EL PRINCIPO DE ARQUÍMEDES EXPLICADO MUY FÁCILMENTE

Con el mínimo de fórmulas, con el mínimo de teorías y con el mínimo de complejidad vamos a intentar explicar el principio de Arquímedes.

Todos relacionamos, este principio, con la flotabilidad de los objetos. Que un elemento flote, o no, en el agua, esta vinculado con el fundamento que razonó este genial físico griego 250 años antes de que naciera Cristo.

Pero realmente...¿Qué nos dice el principio de Arquímedes?
Pues de una forma muy escueta y un tanto vulgar nos dice que parece que al agua "no le gusta" que nadie bucee en ella y que a cualquier elemento que lo haga va intentar "echarlo fuera" empujándolo hacia arriba.

¿Por qué y cómo lo hace?... Pues aquí, sí que vamos a pararnos un poco y entender la diferencia que hay entre masa y densidad.
¿Sabes aquel chiste antiguo?
Un amigo le preguntas otro ¿qué pesa más, un kilo de hierro u otro de paja?
¡El de hierro! Responde convencido el segundo.
¡Nooo! Responde el primero ¡pesan lo mismo!

Y llevaba razón un kilogramo es un kilogramo, da igual de que material estemos hablando (hierro o paja).
Pero, ahora vamos a cambiar la pregunta: ¿quien tiene mayor tamaño (volumen), un kilo de hierro u uno de paja?
Un kilo de hierro tiene un tamaño sensiblemente menor que uno de paja. Esto quiere decir que el hierro es un material mucho más denso que la paja o lo que es lo mismo, tiene más densidad.

Así que está bastante claro. ¿verdad? La densidad es igual al peso dividido por el tamaño (volumen) que ocupa el material.
Normalmente, la densidad se mide en Kg/dm3 (kilogramos partido de decímetros cúbicos).
Un decímetro es la décima parte del metro, osea 10 centímetros o 100 milímetros.
Así que un dm3 puede ser un vaso de base cuadrada de 100X100 milímetros y que mida otros 100 de alto.

¡Supongamos que hemos construido el recipiente! Ahora vamos a llenarlo de diferentes materiales para conocer su densidad.
Que...¿lo llenamos de virutas de madera? Pues, hay muchos tipos de madera, pero la mayoría de ellas pesan menos de un kilogramo por decímetro cúbico.
Si llenamos el recipiente de hormigón, pesará alrededor de 2.5 Kg/dm3 así que esa es la densidad del hormigón.

Si llenamos el recipiente con virutas muy finas de hierro, pesaran 7.8 Kg/dm3 porque esta es su densidad.
Pero...¿y si llenamos nuestro recipiente de agua?¿cuánto pesará?
Pues...¡pesará un kilogramo! Porque efectivamente el agua tiene una densidad de un kilogramo por decímetro cúbico.

Y aquí está la clave del principio de Arquímedes porque cualquier objeto, que entre en el agua, va a ser "empujado" hacia arriba con una fuerza de un kilogramo por cada decímetro cúbico de su tamaño.

Este quiere decir que si introducimos un dm3 de hierro se irá al fondo porque tiene más densidad que el agua pero dentro de ella, no pesará 7.8 Kg sino 6.8 porque el agua le estará empujando hacia arriba con una fuerza de un kg.
Esta es la razón por la que los objetos pesan menos dentro del agua.

Ahora bien, sin introducimos, dentro del agua, un material que tenga la misma densidad que esta (1 Kg/dm3) este ni se un dirá, ni flotará; se quedará "entre dos aguas".

Y...¿si introducimos un material que tenga menos densidad que el agua?
¡Pues flotará! Porque el agua lo empuja hacia arriba con más fuerza que la densidad que tiene el material.

Bien ¡ya sé lo que estás pensando! ¡que los barcos están construidos de hierro y...flotan! Si, pero si te apetece hacer números coge el número total de Kg que pesa un barco y divide lo entre su tamaño (volumen) total, incluido el espacio vacío y veras que su densidad es inferior a uno.

¡Y ya está! Una vez explicado te dejo con el principio de Arquímedes tal y como aparece en los libros:
Un cuerpo, total o parcialmente, sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje, hacia arriba, igual al peso del volumen de fluido que desaloja.

