CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

Inicialmente se arrastra el vagón, que carece de tracción propia, hasta la parte más elevada de la montaña rusa. Esta separación de la Tierra produce un aumento de la energía potencial gravitatoria del vagón. Al dejarlo en libertad, el vagón desciende aumentando progresivamente su velocidad. En términos energéticos su energía potencial gravitatoria se va transformando en energía cinética, la energía asociada al movimiento de los cuerpos, salvo una pequeña parte que se transforma en calor debido al rozamiento que ejercen el aire y las vías. En los tramos ascendentes, sucede lo contrario la velocidad disminuye a medida que el vagón gana altura aumentando por tanto la energía potencial gravitatoria a costa de la energía cinética. Una pequeña parte de esa energía cinética de nuevo se transforma en calor debido al rozamiento.

ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL

ENERGÍA CINÉTICA

ENERGÍA POTENCIAL

TRABAJO Y ENERGÍA

8 curiosidades sorprendentes de la física que seguro que no conoces

8 curiosidades sorprendentes de la física que seguro que no conoces

1. La gravedad y el paso del tiempo: La velocidad y la gravedad tienen un gran efecto en la forma en la que se percibe el tiempo, por lo que los astronautas en la Estación Espacial Internacional, quienes están bajo un cambio significativo en la gravedad comparada con la de la Tierra, experimentan el tiempo de forma más lenta, haciéndolos 1 segundo más jóvenes cada 747  días. 
   
2. La velocidad de la luz: Siempre que nos referimos a la luz la conceptualizamos como aquello que se mueve más rápido que todo lo demás, a una velocidad de 299792.458 km por segundo, pero esta velocidad es la de la luz en el vacío, siendo realmente que la luz modifica su velocidad al atravesar diferentes medios. Incluso, existen experimentos en donde se ha metido una velocidad de 17 metros por segundo en el cero absoluto (-273.15ºC).
3. La humanidad cabe en un terrón de azúcar:  Seguramente has escuchado el concepto del espacio existente entre los átomos y cómo estos son prácticamente un espacio vacío entre el núcleo y los electrones. Si quitáramos todo el espacio vacío entre los átomos de toda la humanidad, quedaríamos como un pequeño terrón de azúcar, el cual pesaría cinco mil millones de toneladas y sería extremadamente denso. 
4. De qué está hecho el Universo: A pesar de los grandes avances en la astrofísica en las últimas décadas, más preguntas han surgido acerca de la composición del universo. Sabemos que la cantidad de materia visible (planetas, estrellas, objetos estelares) juntan el 2 % de la materia del universo, pero el resto está formado por lo que llamamos materia oscura y energía oscura, la cual aún no entendemos a fondo. 
5. Somos bombas de hidrógeno: La Ley de la conservación de la energía nos dice que toda la energía que se deposita en un sistema debe salir de alguna forma, es decir, esta energía no se puede destruir. En nuestros cuerpos depositamos una gran cantidad de energía, la cual queda almacenada con una cantidad de 7x10^18 Julios, si se liberara en un instante, tendría el poder de 30 bombas de hidrógeno. 
   
6. La teoría de los multiversos: Esta teoría es de las más controvertidas, y explica que existe una cantidad infinita de universos cada uno con unas cuantas diferencias entre ellos. Todo lo que imaginas está pasando en otro universo, incluso tu inmortalidad y tu misma muerta. En un universo morirás al levantarte de tu silla, en otro ya lo hiciste a causa de un infarto y en otro tu muerte pasará dentro de millones de años, de ahí la teoría de la inmortalidad cuántica. 
7. La gran implosión: La conocida teoría del Big Bang es la más aceptada en la actualidad respecto a la creación del Universo que conocemos. Pero esta misma teoría dio origen a la teoría de la Gran Implosión, la cual menciona que el universo no sólo disminuirá su velocidad de expansión, sino que también se regresará todo en una implosión. No se sabe si esto de verdad pasará; pero la teoría describe que de ocurrir así, ha pasado antes y este no es el primer universo en experimentarlo. 
   
