Grandes peleas de la ciencia

El canal de proyecto G televisión, que emite el canal Encuentro de Argentina, entremezcla ciencia con diversión para los mas pequeños. En él podemos encontrar vídeos de experimentos, gags sobre ciencia e incluso animaciones muy divertidas sobre las grandes peleas de la ciencia. Los científicos, como todo hijo de vecino, tienen sus propios egos, sus propias opiniones y su propia manera de ver el mundo, y cuando dos genios, con mucho genio se juntan aparecen las GRANDES PELEAS DE LA CIENCIA!!!!!

Os dejo las tres publicadas en youtube hasta la fecha. Que lo disfrutéis:

Darwin vs Wallace:

Newton contra Leibnitz (faltaría otro clásico Newton contra Hooke):


Y el que todos estábamos esperando...Edison contra Tesla!!!



Espero que os hayan gustado

Sergio

BBC Shock and Awe. The Story of Electricity

Durante esta nueva etapa de CLUSTER, vamos a intentar comentar, y así recomendar, algunos de los mejores documentales sobre ciencia que hemos visto. Como no podía ser de otra manera, hemos de empezar por un gran documental. Se trata de una pequeña serie de episodios sobre la electricidad: SHOCK AND AWE: THE STORY OF ELECTRICITY, realizado en el año 2007 por la BBC, y emitido por BBC FOUR.

El documental está presentado por el carismático físico Jim Al-Khalili, especializado en física teórica, y profesor de la University of Surrey, colaborador habitual de la BBC en gran cantidad de documentales, tanto de física como de química.

La serie de documentales se divide en tres episodios:

1. SPARK. (La chispa)

En el primer episodio el profesor Al- Khalili nos muestra los inicios del electricidad, el descubrimiento de los asombrosos efectos de la electricidad estática, y nos desvela algunos de los misteriosos efectos mágicos utilizados en aquella época por prestidigitadores. Desde la máquina generadora de electricidad estática de Francis Hauskbee, hasta el descubrimiento del pararrayos de Benjamin Franklin, pasando por la gran disputa entre Galvani y Volta, se trata de un episodio especialmente interesante.

2. THE AGE OF INVENTIONS (La era de los inventos)

El segundo episodio se centra en la utilización de la electricidad, y en los grandes experimentos que relacionan la electricidad con el magnetismo. Desde el famoso experimento de Christian Oersted, las ideas y conclusiones de Michael Faraday, y por supuesto la gran guerra de las corrientes entre Thomas Edison y Nikola Tesla. Un capítulo imprescindible

3. REVELATIONS AND REVOLUTIONS (Revelaciones y Revolución)

El tercer episodio se centra en algunos de los mayores inventos relacionados con las ondas electromagnéticas predichas por las ecuaciones de Maxwell. Los experimentos de Lodge, Crookes, Mataré y Welker, así como las nuevas promesas de la superconductividad, son los temas tratados en este capítulo, quizás el mas flojo de la serie.

PUNTOS A FAVOR

El profesor Al-Khalili nos presenta los descubrimientos por orden cronológico, y nos explica de forma amena y didáctica la implicación que han tenido estos descubrimientos en nuestra sociedad actual. El documental está repleto de experimentos que realiza el mismo Al-Khalili, recreando los experimentos de la época. El formato BBC realmente funciona y tanto la edición del documental, como la fotografía y las tomas son excelentes.

PUNTOS EN CONTRA

Aunque cuesta encontrar puntos en contra al documental, citaré dos que me han sorprendido. El primero es el enfoque, sobretodo en el tercer episodio, ya que se centra muy especialmente en los científicos británicos y norteamericanos, así como en el desarrollo tecnológico entre las ciudades de estos dos países, implicando únicamente a los habitantes de habla inglesa. Un documental sobre un tema tan universal como la electricidad, debería tener, según mi opinión, una visión mucho mas amplia. El segundo aspecto que no me ha gustado tanto de la serie es el recorte estratégico de contenido en el tercer episodio en cuanto a la invención de la radio y la no mención de Nikola Tesla durante todo el proceso. Es bien sabido que tanto Tesla como Marconi estuvieron durante mucho tiempo enfrentados por los derechos de patentes de la radio, fallando finalmente a favor de Tesla. Es por lo tanto impensable que no saliera el ingeniero servio en todo el episodio, pues bien, no sale ni se le menciona en todo el capítulo.

Excepto estos comentarios el documental es excelente y de muy recomendado visionado. Os dejo algunos enlaces mas para poder ver el documental en su lengua original.

DOCUMENTAL ENTERO SUBTITULADO EN INGLÉS

DOCUMENTAL EN INGLÉS Y EN HD

Aunque los documentales estén subidos a youtube y enlazados al blog, los derechos del documental pertenecen a la cadena BBC. CLUSTER tan solo recomienda el visionado del documental, y no se hace responsable de su uso por parte de terceros.

Para acabar, y ya totalmente fuera del documental, os dejo un vídeo muy gracioso sobre la guerra de la corrientes realizado por dos humoristas americanos muy famosos en youtube. Epic Rap Battles of History (youtube), Epic Rap Battles of History (página web).  ¡¡¡No os la perdais!!!

¡¡¡Hasta la próxima!!!

Sergio

La película mas pequeña del mundo

Es muy habitual que en las clases de secundaria, o incluso entre personas no científicas se comente en algún momento..¿cómo es posible que se sepa tanto sobre los átomos y la materia? ¿Alguien los ha visto alguna vez?

