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.

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

Atención médicos, en realidad, no existe la presión negativa

Pelea entre científicos... locos

¿Cómo es que un concepto científico es corrompido por otra área científica? ¿Cómo afecta esto a las ciencia? ¿Existe la figura del intérprete entre médicos y físicos o para otras áreas?

Mis amigos médicos creen que existen las presiones negativas, están en un error. Aquí hago una reflexión cháchara sobre su equivoco.

Un contexto, una historia 

En estos meses, he hablado con muchos médicos sobre temas académicos. Las conversaciones han orbitado alrededor de un tema: cómo lograr medir un síntoma para determinar el grado de enfermedad.  Una y otra vez, nos salta unos y a otros que tratamos de comunicar el mismo concepto, pero con lenguajes diferentes; esto revela que cada profesión concibe a la naturaleza de modo diferente. ¿Por qué si es el mismo objeto de estudio, lo concebimos tan desigual entre ciencias fácticas?

Una característica de las ciencias es su búsqueda de precisión en sus descripciones. Obligando a los especialistas a utilizar definiciones y que inventen términos ad hoc para hablar de un objeto u acción. El problema es que cada gremio ha creado sus propios lenguajes descriptivos, a causa de la especialidad y la falta de interacción con otras áreas, algunos le llaman a esto: jerga técnica.  Así, la palabra POTENCIA será un idea diferente para un físico (resolviendo problemas de eficiencia entre maquinas) que para un farmacéutico (pensando en tu desempeño como amante gracias a una pastilla azul).

Presión entre físicos y médicos

El concepto de PRESIÓN es uno de esos casos en que los médicos y los físicos tienen sus desacuerdos semánticos sobre un mismo fenómeno.  Las fuerzas que ejerce un fluido sobre el medio que le rodea se caracterizan por una sola magnitud escalar: la presión del fluido.  Si bien, existen muchos métodos para medir la presión, cada uno de ellos aprovecha un fenómeno en particular.

Manómetro en U, vía clases digitales CCA exactas

Entre los más famosos se encuentra el manómetro con forma de U con líquido.  Básicamente es un tubo transparente parcialmente lleno de líquido, como el que ilustra este párrafo; por lo regular, uno de sus extremos está sometido a la presión atmosférica y el otro está conectado a una cámara o sistema al que se le va a medir la presión. Cuando los niveles del líquido son iguales, se dice que la presión manométrica es cero, pues la presión atmosférica es igual a la presión del sistema. Cuando el sistema presenta una presión superior a la atmosférica, empuja a la columna de liquido; la altura que alcanza la columna es directamente proporcional a la presión manométrica, de modo que una simple calibración permite contar con un instrumento clásico de medición.

Sin embargo, cuando la presión del sistema es menor a la atmosférica, el nivel del líquido desciende, por estar abajo del cero esta presión se le considera negativa. Este efecto en el instrumento es el que define a la presión negativa en el gremio de los médicos. Es decir, todo una comunidad de científicos basan un concepto físico al resultado de un instrumento particular.

¿Ud. definiría un concepto complejo a una forma cuantitativa de medir una variable correlaciona al concepto? Por ejemplo, el AMOR al número de regalos en San Valentín, la INTELIGENCIA al número de libros leídos al año, o las dimensiones de una fotografía digital por sus megas que consume de memoria.

Pese a que el instrumento de medición muestre una excelente correlación, pese a una minuciosa calibración y pese a su popularidad; definir el concepto en base al instrumento oculta la naturaleza del fenómeno, por lo que se cae en ideas falsas, igual que pensar que los unicornios comen dragones.

Historia y revolución industrial

El manómetro con forma de U debe de ser utilizado desde 1661; Robert Boyle lo empleó para determinar una de las leyes de los gases.  En 1844, el abogado y científico aficionado Lucien Vidie presenta el primer manómetro basado en componentes sólidas, elásticas y en espiral; por lo que se utilizaba un aguja apuntando en una escala sobre un disco. Este aparato, por su calibración también señala las presiones inferiores a la atmosférica como: negativas. Sin embargo, estos instrumentos registran mínimo diferencias de mínimo de 0.01 mm de una columna de mercurio, presiones alcanzadas mediante bombas mecánicas.

Sin embargo, la necesidad industrial de extraer el aire de cámaras y el ímpetu de la investigación científica han demostrado que se puede seguir extrañando partículas sin que crezca la medición negativa de los instrumentos mencionados. Un sistema con menos partículas de aire puede asegurar un proceso para obtener un producto químico de gran pureza.