8. La relación entre masa, energía  y velocidad: La famosa ecuación E=mc^2 nos explica cómo la masa y la energía son parte de lo mismo por lo que si mueves un objeto le estás agregando energía y, por lo tanto, masa. El incremento de masa es imperceptible a velocidades cotidianas, pero mientras te acercas a la velocidad de la luz, la energía que se debe depositar en el objeto es enorme, por lo que la masa aumenta de forma considerable, pero este incremento es sólo temporal, por eso un avión no llega más pesado a su destino.

 

Repaso de las Leyes de Kepler en 2 minutos.

Las leyes de Kepler sobre el movimiento orbital de los planetas son ineludibles en cualquier curso de física o astronomía del mundo. Son imprescindibles y nunca podrás librarte de ellas: en algún momento de tu vida en la escuela las deberás aprender. Si te da fiaca ir a los pesados y aburridos libros, puedes comenzar mirando este entretenido, útil y rápido vídeo.

¿Por qué el electrón es zurdo?

Si nos enseñan una grabación de una cazuela donde se prepara un guiso, somos incapaces de distinguir si están proyectando las imágenes directamente o tras reflejarlas en un espejo. Esta simetría izquierda-derecha se llama paridad y hasta 1956 se creía que la naturaleza no distinguía entre derecha e izquierda. Ese año dos físicos, Lee y Yang, demostraban que el universo sí es capaz de distinguirlas o, dicho en el argot de la física, había un fenómeno que violaba la paridad. La única forma de explicar ciertos datos que tenían que ver con la fuerza débil, responsable de un tipo de desintegración radiactiva que emite electrones, era suponiendo que la fuerza débil violaba la paridad. Al año siguiente, Wu lo demostraba experimentalmente. Encontró que los electrones emitidos por el cobalto radiactivo dentro de un campo magnético preferían salir hacia la izquierda.

Experimento de la Gota de Aceite

El experimento de la gota de aceite fue realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga de electron.
Este experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria con la flotabilidad y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite. Usando un campo eléctrico conocido,pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico. Repitiendo el experimento para muchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valor fundamental, y calcularon que es 1,5924|(17).10^-19 C, dentro de un uno por ciento de error del valor actualmente aceptado de 1,602176487|(40).10^-19 C. Propusieron que ésta era la carga de un único electrón.

https://www.youtube.com/watch?v=uTgqe5zXsTU

https://www.youtube.com/watch?v=1XZLKJkXEig

¿Qué ha ocurrido?

La cáscara de huevo está hecha de carbonato de calcio y el vinagre es un ácido débil, el ácido acético. El carbonato de calcio, CaCO₃ reacciona con los ácidos dando una sal, agua y dióxido de carbono, CO₂.

2CH₃COOH +CaCO₃    → Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂

Ácido acético (vinagre)  + carbonato de calcio  →  acetato de calcio + agua + dióxido de carbono

Como consecuencia de esta reacción la cáscara del huevo se va deshaciendo. En el proceso obsevamos la formación de burbujas de CO₂. De esta forma, al cabo del tiempo el huevo queda recubierto únicamente por su membrana. Esta membrana es muy especial, se trata de una membrana semipermeable, que quiere decir que deja pasar únicamente determinadas sustancias a través de sus poros.El huevo ha aumentado de tamaño, así que parte de lo que había en el vaso ha tenido que entrar a través de la membrana.

Un pequeño protóstomo, el tardígrado u osito de agua es un poliextremófilo capaz de sobrevivir a 6.000 atmósferas de presión y a más de de 5.000 grays de radiación, 500 veces más de lo necesario para aniquilar a los humanos.

• Hay organismos capaces de soportar temperaturas altísimas y temperaturas muy bajas (ideales para habitar el lugar con el rango de temperaturas más amplio del mundo). En el calor, nadie como los organismos pertenecientes al género Pyrolobus, microorganismos capaces de prosperar en temperaturas de 113 ºC e incluso sobrevivir diez horas a 121 ºC. En el frío, una bacteria llamada Colwellia psychrerythraea, capaz de resistir temperaturas de hasta -196 ºC, la temperatura del nitrógeno líquido.

• Las bacterias pertenecientes al género Geobacter son capaces de alimentarse de uranio. El Deinococcus radiodurans puede resistir radiaciones 2.000 veces mayores que la dosis letal para un ser humano.

