8. EL LÁSER:

Un láser o Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica (la emisión inducida o estimulada) para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados. Pueden también ampliar dicha radiación en las regiones infrarroja, visible y ultravioleta.

Los rayos láser contienen un medio láser (amplificador), un mecanismo de bombeo y un sistema de realimentación. Emiten fotones en un haz de luz estrecho y bien definido. Esa luz es casi monocromática (constituida por una sola longitud de onda -color-), es muy coherente, y a menudo polarizada.

Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, se denominan: bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.

• Bombeo. Se provoca, mediante una fuente de radiación o el paso de corriente eléctrica, la excitación de la especie activa, es decir, parte de sus electrones pasan del estado fundamental (de baja energía) a distintos estados de energía más elevados. Estos electrones van a estar poco tiempo en estos estados, y pasarán a un estado intermedio metaestable en donde permanecen un tiempo relativamente largo (en el orden de milisegundos).

• Emisión espontánea de radiación. Los electrones que vuelven al estado fundamental emiten un fotón; es un proceso aleatorio y la radiación tendrá distintas direcciones y fases, por lo que se genera una radiación monocromática incoherente.

• Emisión estimulada de radiación. Los fotones generados en el proceso anterior colisionan con especies excitadas, lo que provoca que sufran una relajación emitiendo un fotón de la misma energía que aquel que estimuló el proceso. En este caso se trata ya de una radiación monocromática coherente.

• Absorción. Se absorbe un fotón, pasando un electrón al estado metaestable. Compite con el proceso anterior.

En Star Wars o en otras películas/series como Star Trek… hay láseres de distintos colores. Para que realmente causasen mucho efecto tendrían que ser transparentes ya que tendrían la máxima energía. Sería imposible ver cuando luchan con ellos, además de que al viajar a la velocidad de la luz los fotones sería imposible ver también los rayos de colores porque tendría que ser una línea continua entre el borde del láser y el objetivo.

Si se ven, significaría que su luz se dispersa. Un arma con tal dispersión sería muy poco efectiva. La única forma de hacer visible el haz es hacerlo pasar a través de humo o vapor que dispersarían el haz y provocarían que se viese la luz.

Tampoco deberían escucharse los que disparan las naves por lo que comenté en la entrada anterior, al estar en el espacio

¿Es un sable láser realmente un haz de luz de láser?

En alguna película de la saga se ve cómo arrojan sombras, si fuesenrealmente un haz de luz no lo harían. Tampoco un láser detendría a otro láser (míticas escenas de duelos). Y, ¿cómo controlarían la longitud del láser?

Por eso, en vez de ser un láser, se parecería más al plasma. Entendiendo plasma como un gas constituído por partículas cargadas (iones) libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas.

7. EN EL ESPACIO:

- Imposibilidad de escuchar ruidos:

El sonido es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas audibles o casi audibles, generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que este generando movimiento vibratorio de un cuerpo. El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. Dicha propagación es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal.

En el espacio no se podrían escuchar sonidos debido a la ausencia de un medio material para propagar el sonido, ya que al viajar a través de la vibración de átomos y moléculas en un medio y en el espacio no hay aire, no tiene forma de viajar.

Es un fallo que tienen muchas películas porque se escucha una explosión que se produce en el espacio, cosa que no debería ocurrir.



- Cómo se forma la gravedad artificial para que los astronautas estén como en la Tierra:
La fuerza de la gravedad representa la atracción entre masas. Para poder generar un campo gravitatorio es necesario tener masa.

Con el principio de equivalencia se puede generar una gravedad artificialmente manteniendo una continua aceleración sobre la nave espacial (es necesario un gran consumo de combustible).

Otra forma de alcanzar un resultado similar sería a través de un movimiento de rotación. La rotación de un cuerpo genera una aceleración centrífuga, la cuál haría que sintiésemos en nuestro cuerpo una aceleración similar a la de la tierra, que nos empujaría a caer fuera del cuerpo en rotación.

En la película “2001. Odisea del Espacio” basada en la novela de Arthur Clarke, utilizan esta forma de rotación para crear la gravedad artificial.

Aun así, existen diferencias entre la gravedad natural de la Tierra y la gravedad artificial de un sistema rotante.