En realidad, lo que tenemos es un sistema con cada vez menos partículas de gas en un cámara aislada, su presión es menor a la atmosférica. Así, desde épocas de Torricelli, esta condición se le llama vacío. Entonces, toda presión por abajo de presión atmosférica se le llaman los físicos vacío.

Decir que tenemos una presión de - 5 torr tiene solo sentido con base a los manómetros en U, solo ahí, solo para médicos que aprendieron el concepto en base al instrumento. En contraste, los laboratorios de física más avanzados han alcanzado vacíos de hasta 10^-17 torr, cifra que sigue siendo por arriba de cero, es positiva. Porque aquí se entiende que indirectamente se cuentan el número de partículas dentro de una cámara, en este contento no hay partículas negativas, eso carece de sentido.

Lo cierto es el concepto de vacío suele causar confusiones entre tribus de científicos y en los peatones. Por causas históricas,  por razones de concepción de la naturaleza o filosóficas de servilleta... pero eso es tema para otro artículo para este blog.

Concluyendo 

Para cerrar, quiero destacar como un grupo de científicos cree en la existencia de presiones negativas en base al nivel de una columna líquida (abuelo de las pantallas electrónicas de los actuales baumanometros) y otro grupo sabe que es imposible llegar una presión inferior a los cero atm, cuando hablamos de número de partículas en una cámara. Pueden existir abismos de diferencias y enconos entre estos dos tipos de academias por este y otros problemas de semántica o profunda concepción de la naturaleza, solo la comunicación y profundización en el germen de las ideas puede llevarlos a un punto de entendimiento. De otro modo, haga lo que se hace con la pareja, finja que la entiende y continúe su vida feliz, condescendiente y falsa.

Si se trata de romper bolas, GE las presiona hasta reventarlas (3 videos)

La compañía General Electric tiene muy claro como usar la Internet y las redes sociales al lanzar diferentes campañas virales y de tipo "marketing guerrilla". Por ejemplo, hace unos meses te mostramos una divertida compilación de videos muy cortos sobre ciencia usando la plataforma Vine.

Pero hoy, nos atañe la destrucción de pelotas. 

Primero, a reventar una pelota de baseball. Tal vez ya viste que un potente batazo puede destrozar una de estas pelotas rápidas. Ahora veras como una máquina la comprime y la revienta:

Quisiera decir que la compañía multinacional hace esta labor destructiva solo por diversión. Sin embargo, esta máquina lleva a los materiales a su límite para aprender cómo y cuanta compresión resisten; lo que le da una idea a los ingenieros y creadores de nuevos materiales como mejorar diferentes productos.

Pero sigamos viendo como se revientan diferentes bolas. En este caso 100 000 libras (poco menos de 50 mil kilos) recaen sobre una pelota de tenis.

Esta serie de videos incluyen otras pruebas de materiales. Así, una pelota de ping pong se mide ante la erosión extrema.

En el canal de YouTube de GE puedes encontrar más videos como este y sobre otras pruebas que se aplican a los materiales y objetos.  Y sí, es cierto, estudiar una carrera de ingeniería y científica te puede abrir las puertas para destruir objetos, sin que te regañen, y mejor, sin que te arresten por romper la ley.

¡Papá, quita el aire, para que gire y gire más mi juguete! (3 videos y varios trompos)

Tantos placeres gracias a la resistencia del aire. Casos hay muchos: 1) que se eleve en el cielo una cometa (también llamado papalote), 2) que el viento golpee tu rostro cuando conduces una motocicleta a alta velocidad (en mi caso, con mi bicicleta de rueditas de entrenamiento), 3) que evite que te mates cuando se abre el paracaídas.

Pero, retirar el aire también es muy entretenido. Por ejemplo, se puede hacer que un trompo o peonza gire 8 veces por más tiempo. Como lo muestra el siguiente video con un somero vacío, que bien se puede hacer con una bomba manual, suficiente para ver resultados espectaculares.

Solamente la fricción entre la mesa y la punta del juguete permanece, la fricción entre los dos superficies disipa la energía que permite girar al trompo. Entonces hay que idear una forma para retirar esta fricción. Una solución, usa imanes y haz levitar esa peonza. El mismo autor del primer video lo muestra en otra grabación. 

Muchos efectos espectaculares se puede producir al disminuir la presión de un contenedor: 1)  llenar un matraz de bola con tu refresco favorito, 2) comprimir un carro tanque, y para muchos experimentos puedes usar materiales que están a disposición en muchos supermercados y cocinas. 

