Agujeros negros

La última clase del año me dio alguna que otra idea para seguir escribiendo en el blog.
Después de desarrollar más a fondo lo que se comentó en clase de la terraformación, ahora me toca hablar algo sobre los agujeros negros (algo que siempre me llamó la atención pero que no tuve oportunidad a saber de ellos)
Para centrar el tema un poco primero voy a decir que es un agujero negro: región finita del espacio provocada por una gran concentración de masa en su interior y un aumento de su densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material puede escapar de dicha región.

Los agujeros negros se forman después de la muerte de una gigante roja, es decir, después que se acaba toda su energía.
Tras su larga vida, la fuerza gravitatoria de la propia estrella empieza a hacer fuerza sobre sí misma y la convierte en una enana blanca. Después de esto, puede seguir el proceso hasta el colapso del propio astro por auto atracción gravitatoria convirtiéndolo finalmente en un agujero negro. Todo este proceso lo explica Stephen Hawking en su libro de 1988 titulado en español Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros.

Hablando de agujeros negros aparecen, por lo menos, tres clases de estos:
-Agujeros negros primordiales (son aquellos que se han creado temprano en el Universo, que tienen masa variable y que no han sido observados).
-Agujeros negros según su masa. Aquí podemos encontrar tres tipos:
·Agujeros negros supermasivos (varios millones de masas solares)
·Agujeros negros de masa estelar (hablamos de estrellas de masa 2,5 veces mayor a la del Sol que se convierte en súper nova e implosión)
·Micro agujeros negros (algo más pequeños que los estelares. Son capaces de evaporarse en un periodo de tiempo)
-Agujeros negros según su momento angular. Podemos distinguir dos tipos:
·Agujero negro de Schwarzschild (sin carga y sin momento angular)
·Agujero negro de Kerr (momento angular > 0)

Ahora vamos a aplicar el concepto de agujero negro a una estrella muy conocida, el Sol.

El Sol es una estrella de d=1.390.000 Km y m=330.000 M(masa de la Tierra). Con estos datos observamos que los objetos colocados en su superficie son sometidos a g= 274,4 m/s^2.
Si la temperatura de su interior (~1,36 × 107 K) disminuyese, el sol comenzaría a contraerse haciendo que su estructura interna se desintegrara, es decir, encontraríamos sueltos a los electrones, protones y neutrones hasta que se convertiría en una enana blanca y pasaría a tener un d=16.000 Km y entonces una gravedad de g=2058000 m/s^2 .
Tras esto, la gran atracción gravitatoria que se apreciaría, provocaría una nueva contracción obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones, los cuales estarían obligados a untarse en un espacio pequeño. Entonces la estructura de neutrones contrarresta la contracción y tendríamos una estrella de neutrones con un d=16 Km y una g=2,06 · 10^11 m/s^2.
Con números tan grandes podría ocurrir que la gravedad superase la estructura de neutrones, entontes provocaría el colapso absoluto, es decir, el volumen sería cero y la gravedad tendería a infinito. Estas condiciones corresponden, lateralmente a un agujero negro.

Esto de los agujeros negros es un tema muy interesante, se puede observar un complicado proceso de transforción.

¡¡Saludos!!

De Tierra en ¿Tierra?

Después de la última clase, me llamo mucho la atención el término TERRAFORMACIÓN, el cual apareció tras ver la película Star Trek II: The Wrath of Khan.
El término apareció por primera vez en una novela de ciencia ficción de Jack Williamson de 1949 titulada Seetee Shock, pero el concepto actual sobrepasa el de esta novela. Después fue reflejado en la obra de Olaf Stapledon titulada First and Last Men y en la obra de Robert A. Heinlein titulada Farmer in the Sky.
La terraformación de Marte ha sido explorada en Star Trek. En Star Trek II: The Wrath of Khan, con el Dispositivo Génesis, se conseguía una terraformación rápida de planetas que anteriormente estaban muertos y los hacía adecuados para colonizar. Esto dio como resultado la creación de una estrella de la secuencia principal y un planeta habitable. Sin embargo, en Star Trek III, se muestra que el proceso resulta que no sirve cuando se usa protomateria.

El concepto de terraformación también aparece en la Guerra de las galaxias, Aliens y la serie de dibujos animados Futurama entre otras.
La terraformación o también llamada ingeniería planetaria, consiste en intentar cambiar las condiciones de un planeta, la luna o cualquier otro cuerpo celeste para hacerlas mas semejantes a las condiciones de la Tierra.
El objetivo de todo esto sería poder conseguir unas condiciones habitables como las que se pueden experimentar en la Tierra.
Además de conseguir unas condiciones parecidas a las de la Tierra se sugiere que una vez conseguidas dichas condiciones, se podría comenzar la importación de vida microbiana. De esta manera se podría conseguir una mayor producción de oxigeno y otorgaría al planeta las condiciones necesarias para soportar la vida humana y animal.
El candidato por excelencia para la terraformación es Marte.
Muchos estudios se han centrado en la posibilidad de calentarlo y alterar su atmósfera, incluso la NASA ha organizado debates sobre el tema. Sin embargo, existen cantidad de obstáculos que hay que solucionar antes de poder intentar terraformar Marte o cualquier otro cuerpo celeste (escala tiempo y si es o no práctico).

Centrémonos en Marte:

Su terraformación es la más estudiada, pero a pesar de ello surgen diversas dudas. Esas dudas son básicamente dos: si sería posible llevar a cabo la terraformación y si una vez echa, sería estable su clima ya que sería posible que Marte volviese a perder su agua y su atmósfera.
Se cree que una vez Marte tenía un ambiente parecido al de la Tierra, con una densa atmósfera y abundante agua que fue desapareciendo a lo largo de su evolución. El mecanismo exacto de esta pérdida no está claro, aunque se han propuesto muchas teorías. La falta de una magnetósfera rodeando Marte puede haber permitido que el viento solar erosionara la atmósfera y junto a su baja gravedad, aceleraría la pérdida de los gases ligeros en el espacio. Otra posibilidad sería la ausencia de placas tectónicas en Marte impidiendo que los gases atrapados en los sedimentos pudiesen salir de nuevo a la atmósfera. Sin embargo, ninguno de los procesos es probable que sea significativo para la vida de especies animales e incluso la lenta pérdida de la atmósfera sería posible contrarrestarla con actividades artificiales de terraformación.
Por todo esto, la terraformación de Marte requeriría la construcción de la atmósfera y su calentamiento.

Estudiemos la construcción de la atmósfera:

El primer problema que aparece sería uno de los potentes gases de efecto invernadero, el amoniaco (NH3). Su presencia es necesaria en la nueva atmósfera, así que el problema que nos surge es el hacerlo llegar hasta dicha atmósfera.
La solución a esto, si fuese posible, sería el aerofrenado del cometa utilizado. Esto permitiría que la masa congelada del cometa se fuese vaporizando y convirtiendo en parte de la atmósfera que atraviesa., por lo que bombardeo de pequeños asteroides permitiría aumentar no solo la atmósfera sino que también aumentaría la masa del planeta y su temperatura.

Otro problema sería la necesidad de un gas inerte en la atmósfera nueva y su obtención. En la Tierra este gas es el nitrógeno (N2) pero no necesariamente tendría que ser el gas inerte de Marte, pero su obtención sería muy complicada.
Por último sería necesario la importación de hidrógeno (H2). Esta importación depende exclusivamente de la cantidad de dióxido de carbono (CO2) y se podría hacer utilizando el proceso Haber- Bosch (el nitrógeno reacciona con el hidrógeno para formar amoníaco, En este caso sería el proceso contrario)y la reacción de Sabatier (el hidrógeno (H2) y el dióxido de carbono(CO2) se combinan para dar agua (H2O) y metano (CH4). Esta reacción se produce a temperaturas y presión altas)
alternativamente. La primera nos proporcionaría el agua y el calor que permitiría el desarrollo de la vida terrestre y la segunda nos proporcionaría el metano (CH4) que completaría los gases de efecto invernadero.
El hacer densa la atmósfera de Marte no sería suficiente para que fuese habitable ya que se necesitaría unas proporciones adecuadas de los gases que la constituyen. Esto requeriría o bien el procesamiento directo de la atmósfera o alterarla por medio de vida vegetal y otros organismos que soportasen un ambiente bastante hostil.

Ahora vamos a estudiar la agregación de calor:

EL empleo de espejos de mylar aluminizado colocados en órbita alrededor de Marte permitiría el aumento de la temperatura y a la vez vaporizaría el agua y el dióxido de carbono provocando un aumento del efecto invernadero en el planeta.
Otra opción sería modificar el albedo de la superficie cambiándolo hacia un color más oscuro así se aprovecharía de forma más eficiente la luz solar incidente.
También se ha sugerido el bombardeo nuclear de la corteza y los casquetes polares como un método rápido y sucio de calentar el planeta El intenso calor producido derretiría grandes cantidades de agua y dióxido de carbono congelados y los gases producidos harían más densa la atmósfera y contribuirían al efecto invernadero. Adicionalmente, el polvo levantado por la explosión cubriría el hielo y reduciría su albedo, permitiendo que se fundiese más rápidamente bajo los rayos del sol. El bombardeo bajo la superficie calentaría la corteza y ayudaría a la desgasificación del dióxido de carbono atrapado en las rocas.

Pero no solo se estudio la terraformación de Marte, sino que también se estudio en Venus (destrucción de la mayoría del CO2 existente y disminuir su presión), Europa, luna de Júpiter (Desaparición del gran cinturón de radiación alrededor de Júpiter, Descongelar el hielo de la superficie y la necesidad de O2), Mercurio (Capacidad de controlar las grandes temperaturas existentes) y otros planetas y entidades del sistema solar.

Por hoy es todo. ¡¡Saludos!!

Fuentes:
http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/PNob/PNobQ07.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Terraformaci%C3%B3n#Marte
http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_Sabatier

Parece que va a explotar....

Después de ver las películas La guerra de los mundos y El hombre sin sombra se me ocurrió hablar un poco sobre la bomba de hidrógeno (sale en la 1ª película) y la nitroglicerina (produce la gran explosión en la 2ª película).
Hablemos primero sobre la bomba de hidrógeno.
La bomba de hidrógeno (bomba H), también llamada, bomba térmica de fusión o bomba termonuclear, se basa en la obtención de la energía desprendida al fusionarse dos núcleos atómicos (dos isótopos del hidrógeno, deuterio y tritio), en lugar de la fisión de los mismos.
La reacción que se produce es la formación de helio por medio de la fusión de los dos isótopos del hidrógeno. Para que esta reacción se produzca se necesita suministrar una gran cantidad de energía y la presencia de un iniciador.

Además de esta cantidad de energía, también hay una perdida de masa, ya que al resultar helio, su masa es menos que la suma de las masas de los isótopos del hidrógeno. Esta perdida de masa no se pierde sino que se transforma en energía de efectos destructivos.

En la película se ve como tirar un bomba de hidrógeno para combatir a los extraterrestres y como las personas que están presentes solamente se protegen con unas gafas. Después de lanzar la bomba, a las personas no les pasa nada, únicamente se manchan con polvo.
Tras lo explicado anteriormente, está claro que a esas personas no solo se tendrían que haber manchado de polvo, sino que tenían que haber muerto… pero bueno es una película.

Ahora voy a hablar sobre la nitroglicerina.

La nitroglicerina es un ester orgánico que se obtiene mezclando ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico y glicerina.
A temperatura ambiente es un líquido, lo que hace que sea sensible a cualquier tipo de movimiento. La consecuencia de ese movimiento seria la explosión debida a la agitación intermolecular. (
4C3H5(NO3)3(l) = 12CO2(g) + 10H2O(g) + O2(g) + 6N2(g)).

En algunas bombas como la abelita, la nitroglicerina forma el 65 % de su composición.
En la película se observa como el “hombre invisible” deja preparada la mezcla en un agitador que se parará después de un determinado tiempo, produciéndose una gran explosión.
Esa agitación lo que hace es alterar esa “calma” que la nitroglicerina para no explotar, es decir, favorece la reacción escrita anteriormente.

La razón de que estubiese la nitroglicerina en el laboratorio que estaban utilizando para resolver la invisibilidad en animales y posteriormente en humanos es que, además de ser explosiva, tiene interés en medicina ya que se utiliza para tratar la angina de pecho, el postinfarto y la fase aguda del infarto, también como tratamiento coadyuvante de la insuficiencia cardíaca congestiva y por último en la inducción de hipotensión en cirugía.
Comparando ambas bombas, una de las cosas que las une que es ambas son altamente peligrosas y que se manipulan con cierto conocimiento pueden ocasionar grandes desastres. La diferencia mas clara esta en que son diferentes en composición y en la manera de ponerse en acción, ya que la primera necesita una gran cantidad de energía para poder ponerse en funcionamiento mientras que la segunda con un simple movimiento puede explotar.
En ambas películas se ve como ninguna de las dos bombas (tras su explosión) ocasiona ningún daño a alguna persona, cosa que desde mi punto de vista sería imposible (en la bomba de hidrogeno sobretodo).

Páginas utilizadas:

·http://www.cun.es/areadesalud/medicamentos/aparato-cardiovascular/antianginosos/nitratos/nitroglicerina/

·http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_at%C3%B3mica#Bomba_de_hidr.C3.B3geno_.28fusi.C3.B3n_nuclear.29

·http://es.wikipedia.org/wiki/Nitroglicerina

Hasta la próxima! SALUDOS!!

El súper oído de SUPERMAN

Mientras los seres humanos únicamente podemos escuchar sonidos comprendidos entre los 20 y los 20000 Hz, superman es capaz de escuchar los silbatos para perros, silbatos que alcanzan los ultrasonidos, es decir, que emiten frecuencias superiores a los 20000 Hz.

Superman no sólo se diferencia con los seres humanos en escuchar frecuencias superiores a los 20000 Hz, sino que es capaz de escuchar sonidos que se encuentran a distancias mucho mayores que los sonidos percibidos por los seres humanos y también es capaz de centrarse en un sonido concreto dentro de un ambiente ruidoso.
Además de las diferencias evidentes, también habría diferencias en el aparato auditivo. Éste tiene que estar mucho más desarrollado que el del ser humano, ya que tiene que ser capaz de captar los ultrasonidos, es decir, tiene que estar preparado para captar ondas cuya frecuencia sea alta. Y no solo eso, sino que se tiene que ir mejorando con el tiempo, ya que el oído en los seres humanos se va perdiendo con la edad y superman por el contrario no pierde su súper oído.
El oído de superman es capaz de absorber ondas de alta frecuencia y cuya longitud de onda alcanza el orden de los centímetros. Este tipo de ondas son propagadas evitando su contacto con el aire (mal medio para ultrasonidos), ya que proporciona una alta atenuación (pérdida de frecuencia sufrida), entonces la pregunta que me hago es ¿Cómo es capaz superman de escuchar este tipo de sonidos?

El poder escuchar estos sonidos tiene consecuencias a nivel biológico, como por ejemplo variaciones en el ritmo cardiaco, fiebre, pérdida de la capacidad reproductora…, entonces la segunda pregunta que me hago es ¿Cómo no sufre ningún tipo de secuela? Igual tiene algo que ver con la Diagnosis(efecto basado en la reflexión). La idea de funcionamiento sería la siguiente: Cuando una onda ultrasónica incide sobre una superficie de separación entre dos medios, se produce una reflexión y una refracción. La forma en la que esto se produce y la cantidad de energía que se refleja y transmite depende de las impedancias acústicas de los medios. La clave está en hacer incidir una onda ultrasónica estrecha sobre un tejido perpendicularmente. De esta forma, el eco también viajará en la misma dirección que la onda incidente. ¿Podría ser la Diagnosis una “posible” explicación?

Un súper oído puede ser muy interesante tenerlo, escuchar sonidos que el resto de personas no pueden escuchar o poder comunicarte con animales como el delfín, que suerte la de superman ¿no?

Para la próxima entrada más y mejor!!! Saludos!!

Bibliografía:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido#Velocidad_del_sonido
http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_03_04/infra_y_ultra/efectos_ultrasonidos.htm

La física del yo-yo

El yo-yo es un juguete (tanto para niños como para adultos) formado por un disco de madera, plástico u otros materiales con una ranura profunda en el centro de todo el borde, alrededor de la cual se enrolla un cordón que, atado a un dedo se hace subir y bajar alternativamente.
Tuvo su origen en un artilugio de caza, que usaban ciertas civilizaciones en los comienzos de la Edad Moderna para obtener sus presas para alimentarse y que requería de cierta habilidad para manejarlo.
Como juguete, se originó en China hacia el año 1000 a.C. La versión oriental consistía en dos discos de marfil con un cordón de seda arrollado alrededor de su eje central.

Su movimiento es similar al de un disco que tiene como masa “m” y cuyo radio es “r”.
Las fuerzas que actúan sobre el yo-yo son el peso(vertical y hacia abajo) y la tensión de la cuerda(vertical y hacia arriba).
Entonces las ecuaciones de su movimiento son:
-Movimiento de traslación:
m·g-T=m·a
-Movimiento de rotación alrededor del eje:
Tr=Ic·a(angular)
También se puede hacer una relación entre la aceleración del movimiento de traslación
y la aceleración del movimiento de rotación: ac=a(angular)·r
Si el momento de inercia es Ic=mr^2/2, entonces podemos calcular ac:
ac=(2/3)g

Si utilizamos las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA),aprendidas en cursos anteriores, podemos calcular la velocidad que tiene el yo-yo y el tiempo que tardaría en caer cierta altura partiendo desde el reposo y suponiendo que cuando llega abajo seria su posición final(todos sabemos que al llegar al punto mas bajo el yo-yo volverá a subir)
h=(1/2)ac·t^2 (al partir del reposo Vi=0 y ai=0)
v=ac·t
vc=2·[(g·h)/3]^(1/2)

También se puede estudiardesde otro punto, en vez de hacerlo a través de las ecuaciones del movimiento lo hacemos por medio de la energía, exactamente utilizanzo la Ley de conservación de la energía, ya que al no haber trabajo de rozamiento,lavenergía se conserva.
Para poder hacerlo se coge la posición inicial (reposo) y la posición final (movimiento). entonces
la energía potencial del disco disminuye en la cantidad Ep=m·g·(depende de la altura) y su energía cinética aumenta (depende de la velocidad) Ec=1/2·m·vc^2+1/2·Ic·w^2 y nos queda la siguiente ecuación:
m·g·h=1/2·m·v^2+1/2·Ic·w^2

Estudio basado en la información de la página: http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/solido/yoyo/yoyo.htm

Como podéis ver, de un simple juguete que hemos usado todos de pequeños e incluso de mayores, podemos observar que su mecanismo esta basado en unos cálculos físicos elementales utilizando fórmulas aprendidas en bachillerato.
El yo-yo no solamente se utiliza como un simple movimiento de subida y bajada sino que tambíen se pueden hacer diversas figuras y juegos que hacen del yo-yo todo un autentico objeto de entretenimiento e incluso a llegar a hacer competiciones para ver quien es la persona que sabe usarlo llegando a hacer autenticos trucos (ver védeo en la siguiente página :
http://www.taringa.net/posts/videos/1003780/campeonato-de-yo-yo-2007.html )

Para la próxima entrada más y mejor.

Después de una película y una clase de lo mas entretenida ya puedo intentar escribir otra entrada(esperemos que mas decente que la anterior).
Tras ver El increíble hombre menguante lo que mas me llamo la atención fue:
-Su increíble tamaño microscopio(algo muy evidente ya que es lo primero que se nota).
-La fuerza que saca el hombrecillo para enfrentarse con un gato y con una araña(que no sabemos si era o no una tarántula).
-La capacidad que tiene para sobrevivir en un sótano.
-Su tono de voz no se ve afectado por la pérdida de tamaño.
Su pérdida de tamaño es algo alucinante ya que es un proceso rápido y que no para, así que la pregunta que me hago es ¿Cuál será el tamaño mínimo para el increíble hombre menguante? ¿El de un átomo? Como químico el átomo es la partícula mas pequeña que existe ¿sería capaz de ser mas pequeño?
Lo mejor fue cuando se enfrenta a la araña y la consigue matar con un alfiler (para el gigante, para personas de tamaño normal pequeño). Ahora yo tengo otra pregunta, si la perdida es directamente proporcional a la pérdida del peso ¿Podría pesar mas el alfiler que el increíble hombre menguante?.
Todo esto son preguntas con dos respuestas, pero cual sería la mas interesante ¿la respuesta científica o la científica basada en la ciencia ficción?
La voz del increíble hombre menguante es algo que en la película no cambia, lo único que apreciamos es que la mujer no es capaz de escucharlo cuando está en el sótano y esto hace pensar en ¿porqué?. Esa pregunta tiene fácil respuesta, con su mínimo tamaño el hombrecillo solo seria escuchado por seres que fuesen capaces de escuchar ultrasonidos (murciélagos o musarañas por ejemplo) por que su voz supera el rango de audición de los seres humanos de tamaño normal.
Os imagináis el diálogo entre una persona i un murciélago,¿de que hablarían?.Sin duda sería algo muy interesante porque se podría conocer la vida de los animales desde su punto de vista, lo único que ¿Cómo nos lo podría contar el increíble hombre menguante?.Todo seria buscar soluciones….
Otra cosa bastante curiosa fue cuando una corriente de agua invade el sótano y el hombrecillo es capaz de sujetarse a un clavo y sobrevivir ¿No tendría que pesar mas el agua que el hombre?¿No tendría que haber muerto ahogado? (como ocurre con las moscas). Todo esto tiene que ver con el número de Reynolds y que predominen las fuerzas de inercia o las viscosas.
Lo ultimo expuesto en clase fueron una serie de métodos para reducir el tamaño:
-Apelotonamiento de átomos.
-Desaparición de átomos.
-Contracción de átomos.
¿Pueden ser posibles?¿Son una locura?

Esto para otra entrada… De momento pensar en ello.

Después de varios días puedo hacer una valoración objetiva de la película que vimos hace unos días.
La película, que tiene como título “El ataque de la mujer de 50 pies”, se trata de una mujer (Nancy) que está casada y que su marido la engaña constantemente por qué únicamente la quiere por el dinero de su familia. Un día Nancy va en su coche y escucha un extraño ruido, un ovni que le lanza un rayo directamente a su collar. Días después Nancy empieza a crecer hasta convertirse en una mujer gigante. Con este tamaño va en busca de su marido para acabar con el.
Lo que mas me llamo la atención de la película fue:
-como el ovni lanzase su rayo únicamente al collar de la chica y como después de eso el coche se puso a funcionar.
-como el ovni la lleva dentro y después aparece en casa de la amante de su marido.
-su crecimiento en cuestión de segundos y todo lo que implica(cambios de personalidad, aumento de fuerza…)
-el tamaño de la inyección y del algodón que iba a utilizar el medico.

Se dice qué para que algo exista tiene que haber una explicación científica que lo avale. ¿Hay explicación para una mujer gigante o para un mundo paralelo dentro de un ovni?. Yo no se si habrá explicación, pero según lo explicado en clase el aumento de fuerza va ligado al aumento de tamaño (ley de escalas). Pero un aumento excesivo hace inviable el ser del que estemos ablando (ejemplo de los gorilas), entonces yo me pregunto ¿es normal q una mujer tan grande llegue a tener tanta fuerza? (ya q es capaz de sostenerse y de coger camiones como si fuesen coches de juguete). Y los cambios de personalidad, ¿también se deben a su altura?. Algunas preguntas y pocas respuestas.

Solo una cosa esta clara si se alcanzan tamaños grandes, el aumento de la fuerza va ligado a éste. Esa fuerza adquirida iría repartida entre la utilizada para sostenerse y la utilizada para levantar otros objetos, lo que nos lleva a la conclusión de que a mayor altura, mayor masa y entonces mayor fuerza peso y menos fuerza para levantar objetos.
Ahora la pregunta es ¿ficción o realidad? Puede que haya un equilibrio… Eso para otra entrada.

¡Saludos!