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.

¿Cuál es el material más resistente? I

Este fin de semana hemos visto en casa de unos amigos la película «El Capitán América: El Soldado de Invierno». A los niños les llamaba mucho la atención el escudo del superhéroe, forjado de una aleación única de adamatium y vibranium, materiales de ficción dotados de unas cualidades súper extraordinarias.

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Discutían acerca de qué material real podría hacerse un escudo como aquél. Uno de los niños que veía con nosotros la película preguntó: ¿Podría fabricarse un escudo como el del Capitán América de diamante? ¿No es el material más duro que existe?.
El diamante es uno de los materiales más duros que existen, efectivamente, pero no sería un buen candidato para fabricar un escudo de superhéroe ya que esa «dureza» representa la resistencia a ser rayado cuando se roza con otro material.

Debido entonces a su dureza, si se frota contra otro material en casi todos los casos el otro material acaba rayado mientras el diamante se mantiene intacto.
Por tanto el diamante es muy difícil de penetrar. También es relativamente ligero, pesa la mitad que el acero o el hierro, lo cual es una buena cualidad para un escudo que el Capitán América lanza con frecuencia.
El problema de un escudo de diamante es que no soportaría bien los golpes. La resistencia de un material a romperse tras recibir un impacto o caer desde una determinada altura se denomina «tenacidad» y la del diamante es baja, de hecho puede romperse sin demasiada dificultad golpeándolo con un martillo normal, y no digamos si se trata del Martillo de Thor.

diamante

Diamante

Más preguntas surgieron entonces: Si el escudo no puede ser de diamante, ¿qué materiales hay más duros que el diamante?
El diamante es un mineral formado por átomos de carbono al igual que el grafito de nuestros lápices, átomos que sin embargo se distribuyen de forma distinta. En el diamante los átomos de carbono están fuertemente unidos en todas direcciones, por eso es extremadamente duro y tiene propiedades eléctricas, ópticas y químicas muy útiles que lo hacen una materia prima muy valiosa no solo como objeto de lujo sino por sus aplicaciones industriales.

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En el grafito sin embargo los átomos de carbono se organizan en láminas planas unidas entre sí y que se deslizan unas sobre otras con facilidad, motivo por el que se desgasta con el rozamiento y sirve para escribir.

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Grafito

Si se comprime el grafito a presiones muy elevadas se obtienen materiales aún más duros que el diamante. Aplicándole una presión enorme se obtiene el hiperdiamante que resulta un 10% más duro que el diamante corriente.

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Hiperdiamante

Comprimiéndolo a presiones aún más elevadas, tanto que hace falta que un meteorito conteniendo grafito impacte sobre la Tierra, se obtiene la lonsdaleíta, un mineral que se estima un 58% más duro que el diamante.

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Y aún más duro es el grafeno, la sustancia más resistente conocida.
¿Será el grafeno el idóneo para el escudo de nuestro superhéroe? ¿Habrá algún otro candidato?

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.

 

La «estrella» más brillante al atardecer o al amanecer

Venus

Todos hemos visto alguna vez a Venus: es esa «estrella» que brilla tanto en el cielo, al aterdecer o al amanecer (aunque no es visible todos los días del año) y que se conoce como el lucero de la tarde o del alba. Después de la Luna, es el objeto celeste que más brilla en el cielo.

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Foto: Venus and Jupiter in Morning Skies Credit & Copyright: Babak Tafreshi (TWAN)

Pero ya sabemos que Venus no es una estrella, sino uno de los 8 planetas que giran alrededor del Sol, el segundo más próximo.

¿Y por qué brilla tanto? Su atmósfera refleja más de la mitad de la luz que le llega del Sol, un 65% (se dice que tiene un albedo de 0.65). El albedo de la Tierra es de 0.38.

Y ¿cómo es Venus? Su tamaño es similar al de la Tierra y además tiene atmósfera, con efecto invernadero incluido, como nosotros. Cómo se parecen, ¿no? Pues no tanto, su atmósfera sería letal para nosotros por 3 motivos:

1. La atmósfera de Venus es pesadísima: si estuviéramos en su superficie sería como estar a mil metros bajo el agua (equivale a 90 veces la atmósfera terrestre).

