La piedra sin peso (2)

En episodios anteriores...

Antes de nada, toca hablar del principio de Arquímedes. Este principio dice que cualquier cuerpo sumergido en un fluido es empujado hacia arriba por el propio fluido.

El corcho flota en el agua porque el empuje que sufre es mayor que su peso, y las piedras se hunden porque el empuje del agua es menor que el peso de estas.

De aquí podemos deducir que se hundirán todos los cuerpos con mayor densidad que el fluido, flotarán los que tengan menor densidad que este y se quedarán sumergidos sin subir a la superficie ni hundirse los que tengan la misma densidad.

Volviendo al problema de la piedra...

Cuando la metemos en el agua, el agua la empujará hacia arriba (el susodicho empuje). Como todos sabemos, la piedra es más densa que el agua por lo que ese empuje no es suficiente para hacerla flotar.

Pues bien, cuando el agua hace esa fuerza E hacia arriba, la cuerda se destensa en esa misma cantidad E (por si no queda claro: imagina que tienes la bolsa de la compra en la mano, y que alguien por debajo hace un poco de fuerza hacia arriba para ayudarte. Notarás que la bolsa pesa menos, por lo que la fuerza necesaria para levantarla será menor. Lo mismo le pasa a la cuerda, tendrá que hacer menos tensión para sujetar la piedra). Cuando esto sucede es como si la parte del peso de la piedra que no sujeta la cuerda estuviera posada en el agua. Y lógicamente, al estar posada en el agua la báscula notará ese peso:El número que aparecerá en la báscula será entonces exactamente el valor del empuje que hace el agua a la piedra, que es igual al volumen del cuerpo multiplicado por la gravedad por la densidad del fluido (V*g*d).

De aquí se deduce que:

a) Da igual cuánto pese la piedra, ni tampoco su densidad, sino que será su tamaño lo que importa. Cuanto mayor sea, mayor será el empuje.
b) Sí que importa cuál es el fluido. Cuanto más denso, mayor será el empuje.

Por lo que, como ya pregunté en los comentarios en la otra entrada, ¿qué pasa si en lugar de aguas hubiese aire en el recipiente?

"La báscula no nota nada", diréis. O no, no lo diréis porque acabáis de leer esta entrada :P

En la báscula aparecerá el valor del empuje que el aire haga sobre la piedra, pero como la densidad del aire es tan tan tan pequeña el empuje será un valor también muy pequeño, casi cero, y muchas básculas no son capaces de notar cambios tan ligerísimos.

Hala, se acabó la clase de hoy, podéis volver al recreo :P

La piedra sin peso (1)

Hace un par de semanas se presentó el siguiente problema en clase:

Imaginemos una probeta llena de agua sobre una báscula y un peso (una piedra) sujeto por una cuerda como muestra la figura (¿qué sería de mí sin el Paint?):

Supongamos, como se ve en la figura, que la báscula muestra 0,00kg cuando tiene el agua encima y que la báscula puede medir pesos negativos (es decir, si el agua pesa 15k y la quitamos de encima, aparecería el valor -15kg).

Ahora, introducimos la piedra que está siendo sujetada por la cuerda dentro del agua:
Por supuesto, al haber introducido la piedra, el nivel del agua habrá subido un poco. La pregunta es: ¿qué valor aparecerá en la báscula?

a) Un valor positivo
b) Un valor negativo
c) Seguirá marcando 0.00kg

Antes de seguir leyendo pensad un poco, intentad deducirlo.

Tic, tac...

Cuando yo lo vi, esta fue mi deducción:

- Bueno, la piedra en realidad no pesa nada porque está sujeta de una cuerda, así que aunque haya desplazamientos del fluido la báscula no notará nada... así que C, mi respuesta es la C.
- ¿Marcamos la C?
- Marcamos la C.
- Ooohh... ¡¡acabas de perder los 50 millooooones!! La respuesta correcta era la A.

Después de la desilusión por no haber acertado tocó ponerse a pensar de nuevo para intentar deducirlo.