¡LA LUNA NO GIRA ALREDEDOR DEL CENTRO DE LA TIERRA!

¡Toda la vida oyendo, leyendo y creyendo que la Luna es nuestro satélite y que gira alrededor del centro de la Tierra! Y...resulta que, según la Astronomía moderna, ninguna de estas dos afirmaciones son verdad.

¿Difícil de creer? Si, hay afirmaciones que tenemos tan asumidas que cuando alguien nos dice que no son verdad, cuesta mucho admitirlas.

Hace muchos millones de años, la Luna no existía y la Tierra era mucho más grande de lo que es hoy en día.
Lo que pasó fue que algún cuerpo extraño de gran tamaño (quizás un asteroide de los que orbitan entre Marte y Júpiter) chocó con nuestro planeta.

El impacto fue bestial, de proporciones descomunales y gigantescas estuvo a punto de destruir la Tierra.
Millones de toneladas de materia de la superficie terrestre salieron proyectados, al espacio cercano por culpa del violento choque.
Es posible que, durante un tiempo, la Tierra tuviese a su alrededor un anillo, al estilo del de Saturno, formado por esos "escombros".

Con el tiempo esos "escombros" empezaron a chocar y a fundirse entre sí.
Los más grandes ejercieron su capacidad gravitatoria y atrajeron a los más pequeños y así, poco a poco, la Luna se fue formando hasta alcanzar un tamaño de enormes proporciones (50% de la Tierra) con una masa 80 veces inferior a la de nuestro planeta.

La Astronomía moderna considera que un satélite no puede ser tan grande, en relación con el planeta que circunda. Así que hay que empezar a pensar que la Tierra no tiene un satélite, sino que se trata de un sistema binario de planetas y aquí se acaba el mito de "nuestro satélite".

 Resulta curioso que ese desastre natural, que estuvo a punto de devastar nuestro planeta, fuera, después, uno de los responsables de que se creara la vida en ella.
Más tarde, cuando la Luna se formó y su campo de gravitación afectó a la Tierra estabilazando su eje, se produjo una de las condiciones necesarias, para que la Tierra fuese habitable.

Sistema binario de estrellas

Vamos, ahora, con el segundo mito.
¡La Luna gira alrededor del eje terrestre!
¿Has oído hablar del eje de masas?
Vamos con una comparativa parar entenderlo. Hace mucho tiempo ya que los astrónomos saben en nuestra galaxia (la Vía Láctea) hay muchos sistemas solares "binarios" es decir, con dos soles.

¡Tiene que ser impresionante! Cuando ves que va anocheciendo por un lado empieza a amanecer por otro.
Es muy raro que, en estos sistemas solares binarios, las dos estrellas sean del mismo tamaño.
Es más puede ocurrir que una de ellas sea cientos de veces más grande que la otra.

No obstante, no ocurre que la estrella más pequeña gire alrededor de la más grande. Lo más común es que ambas giren alrededor de un eje común imaginario llamado eje de masas.
Como dos patinadores, frente a frente y agarrados con ambas manos, que giran sobre sí mismos alrededor de un palo clavado en el suelo.
Eso sí, el eje de masas se encontrará, siempre, más cerca de a estrella que tenga más masa.
Algunas veces ocurre que la diferencia de masa es tan grande, que la posición del eje de masas casi casi coincide con el centro de la estrella más masiva y parece que la menos masiva gira a su alrededor
Pero no es cierto, realmente, ambas giran alrededor del eje de masas.

Pues esto también ocurre en el sistema de planetas binarios Tierra-Luna.
También en este caso existe un eje de masas y ambos giran a su alrededor.
Pero, como ya hemos dicho antes, la Tierra tiene 80 veces más de masa que la Luna así que, el citado eje masas, se encuentra 80 veces más cerca de la Tierra (posicionado casi en el centro de la Tierra) y  por eso parece que la primera gira alrededor del centro terrestre.

Pero no es cierto, ambos giran alrededor del eje de masas aunque ello de al traste con algunas ideas que tenemos profundamente interiorizadas.