Realmente, se requiere poco equipo para apreciar estos fenómenos, solo hay que estar atento a nuestro entorno. Así, mientras beben una soda con un popote, ahi Uds. producen el vacío que permite al líquido subir por el cilindro y para que puedan beberlo. ¡Ven, es fácil hacer un experimento de vacío!

Por cierto, el trompo con imanes, lo suelen llamar levitron. Y si tienen imanes muy intensos pueden levantar a sus juguetes favoritos ;)

Seguro que esta pizca de ciencia puede ayudar a que la diversión de los niños que juegan con trompos aumente por más horas. Puede ser el caso de zankye, nombre de usuario YouTube, un niño muy fanático al beyblade, que si supiera este "truco" científico sus amadas peonzas serían más espectaculares.

Todo un caso de amor a sus juguetes, la ternurita. El sig. video es un ejemplo.

En conclusión.

Niños, diviértanse con su juguetes, aprendan ciencia para que se diviertan más, esa ciencia aplíquenla a sus juguetes, y todavía se divertirán MUCHO más. Sí, todo se trata de aumentar la diversión y el placer, como cuando el viento les refresca el rostro en un día caluroso.

Felices experimentos!!

Video fascinante: Poner crema al café a 2000 fps

Sí, tengo una hermosa relación con el café: el me tranquiliza con su aroma, me conforma con su sabor - aunque también puede ser el efecto su suave droga que me hace sentir bien; por mi lado, yo le respeto evitando combinarla con sustancias que enmascaren su sabor: azúcar, leche, alcohol, canela y un larguísimo etcétera. Así, los videos en cámara lenta de café me gustan, supongo que por ello he capturado y explicado como tomar fotografías de eventos como el del video.

Ubicando nuestra vida en el contexto correcto

Con todo, hay una razón más, menos psicodélica. Nuestra vida se desarrolla en una escala de espacio y tiempo, cuando estas se cambian podemos descubrir cosas maravillosas, las que enriquecen nuestra primera visión, la cotidiana.

Nuestra escala de reacción suele ser de una décima de segundo (en el mejor caso). Entonces, cuando vertimos la primer gota de crema en nuestro café, ese momento se desarrolla en un par de segundos. Notamos la gota cayendo, salpicando un poco de café, y fundiéndose en la bebida. Normalmente, vemos solo un par de detalles.

¿Qué pasa entre el café negro y la crema blanca primeros milesegundos? Nuestros sentidos son ciegos ante ello, pero se puede extender por medio de la cámara lenta. En realidad, se usa una cámara que captura muy rápido las imágenes de efecto, después las vemos a la velocidad que estamos acostumbrados.

Así que vemos que crema y café parecen más globo y membrana chocando y rebotando. Que la fusión de los líquidos está lejos de ser inmediata. Un poco de caos, bamboleos en el ir y venir de la crema entre el café, resistiéndose a ser parte homogénea de la oscura bebida.

Diferencia entre ciencia y magia

Estas líneas pueden parecer poéticas; mejor aún son ciertas. En más de una ocasión he escuchado  a alguien (estudiante, persona de la calle, pariente, amigo) decir que la ciencia echa a perder las cosas maravillosas: unicornios, Santa-Claus, homeopatía, cartas astrológicas. Pero la ciencia también muestra maravillas que suelen estar escondidas a nuestros ojos, como muestra el video de esta entrada. La diferencia esta que lo deficiente de puede ser la descripción de video de YT, se basa en una realidad vista desde una perspectiva que cualquiera puede llegar a adquirir, en este caso utilizando la cámara y condiciones de luz correctas; pero la magia se basa solo en tener fe, omitir las preguntas, los experimentos. En la ciencia todos podemos hacer maravillas, en la magia solo somos espectadores.

¡Felices experimentos!

Análisis una exhalación del Popocatepetl (18/junio/2013)

Ya antes había comentado el análisis de una exhalación del volcán cariñosamente llamado “don Goyo”. En esa ocasión, quede muy insatisfecho por mi análisis de datos del eje-Y; pues parece que las cenizas expulsadas viajan a velocidad constante. Sin embargo, deben un tiro vertical (parabólico) debería ser más acertado.

Pues bien, el Popocatepetl ha estado bastante activo en los últimos días, y por diversos ángulos es vigilado por diferentes cámaras de video. Así que me decidí por analizar otra exhalación, donde los alrededores están menos nebulosos. En esta ocasión la fecha corresponde a: 18 de junio del 2013.

