Curiosidades físicas Ref XVI

Versión del 18.Oct.2009 17:00H

Curiosidades físicas Agustín Rela UBA, Capacyt 20 de octubre de 2009 Décimosexta Reunión de Educación en Física San Juan, Argentina

curiosidad. (Del lat. curiosĭtas, -ātis ). 1. f. Deseo de saber o averiguar alguien lo que no le concierne. 2. f. Vicio que lleva a alguien a inquirir lo que no debiera importarle. 3. f. Aseo, limpieza. 4. f. Cuidado de hacer algo con primor. 5. f. Cosa curiosa o primorosa. Real Academia Española © Todos los derechos reservados

Tratamiento de preguntas de estudiantes, cuando responden a una curiosidad sobre hechos físicos y sus explicaciones. Ignoro algunas respuestas.

¿Para qué sirven los recovecos de las orejas?

¿Cuántas puntas tiene una estrella?

¿Por qué los gatos caen parados?

¿Hay magnetismo animal?

¿Ahorran nafta ciertos filtros magnéticos?

¿Para qué sirven los logaritmos?

¿Por qué vuelcan los ómnibus de dos pisos?

¿Es mala la energía nuclear?

¿Por qué no usamos energías alternativas?

¿Cómo fue la electrocución de Temperley?

¿Causan cáncer las líneas y torres?

¿Se puede crear la ingravidez?

¿Es hueca la Tierra?

Recovecos de las orejas

Oído externo Frecuencia Velocidad del sonido Longitud de onda 100 kHz

Puntas de estrella

Tapiz de 1066 que representa el paso del cometa Halley.

Adorno de Navidad.

Manuscrito bizantino

Estrella de siete puntas en el enigmático manuscrito de Voynich, de origen y significado desconocidos.

La imagen de Sirio más popular en Internet, con artísticos rayos.

Fotos sin efectos

Caída de gatos Y cómo hace un astronauta ingrávido para darse vuelta sin apoyarse en ningún objeto, ni arrojar materia.

m r J = m r 2

N

Dibujos de Javier Joaquín, 2000. S

Economizador magnético de combustible Magnetismo animal

Franz Mesmer (1733–1815) popularizó el término magnetismo animal , hoy llamado mesmerismo para distinguirlo de lo realmente magnético. En medios científicos se lo consideró curandería.

Brújula de campaña militar que usó Shih Huang Ti, el primer emperador de la China, en el siglo iii aC. El brazo del muñeco apunta siempre hacia el sur.

Los herreros del siglo XVI sabían que si se golpea un trozo de hierro orientado de norte a sur, se imanta. ( Septentrio y avster significan norte y sur.)

Imanes muy fuertes de neodimio, hierro y boro, desarrollados en 1983 por Metales Especiales Sumitomo, en el Japón, y por General Motors , en los Estados Unidos.

Sostienen una maza de varios kilos. Si se los acerca demasiado a través del tejido humano, pueden causar heridas.

Curioso comportamiento de una suspensión de partículas de hierro, cobalto y níquel.

Supuestamente, el conjunto de imanes haría que el coche ahorre combustible.

Aseguran que la utilidad del dispositivo no se limita a la retención de partículas ferrosas, que quedarían, de todos modos, en los filtros.

¿Por qué se vende, se compra, y se usa? Porque es barato, y no daña.

Bacterias magnetotácticas descubiertas por el estudiante graduado Richard P. Blakemore, cuando era investigador auxiliar en microbiología, en 1975.

Curioso comportamiento de una suspensión de partículas de hierro, cobalto y níquel. El campo magnético terrestre es vertical en los polos, horizontal en el ecuador, e inclinado en las demás localidades. Las bacterias anaeróbicas nadan en cualquier dirección y sentido, y les conviene hacerlo hacia abajo, donde el ambiente acuático es pobre en oxígeno. Su tamaño es tan pequeño, que no les servirían órganos como los humanos, basados en la gravedad, para la orientación espacial. Detec-tan magnéticamente el abajo. El campo magnético terrestre es vertical en los polos, horizontal en el ecuador, e inclinado en las demás localidades.

