lunes, 24 de julio de 2023

# 1. Atomos y estados de la materia. PIAM. UCR. Física sin matemática 2 (electromagnetismo). Clase del .....

 1.  Átomos y moléculas

Toda la materia, no importa lo sólida que usted le parezca está hecha de pequeños “bloques de construcción”, que también están a su vez mayoritariamente constituidos por espacio vacío.
Esto es lo que llamamos átomos; Son las unidades más pequeñas de una sustancia elemental que conservan las propiedades químicas de esa sustancia, la cual llamamos elemento.

Algunos elementos pueden combinar  sus átomos para formar moléculas como el agua, y compuestos y todas las sustancias de las que está hecha la materia.

  • Todo está hecho de átomos.

A la fecha se conocen unos 118 átomos diferentes, los que llamamos elementos químicos (94 naturales y 24 sintéticos).


El hidrógeno (H) es el elemento más liviano y original formado después del Big-Bang y constituye el 90% de todo el universo. El resto de los elementos fueron formados en estrellas.

  • Somos polvo de estrellas.

Los átomos consisten de un núcleo masivo en el centro, constituido por dos tipos de partículas los protones que tienen una unidad de carga eléctrica (positiva) y los neutrones que no tienen carga eléctrica.
Fuera del núcleo, pero cerca de él, en una región prácticamente vacía, están los electrones que tiene carga eléctrica elemental negativa.

  • El átomo es neutro en cuanto carga eléctrica, pues tiene igual número de electrones que de protones.
  • Los átomos no tienen edad. Están en todas partes desde el inicio del tiempo, reciclados de innumerables formas.


En 1987 el botánico Robert Brown observó con un microscopio el movimiento errático de granos de polen y en 1905 Albert Einstein explicó este fenómeno como el resultado de colisiones con moléculas de agua, evidencia de la existencia de átomos.

  • Dos o más átomos del mismo o diferente elemento se pueden combinar para formar moléculas.

Así, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, producen una molécula de agua. Pero también dos átomos de oxígeno forman una molécula de dicho gas, como el que se encuentra en el aire que respiramos.

Una molécula es la menor división de la materia que mantiene las propiedades químicas de la sustancia que la originó.

Las moléculas como componentes de la materia son comunes. También constituyen la mayor parte de los océanos y la atmósfera. La  mayoría de las sustancias orgánicas son moléculas.


Las sustancias de la vida son moléculas, como las proteínas.

Los seres vivos están formados por células hechas con moléculas principalmente de cuatro elementos; carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).

El aire (mezcla de gases) de la atmósfera de la Tierra contiene 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0,9% de argón, 0,04% de dióxido de carbono y trazas de hidrógeno, helio y una cantidad variable de vapor de agua.


Un átomo de sodio que pierde un electrón se transforma en un ión de sodio.

Redes cristalinas de algunos metales.


                    Cristal de cuarzo.



Sin embargo, muchas sustancias como rocas,  sales y  metales, están compuestas de redes cristalinas de  átomos llamadas iones unidos químicamente, pero no están hechas de moléculas discretas.

  • Un ión es un átomo o una molécula que de alguna manera ha ganado o perdido electrones, quedando entonces esta “partícula” con carga eléctrica negativa o positiva, debido al desbalance con la carga de los protones. 

Por ejemplo, cuando la sal común (cloruro de sodio) se disuelve en agua, se forma dos iones, uno del cloro que es negativo y otro del sodio que es positivo.


 

2. Sólidos, líquidos, gases y plasma

 La materia existe en cuatro fases (estados): sólido, líquido, gaseoso y plasma.

En todos las fases las moléculas siempre están en movimiento.

En los sólidos las moléculas vibran alrededor de posiciones relativamente fijas.

En los líquidos las moléculas poseen mayor energía de vibración y sus posiciones no son fijas. Los líquidos toman la forma del recipiente que las contiene.

Si las moléculas poseen mucha más energía, las vibraciones son más intensas y se liberan unas de las otras, pasan al estado gaseoso. Los gases llenan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Usted tiene esa experiencia con el agua, que puede estar en fase sólida (hielo), líquida (agua) y gaseosa (vapor de agua).

Se acostumbra llamar fluidos a los líquidos y los gases, porque son sustancias se les puede hacer fluir o moverse con cierta facilidad. En cualquier fluido, las moléculas están en movimiento constante y aleatorio, chocando entre sí y con las paredes del recipiente. 

  • ¡Cualquier sustancia puede ocurrir en cualquier fase!
  • Los cambios de fase de la materia son cambios físicos, no cambios químicos.
  • Una molécula de vapor de agua tiene la misma composición química, H2O, que una molécula de agua líquida o una molécula de hielo.

 A temperatura y presión muy alta, por ejemplo, en el Sol, la materia se descompone hasta el nivel de los átomos. Los electrones ya no están ligados a los núcleos atómicos dejando un ion libre.

  • La mezcla resultante de átomos neutros, iones con carga eléctrica positiva y electrones libres se llama plasma.

El plasma no tiene forma o volumen definidos.

A diferencia de los gases, los plasmas son eléctricamente conductores, producen campos magnéticos y responden fuertemente a las fuerzas electromagnéticas.


Los plasmas pueden emitir luz debido al estado excitado de sus electrones

El plasma es muy abundante en el universo, constituyendo la mayoría de la materia visible en las estrellas, como el Sol. Se puede producir y utilizar en experimentos de laboratorio y en aplicaciones tecnológicas.
También hay plasma en algunos fenómenos naturales, como en las descargas de rayos y en la ionosfera de los planetas.

https://en.wikipedia.org/wiki/State_of_matter#Phase_transitions

Física sin matemática 2 (Electromagnetismo) - Adulto mayor. - PIAM - U.C.R. Segundo semestre

Profesor: José Alberto Villalobos

viernes 10:00 a 11:40   *** aula CE


No tiene requisito, solo estar matriculado en el PIAM
(https://piam.ucr.ac.cr/matr%C3%ADcula/pasos-del-proceso-de-matr%C3%ADcula).

Este curso se brindará bajo la modalidad presencial, apoyado con presentaciones en Power-Point.

La asistencia a las clases es fundamental para el cumplimiento de los objetivos. 
Los participantes realizarán un trabajo escrito, máximo 3 páginas, sobre una temática elemental relacionada con ciencia en general y aprobada por el profesor. El estilo es libre, puede ser cuento corto, ensayo, ficción, relato de una experiencia personal, etc.

Evaluación: asistencia y participación en clase 64% (4% cada día). Trabajo escrito 36%.
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Material de lectura para la TERCERA clase.          👉        👇

1. (25/08). Repaso: Movimiento y leyes de Newton.

2. (01/09). Repaso: Energía y leyes de conservación.

3. (08/09). Átomos y estados de la materia: Física 1011 (Tutor virtual): # 1. Átomos y estados de la materia. PIAM. UCR. Física sin matemática 2 (electromagnetismo). Clase del ..... (fisica1011tutor.blogspot.com)

4. (15/09). Temperatura y termómetros. Calorimetría del agua.

5. (22/09). Cambios de fase. Gases.

6. (29/09). Carga eléctrica. Campo eléctrico.

7. (06/10). Corriente eléctrica y voltaje. Taller.

8. (13/10). Resistencia y ley de Ohm. Circuitos eléctricos. Taller.

9. (20/10). Reflexión de la luz. Espejos planos y espejos esféricos.. Taller

10. (27/10). Refracción de la luz. Prismas.

12. (3/11). Lentes convergentes y divergentes. Taller.

13. (10/11). Instrumentos ópticos. Fotografía.

14. (17/11). Salida de campo (U.C.R.), fotos. Ultimo día para remitir trabajos escritos.

15. (24/11). Ondas electromagnéticas.

16. (01/12).  Expoisición de fotografías y trabajos escritos.


En realidad la orientación y motivación del curso es:
"Venga, contribuya con su conocimiento y opiniones.
Pregunte y entre todos le daremos una respuesta confiable."

viernes, 14 de julio de 2023

¿Por qué el eclipse del 14 de octubre es anular?