La tecnología actual nos brinda la oportunidad que Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford, o Bohr no tuvieron. Poder ver los átomos, gracias a la física cuántica, y al desarrollo de un microscopio muy especial llamado MICROSCOPIO DE EFECTO TÚNEL. El desarrollo de este aparato les llevó a Gerd Binnig, y a Heinrich Rohrer, científicos de la empresa IBM a ganar el premio Nobel de física en el año 1986. Gracias a este aparato podemos llegar a ver objetos del tamaño de 1A (1 Amstrong = 0,0000000001 metros), el tamaño de los átomos. (Imagen del Microscopio de efecto túnel ubicado en IBM)

Desde la aparición de este microscópio, el microscópio que llega a lo mas pequeño que se puede llegar a ver (hasta ahora), hemos podido observar gran cantidad de estructuras, desde oro, hasta la estructura mas codiciada actualmente, el grafeno (podemos ver abajo su característica forma de panal de abejas)

Los científicos de IBM han llegado esta vez un poco mas allá, y han creado la película más pequeña posible, realizada con átomos. Gracias a este microscopio, y a su tecnología, podemos trabajar manipulando átomos uno a uno. Ese ha sido el trabajo de los científicos de IBM, colocando adecuadamente los átomos, y realizando un frame para cada movimiento de los átomos. Aquí os dejo el vídeo y el como se hizo:

Espero que os haya gustado, para mas información IBM.

Un saludo,

Sergio

Energías con Slinky

¡¡Hola a todos!! Hoy vamos a volver a hablar de física y de energías, gracias a otro juguete muy famoso (estamos con juguetes últimamente, es que dan mucho "juego"...), el conocido Slinky. Quizás a muchos de vosotros no os suene, pero seguro que si a vuestros padres, o lo habéis podido ver en alguna película. Se trata simplemente de un muelle, suficientemente largo (80 espirales), y con una constante elástica lo suficientemente pequeña, como para que se pueda estirar fácilmente y así demostrar ciertas propiedades físicas asombrosas.

El juguete fue inventado por el ingeniero naval Richard James sobre el 1940 y puesto a la venta en 1945, ya con un gran éxito. En clase de física muchos profesores lo utilizan para diferenciar ondas longitudinales y ondas transversales y los especialistas en efectos especiales lo utilizan para realizar el sonido del disparo láser de las películas como Star Wars, estirando uno de sus extremos y colocando un amplificador en el medio.

Pero eso no es todo lo que puede hacer este fantástico juguete. En este artículo hablaremos de la particularidad mas interesante, que es la de bajar escaleras solo. Para eso, y antes de empezar a soltar el rollo os dejo un par de vídeos, el del blog y el anuncio original del juguete.

¿Pero como es posible que realice él solo este movimiento?

Bueno, él solito no realiza el movimiento, cuenta con la ayuda inestimable de la fuerza de gravedad, que hace, y mucho. El movimiento se puede explicar fácilmente a través del concepto de energías, que ya en alguna ocasión hemos utilizado en el blog. Al situarse el muelle en una posición elevada diremos que posee almacenada una cierta cantidad de energía potencial gravitatoria, que se convertirá en energía cinética (de movimiento) al caer. No obstante al ser un muelle, al estirarse podrá acumular energía potencial elástica, así pues una vez ha bajado el primer escalón la energía potencial elástica se convierte en energía cinética, la necesaria para iniciar de nuevo el proceso.

El juguete se hizo tan famoso que se desarrollaron nuevos modelos mas sofisticados, como el perro Slinky, que utilizó Pixar como personaje secundario en la película Toy Story.

Os dejo algunos vídeos mas sobre este curioso juguete. El primero demuestra las propiedades del muelle en una cinta transportadora colocada con pendiente negativa. ¡¡El movimiento es infinito!!

El segundo vídeo es todavía mas espectacular, por esa razón lo he dejado para el final. Se trata de una caída a cámara lenta de un muelle Slinky totalmente desplegado.

¿Por qué sucede de esta manera? 

Parece que realmente se quede suspendido en el aire, esperando a que todas las anillas se reagrupen. Una explicación factible a este fenómeno sería la siguiente. En la caída del muelle actúan varias fuerzas, una es la gravedad, pero la otra es la fuerza elástica de recuperación del muelle, que tiende recuperar su forma. Al ser la fuerza elástica de mayor magnitud, ésta actúa mas rápidamente y por ello da la impresión de que no cae. Eso explicaría parcialmente el fenómeno, es cierto que es de mayor magnitud, y el proceso es muy rápido, pero aun realizando una cámara muy lenta se observa que el extremo mas bajo del muelle no se mueve nada.

Una explicación mas elaborada consistiría en hablar del muelle como un sistema de partículas complejo y unido. Cuando se trabaja en sistemas de partículas no podemos considerar cada una de las partículas del sistema, sino todo su conjunto. En estos supuestos se considera el movimiento del sistema como el movimiento del centro de masas del sistema. Efectivamente, el extremo inferior no se mueve, pero sí lo hace el centro de masas del sistema, que se ve afectado por la fuerza de gravedad.

El fantástico canal de Veritasium realizó un par de vídeos para explicar el fenómeno, y su mágica explicación consiste en lo siguiente: cuando tenemos desplegado el muelle, el extremo inferior no cae porque nosotros estamos sosteniendo el muelle con la mano. En el momento en que soltamos el extremo superior del muelle, éste al no estar sostenido por la mano empieza a caer. No obstante al extremo inferior aún no le ha llegado la información de que no está sostenido, y por tanto no cae. En el momento en que la información llega, él extremo inferior junto con el superior caen. Os dejo los vídeos, que son muy interesantes.