Si se corta un imán a lo largo, las partes que resultan se rechazan, por tener los nuevos polos del mismo lado. Si se lo corta transversalmente, las partes se atraen, porque resultan polos enfrentados de polaridades opuestas. Así, a lo ancho, se dividen las bacterias cuando se reproducen. La polaridad de las bacterias es hereditaria. N S N N N S N S

Limpieza de lechos de ríos contaminados, con la ayuda de bacterias magnetotácticas.

La orientación geográfica de las aves es hoy motivo de estudio, y parece depender de factores múltiples, entre ellos el visual y el magnético.

Hay truco

Logaritmos Carlos Pérez

¿Qué hago yo con saber qué es un logaritmo? ¿Voy a un restaurante y digo «déme un logaritmo con salsa golf»? ¿Qué hago con eso? ¿Me lo meto en el c***, al logaritmo? En el supuesto de que yo alguna vez sepa lo que es un logaritmo (y yo ya tenía la sensación de que en la p*** vida lo iba a saber, aunque me rompieran las b****)... lo estudié; te juro que en una época, por cinco minutos, por el c***** del examen, ¡lo supe! Y después se me borró a la m*****. Enrique Pinti, Salsa Criolla, 1985

El logaritmo, en algunos casos, es sólo la cantidad de ceros: log(1.000.000) = 6 log(100) = 2 log(10) = 1 log(1) = 0 log(0,1) = –1 log(0,001) = –3

Moneda de mil australes, que en 1991 valía menos de 0,1 dólar. Cinco años antes, si hubiera existido, habría valido mil. La depreciación monetaria argentina es sólo aproximadamente geométrica.

Barras truncadas

Barras completas. Es que la devaluación de 2001 fue (es) espantosa.

La representación en perspectiva cónica, central o fotográfica ofrece al ojo una experiencia mecánica similar a la que brindaría la realidad.

La Anunciación, de Guido di Pietro Da Mugello (Fra Angelico, 1400 –1455). Su representación en perspectiva utiliza la progresión geométrica.

Visión de una esquina a través de un vidrio plano transparente Vidrio Observador

Vidrio El ojo barre 90 grados cuando pasa de un punto de fuga al otro. Eso ocurre sólo desde cierta distancia del dibujo.

Calcado de una fila regular de objetos iguales sobre un vidrio (en azul en la figura). Se elige O de modo que el dibujo del objeto que está más cerca duplique en tamaño el del mas alejado. O B C A D

Vidrio El dibujo del poste más cercano tiene un tamaño doble del que corresponde al más alejado. (En verde, las diagonales de una supuesta fila de baldosas cuadradas, a 45 grados de la fila de postes.)

Trece tubos de la misma medida que los dibujos anteriores suenan como la escala musical dodecafónica del Clave bien temperado , de J. S. Bach. En rojo, la nota do .

Tubos Tapones optativos Dividen por dos la frecuencia

El antiguo siku, antara o zampoña andina, es conocido universalmente

Siku de tubos ajustables para afinar el tono. Los de cañas tapadas abajo se pueden afinar con arena.

¿Por qué vuelcan los ómnibus de dos pisos? “ La altura de los micros, sumada a su volumen, los expone más fácilmente a los vuelcos” La Nación, 2 de abril de 2000

Energía nuclear

El despiadado Mr. Burns (El Sr. Quema), dirige una central atrómica contaminante. Esa sátira antinuclear proviene de una de las potencias industriales que más combustibles fósiles quema actualmente.

Mala prensa para la energía nuclear

Se prohíbe el ingreso al territorio nacional de residuos actual o potencialmente peligrosos, y de los radiactivos. Constitución Nacional Argentina, 1994, artículo 41.

Una mujer embarazada controla la radiactividad de los alimentos en Alsacia, después de la tragedia de Chernóbyl.

Chernóbyl, Ucrania, 26 de abril de 1986.

