Patatas y pajitas en Aquí la Tierra

12 junio 2014

Un nuevo experimento que hemos sacado en Aquí la Tierra. Atravesar una patata con una pajita… gracias a la presión.

http://www.rtve.es/alacarta/videos/aqui-la-tierra/aqui-tierra-experimenta-fuerza-del-aire-patata/2608456/

Y aquí el programa entero en el que se emitió

http://www.rtve.es/alacarta/videos/aqui-la-tierra/aqui-tierra-10-06-14/2608429/


Bombillas y aceite en Aquí la Tierra

6 junio 2014

Ayer pusieron cómo anduvimos enseñando a la gente cómo meter una bombilla en un líquido sin electrocutarnos…

http://www.rtve.es/alacarta/videos/aqui-la-tierra/aqui-tierra-bombilla-sumergida/2600802/

Y en este otro enlace podéis ver el programa completo

http://www.rtve.es/alacarta/videos/aqui-la-tierra/aqui-tierra-05-06-14/2600854/

Os recuerdo que estos experimentos y muchos más podéis verlos en el libro (con vídeos) Experimentos para entender el mundo


Guapo, lo tuyo no es corriente…

21 mayo 2014

Este artículo se publicó originalmente en el Cuaderno de Cultura Científica como una colaboración que escribí en nombre de Naukas.

Seguimos la serie que empezamos con No me presiones, ¡energízame! donde te contamos qué quieren decir, científicamente, esos términos que usamos en la vida cotidiana, a veces de forma imprecisa o directamente incorrecta.

Decid lo que queráis… pero sabed lo que decís.

A petición popular, empezamos con magnitudes eléctricas.

Os recuerdo también que todas estas cosas se llaman “magnitudes físicas”, lo que quiere decir que son cosas susceptibles de ser medidas, no como el amor o la belleza, que son cosas chulas, pero no medibles.

CORRIENTE

A veces llamamos corriente a la “electricidad” en general, pero específicamente diríamos Intensidad de corriente, intensidad o, simplemente, corriente a la cantidad de carga que circula por segundo por un punto dado.

La corriente se mide en Amperios (A) y es una unidad fundamental del Sistema Internacional de Unidades.

Ampere, quien da nombre a la unidad de corriente

VOLTAJE

Suelo decir a mis alumnos que el voltaje es “las ganas que tiene la corriente de circular”. Correctamente diremos que es la energía por unidad de carga. A esas unidades las llamamos voltios (V)

Digamos que tenemos unas cargas. Y que esas cargas pueden ir a otros lugares donde haya más o menos voltaje. Si las llevamos donde hay más voltaje necesitan absorber energía, si las llevamos donde hay menos, nos darán esa energía a nosotros.

Por eso os decía lo de las ganas… Si tengo un cable que está a 20.000 V respecto al suelo… esas cargas tienen mucha energía para viajar al suelo (muchas ganas) y podrán atravesar mi cuerpo, aunque no sea muy conductor de la electricidad, dándome una churruscante muerte.

En el caso de una pila de 1,5V , por ejemplo, eso quiere decir que los electrones estarán encantados de dejar el polo negativo y viajar al polo positivo… y tienen unas “ganas” de 1,5V que les permitirán atravesar unas sustancias, y otras no. Por ejemplo, a ti no te darán calambre… pero a mala leche (léase, con el suficiente voltaje), si pillas una pila “gorda”, conduce la electricidad cualquier material.

En la imagen, Volta (en honor a quien se nombran los voltios) haciendo una demostración de su pila a Napoleón.

RESISTENCIA

La resistencia eléctrica es lo que se resiste un material a que lo atraviese la corriente eléctrica, dicho más bonico: la oposición al paso de la corriente. Se mide en Ohmios (Ω)

NOTA 1: Una pequeña cosita. Es fácil ver que estas tres magnitudes tienen que estar relacionadas… por un lado las ganas de circular, por otro lado la oposición que se pone y por el otro la corriente que circula.

A más ganas, más corriente… A más oposición, menos corriente. Esto, que ahora nos suena evidente, se llama la ley de Ohm I =V/R

NOTA 2: A veces nos hacemos un poco de lío, porque hay un componente electrónico, un cacharrito de esos para hacer circuitos, al que llamamos también resistencia. Otro nombre que se les puede dar es resistores y su función es disminuir la corriente, precisamente por lo que acabamos de decir.

Así que, podría decirse que una resistencia (el cacharrico) tiene resistencia (la magnitud). O si os lía, pues que un resistor tiene resistencia.

Ohm, en honor a quien se nombran los ohmios

POTENCIA (ELÉCTRICA)

Aunque ya hablamos de la potencia, dejadme que os cuente cómo se mide la potencia eléctrica.

Dijimos entonces que la potencia era la energía que se intercambiaba por segundo y que se medía en vatios (W).

Fíjate que hemos dicho que el voltaje es la energía por unidad de carga, y que la corriente es la carga que circula por segundo.

¿Cuánta energía se intercambia entonces en un circuito eléctrico entonces?

Sencillo… multiplico la energía que lleva cada carga, por la carga que circula por segundo y listo. P =I·V

¿Ya te he liado? Déjame otro intento.

Digamos que la energía son patatas… y yo te digo, cada persona lleva cinco patatas… y circulan cuatro personas por segundo, ¿cuántas patatas se mueven por segundo? Ahora sí, ¿eh? Cómo os gusta lo patatero…

Si queréis saber más sobre cómo se suele medir la potencia y la energía eléctrica podéis mirar aquí ¿Kilovatios o Kilovatioshora?