¡¡Espero que os haya gustado!!! Un saludo,

Sergio

Fuerza de rozamiento

Se trata de una de las fuerzas mas importantes para nuestra vida cotidiana, una fuerza por contacto sin la cual no nos podríamos mover, la fuerza de rozamiento.

Pensad de la siguiente manera: ¿Que pasaría si la fuerza de rozamiento no existiera? sería muy difícil mantenerse en la misma posición, cualquier movimiento realizado nos invitaría a continuar moviéndonos sin parar. El simple hecho de caminar implica la fuerza de rozamiento, si no existiera resbalaríamos continuamente sin poder avanzar.

En la mecánica Newtoniana, la mecánica del punto material, se la relaciona con la fuerza normal, otra fuerza de contacto, perpendicular (normal), al plano sobre el que descansa el punto, multiplicada por un factor, el coeficiente de rozamiento, que depende de los dos materiales que friccionan. Es una fuerza interesante, sobre la cual volveremos a hablar en el blog.

¿Por que aparece?

Realmente, y aunque nos parezcan perfectamente lisas, todas la superfícies poseen imperfecciones, pequeñas variaciones, a veces imperceptibles a simple vista, y otras veces visibles, que dificultan el movimiento.

Esta dificultad nos hace perder energía (energía cinética), disminuyendo la velocidad del móvil, y realizando una disipación de la misma de diferentes maneras, generalmente en forma de calor. Un esquema a nivel atómico nos puede ayudar a entender el problema.

El Experimento

Os propongo un experimento muy sencillo para entender la magnitud de la fuerza de rozamiento. Coge dos libros relativamente grandes (de unas 300-400 páginas), e intercala todas y cada una de las páginas del libro entre si. A continuación coge uno de los dos libros e intenta dejar caer el otro. ¿Cae? ¿Cuantas personas serán necesarias para poder separar los dos libros?

También os propongo otra actividad. Coged un desatascador y apretadlo fuertemente contra la pared, veremos rápidamente que no cae. ¿Cuales son las fuerzas implicadas? ¿Por que no cae?

Estoy seguro que muchos de vosotros diréis que no cae porque se ha realizado el vacío dentro de la parte de goma del desatascador y que es la presión atmosférica la que aguanta el desatascador. No obstante las presiones atmosfericas en dirección vertical son anuladas una con la otra, y la única que queda descompensada es la presión atmosférica en dirección horizontal. ¿Como iguala ésta al peso que es en dirección vertical?

Es algo mas complicado de lo que parece, y efectivamente nuestra amiga la fuerza de rozamiento tiene algo que ver. Nosotros al extraer el gas de dentro del desatascador hemos creado el vacío y efectivamente ahora actúa la presión atmosférica, pero en sentido horizontal. La reacción a esta presión atmosférica la realiza la superficie vertical con una fuerza denominada normal (mirad las leyes de Newton). La fuerza de rozamiento, que es igual a la multiplicación del coeficiente de rozamiento y la normal, es la que provoca que no caiga el desatascador.

Espero que os haya gustado y se haya entendido. Volveremos a hablar de física en mas artículos, pero no en el siguiente, porque realizaremos una reacción química forzada muy conocida: La electrolisis.

Un saludo

Sergio

Física con juguetes - Rampwalker 1

No es el primer juguete que enseñamos en el blog (se realizó un artículo en diciembre del año pasado sobre un árbol del sonido), ni será el ultimo, puesto que a partir de ahora se abre una nueva sección en Cluster destinada a explicar la física de algunos juguetes realmente curiosos.

El segundo entonces, pero el primero en inaugurar esta nueva sección se trata de una modalidad de rampwalker. Los rampwalkers son estos simpáticos juguetes capaces de andar por encima de la mesa (tablewalker) o los que bajan por planos inclinados. Del que vamos a hablar hoy es un tablewalker, y consta de dos figuras unidas (4 patas) unidas mediante un hilo de nylon a la pelota. Todas las figuras y la bola son de madera.

Las patas están redondeadas en la zona inferior, de esta manera al dejar caer la bola de la mesa, la fuerza del peso tira del cable de nylon, haciendo mover a los dos simpáticos muñecos. Este juguete tan simple cumple una gran cantidad de propiedades físicas, y nos puede servir en clase para explicar una gran cantidad de cosas.

Hablando en términos físicos podemos decir que la fuerza del peso de la bola que queda colgada tira a través del hilo de nylon de los muñecos. Ésta fuerza que se transmite a través del nylon se denomina Tensión y es la causante del movimiento de los muñecos. Al estirar la nariz del primero se genera un momento de fuerza que hace mover el cuerpo y por consiguiente las patas del muñeco. Si nos fijamos en la fuerza de rozamiento, ésta ha de ser suficientemente elevada como para no permitir que el juguete se deslice. Este efecto se puede conseguir jugando con el peso de la bola, el peso del juguete (y su fuerza normal) y con el coeficiente de rozamiento entre la mesa y las patas del juguete.

No obstante, existe un fenómeno realmente interesante que no hemos comentado. Fijaos en el siguiente vídeo:

¿Por qué no cae?

