¿Puede un globo atraer al agua?

En este experimento podréis ver como se atraen las cargas de signos opuestos.

Si frotamos el globo con ropa conseguimos pasar electrones al globo, por lo que lo cargamos negativamente.

Por otro lado el agua está hecha de moléculas que tienen una parte positiva y otra negativa, por lo que al acercarle el globo cargado negativamente, éste atrae a la parte positiva de las moléculas de agua y se curva el chorro acercándose al globo.

¡¡¡Menuda chulada!!!

Aquí os lo explico mejor en un video que he grabado. Está en catalán, pero creo que se puede entender bien aunque no sepas el idioma. Espero que os guste:

La moneda saltarina

Cuando un gas se calienta, aumenta su volumen. Y cuando se enfría, disminuye.

1.- Si dejas una botella vacía en el congelador de casa (unos 20 minutos), el aire que contiene se enfría, y al enfriarse, se encoge (disminuye su volumen).

2.- Si la sacamos del congelador y le colocamos en la boca una moneda que no pese demasiado (una de 5 céntimos de euro, que mojamos un poquito en agua para que tape mejor), al poco tiempo el aire se hincha (aumenta de volumen) y empuja la moneda, hasta que la hace saltar.

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En el siguiente video podéis ver lo que ocurre (¡¡¡pon el audio al máximo!!!):

¿Auroras boreales en la península Ibérica?

Esta entrada del blog surgió por un comentario de mi suegra, Pilar, sobre unas luces de colores que vio en el cielo una noche en Soria, cuando era pequeña y que su madre, Geni, le había dicho que eran auroras boreales.

¿Cómo? ¿Auroras boreales en la península Ibérica? , es posible aunque raro, ya que no podemos observarlas con tanta frecuencia como nuestros vecinos de latitudes más altas, como Escandinavia o Rusia.

Gracias a entusiastas de las auroras, como Àlex Roca, podemos disfrutar de fotografías de auroras boreales en la península Ibérica, como las que vemos a continuación

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Fotografía de Àlex Roca. Aurora boreal en Hortoneda (Lleida), 20 noviembre de 2003

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Fotografía de Àlex Roca. Aurora boreal en Hortoneda (Lleida), 20 noviembre de 2003

¿Y por qué se forman las auroras boreales? Hay 3 ingredientes básicos:

1.- VIENTO SOLAR.

Lo forman partículas cargadas (protones, electrones y núcleos de Helio) que salen del Sol a gran velocidad (¡salen recorriendo 400 km en un segundo!) y en todas direcciones. Pero de todas estas partículas, para formar auroras, sólo nos interesan las que viajan en dirección a la Tierra.

Además, si queremos ver auroras en la península Ibérica (sobre ellas ha escrito artículos muy interesantes Jose M. Vaquero, profesor en la universidad de Extremadura) no es suficiente con un viento solar mediocre: necesitamos enormes cantidades de partículas que el Sol expulsa con gran violencia (“Coronal Mass Ejections” CMEs) cuando se producen fuertes tormentas solares (en la superficie del Sol aparecen zonas donde se crean intensos campos magnéticos que se retuercen, creando lazos que salen y regresan a la superficie).

Es mejor apreciar la grandiosidad de estas expulsiones con imágenes reales de la misión internacional SOHO (Solar & Heliospheric Observatory), en la que colaboran la ESA y la NASA.

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Imagen real de enormes emisiones de masa de la corona solar del 8 de enero de 2002, SOHO

2.- CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA.

La Tierra es como un enorme imán, y el campo magnético que crea a su alrededor, impide que el viento solar continúe su camino directo hacia la Tierra: lo desvía y lo obliga a rodear la Tierra a lo largo de una especie de escudo protector que la envuelve y que se alarga en una cola en la parte opuesta al Sol (es decir, en el lado de la Tierra donde es de noche).

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Representación artística de la magnetosfera. Solar Physics, NASA

Este escudo protector, que se llama magnetosfera, le va robando energía al viento solar y cuando ya ha acumulado bastante, empieza a acelerar electrones (de la magnetosfera, no del viento solar) que consiguen entrar por los polos del imán de la Tierra.