La densidad, una propiedad característica de la materia

La densidad, una propiedad característica de la materia

¿Qué pesa más, 1 kg de plomo o 1 kg de plumas? 

¡Los dos pesan igual; porque la masa es la misma en ambos casos. Coloquialmente se suele decir que el plomo es "muy pesado" y que la pluma es "muy ligera", cuando lo que se quieres expresar es una propiedad que indica la cantidad de masa por unidad de volumen, es decir la densidad. 

La densidad es una propiedad característica de la materia y su valor no depende de la cantidad de materia, solamente de la naturaleza de las sustancias. En el sistema internacional se mide en kg/m ˆ3.

Hay sustancias que tienen más átomos por unidad de volumen que otros, en consecuencia tienen más gramos, o kilogramos por unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otros.

Hay sustancias que tienen más 

La densidad del agua, por ejemplo, es de 1 g/cm^3. Esto significa, que si tomamos  un cubo de 1 cm de lado y lo llenamos de agua, el agua contenida en dicho cubo tendrá una masa de un gramo. 

En cambio, el mercurio que es más denso que el agua, tiene una densidad de 13,6 g/cm^3. Esto significa que en un cubo de 1 cm de lado lleno con mercurio se tiene una masa de 13,6 gramos. 

Generalmente los sólidos tienen mayor densidad que los líquidos, y estos últimos más que los gases. Es por el hecho de que en un gas las partículas que lo forman están menos cohesionadas, en términos vulgares significa que están más separadas. En los líquidos hay mayor cohesión y en los sólidos ya es mayor aún.unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otros. 

EXPERIMENTO HUEVO EN SAL , AZÚCAR Y AGUA DULCE

 EXPERIMENTO HUEVO EN SAL , AZÚCAR Y AGUA DULCE

Material necesario:

• Sal de mesa
• Azúcar
• Tres vasos
• Cuchara sopera
• Agua de grifo
• Tres huevos cocidos

Procedimiento: 

1. Llenaremos los dos vasos con agua del grifo.
2. El primero de ellos sólo estará lleno de agua. 
3. En el segundo, añadiremos alrededor de dos a tres cucharadas de sal y lo mezclaremos bien hasta que la sal se haya disuelto completamente en el agua. 
4. En el tercero de los recipientes, añadiremos de dos a tres cucharadas de azúcar y lo revolveremos bien hasta que se haya disuelto por completo. 
5. Colocaremos un huevo cocido en cada uno de los recipientes y observaremos cuál de los huevos flota y cual en cambio se hunde. ¿Qué ocurre con el que contiene azúcar ? 
6. La explicación de este fenómeno es muy simple: ¡la densidad!. En el experimento del huevo en agua salda, podemos comprobar que el huevo flota y el que está en agua del grifo se hunde. Esto es debido a que el agua salda es más densa que el agua dulce; por lo que el huevo no se hunde como normalmente lo haría. 
   
   
   Cuándo hay más cantidad de materia en un determinado espacio o volumen, el objeto es considerado más denso y al mismo tiempo mas pesado. Sin embargo, esto no significa que la densidad y el peso sean lo mismo ni que se puedan utilizar indistintamente. 
   
   
   En nuestro experimento del huevo en agua salada, el huevo, al ser más denso que el agua del grifo, aleja las partículas de agua para hacer lugar para sí mismo, por ello se produce el movimiento de hundimiento. 
   
   
   Pero para el caso del agua, que es más pesada que el agua del grifo, es más capaz de mantener el huevo hacia arriba. Por lo tanto, se produce la flotación del huevo. En otras palabras, los objetos se hunden cuando su densidad es mayor a la densidad del líquido. 
   
   
   Sobre el huevo, actúan dos fuerzas: Su peso (la fuerza con la que el huevo es atraído hacia el centro de la Tierra, llamada fuerza de gravedad) y el empuje (la fuerza que ejerce hacia arriba el agua). Si el peso del huevo es mayor que el empuje del agua, el huevo se hundirá. En caso contrario flotará. Si el peso del huevo y el empuje del agua son iguales, el huevo quedará entre dos aguas.
   