VOLUMEN

Dejamos lo eléctrico de momento.

El volumen de un objeto es el espacio que ocupa, no tiene nada que ver con su masa, con los kg que tenga.

Como percibimos nuestro mundo en tres dimensiones, ese espacio lo consideramos en su alto, ancho y largo. Así que lo medimos en metros cúbicos (aunque esto no quiera decir que tenga forma de cubo).

Si digo que un trozo de plastilina tiene un volumen de 27 centímetros cúbicos, eso quiere decir que si cambio su forma y le doy forma de cubo, sería un cubo de 3 centímetros de largo, 3 de ancho y 3 de alto (El volumen de un cubo se calcula multiplicando sus tres dimensiones, así que 3x3x3 = 27).

El volumen también se puede medir en litros, siendo un litro exactamente igual a un decímetro cúbico, o sea al hueco que hay dentro de un cubo de 10 centímetro de largo, 10 de ancho y 10 de alto (porque un decímetro son diez centímetros).

La forma no es el volumen, así que si coges una botella de un litro llena y la vacías en nuestro cubo de un decímetro cúbico, lo llenará completamente sin que sobre ni falte nada. Y, efectivamente, no me importa si es agua, vino, o zumo de cordero… no estoy hablando de la masa de esa sustancia, sino de su volumen, del hueco que ocupa.

Volúmenes iguales de distintas sustancias tendrán distinta masa… pero ocuparán el mismo espacio.

Pensando en todo esto, una manera curiosa de medir volúmenes consiste en sumergirlos en un líquido dentro de un vaso que esté graduado. Como el objeto ocupa un espacio que antes ocupaba el líquido, el nivel del líquido sube… de hecho subirá justo los litros equivalentes al volumen del objeto.

DENSIDAD

En el anterior post, ya contamos que la masa es la cantidad de materia y ahora hemos dicho que el volumen es el hueco que ocupa algo.

Puede que nos interese saber cómo de “empaquetada” está la masa… si está metida en un espacio chiquitico o más grande. Aquí es donde entra la densidad, que se define como la masa dividida por el volumen y se expresa como gramos/litro o gramos/centímetro cúbico (g/cm 3)

De esta forma, una botella de un litro de aceite y una botella de un litro de agua tendrán el mismo volumen (un litro), pero distinta masa, porque el agua es más densa que el aceite, así que en el mismo volumen tendrá más masa.

Desde otro punto de vista, si cojo un “trozo” de agua y otro de aceite que tengan la misma masa… ocuparán distinto volumen. Ocupará menos volumen aquel que esté más “apretado”, que tenga más densidad. En este caso el agua.

 

VISCOSIDAD

A veces confundimos ser denso con ser viscoso, pero no es lo mismo.

Por decirlo sencillito la viscosidad sería la resistencia a fluir (técnicamente se llama viscosidad dinámica y se define como la oposición del fluido a la deformación tangencial, como si el fluido fuera una pila de tortitas y quisieras mover horizontalmente la de arriba).

La unidad es el Pascal·segundo, pero se suele usar el poise (P) equivalente a 0,1 Pa·s

Diremos que un fluido es muy viscoso si le cuesta fluir, como esos mocos de juguete, y diremos que es menos viscoso cuando fluye con menos resistencia como, por ejemplo, el agua.

Fíjate que el aceite es menos denso que el agua, pero más viscoso.

Una frikada de la leche Un curioso experimento merecedor de un IgNobel es un pegote de brea encima de un agujero a ver si cae una gota. Como esta sustancia es muy viscosa, tardó ocho años en caer la primera gota… en fin, aquí podéis leer más.

Imagina que un líquido es cada vez más viscoso… ¿en qué acaba? ¿Cómo llamaríamos a un fluido que no fluye? ¿No sería algo muy parecido a un sólido? Efectivamente, si sus átomos están “descolocados” diremos que es un vidrio y si se colocan siguiendo cierto orden y cierta simetría, un cristal o sólido cristalino.

Aunque la frontera entre sólido y líquido es difusa, como en tantas cosas (la mayoría de edad, etc.), en algún sitio hay que ponerla. En este caso está en 10^13 Poises.

RADIANES

Los radianes no son una magnitud, son una unidad, pero me hacen falta para contaros la velocidad angular.

Un radián es un ángulo tal que, si lo dibujas, su arco es igual a su radio. En el dibujo está más claro. La longitud del arco azul es igual a la longitud del radio en rojo.

Radian cropped color

¿A cuántos grados equivale un radián? Es facilico, mira.

Una circunferencia entera tiene una longitud de 2πR, como recordarás del cole, así que si dividimos esa longitud en trozos del tamaño del radio (si dividimos entre R), nos sale que en una circunferencia completa (360º) hay 2π radianes.

Así que, ya sabes, 180º serán la mitad, π radianes, etc.

VELOCIDAD ANGULAR

Es la velocidad con la que se gira, cuánto ángulo se recorre por unidad de tiempo. A los que andamos en estos fregaos de la ciencia nos gusta medirla en radianes por segundo…  pero seguro que te suenan más las r.p.m (revoluciones por minuto).

CURIOSIDAD

No, perdona, no te voy a decir en qué se mide la curiosidad… te voy a contar una, o una que a mí me parece interesante, a ver qué opinas tú.

Fíjate que te he hablado de muchas oposiciones o “resistencias”: la resistencia eléctrica, la viscosidad, incluso la masa (como “resistencia a acelerarse”… y podría hablarte de otras, como la “resistencia a dejar pasar el calor”, etc.