Realmente, la física involucrada en este fenómeno es fascinante, y nos demuestra que los principios físicos y las matemáticas se cumplen de manera increíblemente exacta. Al inicio del movimiento el objeto se encuentra lejos del borde de la mesa. La tensión que actúa en la bola posee dirección vertical y sentido ascendente. Esta tensión posee una reacción de fuerza según la tercera ley de Newton, en el otro extremo del cable, atada a la punta de la nariz del juguete. Esta tensión, no obstante no posee una dirección horizontal o vertical, sino que posee un ángulo determinado con al horizontal. Físicamente y matemáticamente hablando la tensión puede descomponerse en dos tensiones, una vertical (Ty) y otra horizontal (Tx).

La componente Ty no realiza una fuerza capaz de desplazar el objeto, diremos pues que no realiza trabajo. Su función principal es la de aumentar la fuerza normal, para así aumentar la fuerza de rozamiento del juguete. La componente Tx si que realiza trabajo, y por lo tanto desplazamiento al juguete. Es la causante de que se mueva.

Si nos fijamos atentamente, a medida que el juguete avanza el ángulo con la horizontal aumenta, dejando la componente Tx cada vez mas pequeña, y la componente Ty mas grande, hasta que llega un momento en que se consiguen los 90º y no hay componente Tx. Toda la Tensión se ha convertido en Ty y no hay ninguna fuerza que arrastre el juguete y por tanto que realice trabajo. Es entonces cuando el muñeco se para.

La dificultad estriba en conseguir un peso en la pelota de manera que pueda hacer mover el objeto, pero no realice momento para hacerlo caer cuando llega al borde de la mesa. Obviamente no funciona este efecto con mesas redondeadas, donde el rampwalker cae por la acción de la gravedad inexorablemente.

La primera vez que vi estos simpáticos juguetes fue en las fantásticas demostraciones realizadas por Julius Sumner Miller, colgadas en youtube por logindoss. Miller, un reconocido físico, alumno y amigo personal de Albert Eisntein, se hizo realmente famoso por sus demostraciones prácticas y por su curioso talante en unos programas de física para niños "What it is so?" i "Science Demonstracions". Sus clases siempre empezaban de la misma manera:

- How do you do, ladies and gentlemen, boys and girls? I am Julius Sumner Miller, and physics is my business.

-"Como están damas y caballeros, chicos y chicas? Soy Julius Sumner Miller y la física es mi trabajo."

El juguete que he utilizado para este vídeo, y que utilizo en clase, se puede conseguir a traves de la página web de Perpetuum-mobile. Una empresa suiza de juguetes científicos muy curiosa y recomendable.

Saludos

Sergio

Por amor a la física

Mañana es día 23 de Abril, día de Sant Jordi, y se conmemora la muerte de éste el 23 de Abril de 303. Aquí en Cataluña se celebra la diada y el día de los enamorados, y tenemos como costumbre, muy sana por cierto, regalar una rosa para las chicas y un libro para ellos. Pues si seguís esta tradición o simplemente quereis regalar un libro o comprarlo para vosotros mismos, os recomendaré uno: Por amor a la física de Walter Lewin.

Durante 306 páginas Lewin nos realiza un paseo por toda la física, y por todas sus clases, explicando anécdotas y formas de hacer, utilizando demostraciones prácticas para cada uno de los puntos de los que trata. Un libro en general excelente, muy didáctico y asequible para todo el mundo, donde es ayudado por algún que otro esquema o dibujo, pero no por ninguna fórmula matemática. La primera edición en castellano es del febrero del 2012, publicado por la editorial debate.

El señor Lewin desde luego no deja indiferente. Su manera de ayudar a realizar titulares para la prensa y su arrogancia o poca humildad han calado entre algún sector del profesorado de ciencias, creándose dos sectores diferenciados, los pro-Walter Lewin, que lo adoran, y los que lo consideran simplemente un payaso. Frases como "si tu nota es de un uno o un dos es que tienes un mal profesor" o "puedo hacer que cualquiera se enamore de la física", o sencillamente el anuncio que realizó Warren Goldstein en la introducción de su libro, diciendo que es el mejor profesor de física del mundo, han sido algunos de los factores que han provocado tal ruptura entre algún sector del profesorado.

Y la verdad es que se lo merece. ¿Me está diciendo este buen señor que durante sus 40 años de docente en el MIT jamas tuvo un alumno por debajo de la nota de 3? ¿Que sus clases se llenaban y que todos los alumnos salían contentísimos? Pues creo que no. Lo cierto es que en los vídeos grabados de sus clases se observan bastantes asientos vacíos y ademas en un vídeo en concreto podemos ver como el señor Lewin juzga de idiotas a aquellos alumnos que en su test de satisfacción han comentado que no están contentos con su profesor. Señor Lewin...por favor.

 

Por otro lado tampoco podemos comparar la Universidad con la Secundaria o Bachillerato, donde yo opero, puesto que es mas difícil encontrar personas que no les guste la física en la facultad, y mas si es en la facultad de física. Quizá debería haber enunciado el señor Lewin, que es capaz de hacer que cualquier estudiante de física del MIT se enamore de la física. Hubiera sido mas apropiado, aunque quizas tampoco es eso del todo cierto. Y sobre si es el mejor profesor de física del mundo...pues que quiere que le diga, no los he conocido a todos, la verdad. 