Principales causas de enfermedad y de muerte Principales causas, por orden alfabético , de enfermedad y muerte de adultos a fines del siglo xx. Alcohol Antibióticos Anticonceptivos Automóviles Aviación en general Aviación comercial Bicicletas Caza Cirugía Colorantes de alimentos Conservadores de alimentos Construcción

Cortadoras de motor Electricidad Electrodomésticos Energía nuclear Esquí Extintores de incendios Ferrocarril Fútbol Montañismo Motocicletas Natación Pesticidas Pistolas Rayos X Tabaco Tareas policiales Vacunas

Opinión del público sobre el orden de importancia de esas causas. Se marcan las posiciones que ocupan en esa lista los rayos X y la generación nucleoeléctrica. 1. Energía nuclear  2. Automóviles 3. Pistolas 4. Tabaco 5. Motocicletas 6. Alcohol 7. Aviación en general 8. Tareas policiales 9. Pesticidas 10. Cirugía 11. Extintores de incendios

12. Construcción 13. Caza 14. Montañismo 15. Bicicletas 16. Aviación comercial 17. Electricidad 18. Natación 19. Anticonceptivos 20. Esquí 21. Rayos X  22. Fútbol 23. Ferrocarril 24. Conservadores de alimentos 25. Colorantes de alimentos 26. Cortadoras a motor 27. Antibióticos 28. Electrodomésticos 29. Vacunas

Orden de causas, pero esta vez informado por especialistas en salud humana, según estudios de organismos internacionales independientes de gobiernos y de empresas comerciales. 1. Tabaco 2. Alcohol 3. Automóviles 4. Pistolas 5. Electricidad 6. Motocicletas 7. Natación 8. Cirugía 9. Rayos X  10. Ferrocarril 11. Aviación en general 12. Construcción

13. Bicicletas 14. Caza 15. Electrodomésticos 16. Extintores de incendios 17. Tareas policiales 18. Anticonceptivos 19. Aviación comercial 20. Energía nuclear  21. Montañismo 22. Cortadoras a motor 23. Fútbol 24. Esquí 25. Vacunas 26. Colorantes de alimentos 27. Conservadores de alimentos 28. Pesticidas 29. Antibióticos

Fuente Programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente Radiación; dosis, efectos, riesgos Reproducido por la Sociedad Argentina de Radio Protección, miembro de la International Radiation Protection Association Buenos Aires, 1985

Energía nuclear Convencional Agotable De base Limpia Por oposición a: Alternativa Renovable De punta Contaminante

alternativo, va. (Del fr. alternatif, y este der. del lat. alternātus ). 1. adj. Que se dice, hace o sucede con alternación. 2. adj. Capaz de alternar con función igual o semejante. Energías alternativas . 3. adj. En actividades de cualquier género, especialmente culturales, que se contrapone a los modelos oficiales comúnmente aceptados. Cine alternativo. Medicina alternativa. Real Academia Española, edición 22.

Energía convencional: La que más se usa. En 1960, la nuclear no era convencional.

Energía alternativa: La que menos se usa, a veces con motivos.

Energía de base: La que está siempre en operación, con potencia (o ritmo) constante.

Energía de punta: La que se genera en los horarios de mayor demanda.

Energía renovable: La que renueva sus recursos (la hídrica, la de los biocombustibles).

Energía agotable: La que consume recursos que no se repondrán en tiempos humanos.

Consumo horario en la Argentina, un día de verano de 2008. (Grafico de CAMMESA)

¿Cuál energía es mayor?

¿La que obtenemos de los alimentos?

¿La que resulta de quemar combustibles en los ... motores de coches y trenes?

¿O la que tomamos de la red eléctrica?

Son aproximadamente iguales; unos 180 kilovatios hora por bimestre y por habitante. 125 W 125 W 125 W 125 W

La producción de energía está cada vez más ligada a la problemática ambiental: el calentamiento global, el agotamiento de recursos, y la contaminación química y electromagnética.

En rojo, el calen-tamiento global. En azul, temperatura global estimada por Craig Loehle, a partir del contenido de CO 2 de la atmósfera, relacionado con la acidez de los sedimentos geológicos.

Térmica de combustibles fósiles

Convencional, agotable

Principio de funcionamiento de las centrales térmicas: generan vapor que impulsa turbinas, y éstas hacen girar generadores de electricidad.

Torres enfriadoras de agua. El humo blanco es vapor de agua condensado. Ese método de enfriamiento se puede usar en cualquier central térmica, sea nuclear, o de quema de combustibles fósiles. (Atucha y Embalse, en cambio, enfrían en ríos.)

