Gravedad cero

En los periódicos de estos días aparece la noticia de que Stephen Hawking ha podido experimentar la gravedad cero gracias a un vuelo en avión.
La experiencia consiste más o menos en lo siguiente: el avión alcanza una altura de unos 7,3 km y a partir de ahí, apaga los motores y asciende hasta que su velocidad es cero y luego desciende en caída libre, para después volver a poner los motores en marcha y detener la caída. Los pasajeros del avión (que en realidad están en caída libre) tienen la sensación de ingravidez con relación al interior del avión (no tienen ventanillas, con lo cual pierden toda referencia del exterior).
Recuerdo que cuando explicaba Física en el antiguo COU, les comentaba a mis alumnos que si en un rascacielos bajábamos en un ascensor y observábamos que nuestros pies se despegaban del suelo y empezábamos a flotar, la situación era preocupante porque eso quería decir que el ascensor estaba en caida libre...

Bueno, pues resulta que en los Estados Unidos se les ha ocurrido la idea de que los profesores de física experimenten la gravedad cero invitándolos a realizar un viaje similar al que ha hecho Stephen Hawking. Lo podéis ver en el siguiente video:

Estoy pensando en pedir al CAP (centro de formación del profesorado) de Torrejón de Ardoz que nos organicen un curso de estos, total, tenemos la base aérea al lado...

Evolución

Primero un video de Carl Sagan, está en inglés, pero los dibujos que aparecen son muy claros y nos sirven para entender la evolución de las especies. Al principio nos cuenta que los átomos proceden de explosiones que se producen en el interior de las estrellas, que es dónde se genera la materia y luego pasa a explicar la evolución de las especies.

Y ahora la versión de los Simpsons...

Tercera ley de Newton

Siempre que he explicado la tercera ley de Newton: Si un cuerpo ejerce una fuerza, acción, sobre otro cuerpo, éste, a su vez, ejerce sobre aquel otra fuerza, reacción, de la misma intensidad y de sentido contrario he procurado preguntar : Si se trata de fuerzas iguales y de sentido contrario, ¿por qué no se anulan entre sí? La respuesta claro está, es porque actúan sobre cuerpos diferentes. Pero, cuando uno corrige unos cuantos exámenes se da cuenta de que no acaba de quedar demasiado claro...
He encontrado este video de los Simpsons en youtube, está en portugués (el autor es brasileño), tened paciencia porque se entiende bastante bien y tiene ejemplos muy buenos de la tercera ley de Newton. Además la musiquilla del final es muy bailable...

Calentando globos

¿Que ocurre si pongo un globo encima de la llama de una vela? La respuesta parece obvia: el globo explota. Pero, que ocurre si el globo contiene agua ¿Explota?. Echad un vistazo al video:


Puede resultar útil para explicar que el agua tiene un elevado calor específico y por eso, como dice en el video, se suele utilizar como refrigerante.
También puede venir bien para hacer alguna que otra apuesta...

Cómo construir un motor eléctrico

Video elaborado por David Colarusso profesor de instituto de una escuela de Edinburgo. En su página web http://www.davidcolarusso.com tiene una sección: "Internet videos" que contiene una selección de videos relacionados con diferentes temas de física, echadle un vistazo.

Buen fin de semana

Ondas de choque

Las ondas de choque se producen cuando un objeto se mueve en un medio a una velocidad superior a las ondas que produce.

Las ondas generadas por el movimiento del objeto en estas condiciones, nunca se propagan delante de él, sino que lo hacen hacia atrás ya que el objeto se mueve igual o más rápido que ellas. En el caso de los barcos se forma la típica estela en forma de “V”.
En los aviones, cuando la velocidad es superior a la velocidad del sonido en el aire se genera una onda de choque, la estela en este caso, sería un cono pues la onda se propaga en el aire en las tres direcciones del espacio. Si el aire es húmedo, la onda de choque puede provocar la condensación de gotas de vapor de agua y formar una nube que la hace visible.

El cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido, se denomina "mach": Un avión que volara a mach 1, lo haría a la velocidad del sonido (340 m/s)
Cuando el avión supera la velocidad del sonido se oye un gran estruendo:

Rock de la Tabla Periódica

Quizá lo mejor sea la primera estrofa:

1869 Dimitri Medeleev
made a chart to illustrate recurring trends
of the 80 elements that were known.
The Russian's 6 feet under but the list has grown.
So if you'd rather hear the radio than teachers talk,
listen to the Periodic Table of rock.