Mañana o pasado sigo, que se hace tarde =)

Entropía

Estaba ayer en los vestuarios del gimnasio quitándome la ropa para ducharme. A mi izquierda, a no más de dos metros oigo:

- *murmullo* *murmullo* porque la entropia *murmullo* lo hecho, hecho está *murmullo* *murmullo*

Mi antena parabólica ha detectado una conversación que tiene papeletas para ser interesante (las únicas dos frases que he oído tienen sentido), así que disimuládamente me muevo poco a poco a mi izquierda sin que nadie se de cuenta. Tipi-tapa me planto al lado de los dos señores que hablaban sobre "entropía":

- Ah, ¿pero no sabes lo que es la entropía?
- Ehm... pues no, no sé. ¿Qué es?
- Pues mira, la entropía es algo que usamos mucho los ingenieros físicos, es algo muy importante.
- Ajá, ¿pero qué es?
- Pueeess.... es algo un poco complicado de explicar, es muy complejo. En resumen podría decir que todo tiende a la entropía.
- Ah, ya veo...

Y ahí acabó la conversación sobre la entropía. Señor de azul, por si me estás leyendo, aquí tienes una mini-explicación resumida de lo que es la entropía (aunque no tanto como el resumen del señor de rojo).

Como no puede ser de otra manera, la Wikipedia es tu amiga, así que veamos lo que dice sobre la entropía:

"La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural."

He fusilado un poco la definición, dejando solo la parte importante. Uhm... veamos, veamos cómo explico un poco más a fondo con mis palabras.

Digamos que un sistema/estado tiene mucha entropía cuando está en equilibrio o cerca de él, y que tiene muy poca entropía cuando está desordenado de forma que tienda a equilibrarse él mismo sin ayuda externa.

Ejemplo:

Tenemos una balanza, con un peso de 2Kg en un lado y dos de ellos en el otro como se muestra en la figura:

Como todos sabemos, la balanza no se quedará en esa posición, sino que el lado izquierdo bajará por tener más peso, hasta llegar a un equilibrio en el que ya no necesite bajar más. Ese instante de equilibrio será el momento de entropía máxima porque sería imposible improbable que la balanza cambiase hacia otro equilibrio diferente. Sin embargo en la posición de la imagen sí que habrá cambio: el sistema tiene poca entropía.

Otro ejemplo en el que un sistema llega a un equilibrio en el que es imposible improbable que el sistema deje el estado de equlibrio al que ha llegado:

Tenemos dos botes de pintura, uno amarillo y otro rojo. Si mezclamos los dos colores, ambas pinturas se mezclarán hasta crear pintura naranja. Al llegar a este color habremos llegado al estado de máxima entropía y el color ya no cambiará más; ya no podremos separar los dos colores y conseguir de nuevo nuestras pinturas amarilla y roja por separado. No se puede Es improbable salir de ese equilibrio.

Los dos ejemplos que he puesto pueden parecer un poco tontos y obvios, está claro que la balanza no se va a caer hacia el lado que pesa menos y que si tenemos la pintura naranja no podremos separar los colores, pero me pareció mejor utilizar ejemplos que todos podamos entender a simple vista que hablar sobre energías, trabajo y ese tipo de cosas que no sé cómo haría para explicarlas :P

Resumiendo: "todo tiende a la entropía" La entropía es una magnitud que nos dice cómo de improbable es que un sistema deje el estado/equilibrio en el que está para cambiar a otro diferente. Mucha entropía, muy improbable que cambie; poca entropía, poco equilibrio, muy probable que cambie a otro equilibrio.

Con lo bien que había empezado el señor rojo con el símil de "lo hecho, hecho está"...

Edito: he cambiado todos los "imposible" por "improbable", que se ajusta más a la definición de entropía.

Barco volador

¿Magia? No, hexafloruro de azufre, del que ya hablé una vez. El recipiente está lleno de este gas, que es 6 veces más denso que el aire por lo que se amontona en la parte de abajo de la pecera. Con el 'vaso' se va retirando parte del gas y poniéndolo encima del barquito de aluminio, que es lo que hace que este baje poco a poco.

