Cuan pequeña es una milésima de segundo??

Uno de nuestros principales problemas al abordar el estudio de la física es la deficiente capacidad de dimensionamiento que nos otorga nuestro sentido "común". Podríamos hablar de muchos casos, pero en particular, el tiempo es una magnitud física que nos causa verdaderos quebraderos de cabeza. Y es que el ser humano siempre buscó una forma unificada de medir el transcurrir del tiempo, y al principio esta medida se basó en las comparaciones astronómicas, o en la medida de la longitud de las sombras, así que ya se podrán imaginar que tan exactas eran esas mediciones.

En esos tiempos los antiguos consideraban que no había necesidad real de medir los minutos, pues los sucesos cotidianos sucedían de una manera lenta. Esta información se demuestra con el registro arqueologico de los viejos instrumentos de medición, que no tenian subdivisiones para minutos. Pero con el avance de la ciencia y tecnología, la necesidad de consignar medidas mucho mas precisas fue obligando a afinar los relojes, tanto es asi que a mediados del siglo XIX el uso del segundero se impuso. En la actualidad, los relojes atómicos que basan su funcionamiento en la deteccion de frecuencias de resonancia a nivel nuclear han avanzado tanto en este sentido que ahora podemos hablar sin ruborizarnos de intervalos de tiempo equivalentes a femtosegundos.

Pero regresando al tema principal, que tanto podria pasar en una milesima de segundo? Un auto formula 1 apenas recorreria 8 centímetros, un avion convencional 50 centímetros, la tierra en su orbita alrededor del sol 30 metros y la luz 300 kilómetros.

Un mosquito bate sus alas alrededor de 500 veces por segundo, por lo que en una milésima podríamos hablar de que las baja o sube. Pero nosotros, como seres humanos, nos vemos imposibilitados a realizar unos movimientos con tan alta velocidad. Se considera que el mas rápido de nuestros movimientos es el parpadeo de ojos, tan así que la frase "un parpadeo" se ha considerado como sinónimo de instantaneidad. Pero es tan rápido en realidad el parpadeo? Veamos:

En estudios recientes, que han aportado datos correspondientes a mediciones precisas, el "abrir y cerrar de ojos" dura, aproximadamente 400 milésimas de segundo. El parpadeo tiene  las siguientes etapas: baja el párpado (80 milésimas de segundo), el tiempo en que el ojo se queda cerrado (150 milésimas de segundo) y la subida del párpado (170 milésimas de segundo). Como ven, un parpadeo en el sentido literal de la palabra, es un gran intervalo de tiempo, durante el cual, el párpado puede hasta descansar...

Así que, la próxima vez que pensemos en milésimas de segundo, intentemos retar a ese sentido "común" que lucha por engañarnos de acuerdo a su mezquina conveniencia, y recordemos que esa milésima solo es pequeña porque nosotros la vemos así pues de lo contrario, lograríamos percibir el aleteo de un colibrí, que demora 60 milisegundos en agitar sus alas!!!

Pregunta: 
Que eventos pueden pasar en terminos de femtosegundos?

Porque es tan peligroso el oficio de clavadista??

Siempre he admirado a esos famosos amantes del peligro que son los clavadistas de Acapulco. Sin tomar en cuenta la posibilidad de un choque con los afilados riscos, alguna vez hemos pensado en el efecto de su salto al momento de zambullirse?? El real peligro implicado en saltar al agua desde gran altura es  la velocidad acumulada. Pues claro, durante la caída en un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado la velocidad va incrementándose mas y mas en relación directa con el espacio recorrido, y al momento de la inmersión, dicha velocidad disminuye de golpe en un espacio muy pequeño. Por ejemplo, supongamos que una persona salta desde una altura de 10 m y se zambulle a un metro. La velocidad acumulada a lo largo de ese trayecto de caída libre se anula en un trecho de 1 m. Al entrar en el agua, la desaceleración, o aceleración negativa, debe de superar diez veces la aceleración de caída libre. Por tanto, una vez en el agua, se experimenta cierta presión ejercida desde abajo; ésta es diez veces superior a la presión corriente creada por el peso del cuerpo de la persona. En otras palabras, el peso del cuerpo «se decuplica»: en vez de 700 N es de 7000 N. Semejante sobrepeso, aunque actúe durante corto tiempo (mientras la persona se zambulle), puede causar graves perjuicios.

A propósito, de este hecho se puede deducir que las consecuencias del salto al agua desde gran altura no son tan graves si el hombre se zambulle a mayor profundidad; la velocidad acumulada durante la caída «se disipa» en un trecho más largo, por lo cual la deceleración se aminora.

Pregunta
A que velocidad ingresara en el agua el clavadista del ejemplo?