El proceso de análisis es básicamente el mismo que comente por primera vez. Descargar video a la computadora, abrirlo mediante Tracker, ajustar la escala  (mediante el cráter) y la del tiempo (usando el reloj videograbado). Y viene lo divertido, marcar los puntos de la vanguardia de la fumarola, y como solo me interesa el eje-Y, analizar los datos ajustándolos las ecuaciones de tiro vertical. En la imagen puedes ver una captura pantalla; del lado derecho, se muestran los datos/puntos capturados en la fumarola; mientras que del lado izquierdo, se muestra la gráfica de la altura en función del tiempo.

Como una adición, exporte los datos para ajustarlos y mostrar una gráfica más estética para la web. Este es el resultado.

Sí, hay varios comentarios sobre esta imagen. La fumarola superó los 2.5 Km de altura,

Si consideramos que la constante de gravedad es la misma para este fenomeno, entonces hay que ajustar el tiempo. De modo que T_real = 0.1T_video. Con ello la ecuación toma los sig. valores:

Entonces la velocidad de la explosión de cenizas es ~846.56 Km/hr. ¡Qué es una velocidad supersonica!

De nueva cuenta, requiero de confirmación de otras fuentes, o expertos vulcanologos o similares para contrastar estas cantidades. De momento ahí esta un lindo ejercicio de física que cualquiera con computadora puede emular.

Felices Experimentos!!

Pregunta interactiva de presión hidrostatica

Este es el primer video interactivo que hago en la plataforma de YouTube (YT). En la animación aparecen hipervínculos que indican si la respuesta marcada es correcta o incorrecta.

Lamentablemente, hasta el día de hoy (21/72013) YT carece de soporte de vínculos en los videos para smarphones y tabletas electrónicas. Pero esperemos que pronto mejores ellos su portabilidad.

La idea es realizar videos educativos más interactivos, pues pueden ser más útiles para los estudiantes y los profesores. Ya antes, en esta bitácora había puesto preguntas, pero creo que esta nuevo formato es más atractivo y útil para todos.

¿Cuéntanos cómo funciona el video para ti?

Felices experimentos!!


Por cierto, este post participa en la XLIII edición del Carnaval de la Física, hospedado en el blog El Mundo de las Ideas.

¿Cómo es la presión de un globo?

Si los Simpsons pueden caminar sobre el agua, ¿yo puedo hacerlo?, la ciencia responde

Desde adolescente he sido fanático de la caricaturara de los Simpsons, la cual suele tener muchos referentes culturales, pop, y geek. Por ejemplo, en el episodio 499 –The Daughter Also Rises– entre otras cosas podemos ver que Marge se pone unos zapatos especiales para caminar sobre el agua. Y entonces me saltaron algunas preguntas: ¿esto es sólo un chiste más de esta caricatura?, ¿existen tales cosas?

La física de los zapatos para caminar sobre el agua

Flotar.
De acuerdo con el principio de Arquímedes, si deseamos flotar en la superficie del agua, nuestro peso sumergido se debe equilibrar con el peso del agua desplazada.  Es decir, necesitamos, apoyarnos en un objeto de densidad baja y volumen alto.  Por ejemplo, largos bloques de unicel o madera o similar; con esta idea es que flotan los pesados barcos de acero, que navegan en diferentes océanos todos los días.  Con esto se resuelve el problema de estar flotando, ¿qué hay de estar de pie?

Estar de pie en el agua.

Para mantener una posición vertical basta con mantener nuestro centro de gravedad (con todo y zapatotes) en la vertical natural de nuestro cuerpo. Si hay mucha más masa en uno de los zapatos, si nos agachamos con la cabeza hacia adelante, el centro de gravedad estaría fuera de la vertical, y tendríamos una componente vectorial de nuestro peso que nos haría caer. Simetría en el equipo y equilibrio natural que solemos manejar es suficiente para mantenernos de pie. ¿Caminar es igual de simple?

Caminar sobre el agua.
Para caminar, nuestro tobillo se dobla, de modo que la planta de pie hace un plano inclinado, nuestro empuje y peso hacen que este plano inclinado empuje a la Tierra, pero como tiene una masa mucho más grande, la Tierra no se mueve; pero nosotros tenemos una masa menor, por lo que si nos movemos –esto es basado en la tercera ley de Newton. Entonces, nuestro otro pie que ya se encontraba en el aire, evita una caída, pues toca el piso, se detiene y mantiene el equilibrio. Mientras tanto, el primer pie se eleva para seguir el movimiento de la caminata. Este proceso usualmente lo hacemos en pisos con fricción.