3.- ATMÓSFERA DE LA TIERRA.

Los electrones de la magnetosfera infiltrados en la atmósfera terrestre, empiezan a chocar con moléculas de oxígeno y nitrógeno del aire, y les transfieren energía. Cuando el oxígeno y el nitrógeno recuperan su estado “normal”, la energía sobrante la liberan en forma de LUZ ¡y estas luces son las buscadas AURORAS boreales (o australes, si estuviéramos en el hemisferio sur)!

Por cierto, los distintos colores de las auroras dependen de la cantidad de energía puesta en juego en los choques, aunque, básicamente, el oxígeno produce los colores verde y rojo, y el nitrógeno, el azul.

Disfrutemos del siguiente vídeo, adaptado a los niños (y no tan niños).

Si quieres saber más, curiosea en la NASA (en inglés).

También puedes construir tu propia aurora con un simulador.

El imán que dibuja líneas

Líneas de campo magnético

Vamos a hacer un experimento bien sencillo, usando un imán, limaduras de hierro (utilizamos restos de duplicados de llaves), un colador para esparcir las limaduras, y un papel.

¿Y qué haremos? Dibujar: el imán irá “colocando” las limaduras sobre el papel dibujando líneas.

Intentemos explicar qué ocurre:

El imán perturba el espacio que le rodea: a su alrededor crea lo que se llama un campo magnético (fue Michael Faraday quien eligió este nombre tan agrícola, por similitud a los campos de cultivo). Pero, ¿cómo lo vemos?

Podemos observar los efectos del campo sobre las limaduras: son atraídas por el imán.

Pero además podemos ver cómo es el campo: las limaduras se van distribuyendo sobre el papel dibujando unas líneas que se llaman líneas de campo magnético.

Para acabar, tres comentarios sobre las líneas de campo:

      1. Donde las líneas están más concentradas, en los extremos del imán que llamaremos polos, es donde el campo magnético es más fuerte. Todo imán tiene siempre dos polos, no es posible tener polos magnéticos sueltos: si se corta un imán de barra por la mitad, no se obtiene un polo norte y un polo sur aislados, sino dos imanes con sus correspondientes polos norte y sur.

imanes

    1. En realidad se trata de un continuo de líneas: la cantidad de líneas que podemos ver, depende del tamaño de las limaduras.
    2. Ah! Si sustituimos el imán por uno con forma diferente, se dibujarán otras líneas distintas, es decir, se creerá otro campo magnético.

Aventuras y física cuántica

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La puerta de los tres cerrojos”

Sonia Fernández-Vidal

Editorial Narrativa Singular, 2011
estrellas5
libro Si tienes 10 años o más y te gustan los retos, este es tu libro: aprenderás física cuántica. Sí, has entendido bien: física cuántica.

Pero qué rollo, ¿no? Te equivocas. Es un libro de aventuras de un chico normal, Niko, con la peculiaridad que tiene cada ojo de un color. Lleva una vida corriente: va al instituto, toma cereales, su madre por las mañanas le dice el típico “venga, que llegas tarde” …

Pero de repente una mañana, impulsado por una frase que aparece en el techo de su habitación, “si quieres que sucedan cosas diferentes, deja de hacer siempre lo mismo“, decide entrar en una casa con tres cerrojos y resolver los enigmas que se le van planteando..

good Y es así cómo, a través del periplo de Niko, casi sin darnos cuenta, vamos descubriendo la física cuántica.

Ánimo y sorpréndete a ti mismo entendiendo una parte de la física muy complicada, la física cuántica, que es la base de gran parte de la tecnología actual, como láseres, chips de memoria, pruebas médicas de resonancia magnética, paneles foltovoltaicos (se usan para conseguir electricidad a partir de luz), entre otras muchas aplicaciones, y posiblemente, futuras.

