09 febrero 2018

Arte, Física y pompas de jabón


Haced una pompa de jabón y miradla: aunque dediquéis toda vuestra vida a su estudio no dejaréis de sacar de ella nuevas enseñanzas de Física.
Lord Kelvin


La superficie de una burbuja es precisamente eso, una fina capa de moléculas de agua retenida entre dos capas de moléculas de jabón. ... Las moléculas tienden a ordenarse de forma que rodeen el volumen de aire con la mínima superficie posible. Eso se traduce en una forma esférica.

Las burbujas (o pompas de jabón) son películas con forma de esferas muy finas de jabón y agua cuyo interior es hueco. Su formacion es debida a un concepto de Física llamado tensión superficial.




La tensión superficial es un fenomeno cuyo origen se debe a que las fuerzas que existen entre las moléculas en un fluido, son distintas en el interior y en la superficie. Por esto es que la superficie de un líquido se comporta como si fuera una delgada película elástica

Una pompa puede existir porque la capa superficial de un líquido (normalmente agua) tiene cierta tensión superficial, lo que hace que la capa se comporte parecido a una hoja elástica. El hecho de que la burbuja no se contraiga hasta desaparecer, se debe a que existe otra fuerza que se origina en la diferencia entre las presiones interna y externa y es la que equilibra la tensión superficial, permitiendo que la burbuja pueda existir. Por otro lado, una pompa hecha sólo con líquido puro no es estable y se necesita un ingrediente extra, como el jabón, para estabilizarla. El jabón, los detergentes, champús y productos para limpiar el polvo forma, son sustancias tensoactivas llamadas emulgentes. El jabón, disminuye la tensión superficial hasta aproximadamente un tercio de la tensión superficial del agua pura. El jabón no refuerza las pompas, sino que las estabiliza mediante el mecanismo llamado efecto Marangoni. Al estirarse la película de jabón, la concentración de jabón disminuye, lo que hace que aumente la tensión superficial. Así, el jabón refuerza selectivamente las partes más débiles de la pompa y evita que se estiren más.


Las pompas de jabón tienen esa forma esférica tan perfecta debido a que la película que las forma está sometida a una tensión que trata de reducir el área de la pompa lo más posible, y la superficie que posee el área mínima es la de una esfera. Esta forma puede distorsionarse vísiblemente por las corrientes de aire, y por supuesto por un soplido.



Las moleculas de jabón tienen dos extremos: uno se ve atraido por las moléculas de agua, y el otro se ve repelido por ella. Esta propiedad hace que, al introducir burbujas de aire, las moléculas de jabón se reorganicen a su alrededor. Los extremos que se ven atraídos por las moléculas de agua a un lado, y los extremos que se ven repelidos hacia el otro. La superficie de una burbuja es precisamente eso, una fina capa de moléculas de agua retenida entre dos capas de moléculas de jabón.


 "Nunca perseguí la gloria, ni dejar en la memoria de los hombres mi canción; yo amo los mundos sutiles, ingrávidos y gentiles, como pompas de jabón"
 A. Machado


Para saber más de burbujas: 

https://es.gizmodo.com/el-fascinante-proceso-que-forma-las-burbujas-de-jabon-1740481389
https://www.youtube.com/watch?v=t2O-HxelO_s

https://www.youtube.com/watch?v=5oRxjO54Zdk 
http://naukas.com/2017/07/07/pompas-de-jabon/ 

05 febrero 2018

Arte y Matemáticas (I)

El arte matemático combina técnicas y procedimientos matemáticos para crear obras de arte. Los procedimientos más utilizados son los geométricos, los topológicos (es una geometría abstracta), el análisis funcional, la superposición de planos y la perspectiva. 


Actualmente el arte matemático utiliza los ordenadores para la creación de obras como los fractales, que son figuras muy complejas, cada una compuesta por otras figuras idénticas a la primera, pero cada vez más pequeñas.

Los primeros bocetos de arte matemático pueden ser los de Leonardo da Vinci. Actualmente es muy conocido Escher (1898-1972). Curiosamente Escher no fue muy buen estudiante y entendía poco la matemática, pero su deseo de investigar y analizar lo llevó a crear numerosas obras de arte que aplican principios matemáticos fundamentales.

