Este video me gusta porque una brasileña narra sobre la estructura de la molécula con forma de balón de futbol: buckyball
El video se debe entender por si sólo, pero bueno:
los materiales pueden tener la misma estructura química, pero su organización es diferente, por ejemplo el grafito, el diamante y los fullerenos esta hechos de carbono, pero están unidos de modo muy diferente, lo que provoca que sus propiedades físicas sean distintas.
a) El grafito esta unido por capas, por ello un esfuerzo paralelo de la capa provoca un deslizamiento. Por eso pintan los lapices.
b) El buckyball son unos fulerenos con forma de balón de futbol. Esta formados por pentágonos y hexágonos. Son una maravilla de la naturaleza.
c) Finalmente, los diamantes, transparentes y brillantes, hermosos.
Los materiales organizados de modo distinto son formanlemente llamados: materiales alotrópicos.
Cuando una varilla gira en su propio eje y esta dentro de un liquido, para ciertos fluidos no-newtonianos el fluido asciende por la varilla. Aveces, de modo muy espectacular, como en este video:
Algunos llaman a este comportamiento como el efecto Weissenberg. Esfuerzos cortantes en el flujo concéntrico causan la componente de tensión normal al flujo circular hasta tener una magnitud comparablemente grande. Por lo que el fluido se apretuje en la varilla y causa la ascensión.
En el video se aprecian tres diferentes sustancias:
(i) un polímero natural con una solución de guar gum con una solución de tetraborato de sodio. (ii) masa para hacer hot cakes (harina, agua, clara de huevo).
(iii) una tintura sintética.
Tomo prestadas las siguientes lineas de Leopoldo Garcia Colín, en su libro líquidos exóticos que una buena referencia sobre el tema:
En la figura observamos que si ponemos agua en un vaso de precipitados y lo agitamos a una velocidad moderada con un agitador cilíndrico, en la superficie del agua alrededor del agitador se produce una depresión. En realidad el efecto podría haberse anticipado, pues por la acción del agitador el agua también empieza a girar y la fuerza centrifuga tiende a desplazarla hacia las paredes del recipiente. El resultado neto es acumular fluido en las paredes y producir una deficiencia alrededor del cilindro, la cual se manifiesta en la depresión central. Sin embargo, esta explicación intuitiva es inválida si el fluido es polimérico. En este caso sucede precisamente el efecto contrario: el fluido no sólo se concentra alrededor del agitador ¡sino que también trepa por él! A este fenómeno se le conoce como efecto Weissenberg y fue descubierto por Karl Weissenberg en Inglaterra durante la segunda Guerra Mundial.
Para todos los que les gusta las demoliciones de enormes chimeneas que se rompen a la mitad del viaje hacia el suelo. Hoy les presentamos unos videos, una descripción con ecuaciones y un modelo experimental que se puede hacer en casa.
En Internet podemos encontrar varios videos de demoliciones de altísimas chimeneas, las cuales antes de desplomarse en la tierra se parten por la mitad. Veamos algunos ejemplos:
La democión de chimeneas y torres es importante cuando estas estructuras son dañadas por tornados, temblores o porque en los planes de urbanización se deben remover tales estructuras. Entonces, cuando es necesario demoler una construcción, es mejor hacerlo de la mejor forma: basados en hechos y sentido común.
Para evitar una muerte indeseada o el daño del vecindario se debe tomar en cuenta algunos hechos físicos. En esta ocasión analizaremos la física en la caída de una de estas torres que se parte antes de tocar el suelo.
Para empezar puedes hacer una pequeña demostración física. Construyendo una pequeña torre de bloques de lego, galletas o piezas similares. Entonces déjala caer, mientras más alta mayor será la probabilidad que se rompa antes de estrellarse en el suelo. Vemos cómo funciona este pequeño modelo.
Observamos que hay una tensión en la estructura que rompe a la torre mientras viaja. La aceleración tangencial se incrementa cuando mientras menor es la distancia a la punta de la chimenea. Tanta es la aceleración tangencial que la estructura no soporta la fuerza asociada que se rompe en el viaje.