2. Pero si ya parece terrible colocarse bajo su atmósfera, aún no hemos acabado. Hace muchísimo calor, casi 500ºC. ¿Y por qué? Su atmósfera produce un enorme efecto invernadero, debido al conocido CO2. Venus tienen la misma cantidad de CO2 que la Tierra, pero Venus tiene su CO2 en su atmósfera y la Tierra fundamentalmente en sus rocas.

El CO2 ha generado mucha polémica en nuestro planeta en los últimos tiempos. ¿Por qué? Muchos estudios científicos apuntan a que existe una clara relación entre el aumento de temperatura que estamos experimentando y el incremento de CO2 en la atmósfera ocasionado por la actividad humana desde el comienzo de la era industrial.

3. Pero todavía hay algo más en su atmósfera: hay nubes de ácido sulfúrico (es corrosivo y provoca quemaduras sobre la piel).

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Venus – Computer Simulated Global View Centered at 180 Degrees East Longitude. Photojournal. NASA. JPL

Además de las diferencias que hemos visto entre las atmósferas de Venus y la Tierra, existe otra más también curiosa: Venus gira sobre sí misma al revés de como lo hace la Tierra (y muchos otros planetas), y además lo hace lentamente: 243 días terrestres tarda Venus en completar un día, dura incluso más que su propio año, 224.7 días terrestres.

Para saber más:

La Estación Espacial Internacional

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La Estación Espacial Internacional (en inglés, International Space Station o ISS), es un centro de investigación internacional en órbita alrededor de La Tierra.

¿Que países están involucrados en la ISS de una u otra manera? El proyecto funciona como una estación espacial permanentemente tripulada, en la que rotan equipos de astronautas e investigadores de las cinco agencias del espacio participantes: la NASA, la Agencia Espacial Federal Rusa, la Agencia Japonesa de Exploración Espacial, la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia Espacial Europea (ESA). También tienen participación directa la Agencia Espacial Italiana y la Agencia Espacial Brasileña.

¿Desde cuando existe? Ya por 1980 se proyectó construir una Estación Espacial Internacional, pero la actual IIS no comenzó a construirse hasta 1998.

¿Y a que altura se encuentra? Orbita a unos 400 km de altura…¿Como se verá desde allí La Tierra? ¿Quieres verlo? ¡DALE AL PLAY!

¿Y como va de rápido? Viaja tan rápido, que da una vuelta completa a La Tierra en tan solo hora y media. Se puede ver en el cielo nocturno (así como ocurre con otros satélites artificiales). Se asemeja a una estrella (un punto de luz), que se mueve a gran velocidad por el cielo.

¿Y como es de grande? Ocupa el volumen total de un edificio de 8 plantas cuya base fuera del tamaño de un campo de fútbol americano. La mayor parte del tamaño lo ocupan las placas solares que utiliza para generar la energía que necesita y el resto está ocupado por módulos de diferentes usos. El espacio habitable es comparable con una casa de cinco dormitorios, con dos baños y un gimnasio.

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¿Cuanta gente la ha visitado? La ISS ha sido visitada por 205 personas de dieciséis países y ha sido también el destino de los primeros turistas espaciales.

¿Y para que sirve? Se usa para la realización de diversos experimentos aprovechando la «microgravedad» que existe en la ISS. Los campos principales de investigación incluyen la astrobiología, la astronomía, la investigación humana, incluida la medicina espacial y ciencias de la vida, ciencias físicas, ciencias de los materiales, el clima espacial y el clima en la Tierra (meteorología).

Pero ¡OJO!, que la gravedad a la altura a la que se encuentra la IIS es bastante grande, en concreto solo un 10% menos que la que existe en la superficie de La Tierra, entonces ¿Porque se dice que existe «microgravedad»? Pues porque al estar en órbita e ir a la velocidad que va, es como si estuviera en «caída libre» permanente, pero sin llegar a caer de verdad (la parábola que forma el movimiento coincide con la curvatura terrestre, de ahí que no llega a caer y se mantiene siempre a la misma altura) y al no existir casi atmósfera a esa altitud, la sensación dentro de la IIS es la de que no hay gravedad.