Primero veamos algunos datos importantes para la fecha. (https://www.heavens-above.com/main.aspx).

  • Luna nueva: 14/10/2023; 11:55 hora de Costa Rica, casi coincidiendo con el máximo del eclipse.
  • Luna en el nodo descendente: 14/10/2023; 19:11. ¡Alta posibilidad de eclipse de Sol!

Un eclipse solar solo puede ocurrir cuando la Luna nueva está cerca de cualquiera de los “nodos” de su órbita 👉 (https://es.wikipedia.org/wiki/Nodos_de_la_Luna).
Solo en este caso los tres cuerpos están casi perfectamente en linea recta y la sombra proyectada de la Luna (¡que siempre está presente!), cae sobre alguna región de la Tierra, no en el "espacio a su alrededor". 
 

Si lo anterior le parec algo técnico, déjelo por hora, es solo para verificar que habrá un eclipse de Sol el 14/10/2023. Un eclipse solar no ocurre “necesariamente" en cada luna nueva; se requiere que la luna esté en, o muy cerca de algunos de los dos puntos donde su órbita y el plano de la órbita de la Tierra se intersectan (nodos), algo así como un "equinoccio" entre la Luna y la Tierra. Figura 👆.


Ahora un poquito de historia tica.
¿Recuerdan el eclipse total de Sol de 11 de julio de 1991?
Bueno la situación fue un poco contraria que la de ahora.

  • La Tierra estaba cercana del afelio (04/07/1991), esto es, Sol pequeño.
  • La Luna estaba cercana al perigeo (11/07/1991; 357 600 km), esto es luna grande (https://www.fourmilab.ch/earthview/pacalc.html).
  • Por esos motivos la etapa total de ese eclipse tuvo una gran duración (6’:53”), casi el máximo teórico (7’:31”).

Ahora veamos ¿por qué este eclipse será anular?

  • Distancia Tierra-Sol = 0,9975 unidades astronómicas.
    Más cerca del perihelio (02/enero/2024) que del afelio (06/julio/2023).
    Entonces el Sol tiene mayor tamaño.

  • Distancia Luna-Tierra = 396 984 km.
    Más cercana al apogeo (09/10/2023) = 405 425 km.
    Entonces la Luna tiene menor tamaño.

  • Si quiere divertirse con un poco de geometría de Colegio (triángulos semejantes), compruebe que la punta del cono de sombra proyectada de la Luna no alcanza para llegar hasta la superficie de la Tierra.
    A mí me dio 382 865 km (menor que la distancia Luna-Tierra) y el ancho de la “antiumbra” 120 km (verifique usted).

¡Entonces la oscura sombra no llega a la Tierra. Lo que sí llega se podría  llamar “antiumbra” y esta solo produce un eclipse anular!

No olvide conseguir sus filtros solares y buscar algún pronóstico sobre el tiempo atmosférico.

Hora de los eventos para el eclipse anular de Sol en Isla Uvita 👆.
14/10/2023. 

miércoles, 12 de julio de 2023

Rho Ophiuchi


Lea en Español:
https://ciencia.nasa.gov/webb-celebra-primer-aniversario-de-operaciones-cientificas-con-nueva-imagen

Read more: go.nasa.gov/3JYxlbp

Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI), Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)

Image description: Red dual opposing jets coming from young stars fill the darker top half of the image. At bottom center is a glowing pale yellow, cave-like structure, its top tilted toward two o’clock, with a bright star at its center. The dust of the cave structure becomes wispy toward eight o’clock. Above the arched top of the dust cave, 3 groupings of stars with diffraction spikes are arranged. A dark cloud sits at the top of the arch of the glowing dust cave, with one streamer curling down the right-hand side. The dark shadow of the cloud appears pinched in the center, with light emerging in a triangle shape above and below the pinch, revealing the presence of a star inside the cloud. The largest jets of red material emanate from within this dark cloud, thick and displaying structure like the rough face of a cliff, glowing brighter at the edges. At top center, a star displays another, larger pinched dark shadow, this time vertically. To the left of this star is a more wispy, indistinct region.









viernes, 30 de junio de 2023

Euclides y la materia oscura.

Este sábado 1 de julio, a las 09:11 hora de Costa Rica (https://www.facebook.com/EuropeanSpaceAgency/), será lanzado desde Cabo Cañaveral, el Telescopio Espacial Euclid (https://es.wikipedia.org/wiki/Euclid_(nave_espacial)), que tratará de descubrir “materia oscura” y “energía oscura” escudriñando cierta región del espacio profundo. Observará miles de millones de galaxias a 10 mil millones de años luz.

Telescopio espacial "Euclid".
Lleva el nombre del matemático griego Euclides de Alejandría (300 aec) que fundó el tema de la geometría. Como la densidad de la materia y la energía está vinculada a la geometría del universo, la misión fue nombrada en su honor.

Se trata de un telescopio de 1,2 m de diámetro que recibirá luz visible y también infrarrojo cercano, un proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA), con cierta cooperación de la NASA.
Euclid finalmente se colocará a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, en una “órbita de halo”, alrededor del punto L2 del sistema Tierra-Sol, como lo hace el Telescopio James Webb.

Desde la escuela comenzamos a estudiar la materia ordinaria. Sabemos que tiene volumen, aunque sea tan diminuta que no podemos verla a simple vista. También hemos aprendido su efecto inercial (resistencia al cambio), y su efecto gravitatorio (atrae a otras porciones de materia). Sabemos que está formada de átomos y que éstos a su vez de partículas subatómicas, electrones, protones y neutrones y los dos últimos de “cuarks”.



La investigación más reciente nos dice que existen al menos 12 tipos de partículas elementales de materia  y sus respectivas antipartículas, todas producidas experimentalmente en laboratorios y también observadas en el universo, excepto éstas últimas.
Si tiene tiempo y para ambientarse le recomiendo leer algunas de mis publicaciones  anteriores (a nivel de divulgación):
Partículas elementales,
Bosón de Higss,
Fermiones y Bosones,
Neutrinos con sabor oscilante.

La partícula de materia más conocida es el electrón. El efecto de un solo electrón no lo podemos apreciar, pero si el de una pequeña corriente de éstos, como la que usa su odontólogo para probar el estado del nervio en uno de sus dientes. 

La más conocida entre las que no tienen masa es el fotón, que estimula las células de la retina de nuestros ojos y nos permite ver los objetos del universo que interaccionan con la luz.

¿Por qué materia? 
Nuestra experiencia con la gravitación en el Sistema Solar nos confirma que el campo gravitatorio de la materia ordinaria disminuye con el inverso cuadrado de la distancia F=GMm(1/r2). Por eso los planetas recorren órbitas con rapidez angular menor mientras más lejanos estén del Sol. Así, Mercurio realiza una revolución completa en 87.969 días, Júpiter en 4333 días, mientras que Neptuno necesita 60190 días.

Sin embargo, se ha medido que la velocidad de rotación de las estrellas en las galaxias observadas es muy grande y se mantiene casi constante a pesar de la distancia al centro galáctico. Por ejemplo, el Sol, que está unos 28 000 años luz del centro de la Vía Láctea, se mueve a 220 km/s.
Esta velocidad es mayor que la esperada si se toma en cuenta solo la masa ordinaria total de las estrellas, polvo, gas, y hasta un posible agujero negro supermasivo en el centro galáctico.

Parece entonces que se necesita algún otro tipo de objetos que produzcan mucha más atracción gravitatoria, para mantener la velocidad de esas estrellas y es a esos objetos que proporcionan la masa extra a los que llamamos materia oscura.

El sustantivo materia es apropiado, pues nuestra experiencia con la materia ordinaria es que ejerce atracción gravitatoria, así que, si algo que de momento no sabemos que es, también lo hace, entonces parece lógico llamarlo materia. 

Le agregamos un adjetivo oscura que recuerda nuestro desconocimiento relativo de algunas de sus características y propiedades. La humanidad siempre que se ha topado con algo desconocido, pronto le ha puesto un nombre (materia oscura en este caso), pues es la manera apropiada para referirse a él. Luego vendrán las investigaciones para identificarlo de la mejor manera y es eso lo que se está haciendo ahora. 