Podríamos entender muchas fórmulas como la relación entre “causas”, “efectos” y “la resistencia” que se opone a que se complete esa “acción”. Que me perdonen los puristas, si se me va mucho y que Hume no se remueva mucho en su tumba.

Ejemplos:

- Ejerzo fuerza (causa) y eso producirá un cambio de movimiento, una aceleración (efecto), pero será distinto según la masa del objeto (resistencia), que se “opone” a esa aceleración.

- Tengo un voltaje y eso producirá una corriente, pero será mayor o menor según haya menos o más resistencia eléctrica.

- Pongo en contacto dos objetos a distinta temperatura y el calor fluirá de uno a otro, pero lo hará más o menos rápido según sea mayor o menor la conductividad térmica del material que los une.

*A veces en lugar de resistencias hablamos de conductividades, siendo una la inversa de la otra.

- Aplico una fuerza para deformar un fluido, el fluido se deforma… pero más o menos según sea menor o mayor su viscosidad y un largo etcétera.

Aquí os dejamos de momento, si os apetece que expliquemos de esta forma sencilla más magnitudes, o alguna aclaración, os leemos en los comentarios.

Esperamos que con estas aclaraciones podáis entender mucho mejor todo lo que leáis sobre ciencia.


El gran descubrimiento de ayer

18 marzo 2014

Supongo que muchos lectores de mi blog ni siquiera sabéis que ayer se dio a conocer la noticia de un descubrimiento espectacular en la física, que es posible incluso que acarree algunos Nobel.

Aunque ya se han escrito muy buenos posts, muchos de ellos de la panda de Naukas, me parece que alguno de vosotros agradecerá esta mini entrada un poco telegráfica para centraros. Al final os dejo el enlace de Cuentos Cuánticos que es estupendo y en el que podréis encontrar una explicación accesible y más detallada.

1. El universo se expande.

No que el universo sea una esfera y que se vaya haciendo más grande dentro de un “hueco”.

Que hay más espacio que antes, que el espacio tiempo es “algo” y que está creciendo.

Solemos proponer una metáfora (con muchos peros, que me perdonen los puristas)

- Imagina un globo que inflas

. Imagina que su superficie es el Universo

- No tiene fronteras, puedes moverte por toda la superficie del globo

- Pero cuando lo inflas hay más goma, hay más superficie, hay más espacio.

- Si dibujas planetitas y galaxias sobre el globo, verás que según lo inflas, según se expande ese “universo”, todos se alejan de todos.

No es que las galaxias crezcan o se muevan, es que el “espacio” en el que viven se transforma, “crece” y las “arrastra”.

Que mis compañeros divulgadores, los científicos y Dios mismo me perdonen, pero creo que esto es difícil de entender y la imagen ayuda.

2. El Universo no se ha expandido al mismo ritmo siempre.

Hubo un momento en sus primeras etapas en el que se expandió a una velocidad tremenda.

Cuando estaba todo muy concentrado, (las partículas, la energía), esa “sopa primordial” no emitía energía, porque lo que emitía uno era absorbido por otro que anduviera cerca, pero cuando empieza a enfriarse el asunto, los fotones emitidos comienzan a transitar mayores distancias y a no ser siempre absorbidos… comienza a emitirse radiación.

Me corrige Francis Villatoro @emulenews (tenéis su artículo técnico enlazado al final, que la explicación anterior no es acertada. Lo intentamos de nuevo. Gracias Francis.

En esos momentos la materia estaba en un estado de muy alta energía que llamamos plasma (como se encuentra la materia en el Sol, en una llama o en un arco eléctrico, por ejemplo). Este estado podría verse como una “sopa” de cargas, que van de acá para allá.

Ese plasma interacciona con la luz de forma no se emiten fotones hacia el exterior, pero cuando el plasma comienza a enfriarse las partículas comienzan a unirse y a formar átomos neutros que sí permiten que los fotones escapen más allá, porque los fotones interaccionan con “cosas” cargadas.

3. El Universo ha seguido expandiéndose

El Universo ha seguido expandiéndose y, si recuerdas el globo, todo anda cada vez más lejos de todo.

Como la luz se toma su tiempo en ir de un sitio a otro (300 000 km/s aprox.) ya sabes que vemos la Luna como era hace un segundo, que es el tiempo que tarda la luz en llegar desde allí hasta aquí, el Sol como era hace 8 minutos, una estrella como era hace cinco años, otra como era hace cien…

¿Qué pasa si miramos lo más lejos que podamos? ¿Qué veríamos? Pues veríamos ese primer destello, el “eco” de los primeros llantos de nuestro bebé Universo.

Pero si miro al cielo y lo veo negro, me diréis. Efectivamente. Pero recuerda que el espacio está “expandiéndose” que esa luz que vibraba muy rápido vamos a ver que vibra más lento porque le están estirando el “suelo” por debajo… así que la “luz de fondo” que se ve ha bajado su frecuencia, ya no vibra tan rápido, ahora son microondas, por debajo del infrarrojo.

Y a eso le llamamos La Radiación de fondo.

4. Esa radiación no es homogénea y tiene unas características particulares.

Y ya llegamos (telegráfico, sí… telegráfico).

Desde hace tiempo hemos visto que esa radiación de fondo, que podéis contemplar en esta imagen, no es homogénea, tiene sus pequeñas variaciones, que se ajustan bien a las predicciones de los modelos, y que cada vez vemos con más detalle.

