Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.
Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.
Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 km / h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión.
La fórmula que representa la Energía Cinética es la siguiente:
E c = 1 / 2 · m · v 2
E c = Energía cinética
m = masa
v = velocidad
Cuando un cuerpo de masa m se mueve con una velocidad v posee una energía cinética que está dada por la fórmula escrita más arriba.
En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad v en metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ).

Rodrigo Diaz

EL PERALTE Y SU TRANSICION

El peralte no es mas que la inclinación transversal de la calzada en las curvas horizontales que sirven para contrarrestar la fuerza centrifuga que tiende a desviar radialmente a los vehículos hacia fuera de su trayecto. Esta inclinación, generalmente gira alrededor del eje de la carretera, esto es así, ya que de esta forma, los cambios de elevación de los bordes producen menos distorsión, por ende mejor transición. Ahora bien, si se desea disminuir los volúmenes de excavación o corte, es preferible girar el peralte desde el borde interior de la curva o si se desea disminuir los volúmenes de relleno o terraplén, entonces se deberá girar el peralte desde el borde exterior de la curva. El valor máximo que pueda asignarse al peralte debe basarse no solo a los valores prácticos que fijan la velocidad y el rozamiento, sino a la seguridad y comodidad del conductor así como a las condiciones climáticas, topográficas, y por ciento de vehículos pesados que circulan por dicha vía. Estos valores de peralte máximos nos darán valores de radio de curvatura mínimos, por lo que desde que se asuma radios de diseño mayores, estos disminuirán. El valor mínimo del peralte con que se diseñara una curva será el que tenga el mismo bombeo de diseño de la calzada del proyecto.

La transición del peralte debe efectuar una variación de forma gradual, entre el bombeo y el peralte, que no provoquen cambios bruscos en la pendiente de la calzada. Si en el diseño de las curvas horizontales se han empleado espirales, la transición del peraltado se realizara sobre las longitudes de estas. Si no se han empleado, entonces se determinara en función de la velocidad de diseño de la carretera y esta a su vez se repartirá entre la tangente y la curva circular. Uno de los métodos mas empíricos reparte dos tercios de la longitud al tramo recto y un tercio a la curva. Para mantener la seguridad, la comodidad y apariencia de la carretera se recomienda que la longitud de transición debe ser tal que la pendiente longitudinal del borde exterior, relativa al eje central no debe ser mayor a lo que equivale una diferencia de pendiente de 0.5 %.

Rodrigo Diaz

Noticia. El LHC se retrasa de nuevo.

Copio textualmente.

El Gran Colisionador retrasa su puesta en marcha hasta verano

1. • El CERN admite que la reparación tardará más de lo que había previsto
2. • Poner a punto la máquina costará a la institución más de 17 millones de euros

EL PERIÓDICO
GINEBRA

El Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) sigue dando largas al reinicio de su colosal colisionador de hadrones, conocido como LHC por sus siglas en inglés. La ave- ría que obligó a parar el experimento a los pocos días de su puesta en marcha el 10 de septiembre impedirá que la actividad no se retome antes del verano del 2009. Así lo confirmó ayer el portavoz del centro, James Gillies, ante ciertas noticias aparecidas en la prensa Suiza que tachaban de poco realista la idea de su puesta en marcha en la próxima primavera. "Será en verano, más que en primavera", puntualizó. El portavoz aclaró que, de todos modos, el consejo del CERN evaluará la situación el 12 de diciembre.
Las tareas para reparar el fallo del colisionador costarán entre 25 y 35 millones de francos suizos (de 17 a 23 millones de euros). El portavoz añadió que la suma la cubrirá el presupuesto del propio CERN. Ello se sumará a los gastos del proyecto, que exceden los 4.000 millones de euros en su proceso de construcción.
Hasta la fecha, el LHC constituye el más ambicioso proyecto científico de la historia, ya sea por sus dimensiones, su coste, el puntero desarrollo tecnológico, el ingente equipo de profesionales involucrados, el consumo energético o el tiempo invertido. He aquí algunas cifras: un túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia ubicado a 100 metros de profundidad en la frontera franco-suiza, una basta a la vez que hipersensible maquinaria capaz de acelerar protones a casi la velocidad de la luz y causar su choque unas 600 veces por segundo, más de 10.000 profesionales de la élite científica internacional involucrados y dos décadas de trabajo para materializar el proyecto, aún dentro de unos meses.
BOSÓN DE HIGGS
Los objetivos tampoco se quedan cortos ya que, entre otros resultados, el CERN pretende probar, cuando la máquina funcione a todo rendimiento, la existencia de una partícula elemental que supuestamente originaría la masa de las otras partículas subatómicas: el llamado bosón de Higgs, también conocida como la partícula de Dios. Robert Aymar, director general del CERN, explicó el 21 de octubre, en la ceremonia inaugural del LHC, que los resultados permitirán investigar el 96% del universo que todavía se desconoce.
El CERN tuvo que parar la actividad del LHC el 19 de septiembre debido a una conexión eléctrica defectuosa entre dos de los imanes del acelerador. Este fallo causó una fuga de helio en el sector 3-4 del túnel por el que deberán circular las par-
tículas. Para que el LHC reproduzca el origen del universo, el llamado big bang --otro de los objetivos del acelerador--, las partículas deben circular dentro del vacío más absoluto y a una temperatura de 271 grados bajo cero. La fuga de helio vulneró esa situación de vacío, lo que obligó a parar la máquina.
Tras la reparación, volver a alcanzar una temperatura cercana al cero absoluto --los 271 grados negativos-- representa la tarea más tediosa. Como confirmó ayer Gillies, la puesta a punto no llegará hasta el próximo verano. Aunque para el experimento de verdad todavía habrá que esperar un poco más, hasta que los primeros tests sean satisfactorios.

Para repararlo se necesita primero calentar la zona hasta un aproximado de 200 Cº y luego de esto enfriarlo a temperatura ambiente.

Italo Carella

Reaccion en cadena de ratoneras

Materiales Ratoneras Mesa Metacrilato Pelotas de goma Soportes para las pelotas

Fundamento científico

Las centrales nucleares y las bombas atómicas se basan en la fisión de los núcleos de uranio o plutonio. Cuando un neutrón (la primera pelotita) choca contra un núcleo (una ratonera), provoca su ruptura (salta la ratonera) en dos nuevos núcleos más ligeros y salen despedidos tres neutrones (pelotitas que saltan). Estos tres neutrones impactan a su vez con otros tres núcleos y se repite el mecanismo anterior. Como resultado, salen otros nueve neutrones; acto seguido, 27, 81, 243; y así hasta que se acabe el uranio o el plutonio. A este fenómeno se le denomina reacción en cadena. En cada fisión se libera energía que calienta agua hasta convertirla en vapor, y éste mueve la turbina para generar energía eléctrica.

Procedimiento

1. Se le quita el muelle a las ratoneras
2. Se abren dos agujeros detrás de la parte superior.
3. Se introducen en ellos los soportes y se pegan.
4. Finalmente, se coloca de nuevo el muelle.
5. Después se ponen dos pelotas de goma en cada ratonera y se colocan en «el reactor» (caja de metacrilato)
6. Se cierra con la tapa de metacrilato y se deja caer una pelota por un agujero que tiene en el techo. Esta pelota choca con alguna ratonera y la dispara, con lo que ya tenemos tres pelotas en el aire. Éstas, a su vez, golpean a otras tres ratoneras… Se establece así una reacción en cadena