Escher era tímido, enfermizo y obsesionado por el dibujo y grabado en madera.Estudió los  efectos ópticos, por el deseo de la ilusión, el engaño, la magia que producen las formas en una superficie. Todo era dibujado en dos dimensiones, en el plano, pero fue capaz de engañar al espectador creando efectos imposibles de tres dimensiones.



¿Suben? ¿Bajan?

Escher quería encerrar el infinito en una hoja de papel. Estuvo en la Alhambra de Granada en dos ocasiones. Allí desarrolla su técnica del teselado dibujando las primeras libélulas, escarabajos. pájaros... que se transforman progresivamente.


El arte de Escher no solo existe en el dibujo. También ha sido aplicado en arquitectura, en la decoración de fachadas de casas.




Decoración modelo Escher, Madrid

A partir de un bello grabado llamado Serpientes, se realizó un vídeo titulado "Snakes, the movie", de enorme belleza artística y plástica.


Para saber más sobre Escher:


10 enero 2018

#, almohadilla, numeral, cuadradillo, grilla, numeral, michi, tatetí, tresenlinea, gato y vieja

Hablamos del símbolo #: Recibe los nombres de  almohadilla, numeral, cuadradillo, grilla, numeral, michi, tatetí, tresenlinea, gato y vieja. Pero no se llama hashtag, como muchas personas creen.

    Su código ASCII es 0x23 (hexadecimal) o 35 en decimal. 
    Probablemente no ha escrito usted nunca con códigos ASCII. Veamos algunos ejemplos de estos códigos:

    Pulse la tecla Alt, a la izquierda de la barra espaciadora y sin soltar, en el teclado numérico pulse los números siguientes: 65 (aparece una A), 64 (@), 97 (a), 35 (#)...
 
    El uso actual de este símbolo en las redes sociales es muy útil, aunque con mucha frecuencia se emplea mal.

    Cuando se coloca este símbolo precediendo a una palabra, (por ejemplo  #ciencia), se crea lo que se llama un hahstag o etiqueta de metadatos. En redes socialesk permite que el usuario y el sistema identifiquen la etiqueta de forma rápida. Un hastag representa un tema o conversación. Si en la búsqueda de mi red social pongo #ciencia, me localiza todos aquellos posts (escritos) en los que aparece dicho hashtag.

    El hashtag puede incluirse en cualquier posición de nuestro post. Mejoran la visibilidad de nuestrras publicaciones y aumentar las interacciones. Deben emplearse  si el hashtag añade valor al post.

    Creo que hay personas que los emplean como forma de llamar la atención, de modo que el post solo contien hashtags. Esto es molesto y no informa realmente de lo que queremos comunicar. Con una etiqueta expresiva es suficiente.

    Debe emplearse con palabras cortas, pero significativas. Los expertos no aconsejan más de seis caracteres. Así,  serían  útiles hastags como #ciencia, #STEM... pero serían poco útiles:

#cuandobuscasbuenafotoymeteslospiesenlanievehasta lospelendengues
#elmaspequeñajoperonomenosvaliente 

    ¿Quién va a buscar una conversación a partir de esas etiquetas? Por cierto, ambas son reales.

    Un hashtag permite poner en contacto a personas que no se relacionan en las redes pero que tienen el interés común marcado por esa etiqueta. 

Otro asunto importante es la laongitud aconsejable de nuestros escritos (posts). Estamo muy equivocados, según los expertos. Pero esto lo veremos en un próximo post de este blog.

Ismael

13 diciembre 2017

Los polos terrestres se mueven

La ciencia actual ha comprobado que el campo magnético terrestre se está debilitando y podría casi desaparecer en menos de 500 años, antes de cambiarse ambos polos en un proceso llamado  inversión del campo magnético.
El magnetismo es uno de los fenómenos más particulares de nuestro querido planeta Tierra, hace que esta se comporte como un gigantesco imán.

