Cañón de vórtice Agosto 10, 2009
Posted by fcarrasco in Curiosidades, Termodinámica, física.Tags: armamento, física, vórtice
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En un programa de la BBC, parecido a los Cazadores de Mitos del Discovery Channel, se podía ver recientemente un cañón vortex en acción. Un cañón de vórtice debe su poder destructor a la perturbación que provoca en el aire. En este caso, el arma no es muy potente, pero es interesante verla en funcionamiento. Como curiosidad, decir que el ejército nazi intentó, sin éxito, producir armamento basado en los mismos principios físicos que este cañón.
La iglesia vs. la ciencia. Round x. Fight! Abril 20, 2009
Posted by zevita in Humor, Termodinámica.Tags: física, Humor, Termodinámica
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Que la iglesia tiene carencia de conocimientos científicos no es nada nuevo y no hay que ir muy lejos para ver las burradas que son capaces de soltar (véanse estas declaraciones). Pues bien ahora también van a tener problemas con la termodinámica que es capaz de desmantelar la creación del mundo en 6 días con unos simples órdenes de magnitud…Todo esto viene explicado en el idioma de la reina Madre y con muchos detalles aquí pero para los que no se quieran complicar os dejo un resumen robado del genial blog Ecos del Futuro y así de paso cuando la inquisición se entere les podremos echar la culpa a ellos 
Bueno pues al tema…” Eric Chaisson definió la vida como “una estructura espacio-temporal coherente y abierta mantenida lejos del equilibrio por la energía que fluye por ella”. La Tierra no es un sistema cerrado y hay un flujo de energía que proviene del Sol. Lo que hace el artículo arriba mencionado es calcular exactamente si el aumento de entropía debido al flujo de energía solar es suficiente para compensar la disminución de entropía producida durante la evolución de la biosfera.
La Tierra recibe del orden de 1017 W del Sol. A una temperatura media de 300 K, implica una variación temporal de entropía de 3·1014 W/K
La masa de la biosfera se estima en torno a 1015 kg, lo que equivale groso modo a unas 1040 moléculas.
Ahora viene el modelo interesante –y sencillo–. Supongamos que toda la biosfera proviene de la organización de un gas ideal –en este caso esas 1040 moléculas esparcidas uniformemente por toda la atmósfera de una Tierra prebiótica–. Eso supone un caso extremo y nos da un límite superior a la variación de entropía creada por la formación de la biosfera. En orden de magnitud, la entropía de un gas ideal es básicamente el número de moléculas veces la constante de Boltzmann, es decir unos 1017 J/K en este caso.
El flujo solar necesario para compensar esa variación de entropía harían necesarios unos 1017/1014 o unos 1000 segundos. No demasiado tiempo comparados con los miles de millones de años de evolución de la biosfera.
Y la ironía de todo esto está en que la escala temporal obtenida sí que podría poner en serias dudas la posibilidad de una creación en seis días –al fin y al cabo los cálculos anteriores son sólo aproximados dentro de unos pocos órdenes de magnitud–. Sí, sí. La interpretación literal de la creación podría ser incompatible con la segunda ley. ¡La termodinámica es cosa del demonio! “
Nanotecnología Marzo 31, 2009
Posted by fcarrasco in Bioingeniería, Ingeniería.Tags: Bioingeniería, física, materiales, nanotecnología, Química
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La palabra “nanotecnología” fue usada por primera vez en Japón, en 1974, por Norio Tanigushui, investigador de la Universidad de Tokio, para describir construcciones y procesos a escala microscópica. El término se hizo popular en la primera mitad de los años 80 gracias a Eric K. Drexler (Director del Foresight Institute of Technology), cuando introdujo la noción de “máquinas y fabricación moleculares”. Pero fue el físico Richard Feynman (ganador del Premio Nobel en 1959) el primer científico que anunció la idea de que el hombre tendría en breve la habilidad para transformar la materia a nivel atómico. En una conferencia visionaria que se ha hecho famosa, dada en diciembre de 1959 ante la American Physical Society, Feynman aseguró que algún día sería posible almacenar el contenido total de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un pin, escribiendo pequeñas letras con átomos reorganizados en su superficie.
Esta visión pudo no haberse hecho realidad de no ser por la invención del microscopio de efecto túnel en 1981 por Gerd Bining y Heinrich Roher en los laboratorios de IBM en Zurich. Este microscopio hizo posible visualizar los átomos y desplazarlos para crear diferentes estructuras, de tal forma que se les dotase de propiedades y funciones que no poseen naturalmente. Le siguieron otros avances científicos, como los presentados por el profesor Lehn, ganador del Premio Nobel de Química del año 87, por su trabajo en el auto ensamblaje químico, las moléculas huesped-anfitrión y el reconocimiento molecular. Estas investigaciones se convirtieron en el origen de numerosas aplicaciones en un nuevo campo del conocimiento a medio camino entre la química, la biología y la ingeniería. En 1991, 
S.Jyima, del laboratorio japonés de la empresa NEC descubrió los nanotubos de carbono con una nueva forma estructural cuyas propiedades físicas no podían ser extrapoladas desde el comportamiento de modelos materiales macroscópicos.
Estas propiedades están siendo todavía estudiadas, aunque los nanotubos tienen ya multitud de aplicaciones: nanoelectrónica, encasulamiento de plasma, almacenaje de hidrógeno, capacitores, etc. Las investigaciones en microelectrónica y en biología molecular apuntan hacia la nanotecnología, la cual constituye una mezcla de conocimento multidisciplinar en química, física, ingeniería, informática y ciencias de la salud.
Efecto Magnus Marzo 18, 2009
Posted by fcarrasco in Ingeniería, Ingeniería de fluidos.Tags: física, Fluidos
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El efecto Magnus explica por qué el movimiento de giro de un sólido determina su trayectoria en el seno de un fluido. Supongamos que golpeamos una pelota de tal forma que provocamos que se desplace en el aire, pero a la vez que rota sobre sí misma. En consecuencia, el aire se desplaza con respecto al centro de masas del esférico:
A causa del conocido como efecto Venturi, la presión del aire será menor en aquellos puntos donde la velocidad del fluido es mayor y viceversa. En consecuencia, en el ejemplo de nuestro dibujo, debido a que la velocidad del aire es mayor en la parte inferior de la pelota por su giro sobre sí misma, la presión en esa zona será menor que en la parte superior, por lo que el esférico experimentará una fuerza dirigida hacia abajo que hará que alcance el suelo antes de lo que lo haría si no se diese el efecto Magnus:
De la misma forma, si el balón girase sobre el eje vertical que pasa por su centro, podría desviarse a la derecha o a la izquierda, dependiendo del sentido del giro. Viendo un golpe liftado en un partido de tenis, un saque de voleibol o el lanzamiento de una falta por parte de un jugador de fútbol, podremos observar las consecuencias que tiene el efecto Magnus sobre el juego:
Gravity fingers Diciembre 17, 2008
Posted by fcarrasco in Energía, Ingeniería.Tags: energías, física, Fluidos, MIT
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Investigadores del Massachusetts Institute of Technology han encontrado recientemente una solución elegante a un dfícil problema científico: por qué el agua no cala en el suelo de manera uniforme, sino que en su lugar da lugar a formas que parecen “dedos” de fluido. Los científicos llaman a estos arroyos “gravity fingers”, y la explicación de su formación tiene que ver con la tensión superficial. Conocer la manera de expresar matemáticamente este fenómeno tendrá una amplia repercusión en la resolución de ciertos problemas ingenieriles, como pueden ser la extracción de petróleo de los yacimientos y la prospección de carbón del subsuelo.
La solución supone tomar prestada la descripción matemática de otro problema similar, una solución simple y elegante que escapó de la atención de muchos investigadores que anteriormente intentaron describir el fenómeno.
Los coautores del estudio, Luis Cueto-Felgueroso y Rubén Juanes (ambos ingenieros por la universidad de La Coruña) pertenecientes al Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental del MIT descubrieron la solución mientras estudiaban cómo el agua desplaza al petróleo en los yacimientos, ya que habitualmente las petroleras utilizan este recurso para mejorar la extracción.
Según Cueto-Felgueroso, “los experimentos de laboratorio de infiltración de agua en un suelo homogéneo y seco, mostraban repetidamente la presencia de flujos principales con forma de dedos. Todavía, después de varias décadas, la comunidad científica había sido incapaz de explicar este fenómeno utilizando modelos matemáticos.”
La clave estuvo en percatarse de que los “gravity fingers” en el suelo se parecen al agua resbalando por el cristal de una ventana, un fenómeno plenamente explicable y para el que existe solución analítica. Antes de fluir hacia abajo, el agua debe acumular la energía suficiente como para superar la tensión que la mantiene en su sitio.
Después de una rigurosa comparación de los datos producidos por el nuevo modelo matemático (adaptado a partir del utilizado para describir el comportamiento del agua sobre un vidrio) con el fenómeno observado, se dieron cuenta de que habían encontrado la solución.
Vía MIT News
Software libre(I): freeCAD Diciembre 10, 2008
Posted by fcarrasco in Diseño, Ingeniería.Tags: CAD, física, máquinas, software libre
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Vía Hongkiat Blog