No sé si sería mucho pedir que mirarais con reverencia a esta foto, estáis contemplando los albores de el Universo donde vivís, luz que se ha tomado unos 13 000 millones de años en llegar a vosotros.

Recordad que esa radiación se emitía cuando se daba ese proceso tan violento de expansión del espacio, cuando el “suelo” temblaba y se movía bajo los “pies” de esa radiación.

Es como si me mueven la alfombra cuando estoy hablando, voy a cambiar la voz porque me estoy cayendo, y mi frase saldrá distinta a si estuviera quieto.

Esa inflación también habría modificado la radiación de fondo de formas concretas según los modelos que los científicos estudian.

Bien, pues hoy se ha visto que efectivamente, esas ondas llevan esa impronta.

Así que estamos doblemente contentos… la teoría de la inflación resulta respaldada y además, de manera indirecta, se han detectado esas ondas en el propio tejido del espacio tiempo… esas ondas gravitacionales primordiales, que también nos hacen mucha ilusión.

BONUS

Este descubrimiento tiene otra implicación muy estimulante.

Las teorías que este descubrimiento apoya sobre la inflación predicen también que este Universo se ha creado como una “burbujita” en un vacío… y que otros innumerables Universos podrían haberse creado o estar siendo creados en ese vacío. Esto es algo, con matices, que en ocasiones se llama Multiverso, en ocasiones zonas de un mismo Universo inaccesibles y posiblemente con otras leyes de la física… pero en cualquier caso, volvemos (como dice @EDocet (César Tomé) a recibir una cura de humildad, al ser lo que intuimos que puede existir cada vez más enorme y maravilloso.

Bueno, espero que para los menos iniciados haya sido un buen aperitivo. Ahora podéis seguir con este post mucho más detallado y que entra más en profundidad.

Os dejo con Cuentos Cuánticos

http://cuentos-cuanticos.com/2014/03/18/el-universo-saca-bicep2/

Otros posts que os podría gustar leer

- Francis R. Villatoro: ”BICEP2 obtiene la primera prueba directa de la inflación cósmica

- Enrique Fernández Borja: ”El universo saca Bicep2

- Jorge Díaz: “Descubrimiento de modos B en la polarización del CMB

- Laura Morrrón: “Primera prueba directa de la inflación cósmica

- Lawrence Krauss: “A Scientific Breakthrough Lets Us See to the Beginning of Time


No me presiones, ¡energízame!

12 marzo 2014

Este post es una colaboración mía, como integrante de Naukas, con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU. Siendo publicado con anterioridad en el Cuaderno de Cultura Científica Aprovecho para agradecer a Javier Peláez (@Irreductible) y a César Tomé (@EDocet) su amabilidad y trabajo.

Hay unas cuantas palabras que usamos con mucha frecuencia en el lenguaje cotidiano, pero que también tienen un significado científico específico, lo cual da lugar a malos entendidos, a mal uso por desconocimiento y, en ocasiones, por mala fe. A estas cosas de las que vamos a hablar las denominamos magnitudes físicas, lo que quiere decir que son susceptibles de ser medidas.

FUERZA

Tengo fuerza, dame fuerza, estás fuerte… pero, ¿qué es la fuerza científicamente?

jfp1
Imagen Wikicommons

Fuerza sería aquello capaz de deformar objetos o cambiar su estado de movimiento (acelerarlo, frenarlo…)

Decimos que es una magnitud vectorial porque no solamente necesitamos saber lo intensa que es, sino en qué dirección y sentido está “empujando”, por lo que tenemos que representarla con un vector, una flecha. Como verás, científicamente no “tenemos fuerza”, aunque sí podemos ejercerla o aplicarla. Se puede medir en distintas unidades, pero la del sistema internacional de unidades (SI) es el newton (N)

MASA

Es la cantidad de materia, la “chicha” vaya, esas lorzas que nos adornan… eso es masa.

jfp2Se mide en kg (en el SI)

PESO

Jumper1
Imagen de P. Fraundorf (Creative Commons)

El peso no es la masa, ni se mide en kg… “Pues yo le pido dos kilos de naranjas al frutero y me entiende” Ya, y yo al del bar le silbo y le digo “jefe, jefe” y me pone una Fanta… pero la expresión no es correcta científicamente. El peso es una fuerza. Es la fuerza con la que te atrae la Tierra o el lugar del Universo en el que estés: la Luna, Marte, o flotando en medio del espacio.

Como tal fuerza se mide en newtons (N)

Si te fijas, cuando tú dices que quieres perder peso no es correcto… porque probablemente lo que quieras hacer es desprenderte de las “asas del amor”… y eso es ¡masa! Lo que tú quieres es perder masa.

Para perder peso hay formas más sencillas_ – Puedes viajar a la Luna, allí pesas unas seis veces menos, ya que al ser más pequeña que la Tierra te atrae menos. – Ve a la estación espacial. Allí, estarás en ingravidez, así que pesarás cero. – También puedes lanzarte de un quinto, durante la caída también estás en ingravidez… de hecho estar en órbita es como estar cayendo sin llegar a tocar la superficie.

Para calcular el peso hay una fórmula aproximada muy sencilla. P = m.g siendo g la aceleración de la gravedad, aquí en la Tierra, aproximadamente 9,8 m/s^2.

De esta forma, 1kg resulta atraído con una fuerza de 1 · 9,8 = 9,8 N.

Aproximadamente 10 N por cada kilo. Esa es la fuerza que aplicas sobre el suelo o tu silla.