Reactor, o caldera Ambiente Calor tomado Calor cedido Turbina Trabajo útil

H

Hídrica

Renovable, convencional

Geotermal, o geotérmica

Alternativa, renovable.

Eólica

Alternativa, renovable

1 MW; 1.000.000 USD; 30 km/h; 100 m

Buenos Aires,

2 GW, ó 2000 MW,

2000 molinos,

pero sólo soplan 10 km/h,

1/3  1/3  1/3 = 1/27

entonces, harían falta 54.000 molinos,

54.000 hectáreas,

23 km  23 km,

toda la ciudad cubierta de molinos,

que costarían 54.000 millones de dólares.

Solar térmica

Tidal, o mareomotriz

Solar fotovoltaica

Central térmica nuclear, refrigerada en un río Convencional, agotable

Núcleo

Esquema de un átomo. En rojo, los protones, positivos. En blanco, los neutrones, sin carga; y en azul, los electrones, negativos. El dibujo está muy fuera de escala. En proporción, el núcleo de protones y neutrones es como un alpiste en medio de una cancha de fútbol. Núcleo Electrones

Desintegración de un núcleo de uranio 235, compuesto inicialmente por 92 protones y 143 neutrones. El núcleo emite dos neutrones y dos protones, combinación llamada partícula alfa , o núcleo de helio 4. Queda un núcleo 90 P + 141 N, llamado torio 231.

Símbolos antiguo y moderno de la radiactividad

Píldoras cerámicas ricas en uranio Elemento combustible Agrupación de vainas Vaina metálica

Píldora de uranio de un centímeto de diámetro, encapsulada en acrílico, en un adorno de escritorio.

Reactor nuclear Agua pesada Elementos combustibles

protón electrón H protón neutrón electrón D

H 2 O D 2 O D D Molécula de agua ordinaria Molécula de agua pesada H H O O

Reactor nuclear

Esfera de seguridad del reactor

Enriqueci-miento de uranio Hexafluoruro de uranio U 238 U 235 Mezcla Uranio agotado de U 235 Uranio agotado de U 235 Suministro de UF 6 Salida de uranio enriquecido

Es difícil hacer un reactor grande; los recipientes grandes no soportan bien la presión. Para la central Atucha I se había pensado, por eso, en poner dos reactores chicos bajo la misma envoltura: un huevo con dos yemas.

El CAREM (concepto argentino de reactor modular), de muy baja potencia, pero de construcción robusta y sencilla. El agua circula naturalmente, sin bombearla.

Ahorro de espacio en el ordenamiento de los elementos combustibles.

Atucha usa una carga diaria que cabe en una camioneta. Si usara carbón, necesitaría cuatro trenes diarios de cien vagones cada uno, y emitiría gran cantidad de gases.

Se planea, hasta 2020 ó 2005, elevar la potencia de generación nuclear al triple de la actual. En una época alcanzó el 15 % del total, pero no creció al mismo ritmo que otras formas de generación, y hoy representa sólo el 12 %. La industria nuclear estuvo casi paralizada desde 1995 hasta 2005. Hídrica Combustibles fósiles Nuclear Alternativas

Otras aplicaciones

de los materiales nucleares

Trazadores

Pararrayos

Medidores de espesor de chapas

Gammagrafía industrial

Tratamiento del cáncer

Radiofármacos parea diagnóstico y tratamiento

En otros países, juguetes y herramientas domésticas, ... y relojes luminosos

Investigación básica

Esterilización de instrumental quirúrgico

Esterilización de alimentos perecederos.

Centellograma de la glándula tiroides, obtenido en 1998 en el Hospital Italiano.

Imágenes computarizadas de dos glándulas tiroides. Izquierda, normal. Derecha, crecida.

Con radiaciones de reactores y de fuentes radiactivas se matan gérmenes del moho. También se evita que papas y cebollas broten en los depósitos y transportes.

Energía nuclear de fusión

Núcleo del átomo Fisión Átomo Fusión

En rigor, el Sol es una fuente de energía nuclear de origen extraterrestre. Su calor tiene el mismo origen que el de una bomba H, o el de un reactor de fusión. D + D = He más energía

He D D N P N P P N N P

He N P N P P D P D N N

+ E = m c 2 He D D N P N P P N N P

Tokamak: Acrónimo de тороидальная камера с магнитными катушками , toroidal'naya kamera s magnitñymi katushkami , en ruso cámara toroidal con bobinas magnéticas. Toroidal: con forma de toro, dough-nut o rosquilla, cuerpo geométrico semejante a una cámara inflada.

