Cómo la resonancia acústica puede reducir la velocidad en un cuerpo cayendo

¿Podría una persona usar ondas acústicas en lugar de un paracaídas? Pues fue la pregunta que me hice con este experimento.

El sonido es capaz de ejercer una fuerza en los cuerpos, aquí te hemos presentado varios videos sobre levitación acústica. Ahora deseamos mostrarte un experimento que se puede hacer en cualquier laboratorio escolar. El documento lo enviamos para una publicación en la revista de la Sociedad Mexicana de Física, y el pre-e-print lo puedes consultar gratis en vixra.

En resumen, tomamos un paracaídas de juguete, un papel, y lo dejamos caer en un tubo trasparente. Observamos que a la frecuencia de resonancia del tubo la velocidad disminuye, es más en los puntos nodales la velocidad casi es cero.

Este es el video del experimento, solo para algunas frecuencias.

Envíanos tus comentarios y sugerencias de este experimento, el video y el articulo, nos servirán para mejorar los experimentos.

Encuesta: sobre problemas de mate

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La pregunta de los lunes, mecánica:

Un objeto se mueve a velocidad constante y en linea recta, ¿entonces las el objeto esta libre de la influencia de cualquier fuerza?

La respuesta el siguiente lunes.


Envianos tu respuesta, ¡atrevete a pensar, es gratis!


Respuesta:

Todo objeto a velocidad constante y lineal se puede situar en un marco de referencia inercial, de modo que el objeto parece estar estático. Luego, la suma de todas fuerzas sobre el objeto debe ser cero, cuando las fuerzas se cancelan unas a las otras, pero existen fuerzas. Un ejemplo, un libro sobre la mesa: la fuerza de gravedad es cancelada por la fuerza normal de la mesa, donde está el libro.

Excelenntes respuestas de entre los que podemos mencionar: Belen, Arjack, Samuel, Wichiluca.

Debemos encontrar preguntas más retadoras para nuestros lectores.

¿Hay diferencia entre las simulaciones físicas contra los videos falsos?

Pues NO. Y estos son mis argumentos:

1) Los videos fake, como el intitulado “Tirando del mantel... a lo bestia", han sido vituperados de ser falsos, de ser hechos para vender. Tal vez, pero la base física y su resultado son correctos. Es decir, de ser llevado a la realidad, este comercial debería de funcionar como se muestra en el video, como dicta la teoría.

2) Las simulaciones físicas pueden ser bellas, pero salidas de la realidad. Es decir, son muchas las simulaciones (publicadas en revistas de prestigio) que emplean las bases de la física, se atienen a las matemáticas, y muestran imágenes o animaciones dignas de cine. Lamentablemente, son simulaciones alejadas de los experimentos o de la observación en la naturaleza. Por ejemplo, el video: 10 millones de partículas y dos agujeros negros

Entonces, ¿Son ambos casos igual eticamente?. Res. Sí pueden.

Pues para considerarse parte de la ciencia el video o la simulación debe dejar en claro sus limitaciones para realizar un experimento. Deben ser honestas en los procedimientos para los espectadores. En tal sentido, la mayoría de las simulaciones de física son eticamente correctas, pero los videos comerciales requieren de un video adicional: “detrás de cámaras”, con esos detalles que pueden atraer a más gente y pueden hacer que las personas pongan mucha más atención.

Por si solos los videos, solo son ilustraciones, jamás deben la prueba principal para una toma de decisiones. De otra manera los videos del papel de baño serian pruebas cientificicas que los consumidores deberían seguir.

Video: Fiesta de patrones de difracción

A pesar de lo que pensaban muchos seguidores de Newton, la luz es una onda y la difracción es la prueba máxima para demostrar tal increíble idea.

La difracción es el fenómeno que presenta cualquier onda (longitudinal o trasversal), donde la perturbación envuelve y da la vuelta a los objetos de tamaño similar a su longitud de onda, Es decir, en ocasiones la luz deja de viajar en línea recta.

Este es un video que muestra muy llamativos patrones de difracción. Emplean una lámpara de luz común y corriente, y los patrones se pueden hacer en un acetato y una buena impresora.

Este es un video que muestra la difracción en un tanque de agua, pues la olitas en el agua, son ondas.

Considerar la difracción es importante pues puede limitar la resolución en una fotografía, la trasmisión de una señal electromagnética, entre otra aplicaciones.

Enlaces de interés

¿Puedo leer un periódico con un satélite espía, o con el satélite Hubble?