Reacción de fisión del uranio 235

Anna Patiño

Niels Henrik David Borh

Niels Henrik David Bohr, tímido físico teórico danés; nacido en Copenhague el 7 de octubre de 1885. Estudió en la Universidad de su ciudad natal, doctorándose en 1911. Ese mismo año marchó a Inglaterra a estudiar con una beca en el Cavendish Laboratory de Cambridge, donde pasó seis meses bajo la dirección de sir Joseph John Thomson, con la esperanza de ver traducida del danés al inglés su exhaustiva tesis de su doctorado sobre los electrones. Cuando Thomson mostró poco interés en el ensayo de Bohr, en 1912 se encaminó a la Universidad. de Manchester, donde trabajó en la investigación de la radiactividad y de modelos del átomo con Ernest Rutherford, con la idea de enseñar esos temas cuando regresara a Dinamarca.
En Manchester, Bohr y Rutherford iniciaron una improbable amistad que duró toda la vida. Los dos hombres formaban una extraña pareja. La retumbante voz de Rutherford reverberaba fuertemente en los laboratorios donde trabajaba. Bohr nunca hablaba más alto que un susurro. Sin embargo, el hablar era esencial para su ser. No sólo hablaba tres idiomas sino que, batallaba con las palabras, rectificando y corrigiéndose a sí mismo, luchando con las paradojas, repitiéndose, buscando las frases exactamente correctas. Si hablar era difícil, escribir resultaba un tormento: Escribía borradores incluso en tarjetas postales, y revisaba lo que escribía media docena de veces, distrayendo a sus colaboradores. La complejidad de su vida intelectual puede que mejorara la receptividad de Bohr al átomo que Rutherford había elaborado, un átomo que tenía sentido experimentalmente pero que no podía existir bajo las leyes de la física clásica. En un atrevido movimiento, el joven físico dio un rodeo al problema declarando simplemente que los movimientos dentro de los átomos están gobernados por otras leyes. En particular, afirmó que los electrones no irradian energía cuando se hallan en ciertos «estados estacionarios».
En 1913 Bohr reveló su visión del átomo en tres ensayos que aparecieron en el Philosophical Magazine británico, utilizando la constante de Planck y las emisiones espectrales del átomo de hidrógeno como pincel y tela. En esos ensayos describió tres postulados: 1) Cuantificación de las orbitas permitidas para un electrón: un electrón sólo puede girar alrededor de su núcleo en ciertas órbitas circulares para las que el momento cinético del electrón es un múltiplo entero de h/21T (h, constante de Planck). 2) El electrón gira alrededor de su núcleo en órbitas fijas, sin radiar ni absorber energía. 3) La radiación o absorción de energía sólo tiene lugar cuando un electrón pasa de una órbita de mayor (menor) energía a una de menor (mayor), que se encuentra más cercana (alejada) al núcleo. La frecuencia f de la radiación emitida o absorbida viene determinada por la relación: E1-E2=hf, donde E1 y E2 son las energías correspondientes a las órbitas de tránsito del electrón. Esto explicaba por qué, por ejemplo, los átomos de hidrógeno ceden distintivas longitudes de onda de luz, que aparecen en el espectro del hidrógeno como una distribución fija de líneas de luz conocida como serie de Balmer: Los átomos emiten energía solamente en ciertas cantidades exactamente calibradas.
ÁTOMO DE BOHR
La mayoría de los científicos establecidos se sintieron desconcertados ante el átomo de Bohr y sus implicaciones con respecto a la teoría clásica. Pero Rutherford cantó sus alabanzas, llamándole «el tipo más inteligente que jamás he conocido». Ese apoyo implicó que varios jóvenes físicos siguieran el camino de Bohr. En Inglaterra y Alemania, así como en los Países Bajos, Dinamarca y Suecia, una nueva generación de investigadores empezó a desarrollar poderosas evidencias en apoyo de las ideas de Bohr. La nueva teoría comenzó a ser aplicada con gran éxito al átomo de hidrógeno. El modelo de Bohr fue generalizado posteriormente, a átomos de elementos superiores, por A. Sommerfeld; no obstante, la teoría atómica de Bohr. se considera como la base de la física atómica y nuclear modernas.
Bohr permaneció en Manchester hasta 1916, año en que volvió a Copenhague al ser nombrado profesor de física teórica en la universidad de dicha ciudad. En 1920, y gracias al respeto que había alcanzado, pudo reunir los fondos necesarios para la creación de un nuevo centro llamado el Instituto para la Física Teórica. Junto con las universidades alemanas de Munich y Göttingen, el instituto emergió como un líder en la teoría atómica. Pronto los físicos enzarzados en acalorados debates empezaron a viajar de uno a otro de los tres centros de intelectualidad. Posteriormente marchó a los EE.UU. trabajando en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (Nueva Jersey), donde, en colaboración con J. A. Wheler, enunció una teoría sobre la fisión nuclear que dio lugar a la investigación conducente a la realización de la primera bomba atómica. Volvió a su país, del que fue obligado a salir por su origen judío en 1943 durante la ocupación nazi. Regresó a los EE.UU. y trabajó como asesor científico para el proyecto Manhattan, en el laboratorio de Los Álamos (Nuevo México). En 1945 volvió a Dinamarca donde reasumió la dirección del Instituto de Física Teórica.
Bohr fue galardonado, en 1922, con el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación. También fue el primero que recibió, en 1958, el premio Átomos para la Paz. En 1958 publicó otra obra famosa: Atomic theory and the human knowledge (Física Atómica y el Conocimiento Humano). Murió en Copenhague el 18 de noviembre de 1962.
Considerado por muchos el segundo mejor científico del siglo XX después de Einstein, Bohr es sin duda una figura esencial en el desarrollo de la física de átomos y moléculas. El propio Einstein reconocía en él a "uno de los más grandes investigadores científicos de nuestro tiempo". "El punto esencial de todo lo que nos ha enseñado el desarrollo de la física atómica estriba en habernos hecho reconocer la característica de totalidad que el quantum de acción confiere a los procesos atómicos". Su entusiasmo por el nuevo mundo atómico desvelado por la física del siglo XX estuvo de manifiesto en su trabajo y en todas sus intervenciones públicas. "Nuestra penetración en el mundo de los átomos – dice en uno de sus ensayos – es sin duda una aventura comparable a los grandes viajes de los navegantes en busca de nuevas tierras y a las denodadas exploraciones de los astrónomos en las profundidades del espacio celeste." Los nuevos hallazgos de la física suponían un «cambio radical» en la actitud hacia la descripción de la naturaleza y permitieron un conocimiento profundo y acelerado de las propiedades físicas y químicas de la materia en la primera mitad de siglo.
Si se tuviese que indicar una cualidad característica de Bohr sería, probablemente, la lentitud de su penetración intelectual. Su amigo el físico soviético, nacionalizado americano, George Gamow, cuenta gran cantidad de anécdotas en las que se ponen de manifiesto estas características de Bohr; no obstante ha sido uno de los padres de la física moderna.

Carlo Adrianzen Carozzi

Teoria de la Relatividad-Albert Einstein

La teoría de la relatividad, desarrollada fundamentalmente por Albert Einstein, pretendía originalmente explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero en su evolución se ha convertido en una de las teorías más importantes en las ciencias físicas y ha sido la base para que los físicos demostraran la unidad esencial de la materia y la energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema.
La teoría de la relatividad, tal como la desarrolló Einstein, tuvo dos formulaciones diferentes. La primera es la que corresponde a dos trabajos publicados en 1906 en los Annalen der Physik. Es conocida como la Teoría de la relatividad especial y se ocupa de sistemas que se mueven uno respecto del otro con velocidad constante (pudiendo ser igual incluso a cero). La segunda, llamada Teoría de la relatividad general (así se titula la obra de 1916 en que la formuló), se ocupa de sistemas que se mueven a velocidad variable.
Teoría de la relatividad especial
Los postulados de la relatividad especial son dos. El primero afirma que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa, y por lo tanto el éter, que se había considerado durante todo el siglo XIX como medio propagador de la luz y como la única cosa absolutamente firme del Universo, con movimiento absoluto y no determinable, quedaba fuera de lugar en la física, que no necesitaba de un concepto semejante (el cual, además, no podía determinarse por ningún experimento).
Einstein
El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. De sus premisas teóricas obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes e incluso algunas desconcertantes, como el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía.
Dicha equivalencia entre masa y energía fue demostrada en el laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Los aceleradores de partículas donde se obtiene un incremento de masa son un ejemplo experimental clarísimo de la teoría de la relatividad especial.
La teoría también establece que en un sistema en movimiento con respecto a un observador se verifica una dilatación del tiempo; esto se ilustra claramente con la famosa paradoja de los gemelos: "imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, tan veloz como la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra; al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años; en cambio, para el otro sólo unos pocos días".
Teoría de la relatividad general
La teoría de la relatividad general se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como postulado fundamental el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado.
La revolucionaria hipótesis tomada por Einstein fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial, basada en el principio de la constancia de la velocidad de la luz sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide (tal y como se demostró en el experimento de Michelson y Morley), no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana: si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz.
Tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió de que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa (o energía, que es lo mismo). Entonces, cuerpos como la tierra no se mueven en órbitas cerradas porque haya una fuerza llamada gravedad, sino que se mueven en lo más parecido a una línea recta, pero en un espacio-tiempo que se encuentra deformado por la presencia del sol.
Einstein en su estudio
Los cálculos de la relatividad general se realizan en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, adoptado ya en la teoría de la relatividad restringida al tener que abandonar el concepto de simultaneidad. Sin embargo, a diferencia del espacio de Minkowsy y debido al campo gravitatorio, este universo no es euclidiano. Así, la distancia que separa dos puntos contiguos del espacio-tiempo en este universo es más complejo que en el espacio de Minkowsky.
Con esta teoría se obtienen órbitas planetarias muy similares a las que se obtienen con la mecánica de Newton. Uno de los puntos de discrepancia entre ambas, la anormalmente alargada órbita del planeta Mercurio, que presenta un efecto de rotación del eje mayor de la elipse (aproximadamente un grado cada diez mil años) observado experimentalmente algunos años antes de enunciarse la teoría de la relatividad, y no explicado con las leyes de Newton, sirvió de confirmación experimental de la teoría de Einstein.
Un efecto que corroboró tempranamente la teoría de la relatividad general es la deflexión que sufren los rayos de luz en presencia de campos gravitatorios. Los rayos luminosos, al pasar de una región de un campo gravitatorio a otra, deberían sufrir un desplazamiento en su longitud de onda (el Desplazamiento al rojo de Einstein), lo que fue comprobado midiendo el desplazamiento aparente de una estrella, con respecto a un grupo de estrellas tomadas como referencia, cuando los rayos luminosos provenientes de ella rozaban el Sol.
La verificación se llevó a cabo aprovechando un eclipse total de Sol (para evitar el deslumbramiento del observador por los rayos solares, en el momento de ser alcanzados por la estrella); la estrella fue fotografiada dos veces, una en ausencia y otra en presencia del eclipse. Así, midiendo el desplazamiento aparente de la estrella respecto al de las estrellas de referencia, se obtenía el ángulo de desviación que resultó ser muy cercano a lo que Einstein había previsto.
El concepto de tiempo resultó profundamente afectado por la relatividad general. Un sorprendente resultado de esta teoría es que el tiempo debe transcurrir más lentamente cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio en el que se mida. Esta predicción también fue confirmada por la experiencia en 1962. De hecho, muchos de los modernos sistemas de navegación por satélite tienen en cuenta este efecto, que de otro modo darían errores en el cálculo de la posición de varios kilómetros.
Einstein en el laboratorio
Otra sorprendente deducción de la teoría de Einstein es el fenómeno de colapso gravitacional que da origen a la creación de los agujeros negros. Dado que el potencial gravitatorio es no lineal, al llegar a ser del orden del cuadrado de la velocidad de la luz puede crecer indefinidamente, apareciendo una singularidad en las soluciones. El estudio de los agujeros negros se ha convertido en pocos años en una de las áreas de estudio de mayor actividad en el campo de la cosmología.
Precisamente a raíz de la relatividad general, los modelos cosmológicos del universo experimentaron una radical transformación. La cosmología relativista concibe un universo ilimitado, carente de límites o barreras, pero finito, según la cual el espacio es curvo en el sentido de que las masas gravitacionales determinan en su proximidad la curvatura de los rayos luminosos. Sin embargo Friedmann, en 1922, concibió un modelo que representaba a un universo en expansión, incluso estático, que obedecía también a las ecuaciones relativistas de Einstein. Con todo, la mayor revolución de pensamiento que la teoría de la relatividad general provoca es el abandono de espacio y tiempo como variables independientes de la materia, lo que resulta sumamente extraño y en apariencia contrario a la experiencia. Antes de esta teoría se tenía la imagen de espacio y tiempo, independientes entre sí y con existencia previa a la del Universo, idea tomada de Descartes en filosofía y de Newton en mecánica.

Carlo Adrianzen Carozzi

Jugando con la presión

Materiales

• Matraz de 500 cm cúbicos.
• Soporte.
• Vaso con agua.
• Resistencia eléctrica para calentar el agua.
• Huevo cocido y pelado.

Procedimiento

En un matraz de 500 cm cúbicos se vierte agua bien caliente, se humedecen las paredes y se vacía. Inmediatamente después, se coloca sobre la boca del matraz un huevo cocido y pelado. En unos segundos veremos cómo el huevo entra en el matraz. ¿Podremos volver a sacar el huevo? Si invertimos la botella de forma que el huevo quede colocado al final del cuello, y calentamos el fondo del matraz con un mechero de alcohol, el huevo saldrá de nuevo.

Explicación

Al calentar el matraz con el agua caliente, se calienta el aire de su interior, se dilata y parte de este aire sale al exterior. Al enfriarse el aire que queda dentro del matraz se contrae y disminuye la presión del interior del matraz y, al ser menor que la atmosférica, hace que ésta empuje el huevo al interior. Para sacar el huevo, una vez que éste bloquea la salida, calentamos el aire interior y, al aumentar su presión, empuja el huevo hacia afuera.

 

Italo Carella