El reactor de fusión de cámara toroidal. Hasta ahora sólo funcionó, en China, durante tres segundos. Sería una energía alternativa y renovable.

Posiblemente la generación y transporte de energía del futuro cercano sean casi gratuitos, y el costo que prevalezca sea el de su control: conexión, interrupción y protección.

Interruptores de alta seguridad, que cortan la corriente en caso de fallas, o de intervención de la voluntad humana.

Electrocución 1 1 De electrocute : electro y execute.

Pregunta de docente: ¿Qué efectos tiene la electricidad?

Respuestas esperadas:

térmicos

dinámicos

ópticos

magnéticos

acústicos

químicos

biológicos

etcétera

Respuestas de estudiantes: Los efectos de la electricidad son dos: la electrocución y el cortocircuito .

Ef ex (effects) . Efectos especiales cinematográficos. efecto. (Del lat. effectus ). 1. m. Aquello que sigue por virtud de una causa. ~s especiales. 1. m. pl. En la técnica de algunos espectáculos, trucos o artificios para provocar determinadas impresiones que producen ilusión de realidad. (Real Academia Española, Edición. 22 de 2001.)

fx Ef ex (effects) . Efectos especiales de escena.

Al gato Scratchy, elec-trocutado por su ami-go, el ratón Itchy, en una sátira de Los Simpson , se le ve el es-queleto, rasgo humo- rístico que identifica la electricidad con los ra-yos X, de invención contemporánea, a fines del siglo XIX.

Info Región, 17.Ago.2008 Un joven se electrocutó al subirse a un tren eléctrico en Temperley. El menor de 16 años resultó gravemente herido al treparse al techo del vagón y tomar contacto con el cable que da energía al transporte. El joven está internado en estado crítico y tiene quemaduras en el 90 por ciento de su cuerpo. La Nación, 18.Ago.2009 Electrocutado en el techo de un tren Al ser alcanzado por el arco voltaico, hubo una explosión, llamaradas, y el joven cayó gravemente herido, según indicó. El joven, identificado como Juan Manuel, ingresó en el hospital " consciente, con las piernas, los genitales y el rostro carbonizados y quemaduras en casi todo el cuerpo ", según detallaron fuentes del centro de salud.

Crítica - 18.08.2008 Electrocutado en tren sigue grave Sufrió quemaduras en el 90% de su cuerpo al recibir una descarga de 25.000 voltios. Habría subido por una apuesta de 50 pesos. El adolescente de 16 años, que ayer sufrió graves quemadu-ras en el 90% de su cuerpo al recibir una descarga de 25.000 voltios, se encontraba hoy en estado "sumamente grave" y con un pronóstico "altísimamente reservado", informó una fuente médica. El adolescente, identificado como Juan Manuel, permanecía internado en el Sanatorio Privado del Centro, en Pueyrredón 845, con "asistencia respiratoria mecánica, hidratación y hemodinámicamente muy inestable", informó a la prensa el médico Jaime Masciangioli.

La Síntesis Saladillo, 19.Sep.2008 Murió el joven que se había electrocutado al subir al techo de un tren Estaba internado en una clínica privada de Capital tras recibir el domingo una descarga de 25.000 voltios cuando estaba sobre una formación en la estación de Temperley.

Documenting reality, 28.May.2009 En un absurdo accidente, un pasajero que viajaba sobre el techo del rápido de Mahananda se electrocutó en Etawah, Uttar Pradesh. El viajero, de quien se dice que estaría perturbado mentalmente, viajaba sobre el techo de la formación, y tocó el cable de alta tensión cuando el tren se hañllaba detenido enla estación de ferrocarril Etawah.

Accidente eléctrico

R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 16 000 V 25 000 V 20 000 V 8 000 V 0 12 000 V 12 000 V 5 000 V

Electricidad, electrónica y medio ambiente Teclados estadouni-denses en desuso.

Monitores japoneses antiguos. Varios millones de celulares chinos en proceso de destrucción.