Pero en el agua, todas estas condiciones son complicadas de lograr, podemos hace un plano inclinado con el zapato especial, pero las primeras capas de agua se deslizan por lo que su efecto se mínimo; el otro pie no lo podemos usar para detenernos porque la fricción en este sistema es pequeña. Así lo podemos ver en el siguiente video, donde unos estudiantes de nivel preparatoria nos demuestran que pueden estar de pie en el agua, pero caminar les cuesta mucho esfuerzo



En todo caso, lo mejor es actuar como en la nieve con skies. Usar los zapatos para estar de pie en el agua y unos remos para impulsarse a través de la superficie.

Basados en todo lo anterior, podemos pensar que otros videos llamativos sobre correr sobre el agua son falsos. Pero ciertos animales (por su tamaño, peso y velocidad) si pueden atravesar corriendo trechos de agua.

Preguntas para pensar
1) ¿Los buzos pueden caminar abajo del agua?, ¿tenemos las mismas condiciones que en la superficie para hacer esta caminata?

2) Los astronautas en la Luna saltan más que caminar, ¿la baja gravedad es un impedimento para hacer una caminata normal?

¿Puede flotar una bola de bolos en una pecera?

Los aficionados a los bolos saben que hay varias clases de bolas para este juego, pero todas son pesadas. Por ello, poca gente se imagina que estas bolas puedan flotar en agua corriente.

Bueno este video es un demostración del hecho.

¿Por qué sucede esto?

Todas las bolas de bolos tienen la misma medida, el mismo volumen; pero su peso es diferente. Por tanto, su densidad es diferente. Las bolas que tengan la misma densidad o menor que el agua pueden flotar en el agua; sin embargo, las bolas con mayor densidad que el agua, se hundirán hasta el fondo. Todo esto sucede como describe el principio de Arquímedes.

Y es este famoso principio de la física que explica porque eso enormes buques de pesado acero pueden flotar en el mar. Con todo, este principio se puede aplicar en muchas otras clases de fluidos y medios.

Los siguientes tres ejemplos son los que mejor ilustran la diversidad de

1) La Ley Arquímedes y el Calentamiento Global

2) Arquímedes y el auto compacto

3) Video: balanza y bomba de vacio para mostrar el principio de Arquímedes

Pregunta para pensar

¿Qué tanto flottan nuestros cuerpos en el aire?

Planchas calientes con imanes para mover gotas rápidas

Deja caer una gota de agua en una sartén caliente, veras que el agua se evapora rápidamente. Deja que se caliente un poco más la sartén, y veras que la gota no se evapora en la sartén. Entre la sartén y la gota se forma una capa de vapor, la que evita que toda la gota desaparezca, y que su fricción disminuya.

Llamado efecto Leidenfrost. Este fenómeno ocurre a temperaturas por arribar del punto de ebullición del líquido. Ahora bien. Investigadores franceses han transferido este efecto térmico de las cocinas al laboratorio. Controlando gotas de oxigeno líquido con imanes, los científicos han encontrado curiosidades en estas gotas calientes.

Dado que el punto de ebullición del oxigeno es muy bajo (-183 grados centígrados, el equipo de investigadores fueron capaces de observar este efecto a temperatura ambiente. Más aún, el oxigeno líquido es paramagnético; esto decir, responde a campos magnéticos. Cuando una gota esta cerca de un imán, esta cambia su velocidad dependiendo de la dirección del campo magnético. Todo esto puede verse en el video siguiente, que es cortesía de Keyvan Piroird, Baptiste Darbois Texier, Christophe Clanet y David Quéré “Paramagnetic Leidenfrost Drops,” ArXiv, 13 Oct 2010. Que por cierto, F. Villatoro tiene hospedado entre sus curiosidades. 

Mediante varios imanes se puede atrapar una gota en un movimiento oscilatorio o pararla en seco. Tal vez este efecto térmico/magético se puede emplear para el desarrollo de puertas lógicas basadas en gotas, y muy tal vez, contar en el futuro con computadoras construidas en base de líquidos.

De la cocina, al espacio y al infinito...

Así, para Keyvon Piroird, del ESPCI ParisTech, y amigos, nos encontramos con una nueva forma de manipular gotas. Por ejemplo, su equipo es capaz de usar los imanes para impulsar las gotas de modo similar como la gravedad se utiliza para impulsar naves espaciales hacia los planetas exteriores del sistema solar.