   
   Por lo tanto, el empuje que un cuerpo sufre en un líquido depende de tres factores: la densidad del líquido, el volumen del cuerpo que se encuentra sumergido y la gravedad. 
   
   
   Al añadir sal al agua, conseguimos un líquido más denso que el agua pura, lo que hace que el empuje que sufre el huevo sea mayor y supere el peso del huevo: el huevo flota. 
   
   
   Este experimento, nos muestra por qué es más fácil flotar en agua de mar que en agua de ríos y piscinas. La respuesta está en que el agua de mar por la sal que contiene es más densa que el agua dulce. Esta mayor densidad provoca que la fuerza de empuje que ejerce el agua de mar sobre nuestro cuerpo sea mayor, por lo que el esfuerzo que realizamos por permanecer flotando es menor en el mar que en agua dulce. 

La inexplicable física

 De qué está hecho el universo

A pesar de los grandes avances en la astrofísica en las últimas décadas, más preguntas han surgido acerca de la composición del universo. Sabemos que la cantidad de materia visible (planetas, estrellas, objetos estelares) juntan el 2% de la materia del universo, pero el resto está formado por lo que llamamos "materia oscura" y "energía oscura", la cual aún no entendemos a fondo.

Somos bombas de hidrógeno

La ley de la conservación de la energía nos dicta que toda la energía que se deposita en un sistema debe salir de alguna forma, es decir, esta energía no se puede destruir. En nuestros cuerpos depositamos una gran cantidad de energía, la cual queda almacenada con una cantidad de 7x10^18 Jules, la cual, si se liberara en un instante, tendría el poder de 30 bombas de hidrógeno.

La relación entre masa, energía y velocidad

La famosa ecuación E=mc² nos explica cómo la masa y la energía son parte de lo mismo, por lo que si mueves un objeto le estás agregando energía y, por lo tanto, masa. El incremento de masa es imperceptible a velocidades cotidianas, pero mientras te acercas a la velocidad de la luz la energía que se debe depositar en el objeto es enorme, por lo que la masa aumenta de forma considerable, pero este incremento es sólo temporal, por eso un avión no llega más pesado a su destino.

Eso es lo divertido de la ciencia, la creamos para poder explicar los misterios del universo y cada vez que solucionamos uno surgen muchos más.

La inexplicable física

El estudio de la física del Universo nos ha llevado a entender una gran parte de los hechos que ocurren en nuestra vida diaria, los cuales muchos de ellos son imperceptibles para nuestros sentidos, pero sabemos que ocurren. Se han descubierto muchos conceptos y creado teorías alrededor de esta complicadaciencia, y aunque comprendemos muchas de ellas, aún nos siguen sorprendiendo y hacen cuestionar nuestra existencia.

 La velocidad de la luz

Siempre que nos referimos a la luz la conceptualizamos como aquello que se mueve más rápido que todo lo demás, a una velocidad de 299 792,458 kilómetros por segundo, pero esta velocidad es la de la luz en el vacío, siendo realmente que la luz modifica su velocidad al atravesar diferentes medios. Incluso, existen experimentos en donde se ha medido una velocidad de 17 metros por segundo en el cero absoluto (-273,15 °C).

La humanidad cabe en un cubo de azúcar

Seguramente has escuchado el concepto del espacio existente entre los átomos y cómo estos son prácticamente un espacio vacío entre el núcleo y los electrones. Si quitáramos todo el espacio vacío entre los átomos de toda la humanidad, quedaríamos como un pequeño cubo de azúcar, el cual sería pesaría cinco mil millones de toneladas y sería extremadamente denso.

Curiosidades químicas.

• Si agrandáramos la molécula de agua hasta el tamaño de una moneda de 10 centavos, una molécula de ácido nucleico tendría una anchura de 10 centímetros y varios cientos kilómetros de longitud. Ello se debe a que el agua está formada por moléculas simples, de solo tres átomos cada una. Hay moléculas de tamaños muy variables: las que tienen peso molecular mayor de 10.000 se conocen como macromoléculas. Por ejemplo, la celulosa tiene peso molecular de al menos 570.000. El ADN es una de las macromoléculas más grandes. El ADN de la E. coli, una bacteria común, contiene alrededor de 3 millones de pares de bases: su peso molecular ronda los 1.8000 g/mol.
• Con todo, incluso las moléculas más grandes son microscópicas. Las cadenas de ADN son tan pequeñas que 5 millones de ellas cabrían en el ojo de una aguja.
• Si todo el ADN de un cuerpo humano se uniera para formar una única cadena, tendría más de 300.000 millones de kilómetros de longitud; suficiente como para ir a la Luna y volver 390.000 veces, o como para ir al Sol y volver 1.000 veces.

Después del Big Bang

A través de la constante de Hubble se puede determinar matemáticamente la edad del universo, ya que la inversa de ese valor es de unos 15 mil millones de años; que es el tiempo transcurrido desde el primer gran estallido, el Big Bang hasta la época actual. El Big Bang fue bautizado por el astrónomo inglés Fred Hoyle en 1950 como el instante inicial de la gran explosión que habría dado comienzo al espacio y al tiempo.

Sea cual fuera el mecanismo que dio inicio al Big Bang, éste debió ser muy rápido: el universo pasó de ser denso y caliente (instante "cero" del tiempo) a ser casi vacío y frío (instante actual). De la situación del universo antes del Big Bang no se sabe nada, ni siguiera puede imaginarse cómo comenzó. Puede estimarse que antes de conformadas las galaxias, la densidad de materia del universo habría sido infinita o extremadamente grande; por lo tanto, el análisis del universo puede iniciarse un instante después del Big Bang, en el cual la densidad resulte ahora finita, aunque extraordinariamente enorme Algo similar se puede decir con respecto a la temperatura. En las regiones de mayor temperatura se acumuló la materia que luego dio origen a las galaxias y posteriormente a las estrellas. Se pueden analizar los procesos físicos que se desarrollaron después del Big Bang desde el tiempo de 10-43 seg después del inicio del universo.

Al momento del Big Bang las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza: gravitación, fuerza fuerte, electromagnetismo, fuerza débil formaron una única fuerza, la superfuerza, que a medida que el universo se expande se separan una de otra. Luego aparecen los protones y neutrones que componen los núcleos del hidrógeno, deuterio, helio y litio. Al proseguir el enfriamiento del universo los electrones se unen a los núcleos atómicos y forman los átomos neutros. Posteriormente la radiación y la materia que cubren todo el universo se separan, lo que se define como el descople. Aparecen luego las galaxias, las estrellas y los planetas.

En ese momento junto a la materia no condensada, debió existir un campo de radiación tan intenso cuyos residuos deberían poder observarse en la actualidad. Al respecto surge un dato observacional importante: en 1965 A. Penzias y R.Wilson detectaron una radiación en las longitudes de onda de radio, que corresponden a una temperatura extremadamente baja: unos

(T = 3 K, donde "K" es el símbolo de las temperaturas en la escala Kelvin, donde el "cero" corresponde a -273ºC).

Esa radiación predicha por G.Gamow en 1948 se conoce como radiación cósmica de fondo y se supone que se habría generado cuando en el universo se desacopló la radiación de la materia. Tenía una edad de unos 300.000 años y una temperatura de unos 3000 K. En aquel momento todavía no se habían formado ni las galaxias ni las estrellas ni los planetas.

Una característica de esa radiación es que se distribuye de manera uniforme en todo el cielo, sin que se note ninguna dirección preferencial; a propósito, es una de las pruebas convincentes de que el Big Bang realmente sucedió fue la detección de esa radiación de fondo abarcado todo el espacio. El estudio de esa radiación permite obtener información sobre las condiciones del universo en sus comienzos; por ejemplo, el satélite COBE encontró en 1992, tenues fluctuaciones de temperatura en la radiación de fondo, las que se han interpretado también como una confirmación de que el Big Bang existió. Esas fluctuaciones de radiación indican variaciones de densidad de la materia.

Las abundancias observadas de hidrógeno, deuterio, helio y litio en las nebulosas gaseosas y en las estrellas coinciden con las estimadas en los procesos de evolución del universo, lo que confirma también la existencia del Big Bang.

Como curiosidad para terminar, unos 10 segundos después del Big Bang, la temperatura del universo era de unos mil millones de kelvin.