LA Tierra (cuerpo de aspecto similar a un esfera de 6370 km de radio) crea su propio campo magnético gracias a las corrientes eléctricas que son creadas por el núcleo de hierro-niquel líquido/pastoso (NiFe).
Generalmente, la gente cree que los polos magnéticos Norte y Sur coinciden con los puntos Norte y Sur del eje de giro terrestre. Y no es verdad:
    - Polo Norte Geográfico: es definido por la latitud 90º; por él pasa el eje de giro del movimiento de rotación. Situado a 1600 km del Polo Norte Magnético.
    - Polo Norte Magnético: este polo es donde el campo magnético de la Tierra apunta verticalmente hacia abajo.
    - Polo Sur Magnético: se encuentra cercano a la costa de Adélie, en la Antártida, a unos 2600 kilómetros del Polo Sur Geográfico.
Las brújulas se orientan apuntando al polo norte magnético, no al norte geográfico.
Marte probablemente perdió su campo magnético hace 3,5 a 4,0 millones de años, basado en observaciones de que las rocas en el hemisferio sur del planeta tienen magnetización.
La mitad norte de Marte se ve más joven, ya que tiene un menor número de cráteres de impacto, y no tiene ninguna estructura magnética de que hablar, por lo que el campo debe haberse cerrado antes de que las rocas se formaran, lo que hubiera sido hace unos 3,8 millones de años.
Con el campo magnético muriendo, el viento solar fue entonces capaz de despojar  la atmósfera, y también tendría un aumento en la radiación cósmica en la superficie.

El campo magnético de la Tierra siempre se ha restaurado a sí mismo, pero como continúe cambiando y debilitándose, tendremos problemas. 
En la naturaleza, animales que utilizan el campo podrían confundir poderosamente – aves, abejas y algunos peces  utilizan el campo magnético para la navegación.  Lo mismo ocurre con las tortugas marinas, cuya larga vida, que pueden superar fácilmente los cien años, significa que una generación podía sentir los efectos.
Las aves pueden ser capaces de hacer frente, porque los estudios han demostrado que tienen sistemas de respaldo que se basan en las estrellas y los puntos de referencia, incluidas las carreteras y líneas eléctricas, para encontrar su camino alrededor.
La Agencia Espacial Europea (ESA) está tomando en serio el asunto. En noviembre, planea lanzar 3 satélites para mejorar nuestra comprensión “bastante borrosa” de la magnetosfera.
El proyecto Enjambre ( Swarm project ) – enviará 2 satélites a 450 kilómetros de altura en la  órbita polar  para medir los cambios en el campo magnético, mientras que un tercer satélite enviado a  530 kilometros de altura analizará la influencia del sol. 
                                                                      Migración del polo norte magnético (imagen indagadores.wordpress.com

30 noviembre 2017

Los colores del otoño

A todos nos gustan los colores de las hojas en el campo en otoño, pero muchos de nosotros quizás no sepamos responder a preguntas tan sencillas como  ¿por qué adquieren esos colores?
¿por qué se caen las hojas?

 Suelo del parque en otoño

 Todo el mundo ve el parque lleno de hojas, como algo poético (no tanto las personas del servicio de limpieza), pero ¿sabemos explicarlo?
En realidad, la caída de la hoja en otoño, es un fenómeno de superviviencia. Es un fenómeno provocado por cambios profundos en la fisiología de la hoja. Se inicia con la disminuciòn de temperatura y de la luz solar presente.

Cuando las hojas se caen, la planta entra en un período de latencia, de descanso y de ahorro de energía en el que las hojas pierden su utilidad. Al no producirse evaporación de agua por las hojas, las raíce absorben menos agua, con lo que soportan mejor el frío. Al disminuir la cantidad de agua en el interior de la planta, la concentración de sales minerales y azúcares aumenta, provocando, lo que se llama, un descenso crioscópico que disminuye la temperatura de congelación  de la hoja.

Si estas plantas mantuvieran sus hojas, comenzarían a realizar la fotosíntesis en cuanto un día calentara el sol en invierno.  Esto aumentaría la cantidad de agua presente en las hojas y, por tanto, su facilidad para congelarse. La planta quedaría cubierta de hojas muertas. Si no se desprendieran, no podrían nacer las nueva hojas y la planta moriría.

Estas plantas de hoja caduca (se caen cada año) se comienzan a deshacer de las hojas en cuanto la luz del sol se reduce y llega el frío. En ese momento se produce un fenómeno llamado absición: la planta produce ciertas células que se desarrollan en la unión entre la hoja y la rama, desde la base de la unión hacia el interior, que cortan la junta entre ambas, lo que termina separando la hoja del árbol, que cae al suelo.