Gracias a Neithan por el link :)

El efecto Doppler

¿Alguna vez os habéis fijado en lo diferente que suena una sirena cuando el camión de bomberos se acerca a nosotros y cuando se está alejando? Hoy intentaré explicar por qué ocurre tal cosa.

Según el 'Efecto Doppler', la longitud de onda de cualquier onda varía según la velocidad relativa entre el emisor y el receptor de la misma. De este modo, si el objeto (en este caso el camión de bomberos con la sirena puesta) se está alejando, la longitud de onda aumentará (haciendo el sonido más agudo), mientras que si se está acercando ocurrirá lo contrario (percibiremos el sonido de una forma más grave de la que en realidad es):

Además de los sonidos, los colores son también ondas, cada una con una longitud de onda diferente. Por ejemplo, el color rojo es una onda con longitud de onda de 700 nanómetros, y el verde una de 500 nanómetros.

Y ahora es cuando respondo al mini-reto que me dejó María en la entrada sobre el volumen de lapizza :)

"¿A qué velocidad tienes que ir para ver verde un semáforo que esta rojo?"

Veamos. La relación de longitudes de onda y velocidades viene dada por la siguiente fórmula:

Siendo la letra lambda la longitud de onda, v la velocidad relativa entre emisor y 'rebote' y c la velocidad de la luz.

Ya conocemos la fórmula que relaciona las velocidades con las longitudes de onda, las cuales ya tenemos (700 y 500), por lo que la única incógnita es nuestra velocidad. Sustituyendo los datosy despejando la velocidad, nos da que para ver verde un semaforo que está en rojo tenemos que ir a la friolera de 95.933.586,59 m/s (metros por segundo), o lo que es lo mismo 345.360.911,626 Km/h kilómetros por hora. ¡Casi nada!

Y para acabar, un chiste que me he encontrado navegando por ahí:

"Un estudiante de física se salta un semáforo y la policía le da el alto. Ni corto ni perezoso el estudiante le contó esto del Doppler al poli, que él lo había visto el semáforo en verde por el Efecto Doppler, no rojo. Y el poli, que sabía física, lo multó en cambio por exceso de velocidad." :)

BONUS:

Qué grande que es Sheldon. Me encanta. Algún día debería hablar sobre "The Big Bang Theory"...

Sinestesia

Como algunos que me conocen ya saben, hay dos cosas "no-frikis" que me entusiasman: la sinestesia y los superfluidos. Esto segundo es algo más nuevo porque lo descubrí hace no mucho, el año pasado como muy pronto, y tampoco me he documentado apenas.

Sin embargo llevo ya unos añitos (no muchos ¿eh? un par o tres) con el ojo echado al tema de la sinestesia. Cada vez que encuentro una revista con un artículo relacionado, una noticia en el periódico o incluso una entrada en un blog corro rápidamente a comprarlo/leerlo.

Para entenderlo de forma rápida: un sinestésico huele sonidos, oye sabores, siente letras o saborea olores. ¿Qué? ¿Cómor? A ver si consigo explicarlo de alguna otra manera...

¿Qué significa oler un sonido? ¿Y decir que la letra A es roja? ¿O que las manzanas saben azul?

Una persona con sinestesia puede ver un color con diferente intensidad dependiendo de lo que esté comiendo. Otros, al comer, sienten que el ambiente se envuelve de un determinado color. Hay quien al oír música, sienten pinchazos con determinadas notas. Unos pocos perciben olores al leer. La más común de las sinestesias es la que hace que una persona vea cada letra, palabra o número de un color diferente.

Por ejemplo, mientras una persona no-sinestésica vería todos los números de la imagen de color negro, un sinestésico podría ver cada número de un color. De este modo un grupo de doses y cincos lo vería de la forma representada a la derecha.

Dicho de una forma más técnica, la sinestesia es un trastorno de la percepción en el que el estímulo recibido a través de uno de los sentidos provoca simultáneamente la sensación en otro. Hay drogas como el LSD que hacen que quien lo ingiera sufra los mismos síntomas que un sinestésico.