Cuando una nave espacial se aproxima con la velocidad correcta a un planeta, la nave aprovecha el tirón gravitacional para ganar aceleración hacia una nueva dirección. A pesar que la velocidad relativa entre nave y planeta permanece igual, la velocidad relativa entre la nave y el Sol ha cambiado, permitiendo a la nave ahorrar combustible para su viaje.

De modo similar, la gota de agua puede ser acelerada alrededor de un imán en movimiento. El movimiento del campo magnético puede acelerar en una nueva dirección a la gota de oxigeno liquido. El futuro, este equipo espera investigar como los imanes puede afectar gotas orbitando, posiblemente casando que estas se rompan violentamente.

Leidenfrost debe de estar orgulloso de que un efecto que se ve en la cocina, se relacione con la trayectoria de las naves espaciales, y con gotas de oxigeno cerca de imanes. Pues en física son úsales esta clase de conexiones :)

Video: hermosa visualización de las corrientes marinas (casi tres años de datos en 3 minutos)

Perpetual Ocean es una visualización de las corrientes oceánicas durante el periodo de junio 2005 a diciembre 2007. La meta, según los chicos de la Nasa/JPL, era “crear un experiencia visceral” de los flujos, por ello no incluye anotaciones, o narración.

Con todo, en la visualización muestra claramente que los fenómenos tipo huracán que giran en sentido horario en el hemisferio norte; pero los huracanes giran al revés en el hemisferio sur. Lo cual es una demostración del efecto Coriolis, un tema que me ha gustado tratar en este blog en los recientes días.

Preciosas demostraciones con una inusual bomba de vacío (videos)

¡Me encantan los experimentos caseros!, pues nos permiten usar materiales simples para reproducir un fenómeno natural, del que antes su ejecución requería de instrumentos sofisticados de laboratorio.

Ese es el caso de los muchos experimentos relacionados con bajas presiones y que hemos documentado en este blog. En tiempos de Galileo, sólo se podían realizar en laboratorios de abundante riqueza, hoy cualquiera puede hacer estas experiencias. :)

En esta ocasión destacamos las demostraciones científicas que nos proponen desde el blog "Think for Yourself". Ahí nos muestran cómo  utilizar un contenedor al que se le puede extraer el aire con una simple bomba mecánica manual; este gadget fue diseñado originalmente para mantener por más tiempo la frescura de los granos de café. El nombre de este aparato es "Vacu vin Tea & Coffee Saver Vacuum Storage Container", y esta disponible en  Amazon.

Las experiencias son simples, pero se pueden complementar muy bien con la destreza del expositor. El aparto tiene un buen tamaño y diseño para mostrarlo en una clase o audiencia.  Sin embargo, siempre resulta más barato usar jeringas para realizar los mismos experimentos:

1) Inflar globos, malvaviscos, espuma, etc.

2) Hervir agua a temperatura ambiente

3) Apagar el sonido de un timbre por la ausencia de un medio de propagación

Todas estas demostraciones y seguro otras más se pueden hacer en menos de media hora. Tiempo suficiente para trabajar en una clase preuniversitaria o equivalente. 

!Felices experimentos a todos¡

 

Experimento casero: modelo de explosión volcánica con cera de vela y un vaso con agua

Este es un modelo pequeño y realista de un volcán "submarino", es fácil de realizar para una feria de ciencias, claro, de los primeros niveles educativos ;)

El volcan expele cera caliente en lugar de lava. Primero se hace un fondo delgado de cera roja en un vaso transparente y que resista altas temperaturas (vidrio pyrex es un buena opción). Después se coloca una capa ligera de arena y otra de agua. Al calentar el fondo del vaso, la cera aumenta su densidad y asciende a la superficie del agua; empujando violentamente todo a su alrededor, por lo que parece una erupción real.

Esta clase de experimentos son bonitos por la serie de efectos por explicar y los símiles con otras escalas. Por lo cual lo recomiendo ampliamente y les deseo:

¡Felices experimentos!

Gigante anillo de humo que apaga las velas de un pastel

Video del "sopla-velas" más grande que he visto, puede apagar las flamas de un pastel a una distancia mayor de 54 metros. Lo que es un juguete para hacer anillos de humo lo usa una cadena de sanwiches para crear una campaña viral y celebrar creativamente.



El video de atras de escenas



Estos ingenios también son llamados cañones de vórtice, de acuerdo con quienes hiceron el video este es el más grande cañon que se ha hecho.

