Física

El nacimiento de la Astronomía Multimensajero y los premios Nobel 2017

Hola a tod@s:

Durante estas últimas 2 semanas, en el programa de la Asociación de Divulgación científica de la provincia de Alicante, hemos hablado sobre el premio Nobel de Física y la noticia de la colisión de dos estrellas de neutrones, así cómo de los premios Nobel de Medicina y Química de 2017.

Estrellas de neutrones colisionando

Estrellas de neutrones en una danza que no acabará bien.

Programa sobre el premio Nobel de Física y la noticia del nacimiento de la Astronomía Multimensajero:

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Dado que en este programa hacemos referencia a ondas gravitacionales podéis escuchar este otro programa, más antiguo, donde hablamos sobre ondas gravitacionales:

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En el siguiente programa hablamos sobre el Premio Nobel de Medicina para los ciclos circadianos, y el Nobel de Química para la criomicroscopía electrónica:

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¿Nos seguimos escuchando?

@guardiolajavi

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Premios Nobel 2015

Hola a todos:

El pasado lunes 14 de diciembre de 2015 en el espacio de Ciencia para Todos de Radio Elche tuve la oportunidad de hablar sobre los premios Nobel de este año. Hicimos un brevísimo resumen así que espero que lo disfrutéis.

http://www.ivoox.com/premios-nobel-2015_md_9740784_wp_1.mp3″ Ir a descargar

Con respecto al premio Nobel de física en este vídeo de Quantum fracture está mejor explicado, y con dibujitos.

¿Nos seguimos leyendo?

@guardiolajavi

Para saber más:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/lists/year/index.html?year=2015&images=yes

Física en el parque de atracciones

Te has preguntado alguna vez porqué parece más fuerte la montaña rusa cuando te sientas en un vagón de cola. O se te ha ocurrido medir alguna vez cuanto dura esa caída libre que te parece eterna. Alguna vez has pensado que necesitas tener el cuello de Fernando Alonso para montar en el coche con según qué cuñado. Pues todo esto te lo puedes responder tú mismo con un mini laboratorio de física que podrás llevar en tu bolsillo, es más, seguro que ya lo llevas.

Gente disfrutando del intercambio entre energía potencial y cinética

Hoy en día casi todos llevamos en nuestros bolsillos un teléfono de los que llaman inteligentes. Con el acelerómetro que tienen incorporado podremos recoger ciertos datos para responder a las cuestiones planteadas. Para esto existen aplicaciones que recogen los datos del acelerómetro. En este post se ha utilizado la aplicación llamada “Physics Toolbox Accelerometer”, que da la opción de almacenar el registro en un fichero de datos separados por comas, que después puedes importar en multitud de programas.

Pantalla de Physics Toolbox Accelorometer

Pantalla de Physics Toolbox Accelorometer

En Google Play Store la puedes encontrar aquí. Por cierto a la hora de instalar la aplicación solamente me pidió permiso para acceder a los archivos, permiso necesario para almacenar los ficheros de datos, sin embargo no me pidió permiso para acceder a la lectura del acelerómetro. Parece ser que el acceso a estos no está restringido, y en este blog ya hablamos de que esto podría identificarnos sin que nosotros lo sepamos.

Una vez instalada la aplicación tendremos que identificar los ejes, para ello bastará con iniciar la aplicación e ir girando el móvil para ver que ejes son los afectados, y de paso veremos cómo se refleja esto en las lectura de las fuerzas G aplicadas. Cuando un eje marqué 1G es que ese eje está en posición opuesta a la atracción gravitatoria terrestre, es decir, de pié o perpendicular a la superficie de la tierra. En mi caso el lado largo del móvil es el eje Y, el lado corto el eje X, y la dirección perpendicular a la pantalla el eje Z.

Una vez identificados los ejes tendremos que identificar cuantas Gs es capaz de medir nuestro teléfono, bastará con agitar con fuerza el móvil 😉 , el mío solo mide hasta 2G, tanto en positivo como en negativo. Habrá atracciones de feria que exigirán más, y lo que quiero comprobar es si en un coche de calle normal o una moto se pueden sobrepasar esos valores, lo probaré 😉 .

Una atracción muy fácil de analizar y extremadamente excitante son las caídas libres, cómo el Vuelo del Fenix de Terra Mítica, o cualquiera de estas que simula la caída de un ascensor sin control. Esas caídas se suelen hacer muy largas, pero ¿Cuanto tiempo duran exactamente? En la siguiente gráfica se encuentra los datos registrados en una atracción de este tipo, concretamente en la Giant Drop de Six Flags Great America con 69 m de caída libre.

Fuerza G en función del tiempo. Durante una caída libre de 69m.

Fuerza G en función del tiempo. Durante una caída libre de 69m.

Como vemos en la gráfica después de un tiempo en reposo en lo alto de la atracción (segundos de espera con mucha adrenalina, parte A) se inicia la caída libre donde estaremos sometidos a la misma fuerza que experimenta un astronauta en la ISS, un cero casi absoluto (representado por la parte plana señalada como B) durante solo 2.5 s aproximadamente, sí, puede que te parezcan más pero no estás más tiempo cayendo 😉 . Después el frenado hace que experimentes una fuerza de algo más de 2G con lo que sentirás como tu cuerpo pesa el doble que quietecito en la cola esperando para subir otra vez (parte C). ¡No me digáis que no os parece divertido tener estos datos!

Si adjuntamos el móvil a un coche, o mejor una moto, podremos tener datos de aceleración, frenado, e incluso la inclinación en la curva, ya que se puede establecer una relación entre la aceleración medida por los acelerometros y la inclinación con respecto a un eje. De hecho es de esta forma cómo los teléfonos saben en que orientación se encuentran para mostrar la pantalla en un sentido u otro, así como manejar algunos vídeo-juegos. Solamente tienes que jugar con la aplicación para observar estos efectos.

Pero no solo de sensaciones fuertes vive el móvil, también se pueden hacer otros experimentos, por ejemplo, en la siguiente gráfica se ha hecho oscilar a modo de péndulo el móvil, y a partir de la gráfica proporcionada por el programa podemos extraer el período.

Comparación de periodos con 2 longitudes de cable.

Comparación de periodos con 2 longitudes de cable.

En la gráfica anterior se muestra la oscilación que presenta la medida del eje X cuando se cuelga el móvil con el eje Y apuntando hacia el centro de la tierra, y se hace oscilar el teléfono en el plano X-Y. De esta forma la oscilación que se presenta estaría relacionada con la inclinación que va tomando el móvil con respecto a la vertical. Si medimos las distancias entre los máximos tendremos un cálculo del periodo de oscilación. Con ese periodo y utilizando las fórmulas del péndulo simple, podemos calcular la longitud del cable utilizado. O conociendo exactamente la longitud del cable al centro de masas podemos calcular la aceleración de la gravedad.

El cable corto de la gráfica se refiere a una longitud del cable de 20cm, el cable largo son 40cm. Esto era solo de cable, si añadimos el tamaño del móvil que tiene de largo unos 12cm. Tendremos que la distancia del punto de sujeción hasta el centro de masas será de 26cm y 46cm respectivamente. Con los datos de las gráficas y realizando los cálculos yo he hallado 27.1cm y 46.9cm respectivamente. Bastante cercano ¿no? teniendo en cuenta todos los errores y la precariedad con la que he realizado el experimento. Ya que he utilizado el cable de cargar el móvil, que es bastante rígido y masivo, y teniendo en cuenta que el centro de masas del móvil no tiene porqué estar en el centro. De hecho lo dudo mucho ya que la batería está bastante desplazada de ese centro. Y un montón de errores más que podemos buscar, o discutir en un sencilla práctica de laboratorio con el instrumental que llevas en el bolsillo.

Si se os ocurre algún otro experimento me gustaría que me lo hicieses llegar a través de los comentarios. También se puede aplicar a planos inclinados y toda esa clase de problemas de física de bachillerato ¿Se te ocurre cómo?

Esta entrada participa en la LIII Edición del Carnaval de Física alojado en Vega0.0 de Fran Sevilla

¿Nos seguimos leyendo?

@guardiolajavi

 

Referencias:

Is It More Thrilling to Ride at the Front or the Back of a Roller Coaster?” – Stefano Alberghi et Al. The Physics Teacher, 45, 536 (2007)

Analyzing free fall with a smartphone acceleration sensor” – Patrik Vogt and Jochen Kuhn. The Physics Teacher, 50, 182 (2012)

Analysing Forces on Amusement Park Rides with Mobile Devices“. Rebecca E. Vieyra and Chrystian Vieyra. The Physics Teache, 52, 149 (2014)

 

 

 

 

 

Física en la cultura popular.

Cuando me enteré que la edición número 48 del Carnaval de la Física giraría en torno a la figura de Isaac Newton lamenté haber gastado mi cartucho del Científicos de Relumbrón que participó en la anterior edición. Para esta edición me gustaría realizar una reflexión que se presenta en el podcast comentado. En éste se dice: “De hecho todo lo que conoces de la física son mis tres leyes.”. Y creo que es verdad. Supongamos que salimos a la calle y preguntamos a cualquiera, para que responda rápidamente, estas dos preguntas:

¿Qué conoces de física?

