Tres deliciosas y científicas etapas en la fuente de chocolate, ¡Yomi!

Figura del articulo. Muestra la
fuente de chocolate, partes y etapas
Lo que más amas, es lo que mejor conoces. Isaac Asimov afirmó en una entrevista: tu pasión por un tema te llevaría a saber más y más sobre él. Seguro que los amantes del chocolate saben de su origen, proceso industrial, marcas y mucho más.

Por ejemplo: ¿Por qué en lugar de caer verticalmente, la cortina de chocolate cae hacia adentro de una fuente caliente?

Es decir, el chocolate fundido debería caer libremente del domo de la fuente, haciendo una cortina recta y vertical, en su lugar, la cortina esta contraída hacia adentro. ¿Por qué?

Esta pregunta la abordaron Adam K Townsend y Helen J Wilson, del departamento de matemáticas de la University College London.

Encontraron que la dinámica del flujo del chocolate se puede describir en tres etapas:

1) Ascensión del chocolate por el tubo asciende por un tubo. Donde el efecto de la presión supera al gravitacional.

2) A partir de un efecto lubricante, el chocolate se desliza en un capa fina por el domo.

Gráfica del articulo, muestra como es el perfil de la cortina
del fluido en diferentes condiciones, con varios materiales
3) El chocolate derretido cae del domo haciendo una cortina. A causa de la tensión superficial (y también por la diferencia de presión) la cortina es jalada hacia adentro, desviando el fluido de la vertical. En esta etapa los autores se divirtieron mucho, pues experimentaron con varios tipos de chocolate, agua y nitrógeno líquido para demostrar sus ideas.

El articulo completo se puede consultar en el European Journal of Physics, Vol. 37, N. 1 con el título: The fluid dynamics of the chocolate fountain. Y un trabajo más extenso también lo puedes encontrar de la universidad de los autores.

Los autores de este articulo han aplicado matemáticas serias a un objeto divertido. Con ello se tiene una oportunidad didáctica para estudiantes de licenciatura para introducirse de dinámica de fluidos.

Las fuentes de chocolate transforman frutas, galletas y malvaviscos en deliciosas golosinas de cacao. Pero estas fabricas de sabor también pueden ser útiles para que los cursos teóricos de la universidad sean más interesantes para los estudiantes.



ResearchBlogging.org Townsend, A., & Wilson, H. (2016). The fluid dynamics of the chocolate fountain European Journal of Physics, 37 ( 1) DOI: 10.1088/0143-0807/37/1/015803

136 N fue el último golpe que recibió el luchador perro Aguayo Jr.

Captura de pantalla del análisis del video con Traker.

La lucha libre profesional es una actividad atlética y de entretenimiento de alto riesgo. Su práctica puede finalizar en consecuencias mortales, fue el caso del luchador profesional Pedro Aguayo Ramírez, mejor conocido como el hijo del perro Aguayo, en Tijuana, México el 21-marzo-2015.
El video de YouTube llamado: Muerte del perro Aguayo Jr muestra los últimos movimientos del atleta.

La gente atribuía en redes sociales a que una patada tipo "canguro" del luchador Rey-Misterio-Jr sobre su rival había sido el desencadénate de la lesión y posterior muerte. Sin embargo, todo eso eran opiniones arbitrarias. Pues los últimos movimientos de Aguayo son descordinados, posiblemente porque se lastimo momentos antes. Oficialmente, el parte medico afirma que el luchador sufrió de un traumatismo en el cuello con lesión cervical medular.

Procedimiento de la medición

En lo que a este blog respecta, nos dedicábamos a realizar mediciones biomecánicas con fines exclusivamente académicos. Por la relevancia de los atletas involucrados y la importancia de la lucha-libre en México es oportuno realizar una estimación de la fuerza de estas patadas. Este fue el proceso:

A) Desde Youtube descargamos la videograbación de un aficionado: "la muerte del hijo del perro aguayo".

B) 1) La lucha se grabó desde una posición perpendicular al movimiento, por lo que es adecuado para el análisis con Tracker. Es decir, el video cuenta con poco ángulo, el efecto de perspectiva es pequeño. 2) Carecemos de un testigo métrico, por lo que se utilizó como patrón de escala la estatura de rey misterio (1.70 m) reportada en la Wikipedia. 3) Se requieren puntos de calibración para corregir el efecto de movimiento aleatorio en el video, tal sacudida implica la ausencia de un tripie. 4) Los efectos de zoom están ausentes, pero el uso de puntos de calibración, usando los extremos de los amarres del ring, podrían corregir el efecto.

C) Una vez adecuado el video, procedimos a las mediciones. Marcamos el movimiento de las plantas de los pies de rey misterio. Nos interesa el impacto en los pies contra el HOMBRO izquierdo de Aguayo. Estos son los puntos que adquieren mayor velocidad lineal de las piernas.