 

De visita al CERN

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¿Por qué vamos hoy al CERN? Porque ya que sabemos algo de partículas (electrones, potrones, neutrones…), vamos a visitar el laboratorio más grande del mundo, en el que investigan física de partículas más de 10.000 científicos de cerca de 100 países.

En 2014, el CERN celebra 60 años, ya que se fundó en 1954, poco después de finalizar la segunda guerra mundial, siendo una de sus consignas la investigación sin fines bélicos.

Además podemos hacer turismo por los alrededores del CERN porque está situado en un valle, entre Suiza y Francia, muy cerca de Ginebra, desde el que puedes contemplar los Alpes con el imponente Mont Blanc.

¿Y para qué sirve? Para averiguar de qué está hecho el Universo y cómo funciona. ¿Y qué? Quizá se nos haya pasado por la cabeza lo poco práctico o útil que puede resultar todo esto. Pues gracias a las investigaciones del CERN, se descubren técnicas para el diagnóstico y tratamiento en medicina; se innova en ingeniería (civil, microelectrónica…). Así es cómo nació en el CERN la famosa WWW (World Wide Web).

¿Qué instrumentos utilizan? Aceleradores de partículas: máquinas que aceleran partículas con carga eléctrica que, finalmente, chocan entre ellas o contra otras partículas.

¿Por qué se aceleran las partículas? Para explicarlo, tomaré prestado un ejemplo: imaginemos que queremos averiguar de qué está hecho un reloj de cuco, cuáles son las piezas fundamentales que lo forman, y que la manera de conseguirlo es golpeándolo fuertemente para que se rompa en pequeñas piezas; cuanto más fuerte sea el choque, más pequeñas serán las piezas que obtengamos. Pues eso es lo que se hace en los aceleradores del CERN: buscar las partículas más pequeñas que constituyen el Universo.

En el mundo hay funcionando unos ¡30.000 aceleradores de partículas! pero con aplicaciones muy variadas: en medicina, en construcción de materiales… Incluso las televisiones que teníamos en casa, las de tubo, también eran pequeños aceleradores.

En el CERN se han construido varios aceleradores: el primero fue en 1957, y el último, en 2009, que es el famoso LHC. ¿Y qué tiene de peculiar el LHC? Es el acelerador más grande y más potente del mundo, pero contaremos más detalles sobre él en otro momento.

¿Cuántas galaxias hay en el universo?

Primero, asegurémonos que sabemos qué es una galaxia: es una agrupación de estrellas, polvo y gas. Pero, ¿de cuántas estrellas estamos hablando? Si nos quedamos en nuestra Vía Láctea, resulta que hay más de doscientos mil millones de estrellas, 200 000 000 000, y una de ellas es nuestro querido Sol.

Si ya nos parece que esta cifra es de vértigo, vayamos ahora a la pregunta del título: ¿Cuántas galaxias hay en el universo? ¡Más de cien mil millones de galaxias!

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Foto del Telescopio Espacial Hubble del cielo ultra profundo (2014)

Lo curioso es que hasta 1920, en el Gran Debate “La escala del universo”, se seguía discutiendo si todo el universo estaba formado por una sola galaxia, la nuestra (la Vía Láctea), como defendía Shapley, o si podían existir más galaxias, como apoyaba Curtis.

Uno de los problemas que había detrás de esta conclusión errónea era que “simplemente” no se sabía medir bien grandes distancias. Y realmente no es nada fácil. El ingenio y la tecnología han sido los grandes aliados para resolver este problema (y muchos otros).

Os dejo pensando, asombrados ante lo pequeños que somos, o lo grande que es el universo, observando esta imagen, real, captada por el telescopio espacial Hubble, que, gracias a la colaboración de la NASA y la Agencia Espacial Europea, orbita la Tierra desde 1990 a unos 600 km de altitud, lo que le permite observar el “cielo profundo” sin la distorsión que supone mirar a través de nuestra atmósfera.

Dentro del núcleo, ¿hay algo?