Las mujeres y los zurdos son más propensos a sufrir la sinestesia y además suelen tener una gran memoria (soy zurdo, pero esto de la memoria ya me descarta como posible sinestésico...).

Como ya he dicho, el tipo de sinestesia más frecuente (no lo he dicho pero la mayoría de los sinestésicos tienen solamente uno de los síntomas que he descrito, ¡tiene que ser un infierno tener varios!) es el de asociar colores a letras, palabras o números. De este modo, verán un determinado número siempre del mismo color o les vendrá ese color a la mente cada vez que vean ese número en algún lugar. Lo mismo para las letras o para las palabras.

Se cree que las personas sinestésicas tienen un "cortocircuito" que conecta diferentes sistemas sensoriales entre sí. Es decir, una persona que huele sonidos, aspirará para oler un objeto, enviará la información al cerebro pero ésta, debido al antes mencionado cortocircuito, puede haber pasado antes por el sistema sensorial del sentido del oído. Pero como ya he dicho, esto no son más que teorías porque aún no se ha demostrado nada.

Otra teoría bastante extendida es la que dice que todo el mundo es físicamente capaz de percibir los sentidos del mismo modo, pero que solo unos pocos son capaces hacerlo, capaces de usar determinadas partes de nuestro cerebro o sistema nervioso. Por supuesto, todo esto ocurre de forma totalmente involuntaria, nadie decide si quiere o no ver sonido u oler sabores.

¿A cual de las dos figuras llamarías Booba y a cual Kiki? El 95% de las personas llaman Kiki al primero y Booba al segundo. Este test se utiliza para demostrar que los sonidos que se dan a los objetos no se asignan de forma aleatoria.

Por otro lado, está comprobado que las sensaciones que tiene un sinestésico son completamente reales y no son fruto de su imaginación ni nada creado por el cerebro. Alguien que huele los sonidos lo hará siempre, y en todas las ocasiones del mismo modo y con el mismo resultado. Es decir, si se tiene la sensación de oler a fresa cada vez que se escucha la nota DO, esto será siempre así, se quiera o no, y todos los órganos/nervios relacionados con el olfato se pondrán en funcionamiento.

Muchas veces he sentido envidia por los sinestésicos. Lo que daría yo por poder experimentar esas sensaciones, todas las posibilidades que ello te da. Por ejemplo, puedes hacer de la música algo más placentero aún. Imagina que los sonidos te evocan sabores. Podrías hacer una bella melodía que a la vez hiciera que sintieras en tu boca el sabor de las comidas que más te gustan. ¡Doblemente placentero! Pero si lo piensas un poco más a fondo... los sonidos de la calle podrían saber mal, o los de la televisión, o la radio... y tendrías que evitar esos sonidos para no notar ese sabor tan desagradable en la boca cada vez que escuchases ese sonido. Tener el sabor a alcachofa cada vez que que oyera el sonido del chorro de agua de la ducha tiene que se un infierno... :(

Otra cosa que les sucede a los sinestésicos y que tienen en común con los daltónicos es que muchas veces pasan muchos años hasta que la persona se da cuenta de que padece sinestesia. Eso es porque desde nacimiento determinadas sensaciones te parecen normales, habituales, haciendo que no les des importancia o no prestando atención a ello.

Aquí un par de vídeos (en inglés) sobre la sinestesia. En el primero de ellos se ve a un tipo que los sabores le saben a diferentes colores. Por ejemplo, los pepinos saben rosa y los calabacines amarillo, y como odia el amarillo evita comer calabacines. Además come siempre comidas que le evocan colores parecidos. En el vídeo se ve cómo cena pollo con helado, porque los dos le dan una sensación azul muy armónica.



En el segundo de los vídeos, el 'prota' explica cómo ve las letras y números de diferentes colores, así como las formas. Le encanta la fotografía y saca fotos guiándose por los colores que siente al ver diferentes formas además de por los factores por los que lo haría una persona no-sinestésica. Además de esto, también siente colores al oír sonidos. Es algo poco frecuente eso de sufrir más de un tipo diferente de sinestesia.