La absición viene provocada por una hormona de la planta, llamada ácido absícico, que provoca la separación de la hoja.

Con el paso de los días, aumentan las horas de sol y la temperatura. La fitohormona inhibidora (ácido absícico) disminuye su presencia y comienza a actuar otra fitohormona que "revive" al vegetal: la gibelerina (también provoca la germinación de las semillas). ¡La primavera ha llegado!

Pero aún no he explicado por qué las hojas cambian de color. El pigmento en mayor cantidad es la clorofila, que le da el color verde a la planta. Con el fŕio, la clorofila no se produce y desaparece. En ese momento aparecen otros pigmentos (carotenoides, flavonoides, antiocinas) que estaban en la hoja, enmascarados por la clorofila. Estos pigmentos le dan el tono amarilento, rojizo o pardo. Se cree que, al aumentar el frío, los azúcares se quedan atrapados en la hoja y que, al reacionar con otras sustancias, generan los pigmentos rojizos.

Y, para terminar, no puedo evitar mezclar color y sonido: ¡Otoño y Vivaldi!


El Otoño, de Vivaldi:
Primer movimiento: Allegro - Los alegres campesinos celebran con danzas y cantos la recolección de la cosecha, musicalmente la danza esta escrita en un compás de 4/4 en donde las figuras rítmicas son iguales para el solista como para toda la orquesta, el cambio rítmico del solista en arpegios de dobles corcheas describe a un borrachín que después de varias travesuras al fin se queda dormido. 
Segundo movimiento: Adagio molto - Los demás campesinos no dejan solo a este borrachín y lo acompañan en su embriaguez hasta que el vino y el sueño los vence.

Tercer movimiento: Allegro - Llenos de gran entusiasmo y acompañados por los ladridos de sus perros y el sonar de sus cornos los cazadores se dirigen al bosque.


Ismael

29 noviembre 2017

Cavitación. Y no hablo de estética.

Aunque la cavitación es un fenómeno físico conocido desde hace muchos años, la mayor parte de las personas no sabe qué es y si conocen la palabra, seguro que la asocian a conceptos de estética humana.

Resulta curioso que la cavitación, como fenómeno físico no estético, aparezca sólo dos veces en las dos primeras páginas de Google.

Se trata de un fenómeno físico en el que, un líquido, en determinadas situaciones, se convierte instantáneamente en gas y vuelve de nuevo a su estado líquido original.

En la cavitación se forman cavidades llenas de vapor del líquido cuando la presión en un punto de este es menor que la llamada presión de vapor del líquido a esa temperatura. Cuando el líquido hierve al ser calentado, su presión de vapor es igual a la presíón atmosférica. Una disminución de presión, significa un aumento de la vaporización (conversión de un líquido en vapor).
Mediante este proceso, al disminuir la presión, se producen burbujas de vapor del líquido, volviendo a convertirse en líquido cuando se recupera la presión.

Veamos un vídeo explicando el fenómeno:


En la naturaleza existe este fenómeno:
  • Un tipo de gamba captura a sus presas mediante una onda sonora de alta frecuencia e intensidad (200 decibelios).
  • Determinados peces (atunes, delfines...) podrían nadar más deprisa pero ven limitada su velocidad por la pérdida de eficacia de su capacidad natatoria debida a la cavitación. Les produciría dolor y daños en las aletas.
  • Determinados crustáceos (camarones y galera) tiene las patas delanteras muy desarrolladas, en forma de mazo o cuchillo. Las llevan dobladas bajo el cuerpo (recuerda a la mantis). Para cazar, despliegan la pinza a enorme velocidad (unos 23 m/s) provocando el fenómeno de la cavitación. La presa recibe un mazazo con la pinza y una onda sónica de choque que le atonta. Se trata de sonidos de cerca de 200 decibelios de intensidad.
  •  En tuberías, hélirces de barcos, etc... la cavitación es un problema que produce pérdida de energía y fatiga de materiales, llegando a romperse.
Hay sospecha de que los ejércitos poderosos investigan esta tecnología. 
Aplicada en ciertas condiciones, puede provocar subidas de temperaturas de varias decenas de miles de grados, provocando que la materia se transforme en plasma y deprenda luz. Ese es otro fenómeno curioso llamado  sonoluminiscencia. Se cree que este fenómeno puede ayudar al proceso de la "fusion fría" 

