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El pájaro bebedor es una especie de juguete, curiosidad u objeto decorativo consistente en la figura de un pájaro colocada junto a un vaso o recipiente con agua.
En un momento dado el pájaro se inclina e introduce su pico en el agua y luego vuelve a recuperar la vertical. Más tarde volverá a repetir la accción, y lo seguirá haciendo indefinidamente siempre que no le falte provisión de agua.
Pero… ¿cómo lo hace? No tiene pilas, ni se le da cuerda… ¿magia? ¿realmente se inclina a beber solamente cuando tiene sed?
En absoluto. El pájaro bebedor es un ejemplo de las propiedades de la termodinámica, es una máquina que convierte energía térmica en energía mecánica.
Veamos como funciona.
En esencia son dos bulbos de vidrio unidos por un tubo también de vidrio. En su interior hay un líquido volátil como el éter etílico, que llena algo más de la mitad del bulbo inferior. El bulbo superior, unido directamente al tubo, tiene una pequeña protuberancia simulando el pico, y tanto ésta como el resto del bulbo están recubiertos de un fieltro que da forma a la cabeza y al pico. El tubo de vidrio llega hasta casi el fondo del bulbo inferior. En el centro del tubo hay una barrita metálica cuyos extremos se apoyan en el armazón de la base, de tal manera que el conjunto pueda oscilar con facilidad.
Una vez colocado al lado de una vaso con agua, a la distancia justa para que el pico se introduzca en el agua cuando adopte la horizontal, se moja el fieltro de su cabeza con agua y sólo queda esperar.
Parte del agua que humedece el fieltro se evapora —siempre que el aire no se encuentre saturado de humedad— en un proceso adiabático que hace que disminuya la temperatura del aire que ocupa la cabeza. Aunque la variación de temperatura es pequeña, debido a que la presión es directamente proporcional a la temperatura y a que el líquido está próximo a su temperatura de ebullición, se establece una gran diferencia de presión entre la cabeza y la base.
La mayor presión existente entonces en el bulbo inferior obliga al líquido a subir por el tubo. Cuando parte del líquido alcanza la cabeza, el mecanismo se desestabiliza al cambiar su centro de gravedad y gira hasta ponerse horizontal. En esa posición la cabeza se humedece de nuevo y al quedar el extremo inferior del tubo al descubierto se igualan las presiones y el líquido desciende al bulbo inferior. El pájaro bebedor recupera la posición vertical.
De nuevo se evapora algo de agua y el proceso se repite.
Dibujo de la patente original del drinking bird, ‘pájaro bebedor’. M. V. Sullivan, U.S. Patent 2.402.463 (1946)
drinking bird en acción
Nota sabionda: Es importante para mejorar su funcionamiento, tanto el líquido que el pájaro contiene como lo profundo que el tubo se introduce en el bulbo inferior. El líquido volátil, habitualmente CF3CHCl2, tiene un punto de ebullición de 28ºC cercano a la temperatura ambiente, lo que facilita el proceso de cesión de temperatura por la evaporación. Y que el tubo llegue casi al fondo del líquido contenido en el bulbo inferior, para que la presión del líquido actúe en favor del proceso. Si esto no fuera así, la diferencia de presiones podría no ser suficiente como para elevar el líquido hasta la cabeza.
Nota sabionda: El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales, P·V=T (donde P es presión, V es volumen y T es temperatura).
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aves equilibrio evaporación proceso temperaturaJuguetes de papel (2)
Un caleidociclo es una forma geométrica tridimensional dotada de giro.
El término aparece por primera vez en el libro M.C. Escher Calidociclos de Scahttschneider y Wallace (1977), y se deriva de los vocablos griegos: cali, ‘belleza’; eidos, ‘forma’ y ciclo, ‘volver al punto de origen’.
Se construyen generalmente en papel y se usan en diseño gráfico, como material didáctico de cuestiones matemáticas y geométricas y como entretenimiento.
Vamos, pues, a entretenermos construyendo uno. Sigamos los siquientes pasos:
Primero imprimir la siguiente plantilla (mejor en horizontal y ocupando toda la hoja).
Recortar y marcar las dobleces siguiento todas las líneas.