Espero que os haya parecido al menos la mitad de emocionante de lo que me ha parecido a mi. Si encontráis algún vídeo interesante sobre el tema me sé de un bloggero que estará interesadísimo en echarle un vistazo :P

Funtes: neoteo, Wikipedia, emezeta.

Simpleza justa

Hazlo simple, tan simple como sea posible, pero no más.

- Albert Einstein

¿Por qué crujen los nudillos?

Por fin encontré la respuesta. Siempre he querido saberlo pero nunca me había molestado en buscarlo, y resulta que hace no mucho lo encontré por casualidad.

Resumiendo muy mucho, al hacer crujir una articulación aumentas el tamaño de la cápsula articular. Al hacerlo, el gas y el líquido que hay dentro se separan, y el ruido que se oye son el gas en forma de burbujas saliendo del líquido. El fenómeno que ocurre se llama cavitación, y consiste en lo siguiente: cuando se dan ciertas circunstancias (creo que sucede cuando hay cambios de presión, que es precisamente lo que pasa al crujir la articulación, porque al hacerse más grande la cápsula articular la presión cambia), un líquido puede pasar casi instantáneamente a gas creando una burbuja 'que explota', y volver a convertirse de nuevo en líquido (aunque en este caso simplemente el gas de dentro 'explota', no hay cambio líquido-gas-líquido).

Si queréis saber de esto más detalladamente, aquí está explicado por qué crujen los nudillos y aquí se explica mucho mejor el tema de la cavitación. Si has dado fluidos en la universidad deberías de saber ya lo que era :P

Una instantánea irrepetible

¿A cuántos eres capaz de reconocer? (Aquí la foto un poco más grande, que a lo mejor no se distingue bien).

Durante los últimos 5-7 años me han aparecido muchos nombres de científicos de todos los tiempos y se me hace raro poder ver a casi todos en una misma foto. Aquí es donde se comprueba que la física que conocemos es algo realmente nuevo, de no más de 100 años (por algo se llama 'física moderna').

Esta es la lista completa de asistentes (en negrita los que son quizá los más conocidos... o por lo menos si estás estudiando Ingeniería Industrial):

(Hilera superior, de izquierda a derecha)
A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, Ed. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin.

(Hilera intermedia, de izquierda a derecha)
P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr.

(Hilera inferior, de izquierda a derecha)
I. Langmuir, M. Planck, Madame. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, y O.W. Richardson.

Como curiosidad, de los 29 asistentes, 17 eran ya, o fueron más tarde, premios Nóbel. Ahí es nada.

Newton, Maxwell, Tesla, Arquímedes, Volt, Ampere... sin ellos no se habría podido sacar esa foto, así que aunque no aparezcan en la foto también están ahí (qué romántico me pongo a veces).

Foto sacada de astroseti.

Puesta en funcionamiento del LHC

Esta mañana alrededor de las 9:30 de la mañana se ha puesto por fin el polémico LHC (Large Hadron Collider o Gran Colisionador de Hadrones en castellano), el acelerador de partículas más grande del mundo.

Ahora solo hay que esperar al 21 de diciembre (en un principio iba a serlo el 21 de octubre) para que empiece a haber colisiones reales y así podamos aprender más sobre la física. Las cosas que se pretenden aprender/investigar son:

* Qué es la masa. Suena curioso, ¿pero sabríais decirme vosotros qué es la masa?

* Conocer la existencia (o la no existencia) del Bossón de Higgs, también conocido como "la partícula divina".

* Saber si hay algo más pequeño que un Quark.
* Entender qué es la materia oscura, esa gran desconocida.
* Demostrar la teoría de cuerdas de algunos científicos.

Se preven diminutas explosiones que liberen mucha cantidad de energía, creaciones de microscópicos agujeros negros, roturas de quarks... y es esto lo que ha creado tanta polémica. Hay quien cree que si se consigue hacer funcionar correctamente el LHC se creará un agujero negro que acabará con la tierra.

Esperemos que no sea así, que el blog no tiene más de semana y media :P