PRESIÓN

jfp3
Presión | Imagen wikicommons

A veces mis alumnos me hablan de la fuerza de una presión… cuando quieren decir lo intensa que es una presión, puede parecer un detalle insignificante, pero es incorrecto. La presión es la fuerza dividida por la superficie en la que se aplica.

Mira, sígueme.

Una persona tiene 75 kg de masa, eso quiere decir que su peso es de 750 N aproximadamente. Esa es la fuerza que aplica al suelo, pero no es lo mismo que se ponga zapatos de tacón, botas de fútbol o se suba en una tabla de snowboard.Digamos que “aprieta” menos el suelo en un caso que en otro, la fuerza está más o menos “concentrada”. A eso le llamamos presión.

Se mide en newton por metro cuadrado (N/m^2) a lo que llamamos pascales (Pa)

Así, haremos más presión cuanto más fuerza hagamos o cuanto más pequeña sea la superficie sobre la que la hagamos.

Si afilas la punta de un objeto, consigues que atraviese más fácilmente un material aunque hagas la misma fuerza… porque la presión es mayor.

Uno de los ejemplos más curiosos y divertidos es la cama de clavos. Parece más temible cuantos más clavos lleva, pero en realidad es mucho menos peligrosa… cuantos más clavos tengamos, menos presión hará nuestro cuerpo. Nuestro cuerpo siempre hace la misma fuerza (la de nuestro peso), pero la presión es menor, al estar aplicada esta fuerza en una superficie mayor (más puntas de clavos).

TRABAJO

En física el trabajo podría decirse que es el efecto que produce una fuerza (perdón para los puristas)

Homenaje a la mujer trabajadora | wikicommons
Homenaje a la mujer trabajadora | wikicommons

Si yo aplico una fuerza y no hay desplazamiento, aunque yo me canse, esa fuerza no ha conseguido nada… así que decimos que esa fuerza no ha hecho trabajo. Si yo aplico una fuerza en sentido contrario al del desplazamiento, diríamos que mi fuerza no ha ayudado a ese desplazamiento, de hecho lo ha dificultado… así que decimos que esa fuerza hace trabajo negativo.

Si la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares… si yo tiro hacia arriba y el objeto se mueve horizontalmente, desde luego, no puedo decir que sea debido a mi fuerza, así que también en ese caso decimos que la fuerza no hace trabajo.

Finalmente, si la fuerza y el desplazamiento no van perfectamente alineados, pensamos en la fuerza en dos componentes, la parte perpendicular no hace trabajo y la paralela sí. La cantidad de trabajo se calcula multiplicando la fuerza por el desplazamiento, así que newtons multiplicados por metros, a lo que llamamos julios (J) Así que el trabajo no se tiene (qué gran verdad en estos días), se hace al sistema al que le aplicas fuerza o se recibe del que te la aplica a ti.

ENERGÍA

La energía es la capacidad de hacer un trabajo, digamos de producir un “efecto”.

Lightning Slow motion | wikicommons
Lightning Slow motion | wikicommons

Fíjate que es la capacidad de hacer el trabajo, no que se haya hecho ya o que se esté haciendo. Cuando cuelgas un piano de un quinto, ese objeto, en esa situación, tiene la capacidad de convertirte en otro instrumento musical si te lo dejan caer encima (un acordéon…). Aún no lo ha hecho y quizá no lo haga, pero puede hacerlo, tiene energía. La energía se mide en las mismas unidades que el trabajo, en julios.

Hay muchos tipos de energía: cinética (la que tiene un objeto por estar moviéndose), potencial (la que tiene un objeto por su posición, como el piano), térmica (debida a la agitación de sus átomos), etc.

Sabemos convertir unas formas de energía en otras de muchas maneras, y particularmente se nos da muy bien con la energía eléctrica. Con un motor la convertimos en energía cinética, con un calentador en energía térmica, con una bombilla en energía luminosa, etc.

CALOR

Oímos con frecuencia “Tengo calor”… pero el calor no se tiene, científicamente hablando, lo que se tiene es energía térmica. Aún así, ni siquiera en los laboratorios, oiréis decir “Tengo energía térmica”.

Calor es el nombre que le damos a la energía térmica cuando se intercambia, cuando pasa de un sistema a otro.

Calor | Imagen wikicommons
Calor | Imagen wikicommons

Digamos que un sistema más temperatura que otro, de forma que si los ponemos en contacto, pasará energía del primero al segundo. Bueno, pues a esa energía que pasa, mientras pasa, es lo que llamamos calor.

Como es energía, el calor se mide en julios.

Igual con dinero lo explico mejor: El saldo de tu cuenta bancaria sería “dinero”, energía. Tú me lo puedes pasar de muchas maneras: por transferencia, en efectivo, con un cheque. Todos esos “intermediarios” existen sólo mientras pasa el “dinero” de tu cuenta a la mía, donde incrementa mi saldo y se convierte de nuevo en “dinero”, energía. Así que los sistemas tienen energía, y se intercambian calor.

Con el trabajo también podemos “meter o sacar” energía de un sistema, pero de nuevo hablaremos de trabajo mientras se está pasando la energía (mientras dure la aplicación de la fuerza) y después hablaremos de energía en el nuevo sistema.

POTENCIA

La potencia no es lo mismo que la energía. La potencia sería la velocidad con la que la energía se está intercambiando en un proceso, o si quieres la velocidad con la que se hace un trabajo o se intercambia calor. Por lo tanto se medirá en julios por segundo, a lo que llamamos vatio (W).

