lunes, 6 de julio de 2015

¿Cómo es eso de 'trabajo negativo'?

En Áncora, La Nación 05/07/2015, página 5.
Para la ciencia. Curiosamente, el trabajo puede ser positivo, nulo o negativo.

En el sentido más amplio y a veces impreciso del término, hacer un trabajo podría significar una inversión o un gasto de energía (http://www.nacion.com/ocio/artes/Energia-vibraciones_0_1495050491.html) aplicada a alguna actividad cotidiana. Ejemplos: empujar una carretilla llena de tierra, cortar el césped, atender clientes en una tienda, correr un maratón, leer, cuidar a un niño, pasar un tiempo estudiando, etcétera.
Cuando se realiza un trabajo, se espera un resultado satisfactorio y eficiente, y por esto se nos recompensa con dinero o de otra forma.
Durante nuestra vida, los seres humanos debemos realizar trabajos para sobrevivir a las situaciones que nos presenta la naturaleza. Nos referiremos ahora al trabajo, pero al estilo de cómo lo aplican físicos, ingenieros y científicos en general.
Trabajo nulo.
Cuando una persona o una máquina ejercen una fuerza sobre un objeto pesado, sin moverlo, se realiza un gasto de energía. Se ejerce fuerza, pero no se logra movimiento.
Si la persona permanece haciendo ello durante mucho tiempo, habrá que alimentarla (reponer la energía gastada), y a la máquina habrá que recargarla de combustible.
Sin embargo, en este tipo de actividad, no se ven un efecto o un cambio apreciables. Si usted pide a un físico o a un ingeniero que evalúe esto, le dirá que “el trabajo fue nulo”.
Los educadores y los padres de familia también calificaríamos de “trabajo nulo” el esfuerzo de un estudiante que invierte horas en una actitud de estudio, pero sin lograr ningún aprendizaje comprobable. Desde luego, esta es una situación más compleja pues quizás sí hubo algún aprendizaje, al menos el de que debe estudiarse de una manera más eficiente.
Sísifo , óleo de 1549 pintado por Tiziano Vecelli († 1576).
Sísifo es un personaje de la mitología griega condenado
a subir una piedra a un monte, la que caía otra vez
para que el trabajo se repitiese ad infinitum .
Bajar una pendiente sosteniendo una carretilla: Esto se hace ejerciendo fuerza hacia arriba de la pendiente, sosteniendo la carretilla para que no se acelere hacia abajo y no alcance una velocidad inconveniente. Resulta que aquí sí podemos señalar un efecto deseado, un trabajo perfectamente válido y útil: evitar un accidente si la carretilla hubiese bajado sin control.
¿Cómo distinguiríamos ese trabajo del realizado al empujar la carretilla hacia arriba para llevarla al punto de origen? A lo mejor la “magnitud” de ambos trabajos podría ser igual (en condiciones particulares, bajando y subiendo con rapidez constante).
Es posible que usted ya se haya dado cuenta de que, como los conciben físicos e ingenieros, “trabajo” y “energía” se miden con las mismas unidades pues parece que, de cierta manera, pueden hacerse equivalencias sencillas.
Además, si de nuevo llama usted al ingeniero o al físico, le dirá algo similar a lo siguiente: “En condiciones ideales, cuando usted bajó la pendiente, realizó un trabajo de -23.700 joule, mientras, que cuando la subió, su trabajo fue 23.700 joule. En el primer caso disminuyó la energía del cuerpo, y en el segundo la aumentó”.
Tres posibilidades.
En ciencia e ingeniería, ¡el trabajo puede ser positivo, nulo o negativo! Esto es así porque “trabajo” se interpreta como un cambio de energía, y todos sabemos que podemos agregar (+), quitar (-) o no hacer nada (0) cuando se cambia algo.
¿Qué cosa diferente ocurrió al bajar o al subir para que el trabajo tuviese signo opuesto? Evidentemente, la dirección relativa entre la fuerza y la distancia que se desplazó el cuerpo.
Cuando se descendió la fuerza, se tenía la dirección hacia arriba, pero la carretilla se desplazó hacia abajo; por esto, el trabajo es negativo.
En cambio, cuando se ascendió, la fuerza seguía hacia arriba, lo mismo que el desplazamiento, y ambos tenían la misma dirección (paralelas); así, el trabajo resultó positivo.
Parece entonces que el concepto científico de “trabajo” involucra tres cosas: una “fuerza” (lea Las leyes de Newton en Áncora: http://www.nacion.com/ocio/artes/Nadie-escapa-Newton_0_1458654179.html), un “desplazamiento” (una distancia recorrida en línea recta) y algún tipo de “operación matemática” entre ellos.
Dicha operación debe ser simple para que sea útil y bella: la suma y la resta quedan descartadas. Recordemos lo que “la niña” nos advirtió ya en la escuela: “No se suman papas con chayotes”. De las dos operaciones simples que quedan, escogeremos el producto para combinar fuerza y desplazamiento en la definición de “trabajo”. Repasemos el curso de física del décimo año para que reafirmemos ese concepto.
El gran J. P. Joule.
Por ahora solo diremos que el trabajo es positivo si la fuerza (la intención de hacer algo) va en la misma dirección del desplazamiento (lo que queremos lograr); pero el trabajo será negativo si van en sentido opuesto.
Podemos pensar aquello como una especie de “impuesto” que debemos invertir o pagar para lograr un efecto en el sentido contrario, que a veces es necesario o imprescindible.
Por ejemplo, si usted empuja la pesada caja de una refrigeradora deslizándola sobre el piso, debe hacer un trabajo positivo en la dirección del movimiento para contrarrestar el trabajo negativo de la fuerza de rozamiento que hay entre el piso y la caja, y, al menos, para salir tablas con el balance energético.
La definición en prosa de “trabajo” es más o menos la siguiente: “El trabajo es el resultado del producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento y la magnitud del desplazamiento”. Por esto, si quiere obtener el trabajo máximo correspondiente a su “empuje”, ponga toda su intención paralela al cambio que quiere lograr.
¿Qué pasó con la otra componente, la perpendicular? Bueno, podrá producir algún otro efecto, pero nunca hará trabajo.
La unidad de medición de trabajo y de energía es el “joule”, y usamos la letra J como su símbolo. Esta unidad de medición se estableció en honor al físico (y productor de cerveza) inglés James Prescott Joule, quien realizó importantes estudios sobre energía y electricidad.