Entonces un calculo de la velocidad nos puede dar una idea de cómo la gravedad rompe al edificio.
Primero, buscaremos una razón física para que se rompa la chimenea. Desde el punto de vista de energía, que es muy sencillo de analizar encontraremos la velocidad en la caída de la torre.
Resulta que la energía potencia es
Donde $\lambda$ es la densidad lineal de la chimenea (recuerda que es una estructura muy larga y poco ancha), g es la aceleración en caída libre, mientras que y representa la altura en una sección de la torre. La solución de la integral es:
Al caer, toda esta energía potencial se convierte en energía potencial , pues la base casi no se mueve, en comparación con la punta de la torre. La energía cinética rotacional es:
Donde I es el momento de inercia, que es un propiedad de la distribución de la masa al girar; y $\omega$ es la velocidad angular. Entonces el momento de inercia es:
Igualamos las ecuaciones de energía potencial y la energía cinética rotacional
Despejamos la velocidad angular.
Esta ecuación nos muestra la raíz del desastre. Pues implica que mientras más larga sea la torre más rápido se moverá, de tal modo que existirá una sección que se mueva tan rápido que termine rompiendo la estructura de la torre. Después de que se rompa la velocidad de la parte superior de la torre disminuye, se libera la tensión.
Esperamos que esto te permita apreciar mas profundamente las demoliciones de chimeneas.
Muchos conocemos la leyenda urbana de que del otro lado del Ecuador el agua que corre por baño gira en sentido contrario(Los Simpsons tienen una parodia del efecto ). Este es un lindo video que muestra el experimento en tres etapas muy bien explicadas.
Este joven utiliza unos embudos decorados con flechas, un poco de agua, cuida que el agua no se mueva (para no alterar el experimento), luego libera el agua; y con una flor muestra el movimiento del agua en el embudo. Simple en el experimento, pero funcional
El muchacho primero hace el experimento del lado sur, su público mira que la flor gira en el sentido de las manecillas del reloj. Después lo hace del lado norte, encuentra que la flor gira en sentido contrario de las manecillas. Para rematar, hace el experimento sobre el ecuador y observa que el agua no gira. Me gusto la exposición del muchacho: es clara y sin pretensiones.
Bueno, hasta donde tenia entendido este efecto debería ser muy pequeño y no debería ser fácil de observar, necesito viajara a más países para comprobarlo por mi mismo.
Ahora, una explicación del efecto Coriolis, el que puede causar cambios en las corrientes. entre los hemisferos. en el campo de juegos:
Así es, en un marco de referencia en movimiento acelerado, como la Tierra, aparecen efectos de que alteran el movimiento de los cuerpos desde nuestra perspectiva terrestre; desde el exterior se ve que los objetos conservan sus trayectorias. Por esta razón a estos efectos los relacionamos con las llamadas seudo-fuerzas.
Ahora este video te muestra lo que sucede con un chorro de agua en una plataforma giratoria
Pregutas para pensar: ¿Qué tan grande es el efecto Coriolis entre los hemisferios sur y norte?
¿Qué tan grande debe ser la fuerza centrifuga para observar cambios a simple vista entre un polo terrestre y el ecuador?
¿Existe algún fenómeno que demuestre el efecto Coriolis en la Tierra?
Links de intéres:
El efecto Coriolis es muy pequeño, por lo cual el video del joven del embudo debe ser fraudalento. En el sitio mitos y fraudes hay una explicación de cómo hacer le truco.
El video muestra la animación de la desintegración dinámica de un fullereno C60, tipo balón de fútbol; la molécula es calentada gradualmente desde el cero absoluto hasta los 10,000 kelvins.
Se puede ver a la izquierda un termómetro para indicar la temperatura, a la derecha se encuentra una representación de la energía de los átomos. Las enlaces mas fuertes son de color azul, y los enlaces mas débiles son amarillos. Conforme aumenta la temperatura la cámara se aleja lentamente del conglomerado de moléculas.
La animación demuestra las propiedades extraordinarias del fullereno ante los cambios de temperatura. Por eso es una molécula muy utilizada para enlazar otras moléculas, o se emplea para proteger moléculas débiles, creando jaulas moleculares.