EL MISTERIO DE LA RUEDA QUE GIRA HACIA ATRÁS

¿Te has fijado en las ruedas de algunos coches?
Es curioso porque mientras que el vehículo avanza hacia delante vemos como sus ruedas giran hacia atrás.

Y..¿por qué ocurre este curioso fenómeno?
Aquí lo vamos explicar de una forma muy, pero que muy, sencilla.
Pero no vamos a hablar de conceptos complejos de física o anatomía del cuerpo humano.
Como siempre vamos a explicar la idea general, después si quieres información más técnica y profunda, busca en Internet.

Para entenderlo hay que entender, previamente, cómo trabaja el ojo humano.
Desde una perspectiva muy básica, nuestros ojos funcionan como una cámara fotográfica (o la cámara como nuestros ojos).
Los ojos, cuando miran, "toman" fotografías que envían al cerebro y allí se procesan.
 Estas fotos van llegando, progresivamente, a nuestro cerebro y se produce un efecto muy similar al de los fotogramas de las películas, cuando se proyectan de forma continuada adquieren sensación de movimiento.
Pero debemos tener claro que nuestros ojos "toman" fotografías y no vídeos.

Dicho esto, vamos a escudriñar el por qué vemos girando "hacia atrás" una rueda que, realmente, está girando hacia delante y lo vamos a hacer usando, como analogía, un reloj.
Pero también hay que tener en cuenta que la velocidad del vehículo influye, y mucho, porque a más velocidad del coche más rápidas giran las ruedas y esto es determinante.

El ojo humano "toma" 24 fotos por segundo que envía secuencialmente al cerebro creando la sensación de "movimiento".
Esto quiere decir que "hace una foto" cada 0.042 segundos (1/24).
Al final del artículo te contaré cómo se llega a esta cantidad.
Imaginemos una rueda con un solo radio situado "a las doce en punto" y apliquemos la resultante, a todos los radios de la rueda.

Nuestro ojo hace una primera foto con el radio situado a "las doce" (hablamos de la aguja pequeña) y la envía al cerebro. Pasados 0.042 segundos hace otra, supongamos que a la velocidad que va el coche, el radio se ha situado a "la una" y la envía también al cerebro.
La secuencia continua regular porque la velocidad del coche, también lo es.
De esta forma el cerebro va recibiendo fotos del radio, a las doce, a la una, a las dos.. y así sucesivamente. Las procesa y nosotros vemos girar el radio normalmente, en el sentido de la marcha.

Pero..¿Qué ocurre si el vehículo aumenta su velocidad? Pues que el radio gira más rápido.
Volvamos a la secuencia: primeras foto "a las doce", pero como ahora la rueda gira más deprisa, en el tiempo que el ojo tarda en hacer otra foto (0.042 segundos), el radio se ha desplazado hasta "las once" (casi una vuelta completa) y, si la velocidad continua estable, en las siguientes fotos, el radio se irá posicionando a "las diez",  a "las nueve", a "las ocho", a "las siete" y así progresivamente.
Nuestro cerebro procesará la información "tal y cómo le llega a él" y nosotros veremos girar la rueda hacia atrás con el vehículo avanzando hacia delante.

Bien y...¿Qué pasa si el coche adquiere una velocidad tal que la rueda tarde exactamente 0.042 segundos en dar una vuelta completa? Pues que con el coche en marcha veremos el radio en la misma posición, por ejemplo a "las doce" en punto".

Y...¿Si el radio da más de una vuelta en los 0.042 segundos que transcurren entre foto y foto? Pues veremos el radio girar en el sentido correcto pero "más lento" de lo normal.

¿Interesante? Bien, como lo prometido hay que cumplirlo vamos a ver cómo se obtiene esa cantidad de 24 imágenes por segundo que capta el ojo humano.
Realiza el siguiente experimento (con cuidado no le des un golpe a alguien), coge una cuerda, un poco larga, y ata en un extremo una pelota con un color fuerte, que se vea bien, por ejemplo: un rojo chillón.
Coge la cuerda por el otro extremo y haza gira alrededor tuyo a una velocidad de una vuelta por segundo, la verás pasar por delante de ti, con toda precisión.

Ve aumentando, progresivamente, la velocidad de giro y verás la pelota como un cuerpo "que gira" hasta que llegues a las 24 vueltas por segundo, a partir de aquí verás un círculo rojo "completo" a tu alrededor.
Tus ojos ya no pueden distinguir "individualmente" a la pelota como objeto.
Ahí está su límite.

¿CÓMO SERÁ EL FINAL DE LA VIDA DEL SOL?

¿Te has preguntado, alguna vez, si las estrellas son eternas?
Desde la perspectiva humana parece que sí, que son imperecederas pero en el universo "todo" lleva su ritmo y las estrellas, como todo los demás astros, nacen...,evolucionan...y mueren.
En este artículo vamos a relatar la vida del Sol, desde su nacimiento hasta su muerte, de la forma más simple posible.

Para entender el proceso evolutivo del Sol hay varias ideas básicas que debemos interiorizar.
1) La evolución y muerte de las estrellas depende siempre de la masa (o cantidad de materia) que tienen cuando nacen. Esto quiere decir que existen estrellas de muy diferentes tamaños y masas.
2) La unidad con la que se mide la masa de las estrellas es la M.S. o masas    solares, esto quiere decir que si una estrella tiene 3 M.S. es tres veces más  más masiva que nuestro Sol y si tiene 0.5 M.S. tiene la mitad de masa que  nuestro Sol.
3) Cuanto más masiva es una estrella, menos tiempo dura. Las estrellas  más viejas son las que nacieron con menos masa.

Los elementos primigenios en el universo fueron sobre todo el hidrógeno y en menor medida el helio.
Las primeras estrellas, las llamadas de "primera generación" , se formaron de estos dos elementos, pero después cuando murieron expulsaron al espacio algunos materiales que se habían formado, en su núcleo, durante su evolución.

Más tarde nacieron otras estrellas formadas, también, con hidrógeno, helio y el resto de materiales procedente de las estrellas de "primera generación".
Son las estrellas de "segunda generación".

El Sol es una estrella de "segunda generación".
¿Cómo lo sabemos?
La Tierra y los demás planetas de nuestro sistema solar se formaron a partir de los materiales excedentes del Sol. Entre estos materiales existen algunos como "el oro" que sólo pueden formase en el centro de una estrella durante el proceso de fusión nuclear.

Las estrellas "nacen" a partir de nubes de hidrógeno (con algunos elementos más) que giran sobre sí mismas contrayéndose hasta lograr una temperatura mínima de un millón de grados kelvin en el centro.
Pero esa temperatura la genera la propia fuerza de gravedad de la estrella que a su vez viene condicionada por su masa.
La masa mínima para que se forme una estrella es de 0.08 MS o lo que es lo mismo, 80 veces la masa del gigantesco Júpiter.

Enana Blanca

La nube de hidrógeno que dio lugar al Sol, dada su masa (1 MS), generó la suficiente fuerza gravitatoria como para "encender" su núcleo, con una temperatura aproximada de 13.600 millones de grados y convertirla en la estrella que conocemos.
Eso pasó hace 4.500 millones de años. Y...¿Qué ha pasado en ella hasta ahora?

Pues que el Sol ha estado quemando hidrógeno, a razón de 564 millones de toneladas por segundo.
¿Te parece mucho? ¡Pues está a la mitad de su vida!
¿Y que va a pasar cuando se vaya agotando el hidrógeno?
Pues veras: todo ese hidrógeno que quema el Sol, se convierte en helio y se almacena en el centro de la estrella.
Pero...a medida que consume hidrógeno el Sol se va contrayendo y aumentando las temperatura de su núcleo.

Llega un momento en el que ese aumento de temperatura llega a los 100 millones de grados, calor suficiente para que se fusione el helio.
Ahora la situación es la siguiente: fusión de helio en el núcleo, el hidrógeno restante forma una capa alrededor del helio y se enciende de nuevo.
Es lo que se llana "fusión en capa".

Es en este punto cuando el Sol comenzará a convertirse en una gigante roja. 
A su vez el proceso de fusión del helio genera carbono pero el Sol no tiene la masa necesaria para que su gravedad provoque la temperatura necesaria para que se fusione el carbono.

Gigante Roja

Ya convertido en gigante roja el Sol aumentará su tamaño tragándose a Mercurio, Venus y la Tierra.
Pero esta situación es temporal, una vez que se consuma el helio habrá comenzado el principio del fin. Sin reacciones nucleares en el centro de la estrella, la gravedad gana la partida y el Sol se contraerá a un tamaño mil veces menor que el que tiene ahora y una densidad un millón de veces la actual.

Expulsará una buena cantidad de materia al espacio (nebulosa planetaria) y se convertirá en una enana blanca  que viene a ser algo así como un "rescoldo estelar"
Poco a poco el rescoldo se irá enfriando hasta convertirse en una enana negra. 

Al final de su vida, el Sol se convertirá en un gran pedrusco frío y negro que no se parecerá, en nada, a lo que hoy conocemos. Pero antes, mucho antes habrá puesto fin a la vida en la Tierra.
Pero...para entonces, seguramente y si no nos hemos aniquilado nosotros mismos, habremos colonizado otros mundos y podremos vivir en ellos.

EL SOBRE-CALENTAMIENTO DE LÍQUIDOS EXPLICADO MUY FÁCILMENTE

Entra en Internet, escribe "sobre-calentamiento de líquidos" y te pones "a rezar" porque te vas a encontrar con una "catarata" de fórmulas matemáticas y complicadas teorías que te va a costar mucho comprender.

La esencia de este blog es, precisamente, la de tratar de explicar "las ideas generales" de los enigmas o cuestiones obviando las complejidades.
Así que vamos con un ejemplo cotidiano para entender el "sobre-calentamiento de líquidos".

¿No te ha pasado nunca? Tu pones un recipiente con agua en el microondas durante un tiempo más que suficiente para que hierva.
Pero...¡Sorpresa!¡Eso no ocurre! 
No obstante, a continuación, y con el vaso de agua fuera del horno y situado encima de la mesa, introducimos una bolsita de té o una cucharilla en el agua y...
¡Sorpresa de nuevo!¡El agua hierve súbitamente sin que se haya producido ningún aporte de calor extra.

¿Qué ha ocurrido?
Pues, para empezar, que el agua, dentro del microondas, se ha calentado por encima de los 100° centígrados y no ha hervido.

Sí, el agua hierve a esa temperatura (a nivel del mar). 
A más altura necesita menos temperatura para hacerlo. 
La razón es que a nivel del mar, la presión atmosférica es máxima y según subimos en altura, baja porque esta no es otra cosa que "el peso del aire" que tenemos sobre nuestras cabezas.

Esto quiere decir que para que el agua hierva tiene, obligatoriamente, que vencer la presión atmosférica o lo que es lo mismo, el peso de la capa de aire que tiene encima. 
¿Sabes como lo hace?
¿Te has fijado en las burbujas de aire que se forman a medida que se calienta el agua? Sí, esas que se adhieren a las paredes del recipiente. Pues esas son las responsables de que el agua hierva porque cuando se calientan empujan el agua hacia arriba con más fuerza de lo que la presión atmosférica empuja hacia abajo.
En otras palabras, si no hay burbujas de aire pegadas en el interior del recipiente, el líquido no hierve ¡Imposible!

Bien, cuando calentamos el agua en una cocina de butano o en una vitrocerámica, las burbujas de aire "lo tienen fácil" para quedarse instaladas en el fondo del recipiente porque el calor llega a él precisamente por abajo, pero...en el horno microondas el asunto cambia.

En es tipo de aparatos el calor parte desde el centro del horno y las burbujas tienen que adherirse, obligatoriamente en las paredes.
Si el recipiente tiene las paredes muy lisas esto resulta imposible. Sí que se forman burbujas con el calor pero "no encuentran donde engancharse" y escapan por la parte superior del recipiente. 

Sacamos el líquido del horno con una temperatura muy superior a los 100° centígrados sin haber hervido y formando burbujas que se escapan porque no tienen donde agarrarse y en ese momento introducimos la cucharilla o la bolsa de té.
Y...¡Las burbujas ya tienen donde afianzarse! Y es, también, ese precisamente ese momento en el que nuestro agua hierve.
Hemos logrado, sin querer, el sobre-calentamiento de líquidos. Interesante ¿no?

Un consejo, ten mucho cuidado con este efecto, más de uno se ha abrasado la mano y aún no ha comprendido cómo ha sido.