Y... la forma más conocida de cavitación es la relacionada con la estética: Esta técnica permite la formación de burbujas diminutas de grasa corporal , rompiendo los adipocitos (células encargadas de almacenar energía en forma de grasa, por lo que constituyen el tejido adiposo o tejido graso) y provocando una disminución de los depósitos de grasa corporal, cuyos restos son eliminados a través del sistema linfático. En las corporaciones de estética está sustituyendo a la liposucción, más peligrosa e invasiva.
     
     
Las ondas ultrasónicas de ultrasonido de alta intensidad generan cavitación en líquidos. La cavitación causa efectos extremos a nivel local, como chorros de líquido de hasta 1000 km / h, presiones de hasta 2000atm y temperaturas de hasta 5000 Kelvin. Antecedentes

Read more: https://www.hielscher.com/es/cavitat.htm#30126
Las ondas ultrasónicas de ultrasonido de alta intensidad generan cavitación en líquidos. La cavitación causa efectos extremos a nivel local, como chorros de líquido de hasta 1000 km / h, presiones de hasta 2000atm y temperaturas de hasta 5000 Kelvin. Antecedentes

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Las ondas ultrasónicas de ultrasonido de alta intensidad generan cavitación en líquidos. La cavitación causa efectos extremos a nivel local, como chorros de líquido de hasta 1000 km / h, presiones de hasta 2000atm y temperaturas de hasta 5000 Kelvin. Antecedentes

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25 noviembre 2017

Ventifactos: grabaciones en piedra.

Los ventifactos son rocas que se han desgastado, picado, grabado, ranurado, o pulido por la arena impulsada por el viento o por los cristales de hielo.

Estos accidentes geológicos se suelen encontrar en ambientes áridos, con poca o escasa vegetación que interfiera con el transporte eólico de partículas, donde se encuentran con frecuencia vientos fuertes, y presencia de arena.

Los granos de arena o partículas, lanzados por el viento, actúan como diminutos proyectiles que desgastan las rocas. Después de muchos años de erosión, la roca puede tomar formas caprichosas, como árboles, setas o similares. 

 Salar de Uyuni (Bolivia)

 Ventifacto de la Ciudad Encantada de Cuenca (España)
A veces, la erosión se produce en piedras individuales, a nivel del suelo, generando rastros paralelos en la misma dirección del viento. El estudio de estas marcas superficiales permite el estudio de los paleo-vientos  (vientos en etapas geológicas muy antiguas).

Ventifacto generado por chorros de arena (California)

 A ese tipo tipo de formación se le da el nombre de "yardang"  (banco escarpado, en lengua turca).  La roca en cuestión se va erosionando y tomando distintas formas con el tiempo que pueden ser realmente curiosas: la Gran Esfinge de Guiza, por ejemplo, fue originalmente un yardang que comenzó a erosionarse hace más de 40000 años y los egipcios usaron posteriormente como material para tallar su estatua.

Existe una vieja anécdota sobre el paradero de la nariz de la Esfinge. Una teoría dice que fue rota por Napoleón mediante un cañonazo. Otra, que fue destrozada por MuhammadSa'im al-Dahr, un fanático religioso iconoclasta, que, en 1378, al ver que los campesinos hacían ofrendas a la Esfinge para conseguir mejores cosechas, decidió dañar el monumento.  En la base de la  esfinge sí pueden observarse ventifactos en forma de capas de sedimentos con diferentes grados de erosión.

Los yardangs se forman en zonas muy secas y desérticas, con vientos intensos capaces de levantar grandes cantidades de arena. El impacto de los granos de arena, como diminutos proyectiles, van erosionando la roca de manera imperceptible, de tal manera que sus efectos sólo son reconocibles tras varios miles de años.  Con el paso del tiempo, los yardangs acaban por ser destruidos completamente y convertidos en arena.

En España podemos encontrar excelentes ventifactos en la Ciudad Encantada de Cuenca.

Y en Castilla y León, merece la pena visitarlo, tenemos en la provincia de Palencia estas curiosas formas en Villaescusa de las Tuerces.