miércoles, 1 de julio de 2015

Dos noches de observación astronómica. 20 y 21 de julio 2015

Primer Campamento Aeroespacial
GIAUCR

Portal de la Investigación.
Universidad de Costa Rica.
Sede de Guanacaste
.

Liberia:
10° 36’ 46,57” Norte;
85° 27’ 28,17” Oeste.
129 m sobre el nivel del mar.


Cuando las estrellas de magnitud 6 puedan ser visibles, al final del crepúsculo astronómico y si las condiciones del tiempo lo permiten, si hay poca nubosidad, iniciaremos con una orientación general sobre los puntos cardinales, las estrellas brillantes y las constelaciones notables que en el momento se puedan identificar con facilidad.
(
Condiciones Meteorológicas en  Sede Universidad de Costa Rica,  Liberia).

Esencialmente el cielo de las dos noches es idéntico, excepto por la Luna, meteoros y satélites artificiales.
En el momento apropiado los telescopios enfocarán simultáneamente y por cierto tiempo algunos objetos del Sistema Solar y de cielo profundo.
Por favor hagan una fila ordenada y aproveche su tiempo.
Si va a llevar un foco (¡posiblemente no lo necesitará!) colóquele celofán rojo frente a la lente, siempre apunte hacia el suelo, no hacia los ojos de los participantes, ni a los objetivos de los instrumentos.
No tome fotografías con flash, porque arruinan la adaptación a la oscuridad.
No descuide sus pertenencias.
Si tiene teléfono "smartphone" o tablet, puede utilizar alguna aplicación como:

Mantenga un nivel de iluminación bajo.


El siguiente cronograma de fenómenos y eventos puede serle de utilidad.

20 de julio
Día 201, semana 30

04:08 Inicio del crepúsculo astronómico. Sol 18° bajo el horizonte.
04:24. Oportunidad para observar la “Luz Zodiacal”. Horizonte Este-Noreste.
04:35. Aurora. Sol 15° bajo el horizonte.
05:24. Orto del Sol. Acimut: 68,8°, Este-Noreste. Constelación: Cancer.
07:42 a 19:48. Venus (m= -4,6). Observe en Leo. Elongación: 32°. Distancia: 0,373 ua. Diámetro: 44,7”.
08:59: Orto de la Luna. Acimut: 86,7°, Este. Constelación: Virgo.
11:42: Tránsito (culminación) del Sol. Mediodía local. Altitud: 79,4°. Constelación: Cancer.
17: 49. Ocaso de Mercurio. Acimut: 293,0°, Oeste-Noroeste. Constelación: Gemini.
18:01. Ocaso del Sol. Acimut: 291,1°, Oeste-Noroeste. Constelación Cancer.

