron en la relación entre la intensidad de la sequía de 2005 y la destrucción de árboles para calcular el impacto de la sequía de 2010.
Según sus predicciones, los bosques de la Amazonía no absorberán las habituales 1.500 millones de toneladas anuales de dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera en 2010 y 2011, sino que al contrario en los próximos años liberarán unas 5.000 millones de toneladas adicionales, una vez que se pudran los árboles muertos por la falta de agua.
El científico explicó que los resultados del estudio son sólo una estimación inicial y no tienen en cuenta las emisiones de CO2 provocadas por los incendios forestales que afectan a grandes extensiones del Amazonas en los años cálidos y secos. 25 veces el Reino Unido
Los bosques de la Amazonía, que cubren un área equivalente a 25 veces el tamaño del Reino Unido y se reparten entre ocho países, aunque la mayor parte se encuentra en Brasil y Perú, absorben cada año aproximadamente 1.500 millones de toneladas de CO2.Con ello, contrarrestan las emisiones procedentes de la deforestación, la tala de árboles y los incendios en la zona, contribuyendo así a frenar el cambio climático.Pero las sequías graves destruyen los árboles, que al pudrirse liberan dióxido de carbono.
“Es como si pusiéramos combustible en los músculos”, comentó el autor del estudio científico
Un estudio científico ha demostrado que Popeye tenía razón al jactarse de que su fuerza le venía de las espinacas. Y es que los investigadores han descubierto que comer un plato diario aumenta realmente la eficiencia muscular.
El consumo de 300 gramos de espinacas reduce en un 5% la cantidad de oxígeno necesaria para el funcionamiento de los músculos cuando se hace ejercicio, según un estudio publicado en “Cell Metabolism”.
El secreto no está en el hierro sino en los nitratos, muy abundantes en esa hortaliza y que vuelven más eficientes las mitocondrias, que son las que dan energía a las células. “Es como si pusiéramos combustible en los músculos. Hace que funcionen con mucha mayor suavidad y eficacia”, afirma el autor del estudio, el doctor Eddie Weitzberg, del Instituto Karolinska, de Estocolmo.
El científico dio a un grupo de voluntarios durante tres días suplementos puros de nitratos, equivalentes a un plato de espinacas.
Al comienzo y al final del experimento les hizo pedalear en una bicicleta estática mientras se medía su consumo de oxígeno, que fue entre un 3 y un 5 por ciento menor al final del mismo. “Es un efecto profundo y significativo. Demuestra que Popeye tenía razón”, comenta el experto.
El ejercicio cardiovascular moderado y regular, como dar una caminata, mejora la memoria en las personas mayores de 55 años e impide el deterioro de las capacidades mentales vinculado al envejecimiento. A esta conclusión han llegado los autores del primer estudio conducido sobre adultos con buena salud de más de 55 años, que muestran los normales síntomas de atrofia en el hipocampo, la región del cerebro que juega un papel fundamental en la memoria. El trabajo ha sido publicado en la revista PNAS.
Para esta nueva investigación, científicos estadounidenses de las universidades de Pittsburgh, Illinois y Rice reclutaron a 120 personas de 55 a 80 años, sedentarias y sin señales de demencia. La mitad estuvo sometida a un programa de marcha moderada durante 40 minutos tres días por semana, mientras el otro grupo hizo sólo ejercicios de estiramiento.
En los exámenes con resonancia magnética, los científicos constataron que, tras un año, los participantes que se habían ejercitado caminando mostraron un aumento en sus hipocampos izquierdo y derecho de 2,12 y 1,19% respectivamente. En cambio, los miembros del otro grupo experimentaron una disminución de 1,40 y 1,43% en las mismas regiones cerebrales, es decir, el deterioro normal debido al envejecimiento, que afecta a la memoria y acrecenta los riesgos de demencia.
Este post no vende cremas antiarrugas ni pociones mágicas o milagrosas, aunque según su título así pudiera parecer. Sí se refiere, sin embargo, a la posibilidad de ser eternamente jóvenes, pero va contado desde un punto de vista científico, mas no estético, así que nada de bótox ni cirugías plásticas involucradas.
Resulta que un estudio publicado en la Revista Nature, realizado por un equipo de científicos del Instituto de Cáncer Dana-Faber, en Estados Unidos, detalla cómo habían revertido el proceso de envejecimiento en ratones. Ojo: Revertido, es decir, que no se trataba de “detener” el proceso de vejez, sino de prácticamente, retroceder el tiempo.
Explica la BBC que para lograrlo los investigadores se enfocaron en los cromosomas dentro del núcleo de las células, específicamente en los telómeros, ubicados en los extremos de los cromosomas, y cuya función es proteger a los cromosomas de los daños y coordinar la multiplicación o división celular.
Con el paso del tiempo, los telómeros se van reduciendo hasta que las células ya no son capaces de replicarse y por ende van envejeciendo sin tener sustitutas. En el experimento, los investigadores manipularon la enzima que regula a los telómeros, llamada telomerasa, logrando obtener resultados “sorprendentes”, según explicaron:
Lo que esperábamos era un retraso o estabilización del proceso de envejecimiento (…) Pero en vez de eso observamos una reversión drástica en los signos y síntomas del envejecimiento: Vimos que el cerebro de estos animales aumentó de tamaño y mejoraron sus capacidades cognitivas. Su pelaje recuperó su apariencia brillante y sana y su fertilidad también resultó restaurada”.
Claro está, tampoco la idea es que nos hagamos ilusiones tan apresuradas, ya que recordemos que se trató de un estudio con ratones, por lo que aplicar el procedimiento en seres humanos es aún un desafío por realizar… Y es que el gran problema es que mientras unos científicos aún trabajan en descifrar cómo se produce el proceso de envejecimiento, pues todavía no se sabe con absoluta, otros dedican sus esfuerzos en probar tratamientos para revertir la vejez.
Este experimento puede ofrecer datos interesantes no solo para revertir el proceso de envejecimiento, sino en todo lo referente a la investigación sobre el cáncer y su tratamiento, así que sin lugar a dudas esperaremos conocer pronto nuevos avances en la materia, aunque mientras sigamos envejeciendo… Ahora bien, suponiendo que esta u otra investigación similar lleguen a feliz término: ¿Cómo crees que nos impactará saber que podemos ser “eternamente” jóvenes?