¿Los antiguos griegos conocían la difracción de las ondas?

Video: ¡Quieres encontrar aliens, usa espectroscopia!

Cierto es lo que afirma Garik Israelian, quien en esta platica TED explica los alcances de la espectroscopia para urgar en el universo y hasta encontrar señales de vida en otros planetas.

Resulta que la espectroscopia son los colores (longitudes de onda ) de luz (ondas electromagnéticas) que puede emitir o reflejar un cuerpo. La espectroscopia le es útil a los astronomos en dos sentidos:

1) Reconocimiento de compuestos. Cada sustancia tiene una serie de colores particular, de modo que una imagen espectroscópica (un espectro) puede revelar las sustancias presentes en un planeta. Por ello, podemos saber los gases presentes en un planeta, si estos gases están en una combinación adecuada, pueden sustentar vida como la conocemos.

2) Medición de velocidades. Cuando el espectro de un cuerpo celeste se recorre, hacia mayores o menores frecuencias, sin que aparezcan nuevas lineas espectrales, significa que ese objeto se mueve, y podemos usar estos desplazamientos de lineas de color para conocer la velocidad. Como afirma el efecto Doppler.

La búsqueda de vida extraterrestre es un asunto serio, más de lo que creen los presentadores de televisión, o charlatanes quienes afirman que su vecino es un E.T.

La pregunta de los lunes

Una lente convergente se rompe por la mitad. ¿Cómo se afecta la imagen de la lente rota?

Envianos tu respuesta, el próximo lunes pondremos la respuesta y mencionaremos a quines den las mejores respuestas.

Respuesta:

Considerando que la lente es delgada, la imagen tendrá las mismas propiedades, pero la intensidad será menor. El amigo Arjack fue el primero en responder correctamente. Felicidades!

Como en el laboratorio, la cancha y la vida

“Es de humanos equivocarse, es de estúpidos persistir”

Recuerdo la primera vez que rompí instrumental de un laboratorio. Fue una ventana de cuarzo para una cámara al vacío, una vuelta de más a un tornillo para sellar, y la ventana se cuarto. Gran problema, pues tenia que hacer otros ajustes en el laboratorio. Entonces respire hondo y me fui a tomar un café, después de descansar puede continuar con mis actividades. Esa pausa me permitió evitar cometer una cadena de errores, por nervioso y torpe.

De la misma manera, un futbolista, en concreto, cuando recibe un gol un portero, éste debe de recurarse de la mala pasada y estar atento, pues el momento más peligroso es cuando se pierde la concentración.

En la vida cometeremos errores, pues es parte de tomar riesgos y evolucionar. Pero siempre debemos aprender de nuestros malos ratos.

Recuerdo un cuento, un maestro alpinista le grita a su alumno, quien bajaba una pared de roca.

-Cuidado, las rocas más cercanas al piso están flojas.

Al bajar, el pupilo, se dio cuenta que esas rocas estaban firmes, le pregunto a su instructor porque le dio una advertencia falsa. El experimentado alpinista respondió.

- El camino más sencillo es el más peligroso cuando se pierde la concentración

Cómo hacer láseres super-radiante

La forma más sencilla: con Nitrógeno Molecular. Hay muchos proyectos escolares que se basan en la fabricación de láseres. Pues permiten aprender sobre electrónica o física, depende que se desea presentar como principal aprendizaje.

El nitrógeno molecular cuenta emisión superradiant en el ultravioleta (337.1 nm), es decir puede emitir luz láser sin necesidad de una cavidad óptica, la que se considera uno de los elementos esenciales de todos láser.

El nitrógeno molecular presenta estados cuánticos en singlete y triplete. El singlete permite la emisión UV, y el triplete en IR (poco explotada). Debido a su alta ganancia en impacto electrónico, y a su eficiencia en la excitación trasversal estos láseres se construyen en con una configuración de descargas eléctricas perpendiculares a la dirección en que sale el láser (Modo TEA). Cuidado la carga electrica en estos láseres es alta.

Les dejo con el video de un aficionado a los láseres y con información vital para construir uno de estos láseres:

Referencias:

Láseres de N2 para fines didacticos

Notas sobre los detalles para la construcción de láseres de N2 para fines didácticos

Diseño y construcción de láseres de nitrógeno molecular

Octopolos orgánicos para hacer generación de segundo armónico

Los láseres suelen emitir un solo color, por ello es importante el desarrollo de materiales que permitan convertir un color de luz láser en otro. Mejor aún,cuando estos materiales son baratos de sintetizar y tener un formato de estado solido (bulto, película delgada, fibra óptica).

En el preprint de acceso libre: Morphology, Linear and Nonlinear Optical Response of Octopolar Chromophores Embedded in a Silica Sonogel Matrix

Mostramos como moléculas octopolares, que tienen tres ramas simétricas y a un angulo de 60 grados presentan excelente señal de generación de segundo armónico óptico (por sus siglas en ingles SHG). Además de independencia en la polarización lineal del haz de entrada. Por supuesto, para encapsular el compuesto activo usamos un vidrio altamente poroso: sonogel.

Son varios los autores que afirman que las moléculas octupolares emiten más SHG que su contraparte dípolar, por el aumento de ramas.

Lo que me gusta de estas moléculas octupolares es que ahorran el proceso de orientación eléctrica, necesario en los compuestos dipolares, por lo cual es más rápida y barata la fabricación de dispositivos optoelectronicos.

Espero que lo lean, y les sea útil el preprint.

Video: Cómo detectar la luz de un láser ultravioleta.

Simple, ese longitud de onda cuenta con mucha energía, por lo que puede hacer fluorecer a muchas sustancias. Por ejemplo, un pedazo de papel, además el papel común suelen añadirle cloro, para que se vea más blanco. En un efecto parecido como las lamparas de luz blanca, lamparas de mercurio sin capa profectora, la tela blanca y el papel fluorescen en un hermoso color “azul eléctrico”.

El siguiente video es de un láser casero de N2, emite en el UV, pero es fácil de detectar.

Felices experimentos !!!

Entradas relacionadas:

Video:¿Qué es un láser?

Cómo se hace café instantáneo con un láser de alta potencia.

¿Un láser de alta potencia puede cortar una pizza, pero no encender un cerrillo?

Detectar cáncer con ondas acústicas y láser

Una nueva propuesta de detección de cáncer de pecho o en la sangre es utilizando el efecto fotoácustico. Pues las células cancerígenas pueden absorber luz en longitudes onda diferentes a las células sanas. Entonces una espectroscopia tradicional de absorción puede detectar la zona enferma, pero para ello se requieren zonas altamente degradadas.

Tal vez, la solución sea una combinación de tecnología ultrasonidos y láser. Cuando la célula absorbe rápidamente la luz de un láser pulsado (importante por su alta energía y repetibilidad de pulso), esa energía se disipa, como una onda acústica, esta vibración se puede medir con un micrófono piezoelectrico. Así, John Viator, de la Universidad de Missouri, y compañeros de área afirman que esta técnica puede ser tan sensible como para detectar células individuales de cáncer que llegan a viajar por el torrente sanguíneo.

Por lo que he visto del área y su desarrollo, esta tecnología puede funcionar, pero creo que su procesamiento de datos es rudimentario, apenas si detectan algunos picos significativos para llegar a detectar un objeto, según ellos una célula cancerígena solitaria. En lo personal prefiero análisis de regiones de señal (e.g rms) o de comparación de señales (e.g. Correlación de señales); los cuales son técnicas matemáticamente sencillas y muy sensibles; además, en 5 min se puede tener un diagnostico con tales rutinas. Suerte a Viator, que sobrepasen al cáncer, pues es una batalla de todos ganarle a las enfermedades.

Les dejo con un video con Viato, explicando y mostrando su laboratorio, el cual es muy chiquito.

Referencias:

Artículo: Photoacoustic detection of circulating melanoma cells in human blood

Web Page de Viator

Ley de Malus óptica y la fotoacústica.

Viator, J., Choi, B., Ambrose, M., Spanier, J., & Nelson, J. (2003). In vivo Port-Wine Stain Depth Determination with a Photoacoustic Probe Applied Optics, 42 (16) DOI: 10.1364/AO.42.003215

Encuesta: He realizado algún experimento sugerido en este blog.

Son muchos los experimentos caseros que te hemos sugerido a lo largo de estos años. Pero, dinos si has intentando alguno de ellos.

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Física real en la caricatura Avatar, la leyenda de Anng

Este es un truco de un maestro agua (water bender). Una forma de unir ciencia y entretenimiento. Primero mira el video, de como se desviá un chorrito de agua de su cauce.