Sabe Usted Fisica? Yakov Perelman

La mosca en la balanza

Vamos a suponer un experimento en el cual tendremos como protagonista a una mosca. Esta mosca esta atrapada en un frasco tapado, y este a su vez se encuentra en el extremo de una balanza perfectamente equilibrada. La pregunta es: Que pasará con la balanza en el momento en el que la mosca empiece a volar por el interior del frasco?
3) La mosca asciende deceleradamente. Por los mismos motivos, en este caso el pote pesaría menos. Notese, que si la mosca cae en caida libre, su peso no se notará en absoluto.


Las respuestas a esta pregunta son de lo mas variadas, y claro, se dan un monton de argumentos, uno mas valido que otro. Tanto asi que se cuenta que cuando este problema se publico en una revista cientifica alemana, algunos ingenieros no pudieron llegar a consenso, a pesar de utilizar las mas sofisticadas tecnicas de modelacion matematica.

La verdad es que este problema puede resolverse sin necesidad de emplear formula alguna, simplemente usando el sentido comun. Cuando la mosca se desprende de la pared del recipiente y vuela en un mismo nivel, esta presionando al aire contenido en el frasco con una fuerza que equivale a su peso. Por tanto, en estas condiciones, la balanza se mantiene equilibrada.

La situacion cambia en el momento en el que la mosca asciende o desciende. Si es que el movimiento es ascendente, la fuerza con la cual el animalito impulsa su ascensión debe ser mayor a su peso, por lo tanto el peso aparente será mayor que si la mosca estuviera en reposo en el fondo. Pasa a la inversa si es que la mosca esta bajando, el peso de todo el sistema seria menor. Pero ojo, estamos hablando de fuerzas, y de acuerdo a la 2da ley de newton F=m.a, por lo que ambos movimientos deberan ser acelerados. Un movimiento inercial con velocidad constante y aceleracion 0 nos dara un efecto de fuerza neta 0, por lo que el peso no se alteraria.

Otra manera de entender el problema es usando el concepto de centro de masa. Si una fuerza interna eleva la mosca, el centro de masas de dicho sistema seguirá en la misma posición mientras el recipiente se desplaza un poco hacia abajo. Al contrario, si el insecto baja aleteando, el tarro deberá subir para que el centro de masas del sistema tarro-mosca permanezca en el mismo punto.

Pregunta para discusion: Que pasaria si es que el frasco no esta cerrado??

Curiosidades Varias I

Leyendo un interesante articulo de la BBC en español encontré algunos datos respecto a las cuales podríamos hacernos algunas preguntas

¿Cuál es el objeto más grande del universo?

La mayor estructura conocida en el Universo se llama la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal, descubierta en noviembre de 2013.

Se trata de un filamento galáctico -una vasta agrupación de galaxias unidas por la gravedad- que se encuentra a unos 10.000 millones de años luz.

El tamaño de este racimo de galaxias aparenta medir unos 10.000 millones de años luz de un extremo al otro; más del doble del tamaño del objeto que ostentaba el récord anterior.

Es más, este objeto es tan enorme que ha resultado ser un inconveniente para los astrónomos.

La cosmología moderna se basa en el principio de que la materia debe parecer distribuida de forma uniforme cuando es vista a una escala suficientemente grande.

El problema es que los astrónomos no pueden ponerse de acuerdo en cuál es esa escala pero, definitivamente, es mucho menor que el tamaño de la Gran Muralla Hércules-Corona Boreal.

La gran distancia a la que se encuentra también implica que este objeto llegó a existir apenas 4.000 millones de años después del big bang.

¿Dónde queda el edificio más grande del mundo?

Por su área total, el edificio con arquitectura autónoma más grande es el Centro Global del Nuevo Siglo en Chengdu, China.

Con 1,7 millones de metros cuadrados, cubre un área más extensa que Ciudad del Vaticano. Es tan grande que en él cabrían 16 estadios Wembley o unas 20 salas de ópera como la de Sídney, Australia.

Es un enorme centro comercial que también tiene un centro de convenciones, hotel, pista de patinaje sobre hielo, sala de cine de alta definición IMAX, una imitación de una villa mediterránea y piscina.

Por si fuera poco, una pantalla de 150 metros de ancho proyecta puestas de sol tropical para el deleite de los usuarios que descansan echados en una playa artificial.

Preguntas:

1. Cuantos metros mide aproximadamente la gran muralla Hercules-Corona Boreal?

2. Si consideramos que una piscina olimpica mide 50 metros de largo por 25 de ancho, cuantas de estas podrian entrar en en Centro Global del Nuevo Siglo de Chengdu?

tomado de http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2014/02/140221_respuestas_curiosos_22feb_finde.shtml

Porque el circulo se divide en 360 grados?