No obstante, y pese a la publicidad agresiva de su campaña, y las particularidades del profesor, he de reconocer que Walter Lewin me gusta. No me entadais mal, me encanta Walter Lewin, me gustan mucho sus clases, me encanta su forma de enfocar la física y su pasión por ella. Ojalá algun día llegara a ser una décima o centésima parte de lo que ha llegado a ser Walter Lewin. Comparte conmigo muchas de las ideas sobre docencia en ciencias y estoy, al igual que él, a favor de enfocar la física y en general las ciencias, de una manera mucho mas conceptual que no matemática, sobretodo en las etapas iniciales de la ESO. Pero también en las etapas posteriores, y explicar tanto la física como la química, haciendo entender al alumno el sentido físico y químico de todo lo que realiza, y no simplemente explicar "como realizar ejercicios" de manera mecánica. Y aquí sí que me apropio de una frase de Lewin: "Os estoy evaluando de física y no de malabarismos matemáticos". Lo cierto es que estoy aprendiendo mucho con sus clases, y realmente os las recomiendo, puesto que no solamente mira la física de una manera mas práctica, realista y divertida, sino que su forma de hablar, de expresarse y de sentir la física le hacer inigualable. En cada una de sus clases magistrales aparecen demostraciones, que pienso utilizar en las mías (si tengo espacio). Aquí os dejo con algunas de sus clases, la primera sobre instrumentos musicales y la segunda sobre la conservación de la energía mecánica.

 

Podéis encontrar todas sus clases, con la posibilidad de descarga, incluso en algunas ocasiones con subtítulos en ingles, en los siguientes links:

1. Physics I: Classical Mechanics - Fall 1999. Mas información aquí.
2. Physics II: Electricity and Magnetism - Spring 2002. Más información aquí.
3. Physics III: Vibrations and Waves - Fall 2004. Mas información aquí.

Yo ya me estoy bajando todas las clases del profesor Lewin para tenerlas de consulta, quizás dentro de un tiempo no estén disponibles, y habría sido una pérdida irremplazable. También podéis verlas a través del canal del MIT en youtube. Mas información en la entrada sobre Walter Lewin de Amazings.

¿Y vosotros que pensáis sobre Walter Lewin?

Saludos,

Sergio

Tiro horizontal

Es la magia de las matemáticas, la magia de los vectores. ¿Como podemos hacer para que un movimiento aparentemente complejo se convierta en algo sencillo? Gracias a la descomposición de vectores podemos desmenuzar un movimiento parabólico complejo, en dos movimiento simples: un movimiento rectilíneo uniforme con velocidad constante en dirección horizontal y otro uniformemente acelerado en dirección vertical.

Muchos de los chavales no lo acaban de entender, o de creer, así que lo mejor en estos casos es realizar una demostración. Louis A. Bloomfield es profesor de física de la Universidad de Virginia, suyos son los famosos libros "How things works" y "How everything works" editados por Wiley. En estos libros intenta explicar física para no físicos, reduciendo fórmulas matemáticas, explicando conceptos (quizás lo mas difícil) y realizando demostraciones en clase. Podéis encontrar TODAS las demostraciones que realiza en su pagina web, concretamente aquí.

De entre todas sus demostraciones, me parece especialmente acertada la siguiente sobre tiro horizontal. Con una regla y dos pelotas podemos demostrar todo lo que explicábamos antes. Observad:

Efectivamente, el tiempo de caída de las pelotas es independiente de la velocidad horizontal aplicada. Mientras que en dirección horizontal no existen fuerzas aplicadas sobre el objeto y por tanto no hay aceleración (despreciando los efectos del rozamiento del aire), en dirección vertical la pelota está siendo atraída por la Tierra a razón de 9,8 m/s2. Eso significa que la velocidad en dirección horizontal será constante y la velocidad en dirección vertical se verá incrementada en sentido hacia abajo por la aceleración debida a la fuerza gravitatoria.

No es el objetivo de este blog el de explicar la física de primero de bachillerato, sino de mostrar recursos para profesores, experiencias para alumnos o demostraciones para curiosos. No obstante, si estáis interesados y queréis saber mas sobre el tema os recomiendo:

1) La fantástica página de Eureka sobre cinemática, con vídeos y applets muy ilustrativos.

2) El canal de youtube de unicoos. David Calle es ingeniero en telecomunicaciones y profesor en una academia de repaso de Madrid, que explica estupendamente bien problemas de matemáticas, física y química. Si queréis podéis entrar en su página web de vídeos. Aquí os muestro un vídeo sobre justamente tiro horizontal.

Saludos

Sergio

Walt Disney y el átomo

En esta ocasión os presento un curioso documental que realizó la factoría Disney en el año 1957, en plena guerra fría, y de unos 49 minutos de duración. Se encuentra colgado en youtube por tintin27udec.

Después de la segunda guerra mundial, y tras el lanzamiento de las dos bombas atómicas sobre las ciudades japonesas, el miedo a una tercera guerra mundial con la URSS penetraba mas y mas en la ciudadanía estadounidense. Según nos explica el interesante blog La fórmula del lápiz, durante la administración de Eisenhower se creó un programa de defensa del uso civil de la energía atómica, financiado en parte también por General Dynamics, fabricante de reactores nucleares.



El objetivo no era tan solo la fabricación de mas bombas, como defensa a un posible ataque soviético, sino el uso de reactores para la obtención de energía nuclear. Era necesario concienciar a la población, nada partidaria del uso de energía nuclear, de los beneficios del uso de esta energía y de nuestro amigo y vecino el átomo. Por ello se crearon diferentes documentales didácticos sobre el átomo, algo parciales, de entre los que destaca Nuestro amigo el átomo de Walt Disney.