Página interesante sobre la gravedad artificial de una nave


-Movimientos en el espacio y en ausencia de gravedad

En las películas vemos que los astronautas se mueven de una forma muy lenta. La explicación es la siguiente:

Con el principio de acción y reacción de la Tercera Ley de Newton. El cuerpo del astronauta se encuentra en el aire de la nave (un fluido) y tiene que ejercer una fuerza para poder mover la mano para desplazar las partículas del aire. Su cuerpo tiene que sufrir la misma fuerza pero en sentido contrario. Si se mueve rápido, el cuerpo se movería también con esos movimientos.

Cuando se mueven en sitios en los que hay una ausencia de gravedad y no tienen sitio donde apoyarse/impulsarse también pueden moverse moviendo los brazos, aunque no sería a gran velocidad.

6. OTRA DE SUPERHÉROES e INVISIBILIDAD:

-Invisibilidad:

La invisibilidad es un tema muy tratado en las películas y libros de Ciencia Ficción y fantásticos cuando hay magia u objetos mágicos de por medio.

Claros ejemplos: “El secreto de Wilhelm

Storitz” “El hombre invisible” , “El hombre sin sombra” , “Los 4 Fantásticos” (Susan Storm, la mujer invisible), Predator y sus secuelas, además de Alien vs Predator, “Héroes” (Claude),… De objetos mágicos podemos hablar por ejemplo de pociones, capas, hechizos, el anillo único de El Señor De los Anillos…

Si nosotros somos capaces ver a nuestro alrededor es gracias a la luz y a nuestros ojos. En el interior del ojo (que es el órgano que detecta dicha luz reflejada) se transforma la imagen en impulsos nerviosos que viajan a través de los nervios hasta el sistema nervioso central y luego van hacia la corteza cerebral, la cuál los interpreta. Para que ocurra todo esto se produce la refracción en la córnea y el cristalino, y la transformación se lleva a cabo en la retina (que es opaca).

Los objetos absorben una parte de la luz que les llega y reflejan el resto (opacos), otros permiten que cierta cantidad de luz los atraviese son translucidos. Para conseguir que un objeto sea invisible, la luz tiene que atravesarlo sin ninguna alteración (no refleje, no absorba luz y que tampoco cambie la luz al refractarse).

H.G. Wells, en su famosa novela del hombre invisible puso como protagonista a un científico que teorizaba que si se cambiaba el índice refractivo de una persona para coincidir exactamente con el del aire y su cuerpo no absorbería ni reflejaría la luz, entonces no sería visible. Griffin (el protagonista) consigue sacar adelante dicha teoría y se convierte en un hombre invisible. Con esto se consigue que no notemos una distorsión en la imagen que vemos del objeto o de la persona en este caso.

Como consecuencia de que, en un supuesto caso ocurriese esto y que tuviesen el mismo índice de refracción no se formarían las imágenes en el ojo y no podría ver. Para que Susan Storm (por cambiar a otro personaje conocido) pudiese ser invisible y ver al mismo tiempo, el cristalino debería verse. Por tanto, no sería del todo invisible, veríamos dos puntos en el lugar donde están los ojos.

También hay otras formas en las que un objeto puede ser clasificado como "invisible" si no puede ser observado usando la vista por los factores ambientales haciendo que éste no refleje luz. Un objeto que podría ser visible puede ser clasificado como invisibles si se encuentra en las condiciones de:

• Estar detrás de un objeto.
• Es del mismo color o apariencia que el fondo (camuflaje).
• Estar en un ambiente que es demasiado oscuro o demasiado luminoso.
• Estar en el punto ciego del observador.
• Estar alterando su propia apariencia, ya sea biológicamente o por tecnología
• Mimesis: como en el caso de algunos animales

Antes la invisibilidad solo era posible en la naturaleza y se daba en gases y seres u objetos que por su tamaño, la visión humana no era capaz de captar sin ayuda de diferente tecnología. Actualmente los científicos creen haber descubierto una forma de alterar el efecto de la luz sobre objetos con estructuras electrónicas nanométricas, consiguiendo la invisibilidad en objetos pequeños.