Imagen wikicommons
Imagen wikicommons

Si tú y yo subimos cada uno un saco de cemento a un quinto, habremos hecho el mismo trabajo, pero será una “máquina” más potente quien lo haya hecho en menos tiempo. O, visto de otra manera, si nos dejan actuar durante el mismo tiempo, la máquina más potente hará más trabajo.

Dos calefactores que pongan una habitación a 21ºC habrán hecho el mismo trabajo, pero uno de 2000 W la calentará antes que uno de 1000W.

Espero que ahora veas un poco más claras las cosas que os contamos a veces los que hacemos divulgación… y si os apetece, decidme otros conceptos básicos que queráis que aclaremos.


Es que el ordenador no me deja…

23 diciembre 2013

Seguro que os han dicho esto mil veces en bancos, administraciones públicas y demás…

Esas pantallas que dan un numerito, un mensaje y parece que venga de Dios mismo…

VFD_clock

Es curiosa esa dualidad que se da en la sociedad, por un lado no se sabe matemáticas básicas para entender estadísticas o probabilidades, pero por otro cualquier cosa acompañada de un número se toma como verdad absoluta y contrastada.

Medida y error

Una de las cosas que casi nunca se tienen en cuenta, en la vida cotidiana, es que cada medida que hacemos lleva asociado un margen de error, siempre. Este error tiene que ver con el sistema de medida que usas y el procedimiento.

Por ejemplo, ¿cuánto mides?  ¿1,75 m? ¿Exactamente? ¿Ni un centímetro más ni uno menos? ¿Ni un milímetro más ni uno menos? ¿Ni una micra más… vale, ya paro.

Si te has medido con el típico metro con dibujitos para chavales, que va de centímetro en centímetro, tu medida sería 175 ± 1 cm

Dirás, vale, pues me mido con un láser y así tengo más precisión. ¿Seguro? ¿Sabes que tu altura cambia a lo largo del día?

¿No me crees? No hay problema, en la ciencia nos gusta la comprobación experimental. Mídete por la mañana y por la noche y verás que hay un cambio en tu altura de entre uno y dos centímetros. Tus discos intervertebrales y articulaciones se comprimen durante el día y se distienden durante la noche. Mide y verás.

Así que un valor “serio” sobre tu altura no se puede dar con más precisión que un centímetro.

Interpolación y Extrapolación

Si a las 17:00 la temperatura era de 15 ºC y a las 18:00 era de 17 ºC puede que no sea raro pensar que a las 17:30 era de 16 ºC . A esto se le llama interpolación: “Adivinar” un valor, entre dos medidas conocidas, suponiendo cómo puede haber sido la variación en ese período.

En cambio, ¿qué temperatura habría a las 19:00? ¿y a las 20:00? Esto se llama extrapolación: intentar “adivinar” el valor que toma una magnitud, más allá del rango en el que se la ha medido, suponiendo que se mantienen comportamientos, tendencias, etc. Normalmente, es mucho suponer.

600px-Extrapolation_example.svg

Cualquier aparato está diseñado para trabajar dentro de un margen y si le fuerzas a dar una respuesta más allá de ese margen, puede que el resultado tenga poco que ver con la realidad.

Por ejemplo, te dejo como ejercicio mirar para qué velocidad se hacen los tests de los sistemas de seguridad de los automóviles… su uso a mayor velocidad sería extrapolar que su comportamiento va a seguir siendo similar… mucho suponer.

Modelo en el que se basa el proceso de medida

Cuando oyes cosas como “tasa de pobreza”, “índice de precios al consumo”, “cociente intelectual”… piensas que se trata de números que indicarán aquello que está contenido en su nombre. Y no es culpa tuya, eso es lo que quieren que pienses. Pero para calcular ese número es necesario un modelo, una teoría… es decir, la manera en que van a ser calculados.

Sobre la tasa de pobreza ya hablamos en aquel post “Baja la tasa de pobreza, no me jodas!”

Seguro que habéis visto profes que calculan la nota con dos decimales y te ponen un 7,82. Eso es tener los atributos bien gordos. Para que te hagas una idea, significa que puntúa de 0 a 1000, vamos que es capaz de distinguir entre mil niveles distintos de consecución de su asignatura, todo un hacha. Quizá alguno penséis que si pone 1000 preguntas sería posible, pero considerad esto: ¿cómo fueron elegidas las preguntas?, ¿son todas de la misma dificultad? , ¿de la misma importancia en el temario?, ¿hay cosas que se ha dejado de preguntar?, ¿cómo podemos suponer que por saberse unas cosas se hubiera sabido las otras? ¿¿Y con una precisión de un uno por mil??

Para que veáis otro ejemplo. Aquí andamos midiendo masas todo el día, en los laboratorios, en el mercado, en la cocina… pero en realidad no estamos midiendo masas. Estamos pesando, estamos midiendo pesos.

El peso es la fuerza con la que un objeto resulta atraído por el planeta, asteroide o lugar donde te encuentres.

Si te fijas, medimos el peso, por cuánto se baja el platito de la balanza, o la plataforma del peso del cuarto de baño… por cuánto empuja “la cosa esa” hacia “abajo”.

Pero el resultado nos lo da en kilogramos, que sería masa. Lo que hace la báscula es suponer que estamos en la Tierra y tomar un valor de la gravedad promedio que, para nuestras necesidades, es más que suficiente.

En la Luna la báscula mediría seis veces menos peso y supondría que ese objeto tiene seis veces menos masa. Estamos usando un aparato que mide la masa basándose en una premisa, en unas condiciones donde no se cumple esa premisa.

