La Física en los celulares.

Un teléfono celular es un radio, uno muy sofisticado. La principal diferencia con otros aparatos de comunicación móviles, como los radios o los walkie-talkies, es que utiliza un sistema dúplex, o sea que, en vez de una sola frecuencia para comunicarse (con lo cual sólo puede hablar una persona a la vez), el celular utiliza dos frecuencias, gracias a lo cual se puede escuchar y hablar a la vez. A su vez estas transmisiones de radio son de doble sentido entre los teléfonos móviles y las estaciones de base cercanas.

El hecho de que las comunicaciones entre móviles se generan a bajas potencias, el teléfono móvil debe encontrarse cerca de una estación base para captar correctamente la señal. Por ello, para comunicaciones entre teléfonos móviles que abarquen un área geográfica grande, debe existir una red con muchas estaciones base y que cada una de ellas pueda ofrecer cobertura de radio sobre un área geográfica pequeña llamada celda. La cobertura de cada celda debe comunicarse parcialmente a su vecina para asegurar que no haya ninguna interrupción en la comunicación. Cada celda generalmente tiene un tamaño de 26 kilómetros cuadrados. Las celdas son normalmente diseñadas como hexágonos (figuras de seis lados), en una gran rejilla de hexágonos. Cada celda tiene una estación base que consiste de una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio.

Cada estación base sólo puede soportar un número relativamente pequeño de llamadas al mismo tiempo. Por lo tanto, a medida que aumenta el número de personas que utilizan la red, el número de estaciones base tiene que aumentar para satisfacer el incremento de la demanda de llamadas.

¿Y cómo se comunican las estaciones base entre sí? Pues de muy diversas maneras, de igual forma que las centrales de una red de telefonía convencional. Mediante cables, radioenlaces, satélites... da igual. Lo importante es que la transmisión de radio que cualquiera podría interceptar sólo se puede captar en un radio muy limitado de la estación base.

¿Son seguros los teléfonos móviles?

De acuerdo con la opinión generalizada de las Autoridades Científicas, no hay evidencia de que el uso de teléfonos móviles pueda causar efectos nocivos para la salud. Algunos estudios sugieren que las emisiones radioeléctricas de los teléfonos móviles podrían causar sutiles cambios fisiológico, fundamentales un incremente de la temperatura corporal que no entrañan riesgo para la salud 

¿Son dañinos los teléfonos celulares para el organismo?

los estudios comprobaron que si se tiene el celular pegado a la oreja durante mucho tiempo (creo que más de 10 minutos y repetidas veces) eso calienta el tejido celular que es la causa de la mutación del ADN y la formación del cáncer las distancias de seguridad son 2.5 centímetros de separación del teléfono con el cuerpo para seguridad y al menos 30 centímetros para que la radiación no afecte la primer medida sería recomendable si se tiene el celular ensima, y la segunda distancia de 30 centímetros por ejemplo si estas durmiendo lo dejes alejado para que no estés expuesto mucho tiempo.

La Física en los tornados.

Los tornados, como los ciclones tropicales, están formados por violentos vientos que se mueven alrededor de un centro de presiones extremadamente bajas. Pero el extremos "aspirador" de un tornado rara vez supera los 300m de diámetro, y puede ser muy pequeño, incluso de 20 m. Por eso, a diferencia de los ciclones tropicales, los tornados barren una pequeñísima faja de terreno. Sólo se dan tierra adentro y duran unos 8 minutos.

La causa del tornado es el choque de una masa de aire caliente y húmedo con otra masa de aire frío y seco. Cuando el aire caliente empieza a ascender y el aire frío a bajar, se produce un movimiento helicoidal hacia arriba y rápidamente se forma un embudo muy estrecho de aire que gira a una velocidad de unos 650 km/h e incluso más. En el interior de la columna ascendente la condensación es rápida, de manera que a distancia del tornado se parece a un largo tubo de nube. Cuando la punta del embudo, moviéndose en zigzag por la comarca a una velocidad de 40-60 km/h barre el suelo, ocasiona grandes estragos. Los tornados pueden arrancar árboles de cuajo, derribar casas y arrasar los cultivos; incluso puentes de acero han sido separados de sus cimientos.

Los tornados se producen en muchas partes del mundo, pero suelen ser muy corrientes en primavera y principios de verano en la cuenc del Misouri-Mississippi (al sur de los Estados Unidos) donde se les conoce con el nombre de "twisters". Los torbellinos de superficie semejantes que se forman sobre mares o lagos reciben el nombre de trombas; se desplazan casi a la misma velocidad que los tornados, pero rara vez son tan violentos como éstos.

Referencias: http://robin-fisicayquimica.blogspot.mx/2008/02/tornados.html

Teoría de cuerdas.

La teoría de cuerdas pretende convertirse en la gran teoría del todo. Hoy, es la teoría que ofrece mayores expectativas de unificar las cuatro grandes fuerzas de la Naturaleza: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y gravedad. Lo que equivale a unificar física cuántica y relatividad. Retoma la tarea que Einstein dejó inacabada.

La teoría de cuerdas surgió a finales de los 60. Era una teoría extravagante, que sólo llamó la atención de unos pocos y nunca se tomó en serio. Pero desde mediados de los 80 hasta hoy, se ha hecho cada vez más popular. El modelo estándar, que domina la física actual, sigue planteando muchos interrogantes y algunas contradicciones. La teoría de cuerdas parece dar respuestas. El problema es que, con los medios de que disponemos, es imposible de comprobar. Esto hace que muchos científicos la rechazen, por considerarla una teoría filosófica más que física. En el mundo científico, tiene tantos defensores como detractores.

Existen diversas teorías sobre la naturaleza y funcionamiento del Cosmos. Pero todas suponen que las partes más pequeñas e indivisibles de la materia son pequeñas bolitas que se combinan para formar todo lo que existe. Como un juego infantil de bloques de construcción. Son las partículas elementales, los electrones y los quarks.

La teoría de cuerdas rompe con esta idea. Presupone que las partes más pequeñas son filamentos de energía. Una especie de cuerdas que vibran. Cada tipo de vibración produce un tipo u otro de partícula, con cualidades distintas. Igual que las vibraciones de las cuerdas de un violín producen distintas notas. Las cuerdas serían muchísimo más pequeñas que un quark, por eso no podemos verlas. Aunque sí pueden deducirse matemáticamente.

La teoría de cuerdas tiene distintas versiones. Una de ellas, la teoría M, cree que una especial vibración de cuerdas daría lugar a una partícula llamada gravitón, que sería la responsable de la gravedad. De esta forma unificaría la gravedad, algo que hasta ahora no ha logrado el modelo estándar.

Las cuerdas más grandes formarían una especie de membranas circulares o branas. Cada membrana sería un universo. El choque entre dos branas produciría un nuevo Big Bang y un nuevo universo. El nuestro sería sólo uno entre muchos. No habría comienzo ni final, sino ciclos entre un big bang y el siguiente.

La teoría defiende la existencia de diez dimensiones espaciales y una temporal. Esas dimensiones estarían en las propias cuerdas, y por eso no las vemos. Por ahora, no hay pruebas de que la teoría de cuerdas sea correcta ni de que no lo sea. Arthur Eddington decía que el mundo no sólo es más extraño de lo que imaginamos, sino incluso más extraño de lo que podemos llegar a imaginar.

Referencias:http://www.astromia.com/astronomia/teoriacuerdas.htm

¿Cómo funciona una bomba atómica?.

Sea cual fuere el sistema de funcionamiento de una bomba nuclear (fusión o fisión), una cantidad de masa se convierte en energía, la potencia sólo depende de la capacidad de la ingeniería para convertir más masa antes de que la reacción disperse la moléculas; en teoría la potencia es, por tanto, ilimitada. 

Una bomba nuclear consiste básicamente en una esfera hueca de plutonio que no es lo suficientemente densa como para producir una reacción en cadena. En su interior se encuentra un mecanismo iniciador de neutrones, y el exterior se encuentra revestido de un material explosivo. 

Para iniciar la explosión se disparan los detonadores que hacen que el material explosivo estalle de la manera lo más regular posible para que envíe una onda de choque esférica hacia el plutonio. Cuando ésta impacta contra él lo comprime y reduce su volumen empujándolo hacia el centro de la esfera hasta que alcanza una densidad suficiente (supercrítica) y se dispara el iniciador de neutrones para comenzar la reacción en cadena que da lugar a la explosión nuclear. 

Las bombas termonucleares, de fusión o H, necesitan de una gran temperatura para que se puedan unir los núcleos, esto se consigue en el interior de una explosión de fisión, que es el comienzo de toda bomba H. 

Una vez acabada la reacción de fusión nos encontraremos con una esfera expandida con una temperatura de millones de grados en la que pululan los productos de la fusión (litio e isótopos del hidrógeno). Tal es su velocidad que pueden fundirse unos con otros dando lugar a la reacción de fusión. Esta reacción genera más energía que la anterior y libera gran cantidad de partículas nucleares, pero no es una reacción en cadena, ya que el propio calor que genera hace que las partículas se separen y se expandan en forma de una esfera de plasma con una temperatura que tan sólo experimenta el universo de manera natural en muy raras ocasiones (en forma de supernova). Pero antes de que la reacción se extinga, los neutrones generados por las detonaciones anteriores provocan de nuevo una reacción de fusión sobre una camisa de U-238, pero esta vez mucho mayor que las anteriores. La potencia de una bomba termonuclear carece de límite; una bomba como la de Hiroshima de 12,5 kilotones (un kilotón equivale a 1.000 toneladas de TNT) se considera dentro de los arsenales modernos como pequeña, siendo las de un megatón las "standard". En la URSS llegaron a detonar una de 60 megatones. Un submarino norteamericano Trident posee el poder destructivo equivalente a 25 veces el de toda la Segunda Guerra Mundial.

Referencias: http://nuclear.5dim.es/prac.htm

La geometría del sonido.

Hoy vamos a hablar de un efecto acústico muy bonito: Las figuras de Chladni. No es nada de otro mundo, estoy casi seguro que ya las conocen. Son las figuras que se forman cuando ponen arena o sal en una placa metálica que hacen vibrar.

Qué ocurre? En realidad es muy fácil de entender. Como seguramente habrán notado, lo que hacen es excitar la placa metálica con distintas frecuencias. Cuando ustedes hacen vibrar la placa a cierta frecuencia, empiezan a viajar ondas a través de ella. Cuando estas ondas llegan al final de la placa rebotan y se suman con las ondas que vienen del centro. Esto provoca lo que se conoce como “onda estacionaria” es decir, es una onda que no “viaja”, y solo hace sus perturbaciones en ciertos puntos. Lo que hace la sal, (arena o cualquier cosa granular fina que le pongan), es irse a los puntos donde hay menos movimiento, que se conocen como líneas nodales.

Una onda estacionaria

Así que dependiendo forma de la placa o de la frecuencia con la que la pongan a vibrar, obtendrán distintas figuras geométricas.

¿Verdad que está muy padre? Este efecto fue descubierto por Ernst Florens Friedrich Chladni (1756-1827), para muchos considerado como el padre de la acústica.

Chladni fue el primero en investigar que ocurría al hacer vibrar placas metálicas. Obviamente en su tiempo no existían equipos electrónicos para hacer vibrar las placas como en el video, así que él las estimulaba usando un arco de violín. Sin duda Chladni quedó fascinado al ver como se acomodaba la arena en las líneas nodales, pues en su libro incluyó cientos de dibujos en diferentes modos de excitación para distintas figuras, como triángulos, círculos, cuadrados e incluso elipses.

Referencias: https://imperiodelaciencia.wordpress.com/2011/11/17/la-geometria-del-sonido/

¿Qué es un fractal?.

                                                Historia

La expresión fractal viene del latín fractus, que significa fracturado, roto, irregular. La expresión y el concepto se atribuyen al matemático Benoit B. Mandelbrot, y aparecen como tal a finales de la década de los setenta y principios de los ochenta (Mandelbrot, 1977 y 1982). Anteriormente, los matemáticos Cantor y Peano, entre otros, definen objetos catalogables dentro de esta categoría, pero no son reconocidos como tales.
    

                                                                  Características

Si un objeto fractal lo aumentamos, los elementos que aparecen vuelven a tener el mismo aspecto independientemente de cual sea la escala que utilizamos, y formando parte, como en un mosaico de los elementos mayores. Es decir estos elementos tienen una estructura geométrica recursiva. Si observamos dos fotografías de un objeto fractal con escalas diferentes (una en metros y otra en milímetros, por ejemplo) sin nada que sirva de referencia para ver cual es el tamaño, resultaría difícil decir cual es de las ampliaciones es mayor o si son distintas. Los fractales desde su formulación tuvieron una práctica de servir como modelos para explicar la naturaleza. Fue el propio Benoit Mandelbrot quién tuvo el mérito de intuir la potencia de los fractales para construir modelos que explicasen la realidad, desde un inicio Mandelbrot, se dedicó al problema de medir la costa de Gran Bretaña usándolo.

Familias de fractales: el conjunto de Mandelbrot

La familia de conjuntos de Julia , asociadas a la reiteración de funciones de la forma  presenta conjuntos de una variedad sorprendente.

Dicha familia tendrá especial relevancia al quedar parametrizada en un mapa de fractales, popularizado en los años 1980. llamado conjunto de Mandelbort . Este conjunto M representa un mapa en que cada pixel, correspondiente a un valor del parámetro , se colorea de modo que refleje una propiedad básica del conjunto de Julia asociado a . En concreto,  si el conjunto de Julia asociado a  es conexo.

Iterando funciones de forma alternativa se generan los fractales oscilantes.

El método de Mandelbrot: diferentes fractales iterando potencias de

A continuación se muestra una serie de fractales de las diferentes potencias de Z = Z^m + C , según el método de Mandelbrot. Todos los puntos del plano complejo C=(Cx,iCy) son iterados por adición a la función correspondiente. Todas las iteraciones parten de los puntos x=0 iy=0. Cuando la iteración converge se colorea de amarillo pálido. La divergencia a infinito es coloreada mediante un patrón cromático desde el negro al azul. El fractal derivado de la función Z = Z² + C se denomina conjunto de Mandelbort.

Ejemplos de fractales del tipo Mandelbrot Z = Z^m + 

Referencias: http://www.ub.edu/matefest_infofest2011/triptics/fractal.pdf

La serie de Fibonacci.

Se trata de una sucesión muy simple, en la que cada término es la suma de los dos anteriores. La sucesión comienza por el número 1, y continua con 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584…, ya que 1 = 0+1; 2=1+1; 3= 1+2; 5=2+3; 8=3+5; 13=5+8=; 21=8+13… etc. Los números de Fibonacci, otro de los nombres que recibe este grupo de  valores, poseen varias propiedades interesantes. Quizás una de las más curiosas, es que el cociente de dos números consecutivos de la serie se aproxima a la denominada “razón dorada”, “sección áurea” o “divina proporción”. Este número, descubierto por los renacentistas, tiene un valor de (1+ raíz de 5)/2 = 1.61803…, y se lo nombra con la letra griega Phi. La sucesión formada por los cocientes (resultados de la división) de números de Fibonacci consecutivos converge, rápidamente, hacia el número áureo. Los griegos y renacentistas estaban fascinados con este número, ya que lo consideraban el ideal de la belleza. Un objeto que tuviese una proporción (por ejemplo, entre el alto y el ancho) que se ajustase a la  sección áurea era estéticamente más agradable que uno que no lo hiciese.

Las margaritas también obedecen a esta secuencia, y acomodan sus semillas en forma de 21 y 34 espirales. Las piñas, prácticamente cualquier variedad que encuentres, también presentan  un número de espirales que coincide con dos términos de la sucesión de los números de Fibonacci, por lo general 8 y 13  o 5 y 8. Cuando uno comienza a bucear un poco en la forma en que los vegetales crecen o acomodan sus semillas, pareciera que se han programado en sus Códigos genéticos los términos de la sucesión de Fibonacci. Sin embargo, solo se trata de los resultados de la evolución, una cuestión meramente práctica que coincide con los números de Leonardo.

Referencias: http://www.neoteo.com/la-sucesion-de-fibonacci-en-la-naturaleza/