¿Qué leyes físicas conoces?

Si haces estas preguntas a un público general, veremos que todo lo que se sabe sobre física, que seguro sabe algo, tendrá que ver con estás tres leyes:

1ª Ley: “Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza éste se mantendrá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.”

Ley de la Inercia

2ª Ley: “El cambio en el movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en la dirección de ésta.”

Segunda ley de Newton

3ª Ley: “Toda acción recibe una acción igual y de sentido opuesto.”

Acción y Reacción

Éstas son las leyes de movimiento enunciadas por Isaac Newton en sus Principia, este libro fue publicado en 1687, es decir hace ¡326! años. Esta publicación es considerada por muchos la mayor genialidad que ha escrito un ser humano.

Podemos pensar que estas tres leyes o principios son conocidas y entendidas por todo el mundo, o mejor dicho, si alguien conoce algo de física, son estos principios ya que llevan enseñándose durante estos 326 años, pero también es verdad que estos principios cumplen varias condiciones: son pocos (solo 3) y sencillos para que sean entendibles.

Que sean sencillos no debe ser el único motivo por el que sigan instalados en la cultura popular, ya que si has profundizado en el estudio de la física sabrás que la mecánica clásica que se deriva de estos tres sencillos principios se puede complicar hasta el infinito.

Además de la sencillez creo que es importante resaltar que la mecánica newtoniana es la mecánica de lo cotidiano, de lo humanamente posible, es decir, pueden ser experimentadas y sentidas por todo el mundo en muchísimas situaciones. ¿Quien no ha intentado patinar o esquiar y ha visto que eso no hay manera de pararlo? o ha jugado al billar, etc. Todos estos movimientos cotidianos están regidos por estos principios, lo que favorece que vayan calando en el saber popular.

Pero estos principios y la ley de la gravitación universal formulada por Newton no solo permiten explicarse el comportamiento de los cuerpos cotidianos, también ha permitido al ser humano llegar a la luna, algo que aunque aún hoy nos parezca sencillo no lo es, si quieres comprobarlo puedes leer ciertas consideraciones que hay que tener a la hora de planificar un viaje a la luna.

También está instalado en el saber popular que las teorías de Newton han sido refutadas por Albert Einstein y su teoría de la relatividad, bueno, esto es cierto en parte. Yo no diría refutadas, han sido ampliadas. Se ha visto que hay ciertas condiciones en que no basta con estos principios. Hay un límite en su aplicación, y este tiene que ver con la velocidad como veremos a continuación, pero antes me gustaría presentar los principios o axiomas en los que se basa la Teoría de la Relatividad Especial por compararlos con los de Newton:

1º Principio: “Las leyes de la física deben ser invariantes para todos los observadores que se mueven a velocidades constantes entre ellos.”

2º Principio: “La velocidad de la luz es constante para cualquier observador.”

Aunque no conozcamos estos principios si podemos decir, o al menos a mi me lo parecen, que son sencillos. Yo diría que incluso más que los de Newton, sin embargo ocurre que las consecuencias de estos principios ya no son nada intuitivos y no hay posibilidad de experimentarlos por nosotros mismos.

Todo el mundo habrá oído hablar de que los objetos se contraen, el tiempo no transcurre igual de deprisa dependiendo de la velocidad a la que nos movamos, y demás consecuencias de las que se suele hablar en Relatividad. Esto ocurre porque para que los efectos se hagan notar hace falta moverse a una velocidad comparable a la velocidad de la luz, que son 299.792.458 m/s o lo que es lo mismo ¡1.079.252.849! km/h, si tenemos en cuenta que lo más rápido que hayas viajado posiblemente sean unos 900 km/h, creo que queda claro que no nos acercamos a esta velocidad ni un poquito.

Bueno en realidad te estás moviendo a unos 107.208 km/h en todo momento en tu movimiento alrededor del sol, pero esto también queda lejos de la velocidad de la luz aunque ya sería posible notar algún pequeño efecto, como se observan en astrofísica, pero esto queridos amigos está fuera de la experiencia normal de cualquiera.

Así que creo que es normal que la física que esté instalada en nuestra cultura popular sea la física Newtoniana, y que así seguirá por otros 326 años, o más. Pero bueno es saber que sigue siendo muy útil y acertadísima, ya sabes, siempre que no te muevas muy rápido  🙂

¿Nos seguimos leyendo?

@guardiolajavi

BTW: Este post participa en la XLVIII Edición del Carnaval de la Física, albergado en esta ocasión en el blog “La Aventura de la Ciencia