Finalmente…

Cualquier medida, cualquier resultado que aparezca en una pantalla, cualquier indicador…

1. Tiene un margen de error

2. Su cálculo supone ciertas condiciones, suposiciones y márgenes de aplicación.

Digamos que, a lo Ortega y Gasset:

Cada medida es ella misma y sus circunstancias

Ignorar eso es cometer un error, inducir a otros, ser víctima de un engaño o un engañador.

Imágenes de wikipedia 1 y 2


Experimento: Fuego dentro del agua

22 octubre 2013

Sí, sí… lo que oís, fuego dentro del agua.

¿Pero el agua y el fuego no son contrarios?

No

El fuego es una reacción química de combustión rápida. Puede haber combustiones, oxidaciones más lentas, como por ejemplo la oxidación de un metal.

Para que se produzca y se mantenga el fuego necesitamos tres patas, lo que se llama popularmente “el triángulo del fuego”.

Necesitamos COMBUSTIBLE, COMBURENTE Y CALOR

Combustible es la sustancia que se quema, que se oxida (el carbón, la gasolina, el papel…)

Comburente es esa sustancia oxidante, típicamente el oxígeno.

Calor… pues eso… calorcillo para que tire p’alante la cosa.

Quitando una de estas tres patas se cae el asunto.

Normalmente el agua absorbe el calor a un ritmo suficientemente alto como para que la reacción se pare, pero puede ocurrir que si la reacción es muy exotérmica (produce mucho calor) siga funcionando incluso debajo del agua.

En este experimento de mi libro Experimentos para entender el mundo, podréis ver cómo un puñadito de bengalas puede seguir encendido bajo el agua.

Como puede saltar algún trocito de bengala y hay que usar fuego, esto hay que hacerlo en compañía de un adulto responsable… o de vuestros padres si no encontráis ninguno.


De gradientes y hombres

5 septiembre 2013

Degradado, gradual, gradación… seguro que os suenan esas palabras tan parecidas a nuestro palabro de hoy, “Gradiente“, y seguro que os suenan a que hay alguna cosa que varía, que cambia, que aumenta o disminuye: la luz, el color, la altura…

A menudo nos interesa saber si alguna magnitud varía, cómo de grande es esa variación y en qué dirección varía más o menos.

Por ejemplo, imagina un día de verano a pleno sol. El suelo está muy caliente, el aire justo encima va estando más frío según nos alejamos del suelo, a eso se le llama un gradiente de temperatura.

Imagina que estamos en el campo, y que el relieve va cambiando, hay una colina, un valle… eso es un gradiente de altura.

Los degradados de color que hacéis en vuestros dibujos o en el maquillaje también son gradientes en este caso de color.

Todas estas magnitudes pueden ser representadas por un número (la temperatura, la altura, el color). Y el gradiente de esta magnitud lo podemos representar como un vector (una flecha) que indique hacia dónde varía más (aumentando) y será más o menos grande ese vector (su módulo) según sea de fuerte la variación.

Por ejemplo, si estamos en la ladera de una colina y pensamos en el gradiente de altura en el punto en el que estamos, será una flecha que apunte “cuesta arriba” hacia donde más pendiente sea la cuesta. Y lo grande que sea la flecha será lo fuerte que sea la subida…

Os vengo con toda esta mierda porque en muchas ocasiones en la naturaleza nos encontramos que las cosas se mueven de manera “natural” siguiendo estas flechas, los gradientes.

Por ejemplo:

Si sueltas una pelota en una colina, caerá en la dirección del gradiente, pero en sentido contrario.

Si hay puntos calientes y puntos fríos, el calor se moverá desde “lo caliente” a “lo frío”, también en la dirección del gradiente, pero en sentido contrario, de nuevo.

Parece haber una tendencia en la Naturaleza a la “homogeneidad”, a equilibrar diferencias, a compensar estos gradientes… esto, dicho muy burdamente, tiene que ver con aquello del aumento de la entropía del Universo, que quizá hayáis oído.

O desde otro punto de vista, hay que hacer “fuerza” para ir a favor del gradiente: para subir una cuesta, para que lo frío se vuelva más frío en un ambiente cálido (véase factura del aire acondicionado), etc.

Hablemos ahora de hombres (y mujeres)…

Este post os toca leerlo por una conversación que he tenido con dos queridos alumnos míos esta mañana, Daniel y Sito (un abrazo).

Me hicieron una pregunta sencilla y los pobres se tragaron una enorme brasa. Dejadme que os cuente y el paralelismo que veo con lo anterior.

A veces se hace un símil con la ley de la inercia para lo humano, al estilo: “Si no haces ninguna fuerza, no te moverás de donde estés.” Pero en mi opinión, esta otra frase es más acertada: “Si no haces nada, las cosas irán justo hacia donde se dirigen.”

Y aquí va el símil, la Vida parece fluir en ciertas direcciones, según ciertas corrientes, que te llevan hacia unos lugares y que te alejan de otros, y no podrás ir “contracorriente” si no nadas, si no haces “fuerza”.

¿Esto significa que hay que dejarse llevar o que hay que dejar que todo vaya hacia donde se dirige?