D) Como RESULTADOS encontramos que: 1) Pies y hombro están en contacto en 4 cuadros del video; en otras palabras, el tiempo de contacto fue de 0.1 s. 2) De acuerdo con Tracker, la velocidad neta justo, al iniciar el contacto, fue de 1.31 m/s; y al final fue de 0.80 m/s. El cambio de velocidad es 0.51 m/s. 3) De acuerdo con la Wikipedia, Rey-misterio pesa: 79 kg; pero sus piernas y pies deben representar el 24.43% de su peso total, esto de acuerdo con el artículo: "Body Segment Parameters, A Survey of Measurement Techniques" escrito por Drillis, Contini, y Bluestein. Por tanto, la masa en las piernas de rey misterio es aprox. 26.66 kg. Con estos datos podemos obtener la fuerza en el impacto.

E) la fuerza es el cambio de momento en un intervalo de tiempo, y su fórmula (que puedes encontrar en un libro de texto) es:



Es decir, Calculamos 26.66(0.51)/0.1 = 136.0 N.

En un deporte de contacto, tal fuerza es pequeña. En mediciones similares, de golpes de KO en artes marciales mixtas alcanzan hasta 217 N. Mientras que revistas como QUO, afirman que boxeadores profesionales alcanzan los 4345 N, pero al carecer de método, comparaciones y referencias, la información de esta revista es poco fiable.

La medición aquí presentada es un indicador aproximado. Es de un momento particular con información parcial. Pero también creo firmemente que es mejor que estar usando tablas de indicación. Es decir, los médicos forenses suelen decir que este tipo de lesiones se presentan cuando alguien cae de un piso de 12 pisos o cuando chocan dentro de un auto a 60 km/hr. En ambos casos correlacionan la lesión con la velocidad, olvidando la fuerza implicada, olvidando que la información de la tabla proviene de un proceso de inducción falible y con error estadístico. Tal forma de pensar solo aumenta la ignorancia de la gente.

Ya antes hemos realizado en este blog mediciones biomecánicas sobre luchadores, y seguiremos con más deportes; pues aportan a la discusión académica. Más allá del morbo, la medición será siempre será mejor que una opinión subjetiva. ¿O no?... ¿O sí?

Como preguntas pendientes o que puede hacer nuestro amable lector, encontramos:
1) ¿Cuál es la incertidumbre asociada a esta medición?
2) ¿Qué otros métodos permiten estimar la fuerza del impacto?
3) ¿Cuales son las fuentes principales de error en este procedimiento?

Caristico alcanza los 4.4 m/s cuando hace un tope suicida

La máscara del luchador Caristico
Le medimos la velocidad al luchador profesional Caristico en uno de sus lances suicidadas.

La lucha libre profesional tiene una raíz folclórica en México: tiene un estilo característico, su personajes son singulares y es popular entre el pueblo.

De sus variadas figuras, quien hoy porta el nombre de Caristico sobresale por su velocidad en ejecución de movimientos aéreos y trayectoria profesional.

Encontré en el canal de YouTube de +LuchaTV un video que muestra uno de sus lances. En el minuto 1:31 del video: "Carístico y Rey Horus vs Cibernético y Sharly Rockstar, en Promociones Tao" se ve al atleta correr y saltar entres segunda y tercera cuerda del ring para impactar sobre su rival en turno. Encontré que la velocidad del luchador, en esta ocasión, es de 4.4 m/s. 


La escena es casi horizontal, respecto a la cámara, por lo que es adecuada para un análisis con Tracker. Se deben emplear puntos de calibración para compensar el efecto del paneo, yo seleccioné dos puntos que sostienen la tercera cuerda. Por supuesto, el punto a marcar fue cerca de donde debe estar el ombligo de Caristico. Finalmente, se capturan  18  puntos, suficientes para su análisis con datos representativos.

Los datos capturados son ajustados a un modelo de lineal (pudiera escogerse otro modelo, pero este es sencillo), donde la pendiente se interpreta como la velocidad  constante. Para nuestro caso la pendiente y velocidad resulto de 4.4 m/s. El ajuste es adecuado, estadisticamente es superior a 0.98 (donde el ideal es 1).

Si bien se pueden hacer experimentos y mediciones de alta precisión para conocer la velocidad de un deportista. También se pueden hacer estimaciones de sus parámetros físicos usando medios gratuitos (videos a disposición de la gente y software gratuito, por ejemplo). 

Más aún, programas como Tracker pueden ser usados para darle más vida a un curso de física. Acercando el tema a los gustos e intereses de los alumnos.

Pronto traeremos más mediciones deportivas y comparemos a diferentes atletas. 


La estrella: El maravilloso cuento navideño de Arthur C. Clarke (videos y relato)

La combinación explosiva de ciencia ficción y navidad tiene en este cuento a su máximo exponente: "la estrella" e A. C. Clarke (1955). Cuento originalmente oscuro, de ciencia magistralmente desarrollada, sobre el tema navideño. En 1985, el programa de televisión: "dimensión desconocida" presentó en un especial de navidad este cuento, un toque final edulcorado.

Este es el video, en español, del episodio


El texto en español del cuento.