El documental es un joya pues aunque se nota, sobre todo al final del documental,una clara tendencia partidista del film para hacernos pensar que podremos solucionar cualquier problema con la energía nuclear, las grandes dotes didácticas del maestro Disney rebosan en todo momento en el film, haciendo un tema tan complejo com es el átomo, tremendamente sencillo.



El documental está dividido en 5 partes:

1. EL PESCADOR Y EL GENIO




2. ÁTOMOS Y MOLÉCULAS



3. ¿QUE ES UN ÁTOMO?



4. REACCIONES NUCLEARES



5. UTILIZANDO EL ÁTOMO



También ver el documental entero y subtitulado gracias al canal de Álvaro Oñate. Aquí lo teneis:


Espero que lo disfrutéis,

Sergio

Tortazos y leyes de Newton

Estas Navidades, después de los polvorones y del cava, me encontraba yo en un momento de relax cuando, no se porque extraña razón acabé viendo videos de caídas en los tantos y tantos vídeos que hay en el enorme entramado de vídeos que es youtube...( le podría haber pasado a cualquiera...). Y entonces tuve una revelación:

"Este año explicaría las tres leyes de Newton a base, justamente, de golpes, tortazos y mamporros."

Ni corto ni perezoso me puse manos a la obra y después de muchos visionados de golpes, caídas y demás, seleccioné unos cuantos trozos que me servirían para explicar diferentes aspectos de las tres famosas leyes. Creo sinceramente que los vídeos han sido un éxito rotundo en clase, y una manera fácil, divertida y asequible de asimilar conceptos. Me gustaría que los vierais y me comentarais que tal os parecen (cuento con vuestras sugerencias para mejorarlos).

Al final del artículo os mostraré otros vídeos interesantes sobre las leyes de Newton y que, por supuesto, están en youtube...

¡¡Ahí van...!!

1- PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA



2- SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA



3- TERCERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN



Otros vídeos sobre las leyes de Newton que os recomiendo:

1. Vídeo de la ESA (European Space Agency). Newton in Space. Se trata de un vídeo fantástico, muy sencillo para niveles elementales, pero muy claro en su contenido. Las imágenes ya son llamativas, puesto que son los mismos astronautas de la ESA los que nos explican las leyes de Newton, y participan alumnos de diferentes países. ¡¡Imprescindible!!



2. Veritasium. Derek Muller nos enseña a pensar en física en todos sus vídeos. El concepto clave según Muller no es enseñarnos la física sino hacernos pensar. Especialmente llamativo es este vídeo sobre la tres incorrectas leyes de Newton. ¡¡Hay que verlo!!




¡¡Espero que os hayan gustado los vídeos!! Hasta la próxima,


Sergio

PD: Mas información sobre las leyes de Newton en El vaso y la moneda.

Árbol del sonido

Una de las mejores maneras de enseñar física, a mi entender, es a partir de juguetes. Existen numerosos artículos sobre el tema que podréis encontrar por internet. Éste va a ser también uno de los propósitos de CLUSTER para el año que viene, ¿y que mejor momento que el final de año para empezar ya con los buenos propósitos?

Os presento un sencillo juguete denominado el árbol del sonido. Está formado por varias piezas de madera de diferentes colores y de diferentes tamaños. Al dejar caer una pequeña bola, también de madera, por el árbol, éste va dejando caer diferentes notas musicales.





Un experimento parecido, pero a lo grande, era propuesto en el blog La Ciencia para todos de Javier Fernández Panadero, en el que se podía ver una "escalera del sonido", por así decirlo. (Gracias por la información, Javi)



¿Pero que es el sonido?

El sonido no es mas que una perturbación del medio, que se desplaza por el aire (o por cualquier otro medio) hasta llegar a nosotros. Desde el punto de vista de la física se trata de una onda mecánica (necesita un medio para propagarse) y longitudinal (ya que la dirección de oscilación de las partículas del medio es la misma que la dirección de propagación de la onda).

Ondas longitudinales



Ondas transversales



Ondas longitudinales y transversales



Existen muchos ejemplos de ondas longitudinales y ondas transversales, mientras que las ondas del sonido son longitudinales, las de vibración de una cuerda y las que se producen en la superficie de un líquido son transversales. Estos tipos de ondas también son de importancia en los movimientos sísmicos denominados s-vawes (ondas transversales) y p-vawes (ondas longitudinales).



Así pues para que se produzca sonido es necesario un objeto que vibre y por tanto que perturbe el medio, y un medio a traves del cual se propague.

¿Pero por que unos suenas agudo y otras grave?

Este hecho está relacionado con la frecuencia de la vibración, es decir, con el numero de oscilaciones que es capaz de realizar el sistema en 1 segundo. Esta frecuencia está expresada en Hercios (1/segundo), y depende de manera inversa con el tamaño del objeto que vibra. Así si el tamaño del objeto es pequeño, la frecuencia será mayor y el sonido será mas agudo.



No obstante los objetos no vibran únicamente con una sola frecuencia sino que realizan toda una serie de vibraciones extras que de denominan sobretonos y que corresponden generalmente a la aparición de centros nodales (nulos de vibración) en los lugares en los que podemos dividir entre dos. Es decir si la longitud del instrumentos es de un metro, la frecuencia fundamental o tono (también denominado primer armónico) no poseerá ningún nodo, el primer sobretono será el segunod armónico y poseerá un nodo a 0,5m, el tercer armónico poseerá dos nodos a 0,25m y así sucesivamente. La unión de todos los armónicos, y de cada una de las frecuencias dará lugar a lo que se conoce como timbre del instrumento. Esta es la razón por la cual un do en una flauta no suena igual que en un violín o un clarinete, cada uno posee un registro particular de frecuencias y por tanto de armónicos, que le hace diferenciarse del otro.





