Las ondas

¿Qué son las ondas?

La materia que nos rodea está formada por partículas de pequeño tamaño. En los sólidos, las partículas están más apretadas que en los líquidos o en los gases, pero en todos los casos el movimiento de una partícula puede transmitirse a las partículas vecinas. Es decir, si una partícula comienza a vibrar, puede transmitir esta vibración a la partícula que tiene al lado y hacer que esta comience a vibrar también.

Una onda es una perturbación que se propaga en el espacio y que se caracteriza por un transporte de energía, pero no de materia.

Cuando se propaga una onda, las partículas vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio, pero no se mueven con la onda. Por ejemplo, cuando se produce una onda en un estanque, las partículas del agua no se mueven lateralmente; simplemente suben y bajan a la vez que transmiten energía a las partículas vecinas.

Clasificación de las ondas

Las ondas se pueden clasificar en función de la dirección de vibración y en función del medio en que se propagan.

Ondas longitudinales y transversales

Atendiendo a la relación que existe entre la dirección de propagación de la onda y la del movimiento vibratorio de las partículas, las ondas se clasifican en longitudinales y transversales.

Las ondas transversales son aquellas en que las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.

Se representan mediante una línea ondulada formada por una sucesión de crestas y valles. Las microondas y las ondas de radio pertenecen a este tipo de ondas, al igual que las ondas sísmicas secundarias (ondas S) y las que se propagan en una cuerda o en la superficie del agua.

Ondas mecánicas y electromagnéticas

Las ondas también se pueden clasificar en función del medio por el que se propagan.

Tanto la luz como el sonido son fenómenos ondulatorios, pero mientras que el sonido necesita un medio material para propagarse (la propagación la transmiten las partículas del medio, que vibran), la luz puede propagarse en el vacío, porque en este caso no se necesita que vibren las partículas del medio.

Las ondas mecánicas son las que necesitan un medio material para su propagación.

Son ejemplos de ondas mecánicas las ondas sonoras y las generadas en la superficie del agua o en cuerdas y muelles.

Principio de Arquímedes

Este es el principio por el que es más conocido este gran sabio de la humanidad. La historia cuenta que siendo rey de Siracusa Hierón II, mando a un orfebre de la ciudad que le hiciera una corona. Para ello el rey le entregó al orfebre una determinada cantidad de oro. El orfebre realizó el encargo y entregó la corona, pero el rey, desconfiado, quiso asegurarse de que el orfebre realmente utilizó todo el oro que le entregó. Arquímedes ya era reconocido como un hombre de gran sabiduría, por lo que Hierón II le pidió que le resolviera este problema, es decir, saber si realmente se había utilizado toda la cantidad de oro para la elaboración de la
corona o si hubo algún engaño. No sabemos cuanto tiempo transcurrió desde el planteamiento del problema hasta su resolución, pero lo cierto es que mientras Arquímedes se tomaba un baño observó que cuando se introdujo en la bañera una determinada cantidad de agua se desbordó de la misma. La observación de este fenómeno le dio la solución el problema, y según cuentan las crónicas, fue tal su emoción que salió corriendo desnudo de los baños gritando ¡eureka! ¡eureka! es decir ¡lo encontré! ¡lo encontré! (del gr. εúρηκα, encontrar, hallar). Tomó entonces Arquímedes la corona confeccionada por el orfebre y una cantidad de oro exactamente igual a la utilizada para su fabricación. Por otra parte preparó dos recipientes exactamente iguales conteniendo la misma cantidad de agua hasta su borde e introdujo en uno la corona y en el otro el oro. Observó entonces que el agua que se derramaba del recipiente que contenía la corona era diferente que el del otro recipiente demostrando el fraude del orfebre, pues sustituyó parte del oro que el rey le dio por plata. La razón es hoy bien conocida, pues la densidad de ambos metales es diferente, y el volumen que ocupan es
diferente, pues el oro tiene una densidad de 19,3 g/cm3, mientras que la de la plata es de 10,5 g/cm3. Por esta razón se utilizó para determinar la proporción de los metales que componen algunas aleaciones, es decir para conocer su ley.
A partir de esta observación se establece el Principio del Empuje Hidrostático o Principio de Arquímedes que se enuncia del siguiente modo:

Todo cuerpo que se sumergeen un líquido experimenta un empuje de abajo hacia arriba gual al peso del volumen del líquido desalojado.
Este principio tiene una gran importancia práctica para la flotación y estabilidad de los buques, algo que ya planteó el propio Arquímedes con su tratado Sobre el equilibrio de los cuerpos flotantes; pero además se aplica a los globos aerostáticos y se utiliza para la corrección de las pesadas de precisión.

F&Q

Aqui os dejo unos videos

http://www.youtube.com/watch?v=nniD1qQyaKk&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=yZipfawZGAU&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=ifsqgucj_J4&feature=related

La ley de conservación de la masa de Lavoisier no es perfecta ( como lo expresan muchos libros y tratados) habiendo la única excepción de las reacciones nucleares, en las cuales, como en la fusión del hidrógeno la cual se resume en lo siguiente:

dos átomos de hidrógeno se unen y forman un átomo de helio mayor pero no con tanta masa como la suma de las masa de los dos átomos de hidrógeno lo que significa que la masa perdida se transforma en energía pura.

esto puede quedar explicado por la ecuación de Einstein E=mc² descubierta por Einstein en su Teoría de la Relatividad, establece la relación que existe entre masa y energía. En cualquier reacción nuclear esta ecuación determina la transformación de masa en energía. Durante una explosión nuclear y sin entrar detalle básicamente la masa del explosivo nuclear se transforma en energía. Por eso las explosiones nucleares son tan energéticas, porque unos pocos gramos de explosivo nuclear se transforman en muchísimos julios de energía, ya que el producto de la masa por la velocidad de la luz al cuadrado es multiplicar la masa por un factor muy grande, la velocidad de la luz al cuadrado; Einstein fue consciente de ello y afirmó que: "si hay una tercera guerra mundial, la cuarta sería con palos y piedras", y tenía razón, porque bastan unos pocos gramos de plutonio para devastar una ciudad...

Por otro lado la ecuación no solo explica la conversión de masa en energía, también la conversión de energía en masa, en efecto, eso es lo que ocurre en los aceleradores de partículas, se convierte energía en masa, por eso se necesitan grandes cantidades de energía para literalmente fabricar partículas que surgen de las colisiones de otras en los aceleradores de partículas como el CERN en Ginebra.

En resumen, esencialmente en las reacciones nucleares la materia se convierte en energía, y en los aceleradores de partículas la energía se convierte en materia, en ambos casos la conversión de la masa-energía queda explicada con E=mc². En cualquier caso, no hay que confundirlo con ningún estado de movimiento porque en la ecuación aparezca la velocidad de la luz, la ecuación es el resultado de una demostración matemática-física dentro de la Teoría de la Relatividad, lo único que se puede relacionar es el hecho de que cualquier objeto con masa que vaya incrementando su velocidad hacia la de la luz, verá incrementada su masa, porque su energía cinética se irá transformado en masa, en términos de E≈mc², eso explica porqué ningún objeto con masa puede alcanzar la velocidad de la luz, ya que su masa tendería a infinito, y sus dimensiones en la dirección del movimiento se contraerían a cero, y su tiempo dejaría de transcurrir; recíprocamente las partículas sin masa no pueden moverse a otra velocidad que no sea la de la luz y para ellas el tiempo no transcurre, no existe, por ejemplo los fotones.

Faraday

La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnetico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnetico y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contornoC y de están dadas por la regla de la mano derecha.

La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.

Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo.

En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:

V_ε

donde V_ε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.

Ejercicios de ajustes

Os dejo una pagina con ejercicios de ajustes: http://www.eis.uva.es/~qgintro/genera.php?tema=4&ejer=2

Materiales Invisibles

Un equipo internacional de investigación logró desarrollar un sistema sencillo de bajo costo para camuflar los objetos como si estuvieran cubiertos con una capa de invisibilidad. Por lo general, esto no puede hacerse para objetos macroscópicos y en luz visible, pero la colaboración logró eludir la limitación.

Inspirándose en la ciencia ficción y los libros de fantasía y películas, los expertos han estado tratando de producir capas de invisibilidad durante muchos años, pero el principal obstáculo en su camino fue la falta de disponibilidad de los materiales que podrían doblar la luz sin problemas, sin que un observador pueda darse cuenta.

Con el paso del tiempo, los científicos aprendieron a diseñar y construir "metamateriales" exóticos, materiales construidos para tener exactamente las propiedades químicas y físicas que se esperaban de ellos. Ellos también podrían doblar la luz alrededor de un objeto fácilmente, haciendo que parezca como si no estuviera realmente allí.

El único problema con los metamateriales – además de ser costosos y difícil de fabricar – es que los científicos sólo lograron hacerlos que trabajen en infrarrojo y en longitudes de onda de rayos x y a pequeñas escalas y nunca en los objetos macroscópicos y en luz visible.

Sin embargo, lograr el último objetivo es absolutamente crítico para el desarrollo de aplicaciones prácticas, y esto es precisamente lo que el grupo de investigación logró en su nuevo estudio.

Los investigadores, basados en la Alianza de Singapur-Massachusetts Institute of Technology (MIT) para el centro de investigación y tecnología (SMART), argumentan que ahora puede ocultar un objeto tan grande como un primoroso en longitudes de onda visibles, usando un sistema simple y de bajo costo.

Detalles del nuevo descubrimiento aparecen en la edición en línea más reciente de la revista científica a Physical Review Letters y también están esperando la publicación en el próximo número impreso de la misma revista.

En lugar de construir materiales en capas sintéticas, el equipo utilizó una forma cristalina de carbonato de calcio llamado calcita para producir el manto de invisibilidad. Este es el componente principal de las conchas marinas.

"Muy a menudo, la solución obvia está allí esperando", dice George Barbastathis, el coautor del papel y profesor de ingeniería mecánica en MIT. La fundación de investigación nacional de Singapur (NRF) y el Instituto Nacional de Salud (NIH) de los EEUU financiaron por esta investigación.

"La ocultación ha inspirado en la investigación sobre metamateriales, pero, irónicamente, estos dispositivos de invisibilidad son casi 'caseras'", explica el Presidente de la Universidad de St. Andrews en física teórica Ulf Leonhardt.

"En vez de metamateriales ópticos sofisticados que son difíciles de hacer y tienen muchos problemas propios, utilizan cristales de calcita simples", añade el experto, quien no participó en la investigación.

En los experimentos realizados por el equipo de SMART, una cuña de metal fue colocada en un espejo plano y horizontal y, a continuación, una capa de cristales de calcita se colocó por encima de ello. La capa se compone de dos piezas con orientaciones de cristal opuestas, que están pegadas.

Cuando la luz visible brilló en la construcción y la estructura es vista desde una distancia y dirección determinada, la cuña de metal (o cualquier otro objeto) desaparece completamente, como si nunca estuviera allí.

Noticia insertada de http://news.softpedia.com/es/Un-metamaterial-barato-forma-manto-de-invisibilidad-180510.html

Alberto 3ºB

La estructura del ADN

Muchos científicos se interesaron en descifrar la estructura del ADN, entre ellos, Francis Crick, James Watson, Rosalind Franklin, y Maurice Wilkins.

Watson y Crick ( laboratorio Cavendish, Cambridge, Inglaterra) integraron todos los datos disponibles en un intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN. Franklin tomó fotomicrografías de difracción de rayos X de cristales de ADN, que fueron la pieza clave del rompecabezas. Los datos que se conocían por ese tiempo eran :

1) que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada.

2) los datos de las bases proporcionados por Chargaff (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie).

3) los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins (King's College de Londres).

4) los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas ( forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.

El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol). Las hebras que la conforman son complementarias (deducción realizada por Watson y Crick a partir de los datos de Chargaff, A se aparea con T y C con G, el apareamiento se mantiene debido a la acción de los puentes hidrogeno entre ambas bases). Tome nota que una purina con doble anillo siempre se aparea con una pirimidina con un solo anillo en su molécula.

El genoma del orangután es tres veces más estable que el humano.

Desde que la mayoría de las variedades de primates comenzaron a diferenciarse unas de otras hace unos siete millones de años,el material genético de los orangutanes ha variado a un ritmo mucho más lento que el de los humanos. En concreto,la tasa de cambio del orangután en un tercio respecto a la humana.
La investigación se a llevado a cabo gracias a la secuenciación del ADN de un ejemplar femenino de un orangután de Sumatra llamado Susie.Los resultados revelan que la escisión de esta especie del resto de los primates "tuvo lugar antes de que estos experimentaran una explisión de cambios estructurales que dieron lugar a nuevos genes",explica uno de los autores del trabajo.
Por ello,el material genético de esta especie se ha mantenido mucho más estable a lo largo de la historia que el de los humanos y el de los chimpancés.No obstante el material genético comparable entre esta especie y el hombre es similar en un 97%.Según un investigador "Mientras que la relación de parentesco entre nosotros y los chimpancés podría asemejarse con la de los primos cercanos,los orangutanes serían nuestros primos lejanos."
En concreto,la separación de éstos de la rama del resto de los primates se fecha alrededor de hace 12 millones de años,mientras que la escisión del gorila y del ser humano data de hace unos 6 millones de años.

LA LEY DE COULOMB

La ley de Coulomb puede expresarse de la siguiente manera:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

El desarrolló de Coulomb fue el siguiente:

Desarrolló un instrumento que consistía en una barra que colgaba de una fibra capaz de torcerse. Si la barra giraba, la fibra la hacía regresar a su posición original, conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra.

Estas mediciones permitieron determinar que:

• La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor.

• Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²)
  

Por tanto si hacemos una igualdad: