Categoría: Física

¡Oh, no! ¡Este experimento parece violar la entropía del Universo!

Atención al siguiente vídeo:

Imagen de previsualización de YouTubeSorprendente ¿verdad? Unas bolitas de colorante se introducen en un líquido muy viscoso, se mezclan haciendo rotar el líquido y se ve cómo esas bolitas se expanden hasta manchar todo el perímetro y luego como por arte de magia, dando la vuelta en sentido contrario todo vuelve a su sitio.

¿Entonces, tiramos las leyes de la termodinámica a la basura? ¿No contradice esto el segundo principio? ¡Irreversibilidad! ¡Entropía! ¿Entropía? Sí, la entropía es una magnitud termodinámica muy importante a la hora de determinar si un proceso (desde un punto de vista termodinámico) puede ocurrir o no.

Primero hay que aclarar unos cuantos conceptos para entender la explicación de este fenómeno y por qué en realidad no es tan raro que suceda. La clave está en tres cosas: flujo laminar, viscosidad y reversibilidad. Leer más »

Biomecánica de la lengua del gato

Imagen de previsualización de YouTubeCualquiera de vosotros que tenga un gato se habrá quedado alguna vez anodadado mirando cómo y sube y baja la lengua y consigue llevar agua hasta la boca. Un equipo de cuatro ingenieros del MIT, la Universidad de Princeton y Virginia Tech ha decidido llevar su curosidad más allá y ha realizado un estudio biomecánico de la forma de beber del gato, mediante fotografía de alta velocidad.

El estudio, que publica la revista Science, concluye que el método se basa en un delicado equilibrio entre dos fuerzas opuestas, la gravedad y la inercia. La punta de la lengua del gato se curva ligeramente hasta rozar la superficie del líquido y es entonces cuando se pliega a toda velocidad arrastrando una buena cantidad de líquido hacia arriba.

Los ingenieros, que se hicieron con una especie de robot para simular el movimiento de la lengua de gato y la columna de agua que levanta, han comprobado que los lametones se producen cuatro veces por segundo (demasiado rápido, dicen en TNYT, para que el ojo humano distinga nada) y a una velocidad de 1 metros por segundo.

Imagen de previsualización de YouTubeLa idea se le ocurrió al doctor Stocker hace tres años, en el MIT, mientras veía beber a su gato Cutta Cutta. Acostumbrado a aplicar la física al mundo biológico, Stocker se preguntó qué problemas hidrodinámicos estaba resolviendo la lengua del gato. Así que consultó a su amigo Pedro Reis, experto en mecánica de fluidos, y se pusieron manos a la obra.

Enredando enredando, decidieron comparar la frecuencia de lametones de Cutta Cutta con la de los grandes felinos y concluyeron que la frecuencia depende de la masa del animal. De esta forma, han creado una fórmula que han puesto a prueba y dicen que funciona: la frecuencia de lametón debe ser el peso del animal elevada a 1- 1/6 y multiplicado por 4’6. Los que tengáis calculadora, gato, y tiempo libre, poneos a comprobarlo y nos contáis.

Enlace: For Cats, a Big Gulp With a Tiny Touch of the Tongue (The New York Times)

¿Cómo hacer que el Big Ben dé trece campanadas al llegar la medianoche?

La respuesta a esta curiosa apuesta se encuentra en el canal de la BBC News y aunque está en inglés, el video es bastante fácil de seguir… tan sólo hay que jugar un poco con la distancia y la diferencia de velocidad entre el sonido y las ondas de radio…

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El físico español que se codeaba con Einstein

Blas Cabrera

Si ha habido un momento prolífico en la historia de la Física, ese ha sido el comienzo del Siglo XX. Capitaneados por Einstein y su Teoría de la Relatividad, decenas de científicos de todo el mundo participaron en la evolución de una nueva física que aún a día resulta novedosa y sorprendente. Nombres como Schrödinger, Heisenberg, Weiss, Curie… son constantes en los artículos técnicos y de divulgación y conocidos por todos nosotros; físicos y matemáticos nacidos en Francia, Inglaterra, Suiza, Alemania, Estados Unidos…

Pero… ¿dónde están los españoles? ¿No hubo ningún nacido en la península Ibérica que participase en tan críticos años para la sociedad? Pues de hecho, los hubo, pero quizás por esa sempiterna manía que tenemos los españoles de desprestigiar nuestros propios éxitos, nadie recuerda sus nombres, pese a que entre ellos hubo figuras cuyos trabajos destacaron como de gran importancia para los inicios de las “nuevas ciencias”.