Traducido más o menos es:

En 1869 Dimitri Mendeleev
hizo una tabla para mostrar propiedades periódicas
de los 80 elementos que se conocían.
El ruso está 6 pies (bajo tierra) pero la lista ha crecido.
Por eso, si tu prefieres oir la radio antes que las charlas de los profesores,
escucha la tabla periódica del rock...

Luego se pone a hacer cuentas utilizando los números atómicos de los elementos, para obtener el número atómico del oro (79). Hay algún error, a ver si dais con él

Poliestireno expandido y acetona

El corcho blanco que utilizamos en los embalajes se denomina poliestireno expandido.
El poliestireno es un plástico que se obtiene por polimerización del estireno:
El poliestireno expandido está formado por poliestireno y por un gas que forma burbujas que reducen la densidad del material. Su aplicación principal es como aislante en construcción y para el embalaje de productos frágiles.
Si lo hacemos reaccionar con acetona se libera el gas que contiene el polímero en su interior y nos da la sensación de que el polímero "desparece" en la acetona.

¿Por qué el mercurio es líquido a temperatura ambiente?

Fuente de mercurio de la Fundación Joan Miró en Barcelona. Fotografía tomada de la wikipedia.

El mercurio es un metal curioso desde variados puntos de vista. Es líquido a temperatura ambiente, mientras que todos sus vecinos en la tabla periódica son sólidos. El mercurio es mucho menos reactivo que el cadmio o el cinc. Es difícil de oxidar y no es tan buen conductor del calor o la electricidad como otros miembros de su grupo.

¿Por qué la mayor parte de los metales son sólidos? La mayor parte de los metales comparten sus electrones de valencia con los átomos metálicos de su alrededor. El metal estaría formado por una red de iones positivos que son estabilizados por una nube electrónica de electrones de valencia compartidos. Este modelo de la nube electrónica explica muchas de las propiedades de los metales. Por ejemplo, los metales conducen la corriente eléctrica porque los electrones compartidos son libres para moverse de un lado a otro. Los metales son dúctiles y maleables porque los iones metálicos pueden deslizarse unos sobre otros y mantenerse unidos gracias a la nube electrónica.
Este modelo explica también ciertas tendencias de los metales en cuanto a dureza o punto de fusión. Los metales más duros, de alto punto de fusión tienden a compartir más electrones de la capa de valencia que los más blandos o de más bajo punto de fusión. Por ejemplo, el punto de fusión del magnesio es más alto que el punto de fusión del sodio, porque el magnesio aporta dos electrones de valencia por átomo mientras que en el sodio metálico cada átomo contribuye sólo con un electrón.
El mercurio retiene firmemente sus dos electrones de valencia 6s. El enlace mercurio-mercurio es débil porque los electrones de valencia no se comparten fácilmente. De hecho, el mercurio es el único metal que no forma moléculas diatómicas en fase gaseosa.
El calor fácilmente vence los débiles enlaces entre átomos de mercurio y éste funde a temperaturas más bajas que cualquier otro metal. La tenue nube electrónica hace que el mercurio conduzca peor el calor y la electricidad de lo que debería esperarse de su posición en la tabla periódica.
¿Por qué es el par de electrones 6s es tan inactivo químicamente? Los electrones s son capaces de acercarse mucho al nucleo. Se desplazan cerca de un nucleo muy masivo y esto hace que se muevan a velocidades comparables a la velocidad de la luz. Cuando los objetos se mueven a tales velocidades tienen lugar efectos relativísticos. Los electrones se comportan como si tuvieran más masa que los electrones que se mueven a más bajas velocidades. Este aumento de la masa hace que los electrones pasen más tiempo cerca del núcleo. Esta contracción relativística de los orbitales 6s hace que disminuya la energía del orbital y que los electrones tengan menos tendencia a participar en reacciones químicas puesto que se encuentran enterrados en la zona interna del átomo.
¿Por qué entonces no son líquidos el oro y el talio?
Los tres tienen orbitales 6s de baja energía. Pero en el oro 6s1, el orbital 6s no está completo sólo contiene 1 electrón, aceptando un electrón completa el nivel electrónico y bajaría la energía del conjunto y el enlace metal-metal será fuerte por tanto. En cualquier caso, el electrón s es retenido firmemente y la reputación del oro como metal noble es consecuencia de su baja reactividad.
El Talio es aún más masivo que el mercurio, su orbital 6s es aún más inerte. Pero tiene un electrón 6p. Recuerda que los electrones p no se pueden acercar tanto al núcleo como los electrones s, los orbitales p tienen un plano nodal que pasa por el núcleo. Por tanto el electrón 6p es bastante más reactivo que los electrones 6s. Esto explica que el ión más comun del talio es el Ta+, en lugar de ion 3+ como es el caso del boro o el aluminio.