18:12 a 19:42. Júpiter (m= -1,8). Observe en Leo. Elongación: 27°. Distancia: 6,27 ua. Diámetro: 31,4”.
18:12 a 01:12. Saturno (m= 0,4). Observe en Libra. Elongación: 119°. Distancia: 9,45 ua. Diámetro: 17,5”.
18:24 a 22:30. “Omega Centauri” –NGC 5139 (m=3,7). Cúmulo globular. Constelación Centaurus.
18:24 a 21:24. “El Joyero” –NGC 4775- (m= 4,2). Constelación: Crux.
18:30. Satélites de Júpiter:  C               G |JeI
18:31. Destello del satélite Iridium 29 (m= -2,6). Acimut: 345°, altitud: 30,2°. Constelación: Draco.
18:48 a 22:48. M53 –NGC 5024 (m= 7,7). Cúmulo globular. Constelación: Coma Berenices.
18:48 a 22:00. Caldwell 84  -NGC 5286- Cúmulo globular. Constelación: Centaurus. Distancia 35 900 años luz.
18:48. Observe la región oscura de la Luna, parcialmente iluminada por luz reflejada por la Tierra.
18:50. Anochecer. Sol 15° bajo el horizonte.
19:06 a 20:30. Nebulosa Búho  -Messier97- (m= 11,2). Nebulosa Planetaria. Constelación Ursa Major.


Cometa C/2014 Q1 PanSTARRS (http://www.skyandtelescope.com/observing/comet-q1-panstarrs-bright-but-tight070920150907/)
19:06 a 20:18. M105 –NGC 3379- (m= 9,3). Galaxia en Leo.
19:17. Fin del crepúsculo astronómico. Sol 18° bajo el horizonte.
19:21. Tránsito (culminación) de Saturno. Altitud: 62,2°.
20:00. Satélites de Saturno: d Re |  |*S*|m |    t             T          j    
21:12 a 04:24. Neptuno (m= 7,8). Observe en Aquarius. Elongación: 141°. Distancia: 29,17 ua. Diámetro: 2,3”.
21:23. Ocaso de la Luna. Acimut: 263,6°, Oeste. Constelación: Virgo.
23:00. Momento apropiado para comenzar observación de la Vía Láctea.
23:06 a 04:36. Urano (m= 5,8). Observe en Pisces. Elongación: 100°. Distancia: 19,79 ua. Diámetro: 3,5”.
21 de julio

Idem…20/07

04:42 a 05:00. Marte (m= 1,7). Observe en Gemini. Elogación 11°. Distancia: 2,58 ua. Diámetro: 3,6”.
05:24. Orto del Sol. Acimut: 69,2°, Este-Noreste, en Cancer.
05:42. Luna en apogeo. A 404 869,9 km de la Tierra (centro a centro). Diámetro: 29° 59,3”.
09:45. Orto de la Luna. Acimut: 90,6°, Este. Constelación: Virgo.
                  
11:43. Culminación (tránsito) del Sol. Altitud: 79,8°. Constelación: Cancer.
18:01. Ocaso del Sol. Acimut: 290,7°, Oeste-Noroeste, en Cancer.
18:30. Satélites de Júpiter: C          G           |Ji       E  
20:00. Satélites de Saturno: R       t   |  |*S*| em    T d                             j

Entre las constelaciones que tendremos oportunidad de identificar están: Leo, Virgo, Corvus, Crux, Ursa Major, Ursa minor, Boötes, Centaurus, Scorpius. Sagittarius, Ophiuchus, Hercules, Draco, Lyra, Aquila, Cepheus, Cygnus, Libra, Capricornus, Pegasus, Cassiopeia, Andromeda, Aquarius, Pisces, Pisces Austrinus.

       Norte
Sur
20 de julio. 18 horas

Instrucciones:
  1. Enfrente la dirección hacia la cual va a observar, por ejemplo Sureste (SE).  
  2. Sostenga el mapa frente a usted, de tal  manera que la dirección deseada quede hacia abajo (hacia sus pies).
    Entonces si escogió Sureste, deberá colocar el mapa diagonalmente, de tal manera que SE quede a sus pies.
    Frente a usted estará la constelación Scorpius, a su derecha el SUR con la constelación Crux y a la izquierda el ESTE, por donde está saliendo la constelación Aquila.  Más hacia la derecha (OESTE) verá a Venus y Júpiter en Leo. El Noroeste (NE) estará a su espalda
  3. Tome en cuenta que ¡el cielo es muchísimo más grande que su mapa! 
                                                                                                           Norte

Sur
20 de julio 23 horas

Almanaque astronómico * julio 2015 *: http://astronomia10norte.blogspot.com/2015/06/almanaque-astronomico-julio2015.html