Este es el caso del físico canario Blas Cabrera. Leer más »

Cómo pasar del IgNobel al Nobel en 10 años

Konstantin Novoselov (izqda) y Andre Geim (derecha). Nobel Física 2010. | Fuente imagen: New York Times

Mánchester, la famosa ciudad inglesa, vuelve a ser noticia en el mundo de la ciencia. Si ayer era premiado con el Nobel de Medicina un hombre nacido en la villa, hoy dos “inmigrantes” rusos que trabajan en su universidad han recibido conjuntamente el Nobel de Física.

Se trata de Andre Geim de 51 años y de Konstantin Novoselov de sólo 36. Les han dado el preciado galardón por investigar las propiedades de una forma especial de carbono llamadal grafeno. Tal y como afirmaron los miembros de la Real Academia Sueca de las Ciencias: “el carbono, el elemento base para todas las formas de vida en la Tierra, ha vuelto a sorprendernos”.

El doctor Geim nació en Sochi, Rusia, y en la actualidad es ciudadano holandés. Estudió en el Instituto Físico-Técnico de Moscú y obtuvo con honores su doctorado en el Instituto de Física de Estado Sólido de Chernogolovka en 1987. Tras ello llevó una vida errante, cambiando múltiples veces de centro de estudio por toda Europa hasta que terminó asentándose como profesor en la Universidad de Nijmegen en Holanda. Leer más »

Un goldilock, dos goldilocks, tres goldilocks…

Ricitos de oro” (“Goldilocks”, en inglés) es una niña con unos preciosos cabellos rubios. Un día, paseando por el bosque (en los cuentos infantiles clásicos los niños siempre deambulan solos por los bosques y, claro, luego pasa lo que pasa…) descubre una casita vacía (ella no sabe que allí vive una familia de tres osos: papá, mamá y su cría). Como está hambrienta, la niña decide comer algo y se encuentra con tres platos de sopa, uno demasiado caliente, otro demasiado frío y un tercero, por el que se decide finalmente, con la sopita templada. Luego suceden una serie de chorradas, más o menos parecidas, que tienen que ver con las sillas y las camas de la familia oso, pero no me entretendré en ellas porque ya todos somos mayorcitos y nos sabemos el cuento. Y, a propósito de cuentos, ¿qué pinta éste aquí? Leed, leed un poco más y lo averiguaréis.

En la actualidad, la ciencia denomina zonas Goldilocks a aquellas situaciones, circunstancias, coincidencias, rangos de valores de determinados parámetros físicos que hacen posible el desarrollo de la vida, tal como la conocemos en la Tierra. Repasaré, a continuación, algunas de estas “casualidades”.

1. Zona de habitabilidad

Es la región comprendida entre la distancias mínima y máxima al Sol que permiten que el agua se encuentre en estado líquido. Si utilizo un sencillo modelo de cuerpo negro llego rápidamente a la conclusión de que ese rango de distancias se localiza entre 0,6 UA (la UA es la unidad astronómica, distancia media entre la Tierra y el Sol) y 1, 2 UA. Esto comprende las órbitas de Venus (a una distancia del Sol de 0,7 UA) y la Tierra (Marte se encuentra a 1,5 UA del Sol). Por supuesto, el modelo empleado no tiene en cuenta otros factores, como la composición de las atmósferas planetarias. Así, la temperatura es altísima en Venus debido al tremendo efecto invernadero provocado por su densa capa de nubes, mientras que en Marte es bajísima por culpa de lo tenue de su atmósfera incapaz de dotar a su superficie de la presión suficiente para mantener agua en estado líquido.

El agua líquida permite y facilita el transporte de átomos o moléculas suficientemente rápido como para que se den las reacciones químicas. Casi la mitad de los elementos químicos conocidos son solubles en agua; el oxígeno disuelto en el agua hace posible la respiración de los peces y los nutrientes disueltos en agua son fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas y los sistemas digestivos de los animales. Leer más »

Un “pasodoble” hacia la computadora cuántica

Átomo de Rubidio 85 diciendo 'hola' a la cámara. | Fuente imagen: Universidad de Otago.

Ahí lo tenéis, un átomo de Rubidio 85 “solo ante el peligro”. La tosca calidad de la foto puede haceros pensar que se trata de algo que carece de importancia, pero no es así. El pasado lunes, investigadores neozelandeses anunciaron su logro, habían sido capaces de atrapar un único átomo dentro de un rayo atractor (en realidad una pinza óptica) y ralentizarlo para poder tomarle la foto.

Los científicos en cuestión estaban liderados por Mikkel F. Andersen, y pertenecían a la Universidad de Otago en Nueva Zelanda. (Curiosamente la misma universidad que mereció el IgNobel de física del que os hablé en mi anterior post). Lo que hicieron estos científicos fue usar dos lásers para ralentizar el movimiento frenético de un grupo de átomos de rubidio-85, y luego capturar a uno de ellos dentro de la pinza óptica formada por los dos haces.