En nuestro caso (el caso de un tambor) es mas complicado. Se trata de vibraciones en superficies y no en cuerdas y depende, ademas, del lugar donde se aplique el golpe que provocará la perturbación del medio. Los sobretonos del tambor no se pueden considerar armónicos y posee gran cantidad de ellos.







Volveremos a hablar sobre música y sobre sonido en nuevos artículos en CLUSTER.

Sergio

¿Quieres saber mas?


Mas vídeos sobre el sonido " El Universo mecánico"





Applet sobre sobretonos en una superfície circular de Bradley L. Carrol de WSU Physics Departament

- Modo fundamental o Tono
- Sobretono con perturbaciones no centrales.

Para saber mas puedes entrar en:

1-Wikipedia-Vibrations of a circular drum

2-Matemáticas de los sobretonos y modo fundamental en un tambor.

3-On line Physics

Copa de Pitágoras

A este experimento se le ha denominado de muchas formas: Copa de Arquímedes, Copa Pitagórica y Vaso de Tántalo, cada uno de los cuales posee una historia particular. Según la versión de la Copa de Arquímedes, fue un encargo de un rey griego para que sus invitados no bebieran mas de lo convenido. No obstante no queda muy claro si fue Arquímedes o Pitágoras, según la gente de Wikipedia fue Pitágoras quien inventó la copa, para evitar la gula.

Otro nombre conocido para el experimento es el del vaso de Tántalo. Tántalo, según la mitología griega, era el hijo de Zeus y sufrió un castigo muy severo. El castigo consistía en permanecer en un lago con el agua hasta la barbilla, pudiendo alcanzar con la vista un árbol con ramas repletas de frutas por encima de él. Cada vez que intentara alcanzar la frutas desesperado por el hambre o la sed, éstas se retirarían, no pudiendo nunca alcanzarlas.



El vaso es especialmente interesante y nos refleja principios básicos de la hidrostática. Consiste en un vaso en cuyo interior existe un tubo con dos orificios, uno dentro del vaso y otro fuera por debajo de la altura del vaso. Al añadir agua al vaso ésta permanece perfectamente dentro, no obstante si se supera el nivel del tubo, se vacía entera. Al llenarse la copa también se llena el tubo interior desplazando el aire. En el momento en que el agua del tubo empieza a caer, todo el resto de agua que hay en el vaso le sigue dejándolo vacío. Vídeo de Grand-Illusions:



El principio fundamental en el que está basado el vaso es el principio del sifón, un tubo en forma de U invertida en el cual el líquido puede subir una cierta altura (h1) para poder bajar otra mayor (h2). El sistema funciona a partir de la gravedad, fuerza básica a partir de la cual empieza a caer el líquido y también el de la presión atmosférica, que empuja el líquido a caer. Este principio se aplica de forma común en casi todos los desagües de nuestras casas.





El Experimento

Para poder hacerlo, sin necesidad de ir a Grecia y comprar la auténtica copa Pitagórica o de Tántalo, podemos utilizar una botella de plástico, una pajita, el tapón y plastelina o cola. Se recorta la botella por dejando solo la primera mitad de la botella, se realiza una agujero en el tapón para que entre la pajita y se tapa con plastelina (también se puede tapar mejor con algún tipo de pegamento. Éste es el resultado.



Otra versión aún mas casera es la de Manuel Díaz Escalera con su vaso de Tántalo, puedes verlo en su blog fq-experimentos:



¿Como conseguir una auténtica Copa de Pitágoras?

Al parecer es un objeto de regalo que se puede conseguir en Grecia (aquí puedes entrar para ver como las fabrican) no obstante hay otros sítios donde se pueden comprar:

- En Keinbottle.com
-3B scientífic

Aquí encontraras el pdf con las instrucciones para utilizar la copa Pitagórica según 3B scientific

¡¡Saludos y hasta la próxima!!

Sergio

Actividad óptica y quiralidad

Se trata de una consecuencia clara de la observación de objetos y moléculas en 3 dimensiones. Cuando dibujamos una molecula en el papel, generalmente no tenemos en cuanta su estructura tridimiensional, no obstante los químicos y los biólogos, desde hace ya tiempo se han hecho con diferentes tipos de proyecciones (Newman, Fisher, etc..) para poder dibujar las moléculas en tres dimensiones.

¿Por que razón hay que verlas en 3D? ¿Es una nueva moda impulsada por James Cameron?

Pues no, hace ya mucho tiempo que se lleva realizando, y lo cierto es que la necesidad surge a la hora de comprobar que dos moléculas con los mismos átomos y misma conectividad (mismos enlaces), pueden tener propiedades físicas y químicas diferentes.

Dos moléculas como las de la figura son moléculas con los mismos átomos y misma conectividad. Una es la imagen especular de la otra. Si tenemos un poco de imaginación y capacidad de ver en 3D, podremos comprobar que si queremos superponer la una sobre la otra no podemos. Son MOLECULAS QUIRALES y entre ellas se dice que son ENANTIÓMEROS, uno del otro.



Él ejemplo mas claro se encuentra en nuestras manos. Nuestras manos son quirales porque no se pueden superponer la una encima de la otra. Visto de esta manera cada mano es enantiómera una respecto a la otra.