En este enlace puedes encontrar una versión en español y su respectiva en ingles. Algunos prefieran que el mismo autor, en su idioma original, les cuente el cuento: este es el video



El estilo de Clarke es claro en este cuento. Impecable en su trama del conocimiento científico, de la época. Mostrando contacto con otra civilizaciones extraterrestres. Optimista, pues considera que tendremos esa tecnología para hacer el contacto. Un humor sutil, irónico incluso. Solo algunos elementos que hicieron a Clarke un maestro del género.

Hoy en la noche, al celebrar navidad, apagare la luz y comenzare diciendo: "Hay tres mil años luz hasta el Vaticano. En otro tiempo creía que el espacio no podía alterar la fe..."

Velocidad de carrera de una chica suicida

Captura de pantalla en Tracker para analizar un salto suicida
Este blog nunca a tratado de reverenciar a la violencia, y mucho menos promover o disfrazar de divertido el suicido. Hoy trato el tema, con un ánimo académico puro.

En los últimos meses mi objeto de estudio a evolucionado y virado de dirección. Hoy tiene que ver con: ciencia forense. Todo lo que le compete a una investigación que puede apoyar
a la resolución de una controversia jurídica, es ciencia forense. De modo tal, el campo de estudio es multisiplinar y amplio.

El problema principal de la ciencia forense radica en la obtención de datos. Cuando se encuentra con un hecho, digamos un cadáver, lo único que se puede hacer: son mediciones. Físicos y químicos pueden hacer sus experimentos con partículas o moléculas, controlando las variables de su objeto de estudio. Pero no es el caso de un astrónomo, todavía, es imposible para la humanidad hacer experimentos entre planetas y estrellas. Los astrónomos pueden realizar muchas observaciones, modelos, analogías, teorías matematizadas, mediciones, pero no experimentos. Algo similar le sucede al científico forense.

En ciencia forense es posible realizar experimentos que modelen un suceso, previo a la situación del conflicto, al llamado jurídico. Este puede ser el caso de las pruebas regulares de resistencia y comportamiento de los autos en un choque violento. También se pueden hacer experimentos, después del llamado, para demostrar una mecánica de hechos, que se use para sostener una deducción presentada en la corte. Pero, no se pueden hacer experimentos con el objeto de estudio, si lo que tenemos es un cadáver, a este solo se le pueden hacer mediciones.

Un ejemplo común 

Por ejemplo, en ocasiones se encuentran cuerpos que cayeron de grandes alturas. Aquí, la pregunta relevante es: ¿la persona se resbaló, se lanzó, o la tiraron?. Sabiendo la distancia del cuerpo a la base y la presunta altura de la caída se puede calcular la velocidad mínima para alcanzar tales dimensiones. Después, usamos dato biomecánicos del promedio de la velocidad de la gente cuando camina o corre. De la comparación, inferimos un comportamiento. Si la velocidad equivale a correr, se deduce menos un accidente que un comportamiento suicida. De hecho,todo este párrafo describe un un ejercicio, de nivel preparatoria, propuesto por la AAPT.

El problema

Recordemos que estos datos biomecánicos suelen recopilarse en condiciones estándar. Si bien respetan las condiciones bioéticas, están lejos de la presión mental de alguien que debe decidir entre seguir con su vida o matarse. Para el investigador, aparece una pregunta crucial: ¿Corre a la misma velocidad una persona en condiciones suicidas que una normal?

La pregunta es muy complicada. La velocidad es dependiente de un montón de variables: genero, edad, estado físico, condiciones de terreno, entre otras. Con todo, las dos primeras variables mencionadas son las que muestran las tablas de la literatura regular.

Una propuesta de enfoque diferente

Aportar al proceso de inducción de la ciencia forense utilizando mediciones de videos de noticias. Más en concreto, hace unos días una muchacha (al parecer menor de 16 años) se lanzó desde la torre de iglesia (mide como cuatro pisos) en Navojoa, Sonora, México. Por cierto, la adolescente sobrevivió a la caída.

Los curiosos alrededor del suceso, realizaron videograbaciones y los cargaron a YouTube; que se usaron para ilustrar la nota amarilla de los noticieros.

Por mi parte, descargué los videos y los analicé con el programa Tracker, para obtener la medida de carrera de una adolescente, una no-atleta, una suicida. El video requirió: cambio de perspectiva (esencial para analizar la física en un video), un ajuste del origen el ángulo del eje de coordenadas (la cornisa y la línea que forma es la base), la masa puntual la marque cerca de la panza de la adolescente (ahí está el centro de masa). Obtuve 16 datos, los ajusté a una línea recta (con un R2 = 0.9982, que implica un buena regresión lineal ). Finalmente, la velocidad medida fue de 4.47 m/s.

Este dato de la velocidad está menos cerca de mediciones de caminata y más de carrera de los experimentos biométricos estándar. Es decir, hay congruencia con la literatura.

La ciencia es un proceso colectivo, se nutre de la variación de arreglos experimentales, y técnicas. Creo que utilizar videos de YouTube para mejorar el proceso de inducción es benéfico también para realizar una ciencia más abierta a la gente. Mostrando que cualquiera puede hacer ciencia: pues las herramientas y la información están cada vez más accesibles al pueblo.
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