Torre de telefonía celular. Célula, o celda de un monasterio, célula vegetal y célula telefónica en una ciudad.

Teléfono móvil de 1978, con su pesada batería en la valija, y el más compacto “ladrillo” de 1995. Pequeño celular de 2007. A medida que aumenta la cantidad de torres, disminuye la potencia necesaria para la comunicación.

Cabeza de muñeco, que imita la humana, junto a un celular que emite 125 mW . En rojo, cero decibel, una referencia correspondiente a 9,5 W/kg. En anaranjado, casi diez veces menos. El aparato cumple los límites higiénicos europeos, de 2 W/kg, los norteamericanos, de 1,6 W/kg, y los argentinos, de 4 W/kg localizados, ó 9,4 W/kg computados en promedio en todo el cuerpo; pero sólo en relación con los órganos internos, ya que la piel y el hueso están excedidos. (El decibel es el décimo de la unidad logarítmica.) 0 – 9 – 18 – 36 – 27

Las cocinas de inducción desarrollan una potencia aproximada de 1 kW, que repartida en un área de 400 cm 2 , representa una densidad de potencia de 2500 mW/cm 2 . Pero, como operan con 20 ó 30 kHz, sólo calientan los metales, y no el cuerpo.

En cambio, sólo 5 mW/cm 2 de un horno de microondas, que funciona con dos o tres gigahertz, puede tener efectos de riesgo en el cuerpo humano. Para la artritis y otras dolencias, se aplican potencias electromagnéticas de 1 kW/kg, durante breve lapso. El equipo de onda corta Radarmed 2500 CP , de 5 MHz, es cinco mil veces más potente que un celular.

La tasa específica de absorción, SAR, tiene un límite legal de 1,6 a 2 W/kg , según los países. La densidad de potencia, en W/m 2 , se computa independientemente de que los tejidos absorban o no la radiación. Para la frecuencia de la telefonía celular, se admite un máximo de 1 mW/cm 2 .

Una torre celular irradia 25.000 mil veces más potencia que un teléfono móvil. Pero por la gran diferencia de distancias, el humano recibe más energía de su propio aparato, que de la antena. Se cree que ninguna de esas dos potencias causa daño.

El primer color que se usó en los diarios fue el amarillo, porque los otros se transparentaban mucho en el papel de la época. El Pibe Amarillo ( The Yellow Kid ), personaje sarcástico y malhablado de Richard F. Outcault aparecía, e n 1898, en algunos diarios sensacionalistas estadounidenses, que exageraban o inventaban noticias. De ahí surgió, quizás, el mote de prensa amarilla .

Ingravidez ingravidez real, ingravidez aparente, microgravedad

http://ciencia.astroseti.org/nasa/articulo.php?num=719 Llama de una vela con gravedad terrestre normal, y a bordo de una nave espacial (fotos de la Nasa)

Germinación en microgravedad simulada

La Tierra hueca

Google Earth

Esta especie de caverna medía cien pies de longitud por ciento cincuenta de altura. El terreno se había movido violentamente por una sacudida subterránea. El bloque de tierra se había dislocado cediendo a alguna gran fuerza y dejó este amplio espacio en el que entraban por primera vez habitantes de la Tierra. Viaje al centro de la Tierra Julio Verne, 1864

Athanasius Kircher 1602 - 1680

El mundo subte-rráneo según Kircher

¿Quién fue Kircher? Fuie un científico alemán, sacerdote jesuita, autor de más de cuarenta libros sobre muy variados asuntos; astronomía, medicina, idioma chino, jeroglíficos egipcios (no los pudo interpretar), geología, física, matemática e historia. Le enviaron para interpretar el misterioso manuscrito de Voinich, pero no respondió la consulta.

Astrolabio

Viajes extraterrestres de Teodidacto y Cosmiel

Reloj de Francis Line (1695 - 1675), de funcionamiento supuestamente magnético, que demostraría la rotación terrestre. Kircher demostró que escondía un mecanismo hidráulico.

Agustín Rela agusrela(arroba)yahoo.com http://agusrela.260mb.com http://elistas.net/lista/divagaciones http://slideshare.net/agusrela http://slideshare.net/revistaqed http://www.capacyt.edu.ar/experimentos