A nivel de moléculas, encontraremos quiralidad siempre que tengamos un carbono con los cuatro substituyentes diferentes (llamado comúnmente carbono asimétrico), aunque existen tambien otras razones.



Existen muchísimas moléculas quirales en la naturaleza, desde el azúcar hasta las proteínas que formamos a partir de los aminoácidos. Las proteínas son quirales puesto que los aminoácidos también lo son. Esta diferenciación a nivel espacial es especialmente importante en síntesis farmacéutica, puesto que algunos fármacos, debido a la quiralidad de los aminoácidos que forman las proteínas, necesitan ser específicos, y por tanto de una quiralidad precisa. Es lógico pensar que si los aminoácidos son quirales, es posible que el centro activo de la proteína, donde se producirá la reacción química, sea quiral también. La rama de la química que estudia las reacciones para formar tan solo uno de los enantiómeros y no el otro, es la QUÍMICA ASIMÉTRICA.



Un vídeo explicativo, por si no ha quedado claro, y hay alguna duda:



Una propiedad interesante de los compuestos quirales es que son capaces de rotar el plano de la luz polarizada. En este mismo blog, explicamos que era la luz polarizada, así que si teneis interes podeis entrar en polarización.

La idea es como la del dibujo. Al polarizar la luz y dejar que tan solo vibre en un plano, si hacemos pasar la luz por una disolución de una substancia quiral, ésta girará el plano de la luz polarizada.



En este vídeo del prof. Gustavo Dias se esquematiza muy bien la idea:





El experimento

Para realizarlo necesitaremos una disolución saturada de fructosa, glucosa o azúcar. Es necesario que la disolución sea concentrada, puesto que la actividad óptica depende de la concentración de soluto. Dos filtros polarizadores, una linterna y oscuridad. Aqui tenemos el resultado espectacular:



Algunas fotos del experimento:





Espero que haya sido interesante, en experiments on files encontraremos una práctica sobre actividad óptica muy recomendable para bachilleratos.

Saludos

Sergio

Presiones por un tubo

En octubre del 2009, hace ya casi un par de años os hablaba de un experimento fascinante, el de la paradoja hidrostática, cuatro tubos abiertos conectados entre si se llenan a la misma altura sea cual sea su forma y dimensión. Los principios físicos estaban explicados en el artículo, presión atmosférica, presión hidrostática, principio de Pascal y el principio fundamental de la hidrostática, todo en uno.



Es posible que en algún instituto o en vuestras casas no poseáis este aparato, así que os dejo otro experimento igualmente entretenido, fácilmente realizable en el laboratorio con dos embudos de decantación y una goma. La versión casera del mismo podría realizarse con dos botellas de agua abiertas por abajo y en posición invertida unidas por las bocas por una goma. ¿Como podemos llenar el embudo vacío sin tocar el agua?


 La magia la consigue la presión atmosférica y sobretodo la presión hidrostática. Vamos a explicarlo, y para ello necesitaré la siguiente foto sacada directamente del vídeo...

Si nos fijamos en los puntos 1 y 2, ambos se encuentran a la misma altura, no obstante no sufren la misma presión. Mientras que el punto 2 únicamente sufre la presión atmosférica (que no es poca), el punto uno sufre la misma presión atmosférica mas toda la presión hidrostática señalada, que coincide con la altura de líquido por la aceleración de la gravedad y por la densidad del líquido. Obviamente el punto 1 no está especialmente de acuerdo con sufrir tanta presión así que la presión es trasladada por todo el líquido, según el principio de pascal hasta el punto 2, que no tiene mas remedio que aumentar su nivel.

¿Cuando parará?
Cuando los dos puntos sufran la misma presión, se trata del mismo proceso que el de paradoja hidrostática.

Hasta el próximo experimento en CLUSTER.

Sergio

Cluster con el Museo de la Ciencia de Valladolid

Es muy habitual asistir a un museo de la ciencia y observar el Péndulo de Foucault, esa bola de acero que avanza inexorable a tirar barritas. No obstante es habitual tambien que la mayoría de visitantes se queden justamente en eso: el péndulo que tira barritas. ¿Que significa? ¿Que intenta demostrar este experimento?

En este blog ya realizamos en Enero de este mismo año un artículo sobre el Péndulo de Foucault, explicando como funcionaba, con imágenes del péndulo de Foucault en París y posibles experimentos demostrativos.

En el Museo de la Ciencia de Valladolid (España) han querido que ningún visitante se vaya sin haber entendido el experimento, por ello han elaborado un fantástico vídeo y un documento pdf descargable desde su página web. En el vídeo no solamente se explica el funcionamiento, sino que se detalla un experimento sencillo para demostrar el funcionamiento, a la vez que se comenta el diferente tiempo que tardaría el péndulo en realizar una vuelta completa dependiendo de la latitud en la que se encuentre ubicado el péndulo.



Hoy mismo ha sido la inauguración del vídeo en el cual han asistido el Alcalde de Valladolid, la Concejala de Cultura, comercio y turismo, el director de Michelin Valladolid (y otras dos personas de la empresa), y bastantes medios.



He de felicitar a la directora del Museo de la Ciencia de Valladolid, Inés Rodríguez Hidalgo por poner en marcha este proyecto, y darle les gracias por incluir también a Cluster-divulgación científica en él, puesto que algunas imágenes del vídeo son cedidas desde este blog. ¡Enhorabuena y adelante!

Vídeo completo:



Información sobre el evento:

- La ciencia es bella
- Dicyt
- Europapress
- Todo Castilla y Leon

Sergio