Sí, dentro del núcleo de cada átomo, descubrimos más cosas. El átomo es como una matrioska o muñeca rusa: dentro de cada muñeca hueca, vamos encontrando muñecas aún más pequeñas.nucleoDentro del átomo (que imaginábamos como un campo de fútbol), fijémonos qué hay dentro del núcleo (aquella canica pequeña que había en el centro del campo), y vemos que hay bolitas apelotonadas, que resultan ser de dos tipos, y que llamamos protones y neutrones.

Son muy parecidos entre sí, casi 2000 veces más pesados que los electrones, aunque los neutrones son un pelín más gorditos. Para hacernos una idea de la diferencia de peso, podemos imaginar que si el electrón pesara lo mismo que un bebé al nacer, ¡el protón sería tan pesado como un elefante! Esto implica que casi toda la masa del átomo (95%) está concentrada en su minúsculo núcleo.

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Otra diferencia llamativa es que los protones tienen carga eléctrica, la misma que la de los electrones pero de signo contrario; sin embargo los neutrones, como su nombre indica, son neutros, no tienen carga.

Hay algo muy interesante: contamos el número de protones que hay dentro del núcleo, y resulta que cada átomo del mismo elemento de la tabla periódica (cada pieza de lego de la misma familia), tiene el mismo número de protones. Este número, es lo que diferencia a los distintos elementos, y se conoce como “número atómico Z“.

Pero…aún no hemos acabado: Si fisgoneamos dentro de los protones y neutrones, descubriremos más cosas. Pero esto lo dejamos para otro momento.

¿Y qué hay dentro de un átomo?

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Si nos asomamos dentro del átomo (dentro de cada una de las piezas de lego que forman la materia) usando una gran lupa (1), vemos que casi todo está vacío. ¿Pero cómo?, ¿no había más cosas dentro del átomo? Sí, por eso hemos dicho “casi”, así que para ver algo más que vacío, tendremos que coger una lupa muchísimo más grande.

Para entenderlo mejor, vamos a imaginar que el átomo es tan grande como un campo de fútbol. Entramos y está vacío. Pero como hemos dicho que tiene que haber algo dentro, decidimos buscar y buscar, y encontramos justo en el centro… ¡una canica!, eso es el núcleo del átomo, así de pequeño es en relación al átomo.

Pero no hemos acabado, hay algo más: hay un revoloteo de mosquitos por todo el campo, que no llegamos a localizar exactamente dónde están, pero que los sentimos zumbando de un lado a otro. Esos mosquitos son los electrones.

¡Increíble! Entonces la materia está formada por 100 grupos de pequeñas piezas de lego, los átomos, que resultan estar casi vacíos, salvo una nube de partículas diminutas, los electrones, revoloteando a sus anchas por todo ese espacio del que disponen dentro del átomo, y un núcleo pequeñísimo en el centro.

Los electrones ya no se pueden dividir más, son lo que se llaman partículas elementales. Sin embargo, si miramos dentro del núcleo (a través de la canica que encontramos en el campo de fútbol) vemos que hay más cosas. Pero sobre esto, hablaremos otro día.

¿Qué es un átomo?

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Si queremos saber qué es un átomo, vamos a centrarnos en todas las cosas que nos rodean y que conocemos: nosotros los humanos, las plantas, la tierra, el aire que respiramos, y también, los meteoritos, la luna… y a todo esto le vamos a llamar materia.

Pues bien, resulta que toda la materia está construida a partir de unas 100  familias de piezas básicas llamadas elementos, sí, los famosos elementos de la tabla periódica.

Es como si todo lo que está hecho de materia fueran construcciones de lego, donde las piezas de la misma familia son piezas iguales (1) del mismo elemento, y cada pieza es un átomo. Y lo curioso es que sólo necesitamos alrededor de 100 familias de átomos para construir toda la materia de la que estamos hechos.

Pero miremos dentro del átomo, dentro de cada una de esas piezas del lego de la materia ¿qué vemos? Sí, dentro hay cosas todavía más pequeñas, veámoslas. Dentro hay partículas. Pero esta es otra historia que contaremos otro día.

(1) algunas son un poco diferentes, pero sólo un poco, y se conocen como isótopos.