Explicación del video
Cuando se le suelta la cuerda, la membrana pega muy rápido al aire en el interior del recipiente, el humo y el aire viajan rápido, pero el fluido en las orillas se viaja a distinta velocidad que el fluido del centro, lo que crea que el humo se acumule y tome la forma de la orilla, la dona. Por esta razón la gente puede hacer estas formas al fumar. Como afirma W. J. Beaty en su página, hasta que la turbulencia u otra perturbación se muestre, el anillo conserva su forma.

Deberíamos hacer uno en la escuela. ¿no?

Post similares:
Imágenes románticas en el humo del cigarro
Video: formación de un vórtice

humanos y dinosaurios tragando nitrógeno líquido ¿quien sobrevive?

“Con un poco de práctica puede que evites tragarte el nitrógeno a baja temperatura, y hacer que el vapor condensado salga de un modo llamativo” Es lo que afirma 1000KF, quien parece el autor del video.

¡Lo cierto es que el protagonista del video está loco!. Pues esas bajas temperaturas del nitrógeno líquido pueden causar quemaduras en el tejido y mucosa de tu boca y garganta.

Niños, unicamente pueden intentar este truco bajo la supervisión de un adulto.|

El nitrógeno líquido se encuentra a una temperatura muy inferior en las que usualmente vivimos. De modo que el nitrógeno rápidamente aumenta su temperatura y se expande. Por ello es que hay tantos videos sobre capsulas de nitrógeno líquido y explosiones.

Por cierto, este efecto ha sido explotado en varias películas. Por ejemplo, en Land of the lost (2009) que es una comedia aderezada con ciencia-ficción-basura nos presentan la situación de un Tiranosaurio-Rex tragándose un tanque de nitrógeno liquido, el resultado es que explota el animal. Checa el video, la escena comienza en el minuto 3:31.



Si se rompe el contenedor, los hechos son: no se congela el animal, si se muere, si explota, pero no en mil pedazos, se rompe por la sección más débil, lo que daría una escena más grotesca que cómica.

Realidad y ficción son parte de buscar entender nuestro mundo, a la naturaleza, a la física. 


Preguntas para pensar
1) ¿La ecuación de gases ideales puede servir para explicar las explosiones del nitrógeno líquido? Muestra un ejemplo
2) ¿Por qué se necesitan bajas temperaturas para tener nitrógeno líquido? ¿Se puede tener nitrógeno liquido a 100 grados centrigrados? en que condición puede se así.

Enlaces relacionados
Video: Motor de nitrógeno líquido (experimento)
El gran Show del Nitrógeno liquido vs. Todas las demás cosas

Casas flotantes, la solución al desastre que causan las inundaciones

En Holanda han tenido que lidiar con los problemas de las inundaciones desde hace mucho tiempo. De hecho, partes de este país se encuentran 12 metros bajo el nivel del mar. La solución simple para evitar la inundación es la construcción de barreras más altas que separen el mar de “la tierra firme”.  A veces una inundación puede crear paisajes muy extraños.

Con todo, hay otras propuestas para hacer frente al desborde en los diques. Por ejemplo, en siguiente video una niña holandesa nos presenta una maqueta y su propuesta arquitectónica para construir casas que se eleven con el nivel de agua, pues flotan como lo hace un barco. Por supuesto, utiliza la guía de unos pilares como ancla para evitar que la casa este a la deriva.

La idea no es descabellada, he visto algunos documentales de Holanda donde se han comenzado a diseñar prototipos de casas para flotar cuando se avecine una inundación. De hecho, en el siguiente video nos muestran la misma idea, pero es una compañía estadounidense en esta ocasión.

Ciertamente, en las comunidades que viven en zonas cercanas a ríos o que suelen sufrir por inundaciones pueden encontrar una solución paliativa a sus problemas construyendo sus casas como barcos y dejar que la ley de Arquímedes trabaje para ellos. Después de todo, incluso los autos compactos pueden flotar en un río. 

Sin embargo, no quiero trivializar el problema de las inundaciones, solamente mostrar que hay diferentes ideas que buscan soluciones.

Simple demostración de la Ley de Boyle con material cásero (Video, español)

La ley de Boyle es una de las leyes de los gases ideales. Considerando la temperatura constante en todo el proceso, afirma que la multiplicación de la presión P y el volumen V es igual a una constante; es decir, en términos de ecuaciones:

Del experimento mostrado en el video, se puede determinar fácilmente el volumen de la vejiga (globo) en el proceso, lo cual permitiría conocer su presión relativa. De mismo se puede hacer para la misma jeringa.

donde los índices 1 y 2 se refieren a la etapa inicial y final del proceso, respectivamente.