¿Por qué oscura?

Bueno, como le dije, en parte porque a pesar de que tenemos buena evidencia para considerar que existe, desconocemos lo que es.
Pero esto no es lo importante, en sus inicios todos los campos del conocimiento han tenido algo de oscuridad.
Desde luego no la podemos “ver” (hasta ahora) en ningún rango del espectro electromagnético, porque no interacciona (o lo hace extremadamente débil) con los fotones, ¡es transparente!
No hemos descubierto ninguna partícula elemental de materia oscura, aunque sospechamos por análisis teóricos, que debe existir.  


Entonces, ¿qué sabemos hasta ahora? 

  • Interactúa muy débilmente con el resto de la materia del universo y con ella misma.
  • Una posibilidad es que esté constituida por partículas elementales
  • Se mueve lentamente (“materia oscura fría”).
  • Es eléctricamente neutra.
  • Tiene una larga vida media, por lo menos 13 800 millones de años.
  • Nos acompaña desde que el universo tenía 10-10 s, casi desde el big bang.

Quizás haya grandes objetos con propiedades “oscuras”, como estrellas y planetas que no brillan.  Hasta agujeros negros, en el centro de las galaxias, que son los responsables de proveer la masa requerida.

domingo, 25 de junio de 2023

Comentario de un video Tic-Tok sobre el Solsticio de Verano.

Es curioso, el video es anónimo,
pero al reenviarlo por WhatsApp inmediatamente toma un "padre adoptivo",
que se convierte en responsable.
¿No se habrá dado cuenta el remitente?

Creo que la primera vez que vi esto fue como por el año 2012, junto con las profecías maya y el supuesto fin del mundo.


Y cada dos tres años después. 
¿Ustedes no?
Quizás le llegue una copia.
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  • Minuto 00:32-34: “Siempre han sido momentos sagrados que te conectan con la fuente”
¿Qué significa para usted?
¿Le parece que tiene algún sentido la oración, cuál?

https://dle.rae.es/sagrado
https://dle.rae.es/fuente?m=form

  • 00:38 - 42: “Esta vez, es un instante inusual en el cielo, y un punto decisivo en el destino de la humanidad.”

Solsticios como este suceden a cada rato y la humanidad los ha vivido, dándose cuenta o no, porque son eventos intrascendentes a nivel físico, biológico, psicológico, o personal. Solo es un detalle muy particular de la naturaleza.

https://dle.rae.es/instante?m=form|
https://dle.rae.es/inusual?m=form
https://dle.rae.es/decisivo?m=form
https://dle.rae.es/destino?m=form

  • 00:49-51: “La Tierra estará en alineación directa y precisa con el centro de la galaxia.”


Pero DOS PUNTOS; digamos el centro de la galaxia y el centro de la Tierra, también el Sol y la Tierra, el Sol y la Luna y hasta usted y yo (aunque no lo queramos) SIEMPRE están en línea recta (¡que sería la alineación directa y precisa”!).
La cosa cambia si son tres puntos, por eso no hay eclipses cada mes.
Euclides nos lo dijo desde el año 285 aec. ¿Ya no se "aprende" geometría en el Colegio?

  •  00:53-54: “y el sol central de Alción”.

Alcíone es la estrella más brillante de las Pléyades (las siete cabritas) en la constelación Taurus. No tiene sol central -es ella misma- ¡es una estrella!
En el pasado me he topado con personas que consideran que rotamos alrededor de Alcíone y hasta que procedemos de esta estrella (¿será que creen que es un planeta?)

  • 00:55: “en este momento único, la Tierra recibirá un flujo directo de energías muy sutiles y de alto nivel de fuentes divinas.”

https://dle.rae.es/energ%C3%ADa
https://dle.rae.es/sutil?m=form|
https://dle.rae.es/alto?m=form|
https://dle.rae.es/nivel?m=form
https://dle.rae.es/divino?m=form

¿Podría usted aclararse el concepto de energía?
¿De qué tipo de energía está hablando?
¿ De cuanta magnitud (joule) se va a sentir? ¿Cómo la energía que aporta el metabolismo de un banano, o como la que sintieron algunos japoneses en Hiroshima?
¿Le parece que la “energía” es un concepto algo matemático?
¿Es en realidad un cálculo que hacemos, o algo que tiene existencia física?