En absoluto, esto significa para mí dos cosas:

1. A veces quieres ir en la dirección por la que te mueven los “flujos” vitales y los puedes aprovechar.

2. A veces quieres ir contracorriente y eso requiere que seas activo.

Vaya, que si eres un salmón jovencito y te bajas al mar a pasar la vida, pues te puedes dejar llevar, pero si eres más mayorcito y te quieres subir río arriba a echar un polvete, pues entonces tendrás que aplicarte a nadar con ganas. No es una cosa mejor o peor que otra, sólo piensa dónde quieres ir y si merece la pena el esfuerzo y el coste.


Feliz Verano y cómo multiplicar vuestra fuerza

3 julio 2013

Queridos todos que os pasáis por aquí a ver qué tontuna se me ha ocurrido:

Primero disculparme un poquito por haber bajado la frecuencia de publicación, pero ya habéis visto que me he recorrido el país haciendo publi del libro nuevo Experimentos para entender el mundoy con eso y las clases y alguna cosilla más, pues no he dado para más.

Agradeceros a todos la acogida, el blog ha seguido siendo muy visitado y del libro ya llevamos dos ediciones (salió en diciembre) y creo que en breve imprimiremos otra.

Os deseo un buen verano, yo intentaré descansar también. Este año no haré radio, si no surge nada a última hora interesante y en buenas condiciones.

Os dejo con un vídeo del libro de los que no está libre… no se lo digáis a mi editor, jeje.

Una de las muchas maneras de multiplicar vuestra fuerza. Un recuerdo a los dos Rafas que dejo mal…

Y con algo de musiquita, como siempre.

Una interpretación musical y “actoral” espléndida.

Mis mejores deseos a los que me conceden su tiempo, ojalá os sintáis satisfactoriamente retribuidos.


Viajes en el tiempo y carbono 14

10 mayo 2013

Ayer haciendo zapping me permití un momentito ver Timecopque Dios me perdone… y dijeron algo así como:

“Creemos que ya han empezado a usar la máquina del tiempo, ayer compraron droga y pagaron con oro que parecía confederado (guerra civil americana). Han hecho la prueba del carbono 14 y lo ha confirmado.”

A ver si me explico cortito y clarito… este asunto tiene muchas ramificaciones.

Hay sustancias que son estables y hay sustancias que se desintegran.

No es una reacción química, como el ácido carbónico de las bebidas con gas, que se descompone en agua y burbujitas de CO2.

Es el átomo el que cambia, se transforma, se convierte en otro átomo. Se transmuta… como aquello de convertir el plomo en oro.

En el caso del carbono 14, se convierte en nitrógeno 14

Un neutrón del núcleo atómico se convierte en un protón, un electrón y otra partícula, que quizá no os suene, que se llama neutrino.

El protón se queda en el núcleo y el electrón sale disparado, produciendo lo que se llama radiación beta menos. En el dibujo el núcleo que se está desintegrando no es de carbono… hay demasiadas partículas, ¿verdad?

De esta forma la cantidad de carbono 14 que hay en un objeto se va reduciendo con el tiempo, se queda en la mitad en unos 5730 años.

En los seres vivos la cantidad de carbono 14 se va renovando por la alimentación, pero una vez que la palmas, va decreciendo por que no hay aportes nuevos y lo que queda se está desintegrando.

Midiendo la cantidad de carbono 14 que hay en unos restos orgánicos podemos estimar el tiempo que lleva fallecido.

A esta técnica se la llama datación por carbono 14 y es muy usada.

Volviendo a la peli.

Si tú viajas en el tiempo tomas un objeto y lo traes al presente, al hacer la datación, saldrá que hay más carbono 14 del correspondiente a su época, porque no ha tenido tiempo de desintegrarse. Bueno, no es el único problema de los viajes en el tiempo… pero así os colaba la movida esta de la datación por carbono 14. Y, como nos dice el Zombi de Schrodinger, todo esto habrá que mirarlo en algún resto orgánico, un moco (jeje) por ejemplo, que haya quedado sobre el oro… porque con el oro sólo, na da na.

Hasta aquí la explicación cortita… si queréis saber por qué decimos carbono 14, os lo intento explicar también rapidito.

En un átomo hay protones (positivos) y neutrones (neutros) concentrados en un lugar muy pequeñín. Estos son prácticamente toda la masa del átomo.

Alrededor, girando locamente… electrones (negativos) muy ligeritos (1800 veces menos que un protón).

Para que os hagáis una idea el núcleo es unas 10 000 veces más pequeño que el átomo completo.

En un átomo hay el mismo número de protones que de electrones (es neutro). El número de neutrones es con frecuencia parecido, pero no tiene que ser igual.

Lo que marca qué sustancia (hierro, hidrógeno, mercurio, carbono…) es ese átomo es el número de protones, al que llamamos número atómico.

La suma de protones y neutrones, que es prácticamente la masa total del átomo, la llamamos número másico o masa atómica.

El átomo con seis protones y electrones es el carbono.

Existen tres variedades de carbono, según los neutrones que tengan.

Carbono 12 (con seis neutrones), carbono 13 (con siete neutrones) y carbono 14 (con ocho neutrones) Notarás que ese 12, 13 y 14 es la masa del átomo, la suma de protones y neutrones.

Los tres son carbono y se comportan muy similarmente en reacciones químicas.

De los tres, el más abundante con gran diferencia es el 12 (98,89%) el carbono 13 tiene una abundancia de 1,11% y el carbono 14 tan poquito como 1,0 . 10-10% (=0,0000000001 %)

A estas variedades de un mismo elemento se le llaman isótopos.

(Imagen del blog http://luismanuelquimica.blogspot.com.es/2011/09/tipos-de-isotopos.html)


Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

Únete a otros 137 seguidores