Lo notable del video, incluso de todo el post, es la presentación simple y clara de un experimento muy importante del siglo XV, que dio cimientos a la insipiente química y física de la época. Ciertamente, en ese entonces se contaban con los instrumentos más finos para realizar esta experiencia; hoy podemos usar materiales caseros o desecho para realizarlo con éxito.

Tal vez, mañana, podamos también construir nuestro LHC con materiales de desecho :)

Por cierto, si te gustan los experimentos caseros, puedes acompañarme por Twitter: @TaoFisica , mira que nos encantan los experimentos. 

Los ciclistas, el vacío y la ecuación de Bernoulli

Los ciclistas de esta fotografía guardan una formación que les permite ser aerodinámicamente eficientes. Así es, la física les ayuda a ganar mellas de oro.

La ecuación de Bernulli, una expresión matemática muy simple, nos muestra que el ciclista que va hasta el frente, por su alta velocidad, crea una región de menor presión (un vacío), la cual aprovecha su siguiente compañero, pues encuentra menos resistencia al aire en aprox. un 30%.

El segundo ciclista a su vez crea una región de menor presión, respecto al de adelante. De tal modo que mientras más las larga sea la fila, el ciclista del final de la fila se encontrara con una resistencia del aire notablemente menor que su compañero de adelante. Al parecer la distancia ideal para que este efecto sea bien aprovechado es e 30 cm entre la rueda trasera del y rueda delantera de los miembros de la fila. Una menor distancia puede ser peligroso en un choque. 

De este modo es que los ciclistas se ayudan para mejorar sus tiempos en las carreras. Cuando ellos se coordinan y se intercalan descansan el mismo tiempo durante la carrera.

La importancia de conocer estos simples conceptos de física es su utilidad, poco precio y gran eficacia :)

En todos los deportes los conceptos físicos permiten a los deportistas ser más rápidos, más fuertes, mejores para lograr sus metas. Por ello, aquí estamos revisando a todos los deportes.

Finalmente, les dejo un video (ingles) que platica y anima este tema

La próxima vez que tomes tu bicicleta recuerda que un poco de ciencia te ayuda a hacer las cosas mejor, a divertirte más. ¡Felices experimentos!

Peripecias de una hormiguita al beber en una gota de agua (video), colaboración en Amazings

Nuestras actividades cotidianas dependen dramáticamente del factor de escala, de nuestro tamaño. De hecho, si midiéramos unos cuantos milímetros como esta hormiga, beberíamos agua de un modo muy curioso, del que no estamos acostumbrados siquiera de imaginar, mira el video.

La tensión superficial es la responsable de que se formen gotas en los líquidos. La tensión superficial se basa en la fuerza de atracción intermolecular en un fluido. Esta tensión se manifiesta con la alta cohesión en su superficie al formar una membrana muy flexible. Por ello, nuestra hormiguita se encuentra bebiendo sobre una verdadera cama de agua.

De hecho, el agua es uno de los líquidos de mayor tensión superficial entre los fluidos cotidianos de nuestra casa. Sin embargo, el jabón tiene la cualidad de reducir drásticamente la tensión superficial del agua. Afortunadamente, esta propiedad permite al agua jabonosa introducirse a profundidad entre los intersticios de la ropa al lavarse.

Ahora bien, regresando a nuestra historia, si una partícula de jabón tocará esta “cama de agua para hormigas” rompería la gota, formaría gotitas mucho más pequeñas; incluso, tal vez del tamaño de la mandíbula de la hormiga. Con todo, las hormigas se pueden envenenar por beber agua con jabón (por favor, niños no hagan esa travesura).

Por su tamaño, los insectos pueden aprovechan la tensión superficial del agua para apoyarse con estabilidad, como lo hace el insecto zapatero (Gerris lacustris), el cual se desplaza por la superficie del agua sin hundirse. En contraste, los humanos somos incapaces de aprovechar de esta manera la tensión superficial, aunque algunos videos lo afirmen. Pero, si aprovechamos la tensión superficial del agua para formar burbujas con toda clase de materiales, o para conglomerar monedas en la superficie del agua. igual como lo hacen cheerios en un plato de leche, lo cual tiene aplicaciones serias en la industria química y en pasatiempos caseros, que nunca deben subestimarse ;)

Finalmente, una pregunta para pensar: ¿Cualquier fluido puede presentar efectos de tensión superficial?, por ejemplo un gas puede formar conglomerados, o ¿el polvo estelar?

Por cierto, este post se publicó primero en Amazings, como una colaboración. Pues la unión hace la fuerza, físicos ;D