La efectividad del método quedó demostrada por el porcentaje de éxitos: un 83%. Gracias a este novedoso enfoque, el equipo de Andersen fue capaz de mantener “quieto-parao” frente a la cámara a un único átomo de rubidio, para así poder tomar la imagen que véis sobre estas líneas.
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Visualizando la densidad

Para explicar lo que es la densidad, la relación entre la masa y el volumen de las sustancias, se suelen poner muchos ejemplos, pero no hay nada mejor que visualizarlo con una serie de materiales concretos. Eso es lo que han hecho los chicos de Rasmussen College en el gráfico “Visualizando la densidad. Diversión con masa y volumen“. Como veréis, se trata de comparar sustancias como el agua, el oro, el hidrógeno o el núcleo del Sol para visualizar la diferencia entre su masa y su volumen. Las medidas aparecen indicadas debajo en el sistema métrico. Para verlo completo pincha en “leer más”. Leer más »

Ráfagas de arena sahariana vistas desde el espacio

Arena sahariana dispersada por el viento vista desde el espacio. | Fuente imagen: Newscientist

En la foto superior, tomada por el satélite Envisat de la Agencia Espacial Europea se aprecia una ráfaga de arena proveniente del desierto del Sáhara dispersada por el viento hacia el oeste. Las pequeñas masas de tierra que aparecen en el Atlántico, visibles a la izquierda de la imagen, son las Islas de Cabo Verde, ubicadas a unos 500 kilómetros frente a las costas de Senegal y Mauritania.

Prácticamente la mitad de polvo que se bombea a la atmósfera terrestre cada año se compone de arena del Sáhara. En la imagen se aprecia como la manga de arena se curva hacia el norte cuando alcanza el archipiélago de Cabo Verde.
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Cotilleos telefónicos. ¿Futura fuente de energía renovable?

¿Y si hablar por el móvil ayudase a recargar la batería? | Fuente imagen Javiersaura.

Esto es lo que tienen las nuevas tecnologías, que siempre te sorprenden. En la sección de noticias de Discovery he leído hoy que dos científicos de Corea del Sur han logrado transformar al componente principal de la loción de calamina (el óxido de zinc) en un material diminuto capaz de convertir las ondas sonoras en electricidad.

Imaginaos que se pudiera instalar un panel de este material en el auricular de un teléfono, y que de este modo la propia conversación del usuario cargase la batería del celular. Imaginad el ahorro que eso supondría para la red eléctrica convencional.

Los cerebros detrás de la idea son Young Jun Park y Sang-Woo Kim, quienes afirman: “tal y como hacen los altavoces, que transforman señales eléctricas en sonido, es posible revertir el proceso y transformar el sonido en una fuente de electricidad”.

Seguramente ya habéis intuido cual es el fundamento técnico en el que se basa el descubrimiento. En efecto hablamos de la piezoelectricidad, la capacidad que tienen algunos materiales para transformar la energía mecánica en energía eléctrica. Gracias a este fenómenos hemos podido leer en la blogosfera acerca de generación eléctrica a partir de pisadas de los peatones, puertas giratorias, e incluso carreteras.

Pero volvamos al experimento de los dos coreanos. Lo que hicieron fue crear un campo de nanocables de óxido de zinc y “emparedarlo” entre dos electrodos como si fuera un sandwich. Luego, lanzaron ondas sonoras a 100 decibelios (menos ruido que el que se da en un concierto de rock) contra este sandwich y la amplitud del voltaje producido rondó los 50 milivoltios.

La mayoría de los teléfonos requieren unos pocos voltios para trabajar, por lo cual vemos que el potencial eléctrico generado durante el experimento (que simplemente pretendía demostrar la viabilidad del concepto) está aún muy lejos de ser aprovechable. Además hay que tener en cuenta que una conversación normal produce ruido en torno a los 60 o 70 decibelios, pero con todo, creo que se trata de una idea prometedora a largo plazo.

Personalmente no estoy muy convencido de que llegue a ser útil para cargar la batería de nuestros móviles, sobre todo si eso nos obliga a visitar sitios ruidosos o a hablar más alto de lo normal, pero creo que el concepto es muy interesante de cara a crear grandes paneles junto a las autopistas que tuvieran una doble finalidad: 1) actuar de escudos sonoros para reducir el impacto auditivo, y 2) transformar todo ese molesto ruido en electricidad.

Aunque ahora que lo pienso, cuando los silenciosos coches eléctricos terminen por imponerse, puede que esos hipotéticos paneles protectores dejasen de ser útiles. Sea como sea no convendría descartar a la piezoelectricidad y sus aplicaciones en la futura agenda de generación eléctrica.

El trabajo apareció publicado en Advanced materials.