Nada de poderes extrasensoriales, místicos o musicales, es pura ciencia. Mira, el agua la forma una molécula polar, es decir es susceptible fácilmente de obtener carga eléctrica. Cuando un objeto tiene carga eléctrica, por inducción el chorrito adquiere la carga contraria y es atraido al objeto, en el caso del video a la mica, la cual es excelente para cargarse.

Para cargar la mica ( o un peine, o una barrita de acrílico), solo la tienes que frotar fuerte y rápido en el cabello seco. Así, estas listo para hacer el truco. Sin importar si la carga es negativa o positiva el chorrito de agua se desviara hacia el objeto.

Este es un es un experimento sencillo que todos debemos hacer una vez en la vida, para decir que estuvimos vivos. Por cierto, me declaro fanático de la caricatura Avatar, la leyenda de Aang, por eso les dejo este video con los maestros del agua y el grupo de rock Mago de Oz.

El hombre que perseguía una olita

La ciencia esta llena de historias excéntricas. Por ejemplo, aquel ingeniero escoses del siglo XIX, quien estaba a las orillas de un canal, él observaba una barcaza jalada por caballos, cuando estos animales se detuvieron la barcaza en un movimiento violeto formo una onda de buena elevación, alta velocidad y sin deformarse. Tal combinación en la onda le llamo la atención, por lo que monto un caballo para perseguir a la onda.

Esta es la historia que reporta John Scott Russell (1808-1882), quien escribio un reporte matematicamente formal llamado "Report on Waves": (Report of the fourteenth meeting of the British Association for the Advancement of Science, York, 1844 , pp 311-390, Plates XLVII-LVII).

Las observaciones de Scott le fueron útiles en el diseño y construcción de canales. Más aún, estas ondas solitarias (solitones) son importantes pues carecen de efectos de atenuación o esparcimiento, los cuales son comunes en la naturaleza, y limitan las telecomunicaciones eficientes y masivas por fibra óptica. De este modo los solitones son un tema candente de desarrollo de tecnología de trasmisión eficiente de energía o información o ambas

Las ondas están presentes en todos los campos, por ello los mejores matemáticos, físicos e ingenieros han estudiado con disciplina y profundidad sus características. Por ejemplo, en la misma temática de ondas en el agua, puede consultar el articulo técnico sobre los orígenes de las teorías de ondas en el agua (ingles).

Tal vez perseguir ondas es de locos, pero la documentación y la seria explicación es de científicos. Poco importa lo que hagas, lo que cuenta es hasta donde profundizas en tus actividades.

Enlaces de interés:

Recreación de un soliton en un canal (ingles)

Una introducción a los solitones (ingles)

Simple demostraciones en el tanque de ondas

En este video se muestra uno de los arreglos experimentales más famosos e ilustrativos de los fenómenos ondulatorios: el tanque de ondas.

Desde los años 60s se han usado tanques de ondas y es simple de implementar en cualquier laboratorio de preparatoria. Mira el video, donde se muestra la interferencia de dos fuentes puntuales.

Pregunta para pensar:

1) ¿Las sombras en el papel son formadas por valles o picos en el agua?
2) ¿El tanque de ondas funciona con ondas transversales o longitudinales o de las dos clases?

Enlaces relacionados
Máquina de ondas transversales usando gomitas de dulce
Videos: Dos tipos de ondas.
Video: El gran terremoto de San Francisco de 1989

La revolución que ahora necesitamos para ser independientes

En este año la mayoría de los gobiernos latinoamericanos pierden el tiempo con eventos fatuos para celebrar los 200 años de independencia. Inauguraciones de carreteras, discursos apasionados, programas de televisión especiales son insuficientes para hacer fuerte a las bases de la nación, aumentar la producción nacional, mejorar el estilo de vida del pueblo.

Lo único que puede realmente hacernos independientes es una revolución educativa profunda:

• Donde los profesores cuenten con mejores sueldos, mayor capacitación y donde la vocación sea la norma para dar clases, sin importar el nivel.
• 
  
• Hacer de las escuelas los templos de la sociedad, prohibir que en la cercanías de las escuelas se ponga un table-dance, cervecería o similar.
• 
  
• Acceso a Internet gratis para todos los estudiantes y profesores.
• 
  
• Para acceder a un cargo público (por ejemplo, presidente), el candidato debe contar con titulo universitario.

Estas ideas suenan a sueños de opio, pero cuando la gente se une, la gente manda.

Y para que se entretengan los dejo con un video que concuerda con la idea de una nueva revolución: revolucioón sin manos del grupo Fobia