Autor: Fred Senese. Traducido de General Chemistry Online

Mas referencias:
http://www.fq.profes.net/archivo2.asp?id_contenido=35550
http://www.madsci.org/posts/archives/may97/862179191.Ch.r.html

¿Magia?. Sólo SF6

La explicación es que el recipiente contiene hexafluoruro de azufre SF6. Este gas incoloro es más denso que el aire y objetos ligeros pueden "flotar" en el.

También, como podemos ver en este video del programa "El hormiguero", afecta a las cuerdas vocales, que al vibrar en un medio más denso, lo hacen con una frecuencia menor y el sonido emitido es más grave. En el video podemos comparar los efectos del helio (menos denso que el aire, produce un tono más agudo) y del hexafluoruro de azufre.

Otro video de elementos alcalinos y agua

Este es otro video similar al de ayer, bueno, un poco más serio.

En ninguno de los dos videos aparece el francio, que es el alcalino de mayor masa atómica, esto es debido a que el francio es un elemento radiactivo que se descompone espontáneamente
En el caso del cesio se puede apreciar que al ser más denso que el agua va al fondo del recipiente, que, de hecho, se rompe por la parte de abajo.

Metales alcalinos y agua

Los elementos pertenecientes al mismo grupo del sistema periódico tienen similares propiedades químicas. Por ejemplo, todos los metales alcalinos reaccionan de forma explosiva con el agua.

En este video vemos las reacciones de litio, sodio, potasio, rubidio y cesio con agua.

Cuando un metal alcalino reacciona con agua, se produce la reacción:

Na + H₂O→ NaOH + ½ H₂

Se desprende hidrógeno, que es un gas explosivo e inflamable.
La reactividad aumenta al aumentar el número atómico ya que la energía de ionización (energía necesaria para transformarse en un ion positivo) disminuye al descender en un grupo. En el caso del rubidio y del cesio la reacción es explosiva, ya que al ser más densos que el agua, la reacción la producen en el fondo y el hidrógeno formado arde produciendo una onda de choque que puede romper el recipiente.
Los metales alcalinos se recubren rápidamente de una capa de hidróxido en contacto con el aire. También reaccionan con el vapor de agua del aire o con la humedad de la piel. Deben guardarse en líquidos apolares anhidros.

¿Malos Físicos?

Me refiero a los romanos que construyeron el acueducto.

Yakov Perelman en su libro Física Recreativa I dice que los romanos construían acueductos para transportar el agua, venciendo irregularidades del terreno porque desconocían el principio de los vasos comunicantes. Con una canalización el agua saldría si el punto de donde se toma el agua tiene una altura igual o superior al punto en el que queremos que mane.

Sin embargo, los romanos sí que conocían este principio y lo utilizaban, de hecho, construyeron sifones (por ejemplo en el acueducto del Gier en Lyón) y utilizaban canalizaciones de piedra, cerámica y plomo capaces de soportar presiones considerables.

Las obras de conducción de las aguas, desde su lugar de origen hasta el lugar de distribución o depósito, eran muchas veces técnicamente complicadas y siempre costosas. Pero la población no apreciaba convenientemente estas realizaciones si finalmente quedaban ocultas. En muchos casos los grandes acueductos podrían haberse sustituido por sifones mediante tuberías, igualmente eficaces y más baratos de construir. El equilibrio entre el costo de las obras de sifones por tubería o el de arquerías, no siempre estaba resuelto a favor de la economía y en el caso de proximidad a núcleos habitados se resolvía intencionadamente a favor de los acueductos, cuyo espectáculo impactaba a la población y hacía perdurar la memoria de promotor durante generaciones.

Para documentarse:

Las conducciones de agua romanas

Historia de la arquitectura en España. El Acueducto de Segovia

Ingeniería romana

Como curiosidad, os remito a la página web creada por el ingeniero de montes segoviano Miguel Ángel Rubio: Club de Amigos del acueducto

Vacaciones

Pues sí, había nieve en los Pirineos. Camino de la Besurta en Benasque (Huesca)


Los copos de nieve se forman cuando solidifica el vapor de agua, cristalizan siempre de forma hexagonal como podéis ver en la siguiente imagen de SnowCristals.com página (en inglés) sobre los copos de nieve que os recomiendo: tiene una excelente galería de imágenes y una sección sobre "historia" en la que nos encontramos con Kepler (quien publicó el primer tratado sobre los copos de nieve), Descartes, Hooke...