Sutil y alto nivel no creo que sea posible, pues expresan cualidades un poco opuestas.
El español es un idioma rico con conceptos, palabras y significados claros.
¿Por qué no usar vocabulario concreto y simple?

  • 1:03 -1:12: estas son las energías de la evolución, las energías capaces de cambiar nuestros códigos genéticos y provocar cambios evolutivos en las especies y los planetas.”

¿Entienden el significado?
No es que la evolución y los cambios genéticos obedecen a otro tipo de fenómenos más impactantes en nuestra vida (mutaciones, ambiente, etc.)

https://dle.rae.es/evoluci%C3%B3n?m=form
https://dle.rae.es/cambio?m=form
https://dle.rae.es/gen%C3%A9tico?m=form

  •  1:43 -1:46:” están rezando y …. para la curación de todos.”

Pero en todas las religiones el “dios” lo sabe todo y lo puede todo.
Antes de que nosotros mismos tengamos una necesidad.
Y la puede resolver con su omnipotencia, ¡si quiere!

  • 1:53 “y enviar energía positiva y creativa.

La energía puede ser muy pequeña como la de un fotón, o muy grande como la de una estrella.
Tampoco es creativa, ni destructiva.
No tiene malas ni buenas intenciones, solo es lo que es, no toma partido.
Siempre es positiva (!matemáticamente!)

  • 2:16-2:17: “fluye con la energía del amor universal”
 ¿Cuál es la energía del amor universal?  
Las personas pueden experimentar sentimientos: miedo, temor, seguridad, amor, odio, venganza, ira, alegría, envidia, celos,  felicidad, y todo lo demás...
Entonces por qué no usar algunos de esos sentimientos (conceptos) para expresar lo que quiere decir, con la "palabra" apropiada.
Porque energía es otra cosa.

  •  2:33 “eleva tu vibración a la luz”

Qué difícil.
Los seres humanos generalmente no vibramos, no sabemos como hacerlo.
¿La vibración es mecánica (sonido, sismos),  microscópica, o macroscópica)
O es electromagnética (rayos gamma, x, UV, visible, IR, radio, ¿etc.)?
¿ A cuántos ciclos por segundo (hertz)  habría que vibrar?

https://dle.rae.es/elevar?m=form
https://dle.rae.es/vibraci%C3%B3n?m=form
https://dle.rae.es/luz?m=form

  •  2:53 - “Tu felicidad, la de tu familia y tu amor propio también es energía

¿Pareciera que “energía” se está convirtiendo -por ignorancia- en el super-sinónimo, para expresar un concepto, cuando no se tiene las palabra apropiadas para hacerlo?

https://dle.rae.es/felicidad?m=form

  • 2:59: “la frecuencia del amor universal”

Bueno definitivamente yo no entiendo lo que quiere decir, pero seguro alguien sí.

https://dle.rae.es/frecuencia?m=form

  • 3:13 “todos unidos en la frecuencia de amor universal.”

¿Cuál será esa frecuencia?

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Gasté unas tres horas haciendo esto. A veces me parecía divertido, otras… 
Quizás valió la pena.
Espero que le sirva de algo, por lo menos para leer una opinión diferente. 

Yo creo que no es conveniente “reenviar” mensajes, con los que podemoa incurrir en errores o apreciaciones dudosas, falsas, o mentiras; que requieren una explicación inmedita, la cual geraaaalmente no se tiene a mano – de momento-
Si no se ESTA SEGURO, quizás mejor no reenviarlo.
Pero claro, cada quien tiene libertad 
de repetir lo que guste. -supongo que hasta cierto límite, hasta donde el daño A OTROS sea más o menos reparable- 

 !Si usted se lo cree (el contenido del reeviado), pues tendrá que aceptar la responsabilidad y posibles consecuencias!