Encolar los rombos de la parte inferior en las pestañas (con la leyenda “encolar”) de la parte superior. Para ello, el vértice inferior del rombo coloreado en amarillo se lleva, por debajo, hasta volver a subir por el lado superior y entonces se encola en la correspondiente pestaña.
Se hace lo mismo con las otras pestañas.
Finalmente, las dos pestañas sin leyenda del lateral se encolan y se introducen el en hueco que queda en el otro extremo, cerrando el anillo. El caleidociclo ya está montado. Ahora se puede decorar o, si se prefiere, se puede hacer sobre la plantilla antes de doblar y pegar.
Se puede ver cómo opera en el siguiente video:
¿Cómo funciona un caleidoscopio?
Aunque desde la Antigüedad eran conocidos los principios de la simetría de reflexión y se pulían piezas de piedra caliza para formar ángulos y observar las imágenes multiplicadas, no fue hasta 1816 que el inglés David Brewster desarrolló una versión contenida dentro de un tubo y la denominó caleidoscopio.
El caleidoscopio es un juguete infantil clásico, de gran sencillez y resultados sorprendentes. Su propio nombre nos habla de su función: del griego kalós, ‘bello’, éidos, ‘imagen’ y scopéo, ‘observar’, es un aparato para observar bellas imágenes.
Se trata de un tubo que contiene tres espejos, dispuestos con su parte reflectante hacia el interior, de tal forma que forman un prisma de lados rectangulares y base triangular. En uno de los extremos se encuentran dos láminas traslúcidas entre las que se disponen plásticos, cristales o cuentas de colores y formas diferentes, cuyas imágenes se ven multiplicadas simétricamente al ir girando el tubo mientras se mira por el extremo opuesto.
Al dirigir el caleidoscopio hacia la luz, se pueden ver las formas contenidas en el triángulo basal, sus reflexiones en los tres espejos y las refexiones entre éstos, de manera que se puede observar un dibujo con varios ejes de simetría de una gran belleza geométrica.
Utiliza el ratón y las teclas del cursor sobre la imagen.
Además del descrito existen diferentes tipos de caleidoscopios: el caleidoscopio de agua, el caleidoscopio de disco, el caleidoscopio polarizado y el teleidoscopio.
Nota sabionda: Aunque lo más común es que contenga tres espejos que formen entre ellos tres ángulos de 60º, los espejos pueden ser más —y consecuentemente otra la medida de los ángulos— para la obtención de diferentes efectos.
Flash de caleidoscopio obtenido aquí.
imagen infantil juego luz reflejo
Las barras de luz química son esas que se doblan, se agitan y producen una luz fluorescente durante horas, sin necesidad de combustión o pilas. Muy útiles para señalización de emergencia, maniobras, lectura de mapas, iluminación submarina, acampadas, pesca nocturna… incluso para el ocio: pulseras y collares que brillan en la oscuridad, cubitos y bolas para decorar nuestras bebidas nocturnas y decoración para fiestas.
Pero, ¿cómo funcionan?
Independientemente de su tamaño o forma todas se basan en el mismo principio: la quimioluminiscencia.
El DRAE nos informa que luminiscencia es la “propiedad de despedir luz sin elevación de temperatura y visible casi solo en la oscuridad, como la que se observa en las luciérnagas, los peces abisales, en las maderas y en los pescados putrefactos, en minerales de uranio y en varios sulfuros metálicos”.
Entonces, la quimioluminiscencia es la luminiscencia producto de una reacción química.
En una reacción química se recombinan los átomos de dos o más sustancias para formar un nuevo compuesto. Según la naturaleza de los reactantes la reacción puede emitir energía. Tal es el caso que nos ocupa.
En la barras de luz coexisten dos compuestos químicos que al juntarse reaccionan. Uno de los compuestos, el peróxido de hidrógeno —al que se llama activador— está contenido en una cápsula de cristal pequeña y frágil. Y esta cápsula se encuentra dentro de la barra de polietileno propiamente dicha que contiene un éster de fenil oxalato y un tinte fluorescente que es el que da el color según el producto químico que contenga.
Al doblar la barra y romper la cápsula las dos sustancias se mezclan. Y lo hacen con mayor rapidez al agitarla. Como resultado se obtienen unos compuestos producto (no importa cuáles) y una emisión de energía (que es lo que nos interesa). Esa energía excita los átomos del tinte fluorescente (sus electrones suben a un nivel energético mayor más alejado del núcleo), para luego volver a recuperar su estado de equilibrio (descendiendo a un nivel energético menor más cercano al núcleo y más estable) proceso que logran desprendiéndose de la energía sobrante en forma de fotones, es decir, produciendo luz sin calor (luz fría).
Nota sabionda: Dependiendo de los compuestos utilizados y su cantidad, la reacción química puede alumbrar durante minutos o durante varias horas. Si se calienta la barra, la energía adicional acelerará la reacción y brillará más intensamente aunque por menos tiempo. Por el contrario, si se enfría, la reacción se ralentizará y proporcionará una luz más amortiguada aunque durante más tiempo. De hecho, si se mantiene la barra en el congelador se puede preservar para el siguiente día. La reacción no se interrumpirá, pero se ralentizará considerablemente.
Nota sabionda: El 9,10-difenilantraceno proporciona un color azul, el 9,10-bis(feniletinil)antraceno proporciona el color verde y el 5,6,11,12-tetrafenil naftaleno proporciona el color rojo.
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electrón energía luminiscencia luz reacción¿Cómo funciona el GPS?
Las siglas GPS significan Global Position System, ‘Sistema de Posicionamiento Global’. Es un sistema que permite conocer la posición de algo o alguien en cualquier lugar del mundo con una gran precisión. Este sistema fue desarrollado, instalado y operado por el Departamento de Defensa de EEUU.
Antiguamente, nuestros antepasados se guiaban por la posición del Sol durante el día y por la estrella Polar por las noches, cargaban cartas y mapas de navegación y deducían su posición basándose en el uso de la brújula y el sextante. En la actualidad, nosotros solamente necesitamos un pequeño aparato de precio asequible con GPS integrado, para conocer exactamente nuestra posición en cualquier parte del mundo.
Pero… ¿cómo funciona el GPS? ¿por qué sabe dónde nos encontramos?
El funcionamiento del GPS se basa en una red de satélites formada por 24 unidades en órbitas sincronizadas alrededor del globo terráqueo, tal como se aprecia en la imagen. Así, cualquier punto del globo está “cubierto” por varios satélites.
Para situar una posición, el GPS se basa en la triangulación, un principio matemático que determina la posición exacta de un punto conociendo las distancias de éste a otros tres puntos de ubicación conocida. Para ello solo hay que trazar tres circunferencias imaginarias con centro en los puntos conocidos y cuyos radios coincidan con la distancia del punto a determinar. Las tres circunferencias se cortan en un único punto: la posición a determinar.
Así pues, en teoría, solamente es necesario conocer la posición de tres satélites (y su distancia al aparato receptor de GPS) para poder calcular nuestra posición. Esto parece fácil, pero su aplicación supone bastantes inconvenientes, entre los que el económico no es el menor. Pero todo se soluciona con la inclusión de la medición de un cuarto satélite y algunos cálculos correctivos.
Ahora bien… ¿cómo medimos la distancia de nuestro receptor a los satélites?
La distancia a un satélite se determina comparando el tiempo que tarda una señal de radio, que éste emite, en alcanzar nuestro receptor de GPS, con la misma señal generada en el mismo instante por nuestro receptor. El retardo existente entre ambas determina el tiempo que la primera tardó en llegar. Ai ahora multiplicamos dicho valor por la velocidad de la luz obtendremos la distancia al satélite.
Pero no solamente es necesario conocer la distancia al satélite, también se debe conocer su posición, puesto que podría estar a la misma distancia desde diferentes posiciones invalidando el cálculo. Por ello los satélites se mantienen en órbitas definidas, regulares y predecibles a unos 20.000 km de altura, según un patrón que reconocen los receptores de GPS, que también reciben las eventuales correcciones de rumbo por sutiles desviaciones por evolución orbital.
La atmósfera interfiere en el tiempo de llegada de la señal desde los satélites. Una señal de GPS pasa a través de partículas cargadas en su paso por la ionosfera y luego pasa a través de vapor de agua en la troposfera, perdiendo algo de velocidad. Y lo hace de manera desigual dependiendo de la densidad de estas partículas en esa parte del mundo. Así se crea el mismo efecto que un error de precisión en los relojes a la hora de sincronizar las señales de radio.
Pero ello se arregla con la inclusión de la medición a un cuarto satélite. Cualquier error debido a la sincronización de las señales (los satélites possen un reloj atómico, pero los receptores de GPS no) o a los factores atmosféricos afectaría a las tres medidas por igual, pudiendo dar un resultado erróneo. Si el error se ha producido, la cuarta señal no coincidirá con tal punto. Entonces, el receptor de GPS realiza un cálculo averiguando qué factor correctivo aplicado a las cuato mediciones las hace coincidir en el mismo punto. Y una vez lo ha hallado lo aplica, obteniendo así la posición correcta.
Nota sabionda: Los GPS actuales pueden fijar la posición con un margen de error de unos 15 a 20 m 3 m. Cuando es necesaria una mayor precisión —como en el aterrizaje en un aeropuerto— se usa el GPS diferencial, que consta de una señal adicional transmitida desde tierra y con un alcance de unos 200 km.
Nota sabionda: La Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite llamado Galileo.
Nota sabionda: En realidad la red consta de 27 satélites: 24 operativos y 3 de respaldo.
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cálculo geometría medida posición satélite superficie¿Curan el asma los chihuahuas?
Existen varias teorías al respecto que así lo afirman, pero carecen de base científica. Se trata solamente de un rumor muy difundido, basado en los múltiples testimonios de enfermos de asma que han mostrado una mejoría y que la han atribuido a la presencia en su vida de tal animal.
El asma es una enfermedad inflamatoria de los bronquios que provoca tos, principalmente por las noches, por las mañanas y durante el ejercicio, así como flemas; en ocasiones se pueden escuchar silbidos en el pecho, o se puede observar dificultad para respirar.
El asma no se cura, pero se controla muy bien y con el crecimiento se pueden erradicar prácticamente los síntomas. Para ello se utilizan medicamendos de control para eliminar la inflamación crónica y disminuir la frecuencia e intensidad de las crisis. Y cuando éstas se producen se utilizan otros medicamentos en aerosol.
Entonces… ¿por qué se dice que el chihuahua cura el asma?
Los razonamientos entran aquí más en el campo de la psicología y la sociología que en el campo médico. Los neumólogos rechazan de plano tal afirmación, pero los psicólogos la matizan: la compañía de una mascota proporciona experiencias afectivas que ayudan a la recuperación.
Los chihuahuas cuentan aquí con algunas ventajas frente a otras mascotas. No sueltan pelo, así que provocan menos alergias que otras razas caninas y no agravan las ya existentes. Son muy cariñosos y posesivos y siempre están cerca de su amo, por lo que distraen al enfermo de asma y bajan su nivel de ansiedad, lo que puede redundar en un disminución de la frecuencia de los ataques.
Tampoco hay que olvidar el efecto placebo. Si el paciente cree que la presencia del chihuahua es positiva y que está haciendo algo importante para curar su enfermedad, puede apreciarse algún efecto curativo fruto de mecanismos psicológicos.
Nota sabionda: Al parecer el hecho de que por su tamaño respiran muy rápido, ha dado pie a la creencia de que absorben el asma de la persona si se respira cerca de la nariz del animal, posiblemente influenciados por la mitología azteca según la que los chihuahuas absorbían los pecados de su amo en el tránsito a la muerte.
Respuesta a una consulta de Issa Lozano
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animales medicina mitos salud¿Por qué nos salen pecas?
Algunas personas tienen pecas en las mejillas y en la nariz, otras en los hombros —sobretodo si sufrieron quemaduras solares en el pasado— y otras tienen el cuerpo lleno.
Pero… ¿cuál es su origen?
Un 10% de las células cutáneas son melanocitos, y en su interior se llevan a cabo diversas reacciones químicas que transforman los aminoácidos de las proteínas alimentícias en un pigmento llamado melanina, que absorbe la radiación ultravioleta de la luz solar protegiendo los tejidos cutáneos.
Las células adyadentes a los melanocitos asimilan la melanina oscureciendo la piel dotándola del característico color del bronceado. A mayor cantidