Masa que rueda por un plano inclinado con rodamientos, ejemplo del uso de videos en una clase

Me tope con este interesante video sobre mecánica, ideal para cualquier curso o fin de semana con apetito a ciencia:

En este momento, estoy pensando en los instructores de física, que cómo yo usan videos para complementar sus cursos. Este video es útil para ilustrar conceptos de descomposición de fuerzas, conservación de ímpetu, tercera ley de Newton.

Sin embargo, se requiere un compromiso instructor/estudiante con una actividad que involucre activamente el proceso. Es insuficiente que los estudiantes vean el video, también deben confrontar sus ideas previas con lo visto en el video, y deben llegar a una nueva conclusión de tal proceso. Ahora, esta es la actividad básica que te sugiero:

Instrucciones del ejercicio:

1) Mira el video hasta el segundo 11. Responde esta pregunta: ¿Cuál es la diferencia entre el movimiento de un cilindro rodando en una rampa con rodamientos y un rampa fija en la base?

Platícalo con tus compañeros e instructor.

2) Mira de nuevo el video y detenlo en el segundo 45. Trata de explicar nuevamente el efecto que viste en el video entre la rampa con rodamientos y la masa deslizante.

Ahora, contesta las siguientes preguntas.

a) Si la rampa se deslizara, sin giros, una masa. ¿cambiaria el efecto en la rampa?

b) Cuando es más evidente el efecto: en una rampa casi vertical, o en una rampa casi horizontal (Piensa en la desconposicion de fuerzas y en la fuerza normal a la superficie)

c) ¿En que puntos de estos cuerpos se presenta fricción?, de presentarse, ¿es fricción estática o cinética?

d) Desde el punto de vista de conservación del ímpetu, ¿ha dónde se desplazó el centro de masa del sistema rampa-masa que cae?

Efectivamente, los videos pueden ser un detonador de preguntas, una inspiración para hacer nuevos experimentos o ejercicios teóricos; pero también ser parte de una actividad completa y bien estructurada en mecánica u otro tópico científico.

¿Dinos como usas tu los videos para mejorar tus clases?

¿Tienes un ejemplo para compartir? Nos gustaría ver tus activiadades :)

¡Felices experimentos!

Con huevos y un jalón se puede demostrar la ley de inercia (3 videos)

Hacer demostraciones científicas en vivo siempre es un riesgo, a veces, innecesario. Por varios factores, el desarrollo de la demostración sale mal, invadiendo al expositor un sentimiento de frustración y al auditorio de disolución o mofa. Por lo cual los videos de Internet pueden ser de gran ayuda para mostrar el punto importante en una clase o plática pública, con menos riesgo.

Este es el caso de de estas tres bien montadas demostraciones de inercia con huevos. Mi favorito es el primero, pues se usa el golpe de una escoba para hacer la demostración

¿Por que pasa el efecto?

Inercia es la resistencia de los cuerpos a cambiar su estado de movimiento. Es decir, los cuerpos estáticos o en movimiento rectilinio uniforme tienen a mantenerse así. Hasta que una fuerza los obliga a cambiar de velocidad. Cuando la base se mueve muy rápido, la fuerza que actúa sobre los huevos no alcanza a moverlos de la posición horizontal.

Anteriormente, hemos mostrado un truco de inercia con en mesas con la vajilla y hasta las flores. Esta variante me gusta más, pues tiene un riesgo implícito y alto cuando los huevos se caen, que afortunadamente pierden lentamente su aceleración al hundirse en el agua.

Preguntas para pensar
1) ¿Qué variación le harías tu a esta demostración para mostrarla en el salón de clases?
2) ¿Qué fuerza es la que puede hacer que se muevan los huevos en la dirección horizontal? 

¿Cómo puede funcionar un triciclo de ruedas CUADRADAS? Video

Es un hecho bien documentado, En TODOS los Departamentos de Física les gustan los experimentos chiflados (y divertidos). Así, estos chicos de Texas nos muestran que necesitan un camino con el perfil de catenarias invertidas para que puedan dar un paseíto con su triciclo de ruedas cuadradas.

Sí, esta clase de vehículos puede ser ideal para caminos llenos de baches y topes, así como los de mi ciudad XD

Bueeeno en realidad el hipérbole coseno, perdón, catenaria, debe contar con una longitud de arco igual a uno de los lados del cuadrado. De otro modo, el triciclo no funciona. Así, que los viajes tranquilos sólo los puedes hacer en este camino especial, no en cualquier lado ;)

Entonces, ingenieros civiles, de este modo le sumamos otra propiedad o aplicación interesante a la catenaria. Y me retiro, pues ya es hora de que comience mi meditación Zinc... digo Zen OOommmm (-_-)

¿Por qué un triciclo? Acaso una bicicleta es más difícil/peligrosa de manejar en este experimento.

Por cierto, esta entrada participa en el Carnaval de las Matematicas (feb/2012), alojado en esta ocasión en el blog "Scientia potentia est".

Preguntas para pensar 
1) ¿Cómo seria el camino para que pueda funcionar una bicicleta de ruedas triangulares isósceles? 
2) ¿Qué otras propiedades físicas tiene la catenaria? Menciona dos más.

Sin gravedad, ¿Pueden los gatos caer en sus 4 patas? (Videos)

Estos videos nos muestran como los gatitos se pueden adaptar a la falta de gravedad. Pero como no identifican el "arriba de abajo", pues se ven un poco desconcertados.

En condiciones de gravedad, los gatitos son excelentes equilibristas porque tienen una espina dorsal flexible, como bien lo muestran videos y fotografias de las acrobacias de los gatos el aire.

Al principio estos videos se consideraban parte de los experimentos del comportamiento de animales y humanos en condiciones de baja gravedad. Los videos documentaban cómo podía ser la vida en una nave espacial. Ahora, los videos de animales en caída libre parecen un divertimento... que seguramente a PETA le desagrada :_(

Preguntas para pensar
1) ¿Vivir en el espacio nos puede causar enfermedades?
2)  ¿Qué otros animales se han utilizado en pruebas de baja gravedad?

Entradas relacionadas:

Flash: Cómo un gato siempre cae en sus patas.

Videos: Así es la vida en microgravedad.

Hawking disfrutando la microgravedad

¡juguemos a lanzar al compañero como pelota!, que para eso es la microgravedad

15 péndulos de diferente periodo, soltados a la vez: Video

Esta es una bella demostración mecánica. Los péndulos son soltados a la vez, dado que la longitud de su cuerda es diferente, su periodo de oscilación también es diferente. La diferencia de periodo relativo entre los péndulos produce patrones en todo el conjunto, en ocasiones se observa una S, y hasta movimientos muy complejos (caóticos, tal vez). Este efecto se puede ver porque los péndulos oscilan independientemente de sus vecinos, si estuvieran conectados (acoplados) este efecto no se vería. 

De acuerdo con los creadores de este video, los chicos de NatSciDemos, el periodo de un ciclo completo en este arreglo es de 60 segundos. La longitud del péndulo más largo se ajusto de modo de ejecuto 51 oscilaciones en ese periodo. La longitud de cada péndulo sucesivo (de longitud más corta) cuidadosamente se ajusto para que realizar una oscilación adicional a este periodo. Entonces, el 15vo péndulo (el más corto) realiza 65 oscilaciones.

Este aparato se construyó en base al articulo: Richard Berg, Am J Phys 59(2), 186-187 (1991

El video tiene su respuesta teórica, pues basados en la ecuación:

donde gamma es el coeficiente de amortiguamiento (0.05. para esta simulación), L la longitud del péndulo (0.231 m), omega la frecuencia, theta es ángulo entre la cuerda y la vertical. Httprover realizó la simulación del movimiento de los péndulos con 60 segundos por ciclo de cada péndulo, variado de 32 a 44 pasos por ciclo; con lo cual, el resultado se ve muy similar al experimento original.

Solo falta que tú lo compruebes, ¿harás la simulación numérica o el experimento?

Preguntas para pensar
1) Qué se forme una S en el movimiento de los péndulos, ¿es un efecto físico o una ilusión óptica?
2) ¿Varia mucho este experimento si se hace con más péndulos?

Enlaces relacionado:

Construye tu péndulo de Foucault en cualquier cuarto.

Video: medición de g con péndulo simple.

La Trayectoria De Un Péndulo Forma Flores Por El Efecto Coriolis

Video: Maquina que equilibra un péndulo invertido

Video: péndulo caótico

¿Qué es y cómo funciona un péndulo balístico?

Video: con la carga de tráfico el puente de Manhattan se deforma

Usando la técnica de secuencia de video acelerada (time lapse) se captó este video que muestra lo mucho que se deforma uno de los puentes mas emblemáticos de E.U.: El puente de Manhattan.

Los puentes y edificios deben ser elásticos, es decir, cuando se aplica una carga se pueden deformar un poco (como dice la ley de Hook, linealmente). Sin embargo, cuando la carga es mucha, la construcción o el material se hace plástico, al retirar el esfuerzo se queda la deformación, es cuando un puente o edificio es peligroso, se puede caer.

En este caso vemos que el aparentemente rígido puente se deforma cuando la carga de los autos crece. Podemos decir que la estructura se adapta a la fuerza. Cuando la carga disminuye la estructura regresa a su estado original.

El efecto de elasticidad es esencial en arquitectura e ingeniería, son muchas las construcciones que pueden variar su tamaño y forma por centímetros debidos a cambios de carga o temperatura. Por ejemplo, La torre Eifel, en París, cambia 6 cm entre verano e invierno debido al cambio de temperatura.

Preguntas para pensar.

¿Nuestro cuerpo es elástico ante esfuerzos, golpes y cargas?, Mencione dos ejemplos

¿Es posible conocer cuanto se deformo el puente? Investigue cual es la constante de elasticidad del acero (puede usar un libro de texto, o la Internet), suponga que cada auto en promedio pesa 1500 N (ya considerando g).

¿Qué es más elástico la piedra, el acero, el concreto, o la madera? Como influye la constante de elasticidad como factor para decidir que material emplear en la construcción de puentes.

Enlaces de relacionados:

La ley Arquímedes y el calentamiento global (time-lapsed)

Impactos de bolas de billar examinados con cámara térmica y super-rápida:Video (elasticidad)

Resonancia en el puente de Takoma. (elasticidad)

Diferencia entre un choque elástico y otro inelástico. imagen de futball (elasticidad)

La física del paso de baile “moonwalker” de M. Jackson

La fricción estática y la fricción cinética pueden explicar cómo lograr el famosísimo paso de baile de Michael  Jackson: the moonwalker.

Es lo que bien explica brevemente y con buenas ilustraciones el Rhett Allain en su blog dot physics.

Básicamente, el caminar puede explicarse con la física que se aprende antes de entrar a la universidad: planos inclinados, fricción y segunda ley de newton conforman el acto de caminar.

La física esta en todas partes y a cada paso que doy.

Finalmente, para recordar al “rey del pop”, les dejo este video.

Preguntas para pensar:

Si al caminar un pie forma un plano inclinado, ¿por qué no nos caemos?

¿Qué sucedería si los dos pies formaran planos inclinados?

¿Donde es más sencillo caminar en superficies con alta fricción o mínima fricción? Puede pensar en una caminar en la arena de una playa y en en un piso recientemente encerado, por ejemplo.

Links relacionados:

Video: Maquina electrostática con latas y agua (fricción y electricidad)

Diez populares falacias que deben evitar los profesores de física (fricción)

¡Vaya! Sigue botando la bala en el metal líquido.

Este video (31 seg) es una demostración curiosa de las propiedades de un metal-líquido dopado con titanio.

Se muestra un balin (una esferita metálica) rebotando en la superficie, pero la perdida de energía es mucho menor que el caso del balin de prueba contra una superficie metálica. De acuerdo con los que "colgaron" el video, esta es una demostración para promocionar las ventas de nuevos equipos de golf hechos con este material.



Del video decimos que la superficie es mucho más elástica, de modo que se calienta menos y disipa menos energia que otras superficies.

Preguntas para pensar:

Mencione tres formas de energía en que la energía potencial de la bola se disipa en el choque

Empleando la ecuación de conservación de energía es posible medir la disipación de la energía entre cada bote, únicamente midiendo la altura que alcanza la pelota en cada bote. ¿Puede determinar cuanta energía se disipa en el video? Suponga que la pelota se soltó de una altura de 10 cm. Tenga cuidado con el cambio del angulo de la cámara.

Dado que el video muestra la bola rebotando muchas veces se puede hacer una gráfica que muestre la relación entre el número de rebote contra la altura que alcanza la pelota. Mencione como se relaciona esta gráfica con la energía disipada.


Para saber más, mira los posts:

Diferencia entre un choque elástico y otro inelástico.

Video: El choque de una bala de pintura en tu piel

Video: motor de nitrógeno líquido (experimento)

Este video es una demostración para el salón de clases, es peligroso no lo trates de hacer cuando te falta entrenamiento o supervisión de un experto.

Consiste en poner nitrógeno líquido en un recipiente, taparlo y de la tapa salen dos mangueritas, se colocan opuestas una de otras y todo el recipiente se pone en un contenedor, sólo para que no caiga el primer envase con el nitrógeno líquido. Mira el video



Los gases salen expulsados como lo hace un motor de vapor, pero en este caso los gases del nitrógeno son los que salen disparados del envase, por conservación del impulso, el envase da vueltas cuando sale el gas, un efecto muy parecido al retroceso de las armas de fuego.

Puedes usar este video para ilustrar una clase de mecánica clásica, o de cambio de fases, o lo que mejor se te ocurra.

Preguntas para pensar:

¿Cómo puedes usar la tercer ley de Newton para explicar este experimento?

¿Cuándo funcionaria mejor este motor?. A) cuando el cuarto está a una temperatura baja (-10oC), B) cuando el cuarto está a una temperatura alta (40oC).

¿El vapor del nitrógeno empuja algo al salir?

Links relacionas:

Anécdota: al New York Times olvidó la física de bachillerato en 1920 (tercera ley y momento lineal)

Conservación del ímpetu según la mecánica clásica. (ímpetu lineal)

Experimento simple de momento de inercia: carrera de bolas (momento angular)

Fisica de un gato en caída libre (momento angular)

A veces muevo mi carro con un extinguidor

En este video hay una demostración de conservación de ímpetu. Un carrito es impulsado por la materia que expulsa un extinguidor de incendios.

El experimento es sencillo de implementar para una clase, pero se debe preparar con tiempo y cuidado, el extinguidor expulsa material muy violentamente.

Resulta que cuando se lanza material, hay un reculeo, muy típico de las armas de fuego.

Este retroceso es debido a la conservación de impetu:

En palabras llanas, esta es la razón del efecto. Al principio el centro de masa del carro no se mueve, nada se mueve. Pero se liberan los gases y líquidos a alta presión del extinguidor, salen con alta velocidad. Sin embargo, el centro de masa no se mueve (asi se comporta la naturaleza), por tanto, el carro debe moverse en sentido contrario al del chorro del extinguidor. De este modo se conserva el ímpetu.

Este principio se emplea en los cohetes espaciales, aviones a chorro y otros vehículos. Esperamos que lo puedan hacer en su escuela o patio. Pero recuerden hacerlo bajo la supervisión de un adulto o lo más cercano posible a eso.

¡Felices experimentos!

Preguntas para pensar:

¿Cómo puedes hacer este experimento sin un extinguidor y moviendo un objeto más pequeño que una persona?

¿Que es mejor lanzar objetos con alta o baja densidad? Piensa en la relación de la masa y la densidad.

Conociendo la masa o la densidad del extinguidor y el carro. ¿Qué es más sencillo medir? A) la velocidad del carro, B) la velocidad del carro. Piensa que estas haciendo el experimento donde puedes calcular una velocidad o la otra.

Links relacionados

Video: Motor de nitrógeno líquido (experimento)

Anécdota: al New York Times olvidó la física de bachillerato en 1920 (tercera ley y momento lineal)

Conservación del ímpetu según la mecánica clásica. (ímpetu lineal)

Bases de Operaciones con Vectores

Estas son tres lecciones en español de operaciones con vectores, son videos de introducción de los temas de física, pero muy bien explicados. duran menos de 10 min, cada uno.








Los videos son rápidos y bien explicados, pero son una introducción. Si deseas dominar el tema, usa un libro de texto y revisalo hasta entender los problemas, júntate con otros estudiantes y resuelve problemas donde puedan comprobar la respuesta, resuelve más problemas y si te atoras, pregúntale a un profesor o alguien más adelantado que tú. Seguro aprenderás rápidisimo.

Me encanta que las personas se animen a subir estos videos, que busquen que todos reciban educación. Creo que es una forma de desear realmente el progreso del prójimo.

!Felices cálculos¡

Preguntas para pensar

¿Los vectores pueden tener más de tres componentes?

En términos de computadoras, existen gráficos vecotoriales. ¿Cuál su la relación con los vectores en física?

Máquinas Rube Goldberg para abrir y servir cerveza

Las maquinas de Rube Goldbberg son pasatiempos caseros muy entretenidos, Aquí una cerveza se sirve con un mecanismo muy bien logrado, vale la pena todo el video.

Este video muestra su aplicaron en el arte de abrir y servir cerveza fría. Lo realmente bueno del video es en el minuto 7:33.

Este video muestra otra idea para servir una botella, la maquina es bastante simple de implementar

Más máquinas de Rube-Goldberg en este sitio.

Preguntas para pensar

Las maquinas de Rube Goldberg suelen contener elementos de energía potencial, energía almacenada que se puede convertir en energía en movimiento (energía cinética). Mencione tres elementos donde se almacena energía.

¿Cómo se relaciona la primera y segunda ley de Newton con la máquina de Rube Goldberg?

Si un máquina de Rube Goldberg se coloca dentro de un vehículo a velocidad constante. ¿Cómo se altera el desempeño de la máquina?, ¿y si el vehículo acelera?

Héroes, aceleraciones y películas de moda: Hancock (2008)

En muchas películas y caricaturas vemos que los humanos en desgracia son salvados por el super-héroe, pero los escritores deberían de tomar en cuenta la física y hacer más real su relato. Este es un ejemplo pequeño.

En esta semana vi la película Hancock (2008), donde el super-ser usa su extraordinaria fuerza para detener un pesado tren y salvar a un hombre. Todo eso esta muy bien, pero cuando un objeto disminuye su velocidad, se presenta una aceleración. Esto es la primera y la segunda ley de Newton.

Entonces, para sentar ideas, cuando un tren tiene una velocidad de 150 Km/hr y es detenido bruscamente, en un segundo. Así, la aceleración que se presenta es de 4.3 g, donde g es la aceleración en caída libre, es decir 9.8 metros sobre segundo al cuadrado.

Una aceleración de 4.3 g en un segundo es suficiente para causar lesiones de cuello. La seriedad de la lesión depende de la condición física de la persona, pero un bebe de un año de edad moriría, pues sus sesos se estrellarían en el cráneo, recordemos que los bebes en esta etapa están creciendo rápidamente, por ello no debes sacudir a un bebe, le puedes causar un daño irreparable. Es ejemplo se puede aplicar a otras películas, héroes y situaciones.

Disfruten sus películas de fin de semana, y esperemos que los escritores esten al nivel del los efectos especiales de nuestras pelis favoritas.

Les dejo el avence de la película, con la escena mencionada.

Preguntas para pensar:

¿Por que una alta aceleración puede lastimar, pero una alta velocidad no lástima? Piense en la primera ley de Newton.

Mencione dos situaciones donde las películas se equivocan en el comportamiento de la naturaleza.

Los errores de las películas pueden causar confusión y una mala educación en la gente.


Links relacionados sobre películas:

Watchmen, the movie: sus bases científicas reales

¿Por qué el cambio de caliente a frio rompe objetos?

La película UP tiene bases científicas.

Las balas pueden hacer curvas, ¡como de película!

La física detrás de la bola de la muerte

Analicemos algunas características de este famoso y espectacular truco de circo, que incluso Homero J. Simpson uso en su película (The Simpsons 2007).

Primero, recordemos como es el truco, veamos un video:



En una jaula esférica de acero se mete, al menos, una moto. El acróbata enciende la máquina y da vueltas dentro de la esfera. En versiones más arriesgadas se meten hasta cuatro motos en una esfera de poco volumen.

Ahora, algunas preguntas que nos pueden surgir. ¿Por qué no se caen las motos en pleno viaje?, ¿qué velocidad necesitan los acróbatas para hacer el truco?, ¿cómo influye la fricción en este truco?

Pues adelante, la motocicleta da vueltas en la esfera y por dar la vuelta hay aceleración centrípeta, como lo hemos discutido en otros comentarios esta aceleración es un vector que apunta hacia fuera del centro, pero la moto no se sale de la jaula, hay otra fuerza que impide que se separen las llantas de la moto y la jaula. Esta fuerza es una fuerza normal, pues perpendicular a las superficies.

Ahora, el punto donde la motocicleta es más vulnerable a caer, es en la parte más alta de la esfera (no hay superficie que descomponga este vector). Para que no caiga la moto, en este punto la fuerza centrípeta debe ser igual al peso de la moto:





Entonces la velocidad mínima para hacer el truco debe ser



Por arriba de esta velocidad se puede seguir haciendo este truco. En el caso de una jaula de 10 m de diámetro la velocidad mínima es 7 m/s. en el caso de una esfera de 2 Km de diámetro (estoy pensando en encerrar en una esfera una pueblito de E.U.) la velocidad mínima para hacer el truco es 99.0 m/s (356.4 km/h), velocidad que puede alcanzar un bólido de Formula Uno.

Muchos son los trucos de circo y magia que se pueden explicar con ciencia y describir con matemáticas. No hace el truco menos espectacular, pero nos permiten comprenderlo mejor, apreciarlo y tal vez intentarlo.

Tomen un respiro para hacer su trabajo y felices experimentos!

Preguntas para pensar:

Las ruedas de la moto están sometidas a fricción cinética, de otra manera las ruedas resbalarían. ¿Cómo cambia la expresión de velocidad? Considere la masa y la constante de fricción, realice un diagrama de fuerzas.

¿Qué velocidad se necesita para hacer este truco en una copula de 1 km de diámetro?

¿Cómo se relaciona este truco con el giro que puede dar un carro en un loop?

Links de interés:

La física del paso de baile “moonwalker” de M. Jackson (cuando conviene la fricción)
 

Tren atrapado en un riel superconductor (cuando conviene eliminar la fricción)

La física de las chimeneas gigantes en caída libre.

Para todos los que les gusta las demoliciones de enormes chimeneas que se rompen a la mitad del viaje hacia el suelo. Hoy les presentamos unos videos, una descripción con ecuaciones y un modelo experimental que se puede hacer en casa.

En Internet podemos encontrar varios videos de demoliciones de altísimas chimeneas, las cuales antes de desplomarse en la tierra se parten por la mitad. Veamos algunos ejemplos:





La democión de chimeneas y torres es importante cuando estas estructuras son dañadas por tornados, temblores o porque en los planes de urbanización  se deben remover tales estructuras. Entonces, cuando es necesario demoler una construcción, es mejor hacerlo de la mejor forma: basados en hechos y sentido común.

Para evitar una muerte indeseada o el daño del vecindario se debe tomar en cuenta algunos hechos físicos. En esta ocasión analizaremos la física en la caída de una de estas torres que se parte antes de tocar el suelo.

Para empezar puedes hacer una pequeña demostración física. Construyendo una pequeña torre de bloques de lego, galletas o piezas similares. Entonces déjala caer, mientras más alta mayor será la probabilidad que se rompa antes de estrellarse en el suelo. Vemos cómo funciona este pequeño modelo.







Observamos que hay una tensión en la estructura que rompe a la torre mientras viaja. La aceleración tangencial se incrementa cuando mientras menor es la distancia a la punta de la chimenea. Tanta es la aceleración tangencial que la estructura no soporta la fuerza asociada que se rompe en el viaje.

Entonces un calculo de la velocidad nos puede dar una idea de cómo la gravedad rompe al edificio.

Primero, buscaremos una razón física para que se rompa la chimenea. Desde el punto de vista de energía, que es muy sencillo de analizar encontraremos la velocidad en la caída de la torre.

Resulta que la energía potencia es



Donde $\lambda$ es la densidad lineal de la chimenea (recuerda que es una estructura muy larga y poco ancha), g es la aceleración en caída libre, mientras que y representa la altura en una sección de la torre. La solución de la integral es:




Al caer, toda esta energía potencial se convierte en energía  potencial , pues la base casi no se mueve, en comparación con la punta de la torre. La energía cinética rotacional es:



Donde I es el momento de inercia, que es un propiedad de la distribución de la masa al girar; y $\omega$ es la velocidad angular. Entonces el momento de inercia es:





Igualamos las ecuaciones de energía potencial y la energía cinética rotacional



Despejamos la velocidad angular.



Esta ecuación nos muestra la raíz del desastre. Pues implica que mientras más larga sea la torre más rápido se moverá, de tal modo que existirá una sección que se mueva tan rápido que termine rompiendo la estructura de la torre. Después de que se rompa la velocidad de la parte superior de la torre disminuye, se libera la tensión.

Esperamos que esto te permita apreciar mas profundamente las demoliciones de chimeneas.

más información en los sitios:

Un estudio experimental

Built on Facts Falling chimneys

Preguntas para pensar:

¿Cómo se asocia la velocidad angular con la aceleración angular?

¿Cómo se asocia la fuerza con la aceleración angular?

¿Qué es lo que termina de romper el material? A) la velocidad, B) la aceleración. C) Ninguno de los dos.

Experimento: cambia de hemisferio, y cambia el sentido de giro del agua en un embudo.

Muchos conocemos la leyenda urbana de que del otro lado del Ecuador el agua que corre por baño gira en sentido contrario(Los Simpsons tienen una parodia del efecto ). Este es un lindo video que muestra el experimento en tres etapas muy bien explicadas.


Este joven utiliza unos embudos decorados con flechas, un poco de agua, cuida que el agua no se mueva (para no alterar el experimento), luego libera el agua; y con una flor muestra el movimiento del agua en el embudo. Simple en el experimento, pero funcional
El muchacho primero hace el experimento del lado sur, su público mira que la flor gira en el sentido de las manecillas del reloj. Después lo hace del lado norte, encuentra que la flor gira en sentido contrario de las manecillas. Para rematar, hace el experimento sobre el ecuador y observa que el agua no gira. Me gusto la exposición del muchacho: es clara y sin pretensiones.
Bueno, hasta donde tenia entendido este efecto debería ser muy pequeño y no debería ser fácil de observar, necesito viajara a más países para comprobarlo por mi mismo.

Ahora, una explicación del efecto Coriolis, el que puede causar cambios en las corrientes. entre los hemisferos. en el campo de juegos:


Así es, en un marco de referencia en movimiento acelerado, como la Tierra, aparecen efectos de que alteran el movimiento de los cuerpos desde nuestra perspectiva terrestre; desde el exterior se ve que los objetos conservan sus trayectorias. Por esta razón a estos efectos los relacionamos con las llamadas seudo-fuerzas.

Ahora este video te muestra lo que sucede con un chorro de agua en una plataforma giratoria

Pregutas para pensar:
¿Qué tan grande es el efecto Coriolis entre los hemisferios sur y norte?

¿Qué tan grande debe ser la fuerza centrifuga para observar cambios a simple vista entre un polo terrestre y el ecuador?

¿Existe algún fenómeno que demuestre el efecto Coriolis en la Tierra?

Links de intéres:
El efecto Coriolis es muy pequeño, por lo cual el video del joven del embudo debe ser fraudalento. En el sitio mitos y fraudes hay una explicación de cómo hacer le truco.

La Trayectoria De Un Péndulo Forma Flores Por El Efecto Coriolis

Ilustramos el efecto de Coriolis con este sencillo experimento casero: un péndulo, una pequeña plataforma y un motor, mira el vídeo y date una idea clara.

El experimento consiste en tener oscilando al péndulo, este lo hace en un plano. Después enciendes el motor que mueve la plataforma donde esta montado el punto de sujeción del péndulo.

Observaras que el péndulo no cambia de plano de oscilación, a pesar del movimiento de la plataforma.

Ahora, modifica tu péndulo para que tire unas gotitas de tinta o azúcar o algo similar. Sobre la plataforma coloca una hoja de papel, ¡y manos a la obra!: El péndulo dibujará estas rosetas que representan la trayectoria del péndulo para un observador que se mueve en junto con la plataforma giratoria.

Si puedes variar la amplitud del movimiento del péndulo y la velocidad de rotación de la plataforma puedes tener diferentes diseños.

Veamos el video:


Este sencillo experimento es uno de los que más me gusto cuando estudie mecánica. espero que también te agrade.

Preguntas para pensar:

¿Por qué se mantiene constante la trayectoria del péndulo pese a que esta sujeto de una plataforma en movimiento?

Si el plano que forma la trayectoria del péndulo se aleja del centro de la plataforma estática . ¿cambiara la trayectoria del péndulo cuando la plataforma gira?

¿Cómo es la velocidad de la plataforma?, ¿Cómo es su aceleración?

¿Cómo se relaciona la primer y la segunda ley de Newton en este experiemento?

Links de intéres:

Diez populares falacias que deben evitar los profesores de física

Experimento: cambia de cemisferio, y cambia el sentido de giro del agua en un embudo.

Jugando al equilibrista mientras esperas tu comida

Presentamos  un video de un acto atrevido con los cubiertos y botellas de tus compañeros de mesa.

Recapitulemos, el equilibrio mecánico sucede cuando la suma de todas las fuerzas (lineales o rotacionales es cero), en otro caso se mueve el objeto. La condición es que el centro de masa, ese espacio donde estadística y físicamente se puede considerar la concertación de toda la masa del cuerpo no se mueva, aun cuando todas las demás partes si lo hagan. 

Un ejemplo de equilibrio mecánico (estático) es la torre de Pisa, o su versión juguete que puedes hacer con una lata de refresco, es muy sencillo de lograr.

También encontramos situaciones en que se requiere del movimiento para mantener el equilibrio mecánico, por lo menos unos segundos. Por ejemplo, en los trompos, las bicicletas, también, en este vehiculo de una rueda.

Encontramos también sistemas en movimiento, que están a punto de caer, pero un programa de computadora permite rápidamente mover una pieza y mantener el equilibrio de un sistema inestable.

Pero no solo las computadoras lo hacen, todos los días realizamos actos de equilibrio: caminar, pues en un instante estamos sobre un sólo pie y podemos caer. Hay personas que esta habilidad la han llevado a ser un arte; como este niño, de quien ya hemos platicado.

Sin embargo, con todos esto ejemplos, ¿sabemos en realidad que es el equilibrio en física?, ¿por qué precisamente debe ser el centro de masa el que no se mueva y el resto del cuerpo esta libre de movimiento?, ¿existen otras clases de equilibrio? Estén pendientes, la respuesta les puede saltar a la vista.

Preguntas para pensar:

La definición matemática del centro de mase se parece a un promedio ponderado. ¿Por qué?, ¿en qué son similares?

¿Todos los cuerpos tienen centro de masa?

¿Dónde esta el centro de masa de un anillo de densidad constante?

¿Puede el centro de masa sitiarse en donde no hay masa?

Links

Buscando el centro de masa de figuras planas

Video: Equilibrio mecánico de una lata de refresco

Lego que hace de Atlas para sostener muchos juguetes.

Video: demostración de la energía mecánica, límites y paradojas.

¿En que se trasforma la energía cuando se detienen los objetos? ¿Existe un límite para energía cinética?, ¿existe límite para la energía potencial gravitacional?

En este video un entusiasta profesor (Julius Sumner Miller) demuestra la conservación de la energía potencial gravitacional en energía cinética; muestra cómo la energía se disipa en calor, sonido y otras vibraciones; hasta que la fuerza de fricción es lo suficientemente fuerte para detener al móvil. Veamos el video.

Las herramientas matemáticas de la física se aplican en situaciones determinadas; por ejemplo, la fórmula de mecánica clásica:

Donde E es la energía, m es la masa y v es la velocidad del objeto. Es una expresión funcional hasta que la velocidad se aproxima a la velocidad de la luz en el vació. De tal modo, la formula debe cambiar para poder ser útil.

Otra fórmula ampliamente usada en mecánica clásica (también es muy estudiada en el nivel preparatoria), es la expresión de la energía potencial gravitacional:

Donde g es la aceleración en caída libre (en la Tierra presenta un valor promedio de 9.8 m/s^2), Un estudiante ingenuo podría pensar que no existe limite para la anterior representación. Sin embargo, la mentada g es constante cuando se supone que la Tierra es plana; es decir, cuando no se debe considerar la curvatura del planeta; aproximadamente esto es un 1 km cuadrado, más allá, la gravedad no es una constante. Por tanto, la dependencia lineal de la energía con la altura se pierde. Por ello, no tiene sentido usar esa fórmula para calcular la energía potencial de la Luna respecto a la Tierra.

Los principios fundamentales de la física no cambian, pero todas las fórmulas tienen un marco de validez. Conocer las limitaciones de la matemática, es aprender un poco sobre la naturaleza, es saber física.

Links

¿Cuánta energía tiene una plancha de lucha libre?

Autos a gran velocidad y tiros parabólicos.

Video: Canicas rodando en una escultura cinética

¿Por qué para los científicos, tener potencia es durar poco?

En todos los campos de la vida es importante tener mucha potencia, pero en el ámbito científico es importante que el tiempo sea breve. Aquí explicaremos esta idea y mostraremos las tecnologías más potentes con que cuentan los laboratorios.

Coloquialmente, la gente se refiere a muchos terminos cienficos de un modo que no tiene nada que ver con la definicion de la palabra. Por ejemplo, las palabras: fuerza, energia y potencia las utiliza la gente como una misma idea; como sinomos de las palabras: vigor y briosidad. En el habla cotidiana estas referencias son adecuadas, pero son inexactas. En particular potencia tiene una conotacion bien delimitada.

En terminos cientificos, la potencia se refiere a la cantidad de trabajo desarrollado por un cuerpo (una caja, un planeta, un atomo, etc) en un lapso.

Donde P es la potencia E es el trabajo realizado y el tiempo trascurrido es t. Escribimos con la letra E al trabajo porque este es tambien la energia; es decir el trabajo puede ser energia cinetica, energia potencial o la suma de todas las energias. El concepto de energía no toma en cuenta el tiempo trascurrido, la potencia si lo hace. Entonces la energia es a la potencia, como el desplazamiento a la velocidad. Cuando la energia varia en tiempo esta simple expresion requiere que se sumen secciones donde se pueda considerar constante el trabajo, es decir, se recurre a la integral.

Después de revisar las bases del concepto de potencia, observamos que en la anterior fórmula, el trabajo se presenta unicamente mientras se desarrolla el proceso. Podemos tener dos procesos donde el cambio de energía sea igual, en otras palabras, dos fenómenos donde el estado de energia incial es igual al estado de energia final, pero difieren en el tiempo que necesitan para producirse. Uno es lento, el tiempo es grande, por lo cual su potencia es pequenna; mientras que el otro es muy rápido, el tiempo es infimo, por lo cual su potencia es alta.

En nuestra cultura occidental moderna, encontramos muchos ejemplos de máquinas que relizan trabajo en tiempos bien determinados. Por ejemplo, los láseres de alta potencia son capaces de entregar rapidamente paquetes de energia sobre materiales, y con ello podemos cortarlos, soldarlos, crear reacciones quimicas en ellos (como en la ablación láser), entre otros efectos importantes para la industria y la investigacion. El láser que ostenta el titulo del mas potente laser Nova , del laboratorio Lawrence Livermoore (U.S.A.), este aparato es capaz de entregar varios miles de joules (la unidad MKS de la energia) en menos de un par de microsegundos; el laser es tan potente que cuando se enfoca en una superficie, por unos cuantos segundos, el material alcaza temperaturas cercanas a la superficie del Sol, Eso si es potencia!.

En resumen, en el habla comun las palabras cienficas pueden tener otros significados; la potencia se relaciona con el vigor y deseo sexual (donde es importante contar con tiempos prolongados), Sin embargo, en la ciencia, la potencia alta requiere que el proceso dure poco, mientras menos dure mas potencia. La potencia en fisica, no es la potencia fisica que aclama darla pastillita azul.

Preguntas para pensar:

¿Qué otros conceptos de la ciencia tienen un significado diferente en habla normal?

Aparte de la fisica, ¿hay ejemplos en otras ciencias?

Links:
Cómo se hace café instantáneo con un láser de alta potencia.

¿Un láser de alta potencia puede cortar una pizza, pero no encender un cerrillo?

Imagen tomada de firevolution