¿Quién no ha querido ser invisible alguna vez? Yo desde luego que sí… Aunque como dicen en Spiderman, “un gran poder conlleva una gran responsabilidad” y normalmente en casi todas las películas o novelas que tratan de este tema el personaje que tiene esta cualidad o la puede usar acaba pasándose

al lado malo o dejando la moral y la ética perdida en algún sitio.

-Un superhéroe sin poderes pero con un gran equipo tecnológico detrás (y, por supuesto, su fiel mayordomo Alfred): Batman

Utiliza sus puños para dejar inconsciente a sus víctimas. Teniendo en cuenta que un puñetazo se ejecuta cerrando el puño y golpeando con él se ejerce una aplicación de toda la fuerza. Todo choque consiste

en la transferencia de la cantidad de movimiento entre los objetos que interaccionan. La masa en este caso depende de la parte del cuerpo que se utiliza y de cómo se emplea, teniendo en cuenta que la cantidad de movimiento es el producto de la masa por la velocidad.

En el caso de Batman utiliza todo su cuerpo en el golpe y la masa del atacante y del golpeado son parecidas, mientras que es diferente con la otra forma de lucha, el kárate. Con esta técnica, el karateka emplea una mano o pie para golpear al oponente y la masa de este último es mayor que la de su ataque, haciendo que se transfiera más energía y se le causa más daño. El primero intenta cansar lentamente al contrincante, el segundo intenta reducir rápidamente al adversario.

Junto a Batman también se puede incluir a otros personajes conocidos como Flash o el Capitán América.

Batman también cuenta con un gancho que le permite saltar en algunas ocasiones como a Spiderman (ya hable de este personaje en la 3ª entrada) cuando utilizar la tela de araña para ir de edificio en edificio, ya que este gancho utiliza una cuerda que evita que se rompa debido a la resistencia del cable.

Su increíble coche, el Batmóvil, aún más impresionante que el Coche Fantástico y eso que KITT es una pasada , puede ir a grandes velocidades (en la entrada citada anteriormente comenté que Flash tiene problemas para girar y demás movimientos cuando corre a tanta velocidad, pues bien… al Batmovil le pasa lo mismo y es muy difícil manejarlo), frenadas, armas, teléfonos, puede reducir su anchura dándole a un botón… (especificaciones técnicas)

5.AMPLIACION CRIATURAS (2):

Ampliación de las criaturas menguantes:

En el segundo tema tratamos las Criaturas Pequeñas, y ahora, ampliaré algunas cosas más sobre ellas.
Como había comentado que existiesen dichas criaturas o que alguna menguase de tamaño tendría algunas dificultades (el sonido de las voces, los huesos, la temperatura, la fuerza relativa y la comida)… pues añadiré también algunos otros problemas y una ventaja de tener ese tamaño.



*El agua:

¿Qué pasa si a la pequeña criatura sale de un río?

- Si tenemos en cuenta a una persona de tamaño normal que cuando sale del agua tiene adherida a su piel un ¼ de litro y, si lo comparamos con el de la persona diminuta (que sería idéntica a esa persona normal, salvo que tiene un tamaño X veces inferior), también tendría una delgada película de agua en su cuerpo que, aunque sea menor, para él, en relación a su tamaño supondría un gran peso. Por tanto, al contrario que lo que nos ocurre a las personas de tamaño normal, a este ser le resultaría muy difícil moverse ágilmente.

Para explicar la movilidad o la falta de ella si está empapado en agua, podemos utilizar el número de Reynolds que indica la capacidad de desplazamiento de un cuerpo en un fluido y viene dado por la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas, con lo cuál el desplazamiento en un fluido depende del tamaño. Cuanto más grande es un cuerpo, mayor es su número de Reynolds y, por el contrario, cuanto más pequeño sea, menor será su número.

También actúa la tensión superficial en el caso de las gotas de agua. En la película de “El increíble hombre menguante” cuando le cae una gota de agua encima al protagonista influye la tensión superficial

*Mucho músculo y problemas fisiológicos:

Un hombre diminuto sería demasiado robusto y tendría mucho músculo, por tanto esas musculatura podría destruiría su cuerpo. Esto es lo que le tendría que haber pasado en la película al hombre menguante. Por el contrario, un hombre que ha sido aumentado de tamaño sería frágil y, como ya se habló de ello en la primera entrada, tendría una fuerza relativa muy pequeña.

Al reducirse el tamaño de la persona normal, también se reducen los pulmones, arterias,… pero no se reducirían lo suficiente y esto haría que su ritmo metabólico siguiese siendo superior al normal, lo cuál provocaría algunos fallos. Por eso las personas que tienen un tamaño superior al normal o muy inferior a la media suelen vivir pocos años y tienen problemas fisiológicos.



*Anteriormente también se ha comentado el problema de la comunicación con otros seres de tamaño normal o mayor, debido a la frecuencia de los sonidos (si recordáis, cuánto menor es la criatura, más aguda es la voz y, cuánto mayor es el ser, más grave resulta la voz), a esto también hay que añadir la diferencia de tiempo que necesitaría para decir la misma frase… Por ejemplo, un gigante tardaría más tiempo en decir “Hola” que una persona normal.



Después de todos estos problemas e inconvenientes ¿por qué alguien querría ser diminuto? ¿Encontraría alguna ventaja en ello?

Si tienes pensado caerte mucho desde ciertas alturas… no te vendría mal tener un tamaño algo reducido, sería una gran ventaja:

Un objeto en caída libre como el aire alcanza la velocidad límite cuando su peso iguala a la fuerza de resistencia que opone el aire el avance del mismo. Esta resistencia depende, para pequeñas velocidades, de su velocidad respecto del fluido. Lo que equivale a decir que cuanto más pequeño sea el objeto que se cae, menor será la velocidad con la que lo hace.

4.Efecto Magnus

La Física y los deportes:

Pensaba que esta entrada ya la había publicado hace tiempo, pero me equivoqué.. la encontré ahora cuando iba a subir las otras.

Algunas veces cuando vemos un partido de fútbol o alguna repetición de ciertos lanzamientos nos quedamos con la boca abierta (al menos a mí si que me pasó alguna vez xD). La gente suele hablar mucho de deportes y el bus es un buen lugar para ello (una hora y pico de viaje da para muchas cosas…) y aunque tú no participes en la conversación te enteras igual al tenerlos cerca. Me vino a la cabeza una de las conversaciones y comentaré cómo se dá el efecto en algunos deportes a las bolas/pelotas.

¿Quién no ha lanzado nunca un tiro con efecto? ¿Quién no ha intentado parar un saque con rosca jugando al ping pong y la bola se ha ido de paseo?

En el pasado Newton ya se fijó en la trayectoria curva de un proyectil esférico que podía seguir una pelota de tenis debido al rozamiento pero la teoría que se conoce en la actualidad corresponde a un estudio realizado por Magnus.

“El Efecto Magnus podría explicarse como el tiro en el que el balón en rotación genera un remolino de aire a su alrededor, llevando la misma dirección que la corriente de aire a la que se expone la pelota, por lo cual se incrementa la velocidad en dicho lado del esférico. En el otro lado del balón el remolino gira en dirección opuesta a la de la corriente de aire, lo cual hace que disminuya su velocidad debido a la fricción, por lo que la presión del aire es menor en un lado que en otro , ocasionando una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire que desvía la esfera de su trayectoria.”

Por tanto, afecta a los cuerpos rotando perpendicularmente a su desplazamiento a través de un fluido. Al moverse en el aire hay una resistencia la cuál depende de la velocidad relativa del objeto respecto del aire y, en el caso de las bolas, dicha fuerza es mayor en un lado que en otro.

“Wanted”:

Si trasladamos esto a una película como “Wanted” en la que las balas se desvían de la recta y rodean obstáculos para alcanzar el objetivo que deseaban es porque existe una fuerza que provoca que la bala haga una comba y la fuerza que provoca dicha comba es una fuerza que interacciona con la bala del vuelo.

Por tanto, si es posible desviar las balas según el efecto Magnus, pero una cosa es desviarlas.. y otra hacer que hagan lo de la película.

Dejo aquí un tráiler de la película por si alguno no sabe cuál es. Ahí se ve como disparan y salvan ese obstáculo para llegar a la diana del fondo.

http://www.youtube.com/watch?v=O7ftozVc3lI

También dejo esta web sobre la aerodinámica en el tenis de mesa que es muy interesante.