Interesante entrevista

Hoy os dejamos una entrevista a un profesor de física atípico que afirma que aburrir con una clase de física es un crimen, por ello él emplea todos los medios disponibles para hacerla más amena.

Leyes físicas

• Ley de Johnson. Si un artilugio mecánico falla, lo hará en el momento más inoportuno.

• Ley de Sattinger. Funcionaría mejor si lo enchufara.

• Ley de Anthony sobre la fuerza. No lo fuerce. Cómprese un martillo más grande.

• Axioma de Cahn. Cuando todo falle, lea las instrucciones.

• Ley de Jenkinson. De todas maneras, no funcionará.

• Ley de las reparaciones. Si no se ha roto, no lo podrá arreglar.

• Regla del pensaminto inteligente. Guarde todas las piezas.

• Cuarto principio de Taller.
  1. La llave inglesa o el taladro que usted necesite serán precisamente los que falten en la caja de herramientas.
  2. Para la mayor parte de los montajes hacen falta tres manos.
  3. Las tuercas sobrantes nunca ajustan con los tornillos sobrantes.
  4. Cuanto más cuidadosamente se planifique un proyecto, mayor confusión se producirá cuando algo falle.
• Oobservación de Baruch. Si todo lo que tiene es un martillo, cualquier cosa que vea le parecerá un clavo.

• Ley de Ken. Una partícula que se desplaza, buscará el ojo más próximo.

• Ley de la dispersión probable. Cualquier cosa que choque contra el ventilador no se distribuirá uniformemente.

• Ley de Miller. No se puede saber la profundidad de un charco hasta que no se ha metido el pie.

• Ley de Murphy sobre la termodinámica. Todo empeora a elevadas presiones.

• Ley de Pattison sobre la electrónica. Si los cables se pueden conectar de dos o más formas diferentes, la primera de ellas es la que funde los plomos.

• Teorema de Bell. Cuando un cuerpo se sumerge en agua, suena el teléfono.

• Ley de Ballance sobre la relatividad. La duración de un minuto depende del lado de la puerta del baño en que se encuentre.

Canción de amor de los físicos

Soy un autoestado de ti 


Soy un autoestado de ti,


un estado propio de ti. 


Cuanto te veo, me diagonalizo,


cuando te miro me cuantizo.

Soy un autoestado de ti, siempre actúo igual. 




Sólo contigo puedo conmutar,


eres mi Conjunto Completo de Observables Compatibles.

Soy un autoestado de ti, siempre actúo igual 




Cuando estoy contigo,


el tiempo es sólo un operador unitario en el espacio de Hilbert.

Soy un autoestado de ti, siempre actúo igual. 




Cuando me alejo de ti, mi incertidumbre aumenta


nuestra función de onda es simétrica

Soy un autoestado de ti, siempre actúo igual.


¿qué le puedes decir más bonito a un físico que "soy un autoestado de ti"? 




NOTA: Léase el como "uno partido por raíz de dos yo.. más i partido por raíz de dos tu...".

Identifican por primera vez dos agujeros negros que orbitan entre sí

Según han señalado astrónomos estadounidenses y ha publicado la revista Nature, dos inmensosagujeros negros parecen estar orbitando el uno en torno al otro, en una especie de “baile cósmico” en el centro de una galaxia lejana.

Se trata de dos agujeros negros supermasivos, que son objetos celestes con una gran atracción gravitacional, y se encuentran atrapados en una órbita a unos 5.000 millones años luz de la Tierra.

Estamos ante la mejor evidencia hasta la fecha de dos agujeros negros que se orbitan mutuamente, y algunos astrónomos aseguran que en un futuro podrían fundirse en un agujero negro de mayor tamaño.

El menor de los dos agujeros negros posee una masa 20 millones de veces mayor a la del sol, mientras que el más grande posee 1.000 millones de veces la masa solar. Orbitarse entre sí les lleva cerca de 100 años y están ubicados a unas 3/10 partes de un año luz el uno del otro.

Teletransportan por primera vez información entre dos átomos

Un equipo de científicos del Joint Quantum Institute (JQI), de la Universidad de Maryland y de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar información entre dos átomos situados en dos recintos no conectados entre sí, y separados por una distancia de un metro.

Este logro supone un paso significativo hacia el procesamiento cuántico de información, esto es, hacia la creación de los ansiados ordenadores cuánticos.

Anteriormente si se había logrado la teletransportación con fotones a través de muy largas distancias, con fotones y conjuntos de átomos, y con dos átomos cercanos, con la acción intermediaria de un tercer átomo, pero nunca se había proporcionado un medio útil de almacenamiento y gestión de la información cuántica a larga distancia.

Según publica la revista Science los científicos informan que, con su método, tal transferencia de información de átomo a átomo puede recuperarse con una exactitud perfecta en un 90% de las veces.

los investigadores aseguran que el sistema desarrollado podría sentar las bases para un “repetidor cuántico” a gran escala. Un repetidor cuántico permitiría entrelazar las memorias cuánticas a través de vastas distancias.

Todos estos pasos resultan esenciales para el desarrollo de un nuevo concepto de información basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los especialistas vaticinan la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de la información.

Heinrich Rudolf Hertz

Científico alemán, primero en transmitir ondas de radio (Hamburgo, 1857 - Bonn, 1894). Tras hacerse ingeniero en 1878, abandonó dicha profesión para dedicarse a la investigación en física, materia en la que se doctoró por la Universidad de Berlín en 1880.

Fue profesor de las universidades de Kiel (1883), Karlsruhe (1885) y Bonn (1889). Confirmó experimentalmente las teorías del físico inglés James C. Maxwell sobre la identidad de características entre las ondas luminosas y electromagnéticas, y se consagró a la tarea de emitir estas últimas («Experimento de Hertz», 1887).

Para ello construyó un oscilador (antena emisora) y un resonador (antena receptora), con los cuales transmitió ondas electromagnéticas, poniendo en marcha la telegrafía sin hilos. Desde entonces se conocen como ondas hertzianas a las ondas electromagnéticas producidas por la oscilación de la electricidad en un conductor, que se emplean en la radio; también deriva de su nombre el hertzio, unidad de frecuencia que equivale a un ciclo por segundo y se representa por la abreviatura Hz (y sus múltiplos: kilohertzio, megahertzioy gigahertzio).

Después siguió investigando en otros temas científicos, hasta elaborar unos Principios de mecánica (que aparecieron después de su muerte, en 1894) en los que desarrollaba toda la mecánica a partir del principio de mínima acción, prescindiendo del concepto de fuerza.

La física del láser

LÁSER es el acrónimo de “light amplification by stimulated emisión of radiation”, o lo que es lo mismo, amplificación de la luz mediante una emisión estimulada por una radiación. Por lo general, se trata de una luz cuya longitud de onda que se encuentra habitualmente entre los 400-700 nm, esto es, dentro del espectro de luz visible de la radiación electromagnética o muy cerca de él.

Propiedades del láser

El láser es una fuente de luz con unas características que lo diferencian de otras fuentes lumínicas (por ejemplo la luz de una bombilla o la luz del sol). Éstas son:

-Monocromatismo: La luz láser contiene sólo un color (o lo que es lo mismo, una banda muy estrecha de longitudes de onda). Las fuentes de luz convencionales emiten radiación en una banda ancha de longitud de onda que suelen corresponder a todo el espectro de luz visible.

-Coherencia espacial y temporal: La luz láser se transmite de modo paralelo en una única dirección (coherencia temporal), en un haz muy estrecho que se propaga con mínima divergencia (coherencia espacial), lo que le permite recorrer grandes distancias sin perder intensidad. Esto la diferencia de otras luces que se propagan en todas las direcciones en haces divergentes.

Moscas y trenes

Supongamos una mosca que va volando sobre una vía de tren, en sentido Norte-Sur. La mosca, como es natural, vuela a una velocidad muy reducida, pero para facilitar el problema digamos que vuela a 1km/hora. En la misma vía de tren, avanza un tren, en sentido Sur-Norte. 


En un momento dado, y como era de esperar, el tren impacta con la mosca, llevándosela por delante. Bien, es este momento el que vamos a  analizar detenidamente. 


La mosca, va avanzado con una velocidad constante hasta el momento que choca con el tren. Suponemos un movimiento en linea recta puro;Al producirse el choque, la mosca, midiendo tiempos infinitamente pequeños, tiene que perder toda su velocidad, va a  pasar de 1km/h en sentido N-S a 0 Km/h, para luego acelerar en sentido S-N hasta ponerse a la velocidad del tren. Ya que no existe la aceleración espontánea, esto ha de tomarse como cierto, todas las partículas de la mosca, han tenido que sufrir una pequeña deceleración primero y una gran aceleración después. 


El problema viene dado porque dos cuerpos en movimiento y pegados el uno al otro, comparten la misma velocidad y aceleración. En el momento en el que chocan la mosca y el tren, estos quedan pegados y han de compartir la misma velocidad y aceleración. Como hemos expuesto anteriormente, la mosca, pasa por un momento de velocidad 0, como en ese momento la mosca ya esta pegada al tren, por lógica, ¡el tren ha de haber pasado por un momento de velocidad 0! 


Y ahora nos preguntaremos, ¿Por qué, qué es lo que falla? 




Ante todo, una precisión.  Se dijo que “las partículas de la mosca han tenido que sufrir una pequeña deceleración primero y una gran aceleración después”. Eso no es correcto. La aceleración que sufren es siempre la misma. Lo que ocurre es que están poco tiempo yendo hacia delante y mucho tiempo yendo hacia atrás. Imaginar que tiraís una pelota hacia arriba en el borde de un acantilado. La pelota subirá un poquito, a continuación acabará parando y caerá por el acantilado cada vez más rápido. Durante todo ese tiempo, la aceleración que sufre la pelota es la misma: 9,8 m/s2 hacia abajo. Sin embargo, la velocidad cambia de signo. Pero no la aceleración. 


Volviendo a nuestro problema, hay dos maneras de enfocarlo: la matemática y la física. Vamos a ver las dos. 


En primer lugar, simplifiquemos al máximo (esta forma de plantear el problema es a lo que se  llama “la manera matemática”): Supongamos que la mosca y el tren son dos puntos matemáticos (el tren será un punto más gordo que la mosca       ). En el instante anterior a la colisión la mosca va hacia el sur y en el instante posterior a la colisión la mosca va hacia el norte, pegada al tren. ¿Qué les pasa a la mosca y al tren en el instante mismo de la colisión? 


Podemos verlo mediante una gráfica. O mejor, mediante dos gráficas. En la primera gráfica representamos el tiempo en el eje X (horizontal) y la posición en el eje Y (vertical). Vemos que antes de la colisión la posición crece según pasa el tiempo (la mosca avanza) y justo después de la colisión la posición disminuye con el tiempo (la mosca retrocede). 


 


En física y en muchas otras ramas del conocimiento, cuando queremos estudiar cómo varía una magnitud con respecto a otra, utilizamos una cosa (un ente matemático) llamada “derivada”. 


La velocidad se define como la variación de la posición con respecto al tiempo. O sea, que si queremos estudiar la velocidad de la mosca, tenemos que derivar la anterior función con respecto al tiempo. Derivamos y pintamos la derivada. Y obtenemos la siguiente gráfica:


 


Vemos en la anterior gráfica que hasta el choque la velocidad de la mosca es positiva y después del choque la velocidad es negativa. En el instante del choque ¡no hay velocidad definida para la mosca!. La derivada de la función posición nos queda como una función con un “agujero” en el instante del choque. Técnicamente diremos que la función velocidad tiene una discontinuidad de primera especie en el punto del choque debido a que la función posición es no derivable en el momento del choque. 


Matemáticamente y con las suposiciones iniciales que hemos hecho, este problema no tiene solución. La mosca pasa instantáneamente de ir hacia el sur a ir hacia el norte, contradiciendo la hipótesis inicial de que en algún momento tendría que estarse quieta. La aceleración en este punto sería infinita, lo cual es una violación de las leyes de la física. El tren disminuye un poquito su velocidad, por la conservación del momento lineal, y la mosca se acopla a él de manera instantánea. 


Está visto que hemos simplificado demasiado problema. Si se plantea así, con cuerpos rígidos al estilo de puntos matemáticos, nos perdemos lo interesante del problema. Veamos ahora lo que pasaría si metemos más física:


Para empezar, ahora tanto el tren como la mosca son cuerpos extensos. En el instante en el que la primera capa de moléculas de la mosca golpea con la primera capa de moléculas de la ventanilla delantera del tren, esta primera capa de moléculas de la ventanilla sí se detiene. Incluso, si la mosca es lo suficientemente gorda, podría viajar hacia atrás por culpa del impacto, visto por alguien en la vía. Detrás de la primera capa de átomos de la ventanilla viene otra capa más, y luego otra… todas se van comprimiendo, aunque cada vez menos, porque la energía del choque con la mosca se va disipando en forma de rozamiento entre los átomos del vidrio. Al mismo tiempo, las moléculas de la desdichada mosca se van comprimiendo también, unas contra otras. El problema es que los seres vivos no son demasiado elásticos, y muy probablemente el impacto contra un tren que viene de frente supere el límite de elasticidad de los materiales que componen a la mosca, que no recuperará su forma inicial tras el choque. 


Una vez que toda la mosca ha terminado de impactar contra la ventanilla, nos encontramos con un montón de moléculas de vidrio [ arena de sílice (SiO2), carbonato sódico (Na2CO3) y caliza (CaCO3)] que forman el cristal del tren y que están más comprimidas por culpa del impacto. Las fuerzas entre átomos harán que de nuevo éstos se vayan separando. Por causa de la elasticidad del vidrio (o de cualquier otro material), al expandirse para recuperar sus posiciones originales, los átomos “se pasarán de frenada” y se quedarán un poco más separados que al principio, volviendo de nuevo a acercarse e iniciando una breve vibración en la que toda la red molecular oscila. Estas vibraciones se transmiten a los átomos del aire que golpean la ventanilla y producen sonido (que no es más que una variación de la presión del aire, provocada por un objeto que vibra o se mueve). Ese sonido es el “¡paf!” que oímos cuando la mosca se estampa en el cristal. 


 


La vibración se transmite también lateralmente, hasta los soportes de la ventanilla, que la transmiten a la estructura que soporta a esos soportes, que la transmite por la locomotora, que la transmite… Si no hubiera pérdidas de energía, todo el tren experimentaría una onda de choque que lo recorrería de locomotora a vagón de cola. Pero la energía que le transmite la mosca a la ventanilla difícilmente será medible en la propia estructura metálica de la locomotora. Si pusiéramos “sismógrafos” en el cristal, en el marco del cristal y en un punto cualquiera del interior de la cabina de la locomotora, el choque probablemente sería medible en los dos primeros sitios, pero no en el tercero. La energía aportada por la mosca se disipa rápidamente. 


El resultado final es que, en efecto, el tren va un poquito más despacio tras el choque con la mosca y la mosca va a la velocidad del tren (si hacemos numeritos con una mosca de 1 gramo a 1 m/s y una locomotora de 100 toneladas a 30 m/s (=108 km/h), la velocidad de la locomotora disminuye en 0,0000003 m/s). Todos los átomos de la mosca han pasado por un punto de velocidad cero, pero sólo algunos puntos del tren, en la zona frontal de la ventanilla, han hecho lo mismo (comprimiéndose porque los átomos de detrás no lo han hecho, y generando así una compresión que al volver a su posición inicial crea el sonido que oímos al estamparse la mosca). 

Un pequeño chistecillo

- Tu sabes por que los fisicos cuanticos no hacen el amor ?
- Porque si encuentran la posicion no encuentran el momento,
y si encuentran el momento no encuentran la posicion.

Placas solares

Las placas solares o paneles solares son la base de los sistemas de energía solar térmica o fotovoltaica. Las placas solares son intercambiadores de calor en los que la radiación solar se transforma en energía térmica, aumentando la temperatura del fluido que circula a través de él, al mismo tiempo que se calienta el conjunto de la placa solar.

Existen diferentes tipos de placas solares térmicas:

- placas solares de tubos de vacío

- placas solares planas

En las instalaciones solares para producción de agua caliente sanitaria, las más comunes en instalaciones de viviendas y complejos colectivos, se emplean mayoritariamente las placas solares  planas, compuestas (como vemos en la imagen) por el absorbedor, la cubierta transparente, la caja, la tubería, el aislamiento y el colector.

Cómo funcionan las placas solares planas:

La radiación solar que atraviesa la cubierta transparente, incide sobre el absorbedor aumentando la temperatura del mismo y de todos los elementos de su entorno. El absorbedor al calentarse, emite radiación térmica de onda larga que no puede salir al exterior, debido a que la cubierta trasparente es opaca frente a esta radiación infrarroja. Este fenómeno es el responsable de que se produzca el denominado efecto invernadero en el captador solar; es decir, que la radiación solar entra en la placa solar y la radiación infrarroja que se genera dentro no puede salir.

La transferencia de calor por conducción y convección que tiene lugar desde el absorbedor al fluido de trabajo aumenta la energía interna del fluido. La circulación de éste produce la evacuación de la energía generada y la disminución de la temperatura del absorbedor. Esta disminución de la temperatura del absorbedor, reduce las pérdidas térmicas por radiación, convección y conducción del conjunto, de modo que los mismos se mantienen en niveles razonables.

La cubierta transparente disminuye las pérdidas por convección, ya que evita el contacto directo del absorbedor con el aire ambiente. Las pérdidas por radiación disminuyen a medida que la cubierta presenta mayor opacidad frente a la radiación emitida por el absorbedor. Para minimizar las pérdidas térmicas por conducción se coloca material aislante en los laterales y parte posterior de las placas solares.

Tercera Ley de Newton

Hoy vamos a hacer una breve reflexión sobre una de las leyes fundamentales de la mecánica ,que es la tercera ley de Newton la cual se resume muy brevemente “ A TODA ACCIÓN LE CORRESPONDE UNA REACCIÓN “, esta ley encierra conceptos profundos que a veces pasamos por alto y le damos más importancia a la primera y segunda ley, sin embargo, entre las tres leyes existe una estrecha relación que no podemos asignarle una prioridad de importancia a ninguna de ellas , tenemos que analizarla como las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos.

Tenemos que plantear que siempre que se origine una interacción entre dos cuerpos de la naturaleza van aparecer fuerzas de interacción mutua entre ellos, dando lugar a la aparición de una pareja de fuerzas conocidas como acción y reacción; cualquiera de las dos es la acción o la reacción, pero para considerarlas como tal tienen que cumplirse las siguientes características:

a)      Que sean de igual valor o modulo.

b)      Que actúen sobre la misma dirección.

c)      Que sean de sentidos contrarios.

d)      Que actúen sobre cuerpos diferentes.

e)      Que sean de la misma naturaleza. (las dos tienen que ser fuerzas elasticas, gravitatorias, electricas, etc.).

Para explicarlo, analizaremos el siguiente ejemplo:

Supongamos un bloque encima de una mesa:

Analicemos las fuerzas que actúan sobre el bloque:

 

Sobre el bloque actúa la fuerza que ejerce la Tierra sobre el, que es la fuerza de gravedad y la fuerza de reacción normal que ejerce la mesa sobre el bloque.

A continuación analizamos las fuerzas que actúan sobre la mesa.

 

Sobre la mesa actúa el peso del cuerpo y la fuerza que ejerce

la Tierra sobre ella, es decir la fuerza de gravedad.

 Del análisis anterior podemos concluir que las fuerzas que cumplen con los requisitos de una pareja de fuerzas de acción y reacción son el PESO que ejerce el bloque sobre la mesa que la podemos considerar la acción y la reacción NORMAL de la mesa sobre el bloque. Ambas fuerzas poseen las siguientes características:

-         Poseen el mismo valor o módulo.

-         Las dos fuerzas actúan sobre la misma dirección.

-         Son de sentidos contrarios.

-         El peso actúa sobre la mesa y la normal sobre el bloque, es decir, actúan sobre cuerpos diferentes.

-         Son de una misma naturaleza; las dos son fuerzas de carácter elástico.