Todos los caminos conducen…al 9

Algunos lo atribuyen a lo divino, otros mas sensatos a la casualidad, pero en cualquier caso, el número 9 es uno de esos casos dignos de estudio por la cantidad de propiedades curiosas que posee, pondremos como ejemplo algunas de ellas:

 

MÚLTIPLOS DE 9: Cogemos cualquier número y lo multiplicamos por 9, el número resultante de sumar sus cifras de forma recurrente es siempre un ¡¡¡ 9 !!!
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EL NÚMERO INVERTIDO: Cogemos cualquier número cuyas cifras no sean todas iguales y que no sea capicua, le restamos el numero invertido (o al contrario si el número invertido es mayor que el original) y del número que nos da como resultado, sumamos de forma recurrente sus cifras hasta obtener un número de una sola cifra….ESTA SERÁ SIEMPRE EL ¡¡¡ 9 !!!

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RESTANDO LAS CIFRAS: Cogemos cualquier número de mas de dos cifras, le restamos el número resultante de sumar sus cifras y el resultado que obtenemos es siempre un NÚMERO MÚLTIPLO DE ¡¡¡ 9 !!!

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LOS ÁNGULOS DE LA CIRCUNFERENCIA: Cogemos el número 360 (ángulo de una circunferencia completa), si lo vamos dividiendo por 2 sucesivamente, los ángulos que vamos obteniendo presentan cifras que, sumadas de forma recurrente hasta obtener un número de una sola cifra….ESTA SERÁ SIEMPRE EL ¡¡¡ 9 !!!

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De forma similar, si en lugar de dividir por dos, multiplicamos sucesivamente por dos ¡¡¡ OCURRE LO MISMO !!!

Está claro…TODOS LOS CAMINOS CONDUCEN AL 9

De La Tierra a La Luna con un papel doblado

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Si cogemos un papel y lo doblamos por la mitad y lo seguimos doblando una y otra vez veremos que pronto resulta imposible seguir doblándolo. Lo más probable es que no lo podamos doblar más de seis veces, sin que importe mucho el tamaño de la hoja que utilicemos. Si empleamos un papel muy fino, quizás podamos doblarlo siete veces y con dificultad hasta ocho, pero por muy delgado que sea no podremos pasar de ahí.

Pero vamos a suponer que tenemos la capacidad de doblar muchas mas veces el papel…si así fuera, rápidamente se produciría un fenómeno sorprendente, y es que el grosor se haría gigantesco. Con un papel normal, cuyo espesor viene a ser de unos 0,1 milímetros, al doblarlo 42 veces adquiriría un grosor de ¡439.804 kilómetros!, mucho mas que la distancia de la Tierra a la Luna (384.400 Km).

(La explicación es sencilla: Si doblamos 42 veces, tendremos 242 = 4.398.046.511.104 capas porque cada doblez duplica el número de capas. 0,1 milímetros de cada capa x 4.398.046.511.104 capas = 439,804 kilómetros)

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.

Investigando los secretos de los cometas

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La sonda “Rosetta“ (junto con su módulo de aterrizaje “Philae”) fue lanzada al espacio por la Agencia Espacial Europea (ESA) hace mas de 10 años (en 2004).

Ha ido en busca del cometa de nombre “67P/Churyumov-Gerasimenko”, el cual viaja a una velocidad de 8km/s, 100 veces más rápido que un coche de fórmula 1.

Ha viajado más allá de la órbita de Júpiter para regresar en dirección al sol siguiendo la estela del cometa.

Ya se encuentra dando vueltas alrededor del cometa esperando al próximo 12 de noviembre, día en que soltará el módulo “Philae”, el cual se posará sobre el cometa para estudiarlo en profundidad.

¡¡¡ Es la primera vez que nos posamos en un cometa !!!

Los principales objetivos de la misión son investigar la composición y las características del cometa, que nos puede ayudar a contestar las siguientes preguntas:

    • ¿Cómo se formó el Sistema Solar (ya que los cometas son objetos que han sufrido pocas modificaciones desde la formación del Sistema Solar hace más de 4.600 millones de años)?
    • ¿La mayor parte del agua que conforma los océanos de La Tierra proviene de cometas que impactaron nuestro planeta en su formación?
    • ¿El agua que tienen los cometas tiene materia orgánica?

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La Agencia Espacial Europea (ESA) ha hecho un vídeo de 4 minutos muy simpático sobre “Rosetta” que os dejo para que le echéis un vistazo

¿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.