Aunque estamos ya en pleno siglo XXI, para medir el tiempo y los ángulos seguimos utilizando las mismas extrañas unidades que se usaban hace milenios en Sumeria y en Babilonia. No existe un consenso entre los expertos con respecto a su origen, pero existen teorías que relacionan estas medidas con el calendario. Los matemáticos de la antiguedad se dieron cuenta que el numero de días en el año era aproximadamente igual a 360, numero que posee interesantes propiedades matemáticas, como un alto numero de factores que facilita su division en fracciones, por lo que se asumió la division del circulo en 360 partes iguales


Algunas otras teorías manifiestan que este sistema se deriva del sistema sumerio de base 60 que se deriva del principio geométrico de que un circulo se puede dividir facilmente en seis partes iguales con el simple uso de la escuadra y el compás marcando puntos a lo largo de su circunferencia a una distancia igual a su radio. Si dividimos a su vez cada uno de esos arcos en sesenta partes entonces todo el circulo tendría 360 unidades que en la actualidad llamamos grados

Físicos Insignes: Werner Heisenberg

Si Rutherford era el experimentador prototípico, Werner Heisenberg (1901-1976) tiene todas las cualidades para que se le considere su homólogo teórico. Habría satisfecho la definición que I. I. Rabi daba de un teórico: uno «que no sabe atarse los cordones de los zapatos». Heisenberg fue uno de los estudiantes más brillantes de Europa, y sin embargo estuvo a punto de suspender su examen oral de doctorado en la Universidad de Munich; a uno de sus examinadores, Wilhelm Wien, pionero en el estudio de los cuerpos negros, le cayó mal. Wien empezó por preguntarle cuestiones prácticas, como esta: ¿Cómo funciona una batería? Heisenberg no tenía ni idea. Wien, tras achicharrarle con más preguntas sobre cuestiones experimentales, quiso catearlo. Quienes tenían la cabeza más fría prevalecieron, y Heisenberg salió con el equivalente a un aprobado: un acuerdo de caballeros.

Su padre fue profesor de griego en Munich; de adolescente, Heisenberg leyó el Timeo, donde se encuentra toda la teoría atómica de Platón. Heisenberg pensó que Platón estaba chiflado —sus «átomos» eran pequeños cubos y pirámides—, pero le apasionó el supuesto básico de Platón: no se podrá entender el universo a menos que no se conozcan los componentes menores de la materia. El joven Heisenberg decidió que dedicaría su vida a estudiar las menores partículas de la materia.

Heisenberg probó con ganas hacerse una imagen mental del átomo de Rutherford-Bohr, pero no sacó nada en limpio. Las órbitas electrónicas de Bohr no se parecían a nada que pudiese imaginar. El pequeño, hermoso átomo que sería el logotipo de la Comisión de Energía Atómica durante tantos años —un núcleo circundado por órbitas con radios «mágicos» donde los electrones no radian carecía del menor sentido. Heisenberg vio que las órbitas de Bohr no eran más que construcciones artificiales que servían para que los números saliesen bien y librarse o (mejor) burlar las objeciones clásicas al modelo atómico de Rutherford. Pero ¿eran reales esas órbitas? No. La teoría cuántica de Bohr no se había despojado hasta donde era necesario del bagaje de la física clásica. La única forma de que el espacio atómico permitiese sólo ciertas órbitas requería una proposición más radical. Heisenberg acabó por caer en la cuenta de que este nuevo átomo no era visualizable en absoluto. Concibió una guía firme: no trates de nada que no se pueda medir. Las órbitas no se podían medir. Pero las líneas espectrales .sí. Heisenberg escribió una teoría llamada «mecánica de matrices», basada en unas formas matemáticas, las matrices. Sus métodos eran difíciles matemáticamente, y aún era más difícil visualizarlos, pero estaba claro que había logrado una mejora de gran fuste de la vieja teoría de Bohr. Con el tiempo, la mecánica de matrices repitió todos los triunfos de la teoría de Bohr sin recurrir a radios mágicos arbitrarios. Y además las matrices de Heisenberg obtuvieron nuevos éxitos donde la vieja teoría había fracasado

"La Particula Divina" Leon Lederman 2001

Litros o Decimetros Cubicos?

La gran mayoría de gente utiliza en sus cálculos indistintamente las unidades decímetros cúbicos y litros, suponiendo que son equivalentes. Pero alguna vez nos hemos puesto a pensar si es que realmente lo son? La verdad es que el concepto de litro, en 1879 cuando se reunió la Oficina Internacional de Pesas y Medidas fue asociado simplemente como el volumen que ocupa 1 decímetro cúbico. Pero en 1901 se modifico su definición quedando como el volumen que 1 kg de agua pura en su máxima densidad y a presión normal (condiciones que se dan a 4 grados celsius y 1 atm). Por tanto el concepto de litro se relacionaba íntimamente con la masa, mientras el decímetro cubico se mantenía como volumen.

Al momento de constatar experimentalmente estas definiciones se pudo constatar de que el litro superaba un poco al volumen de 1 decímetro cubico, en alrededor de 28 milímetros cúbicos para ser exactos, por lo que dichas definiciones inducían a un error para mediciones precisas, por lo que en 1964 se abolió la definición y el litro quedo simplemente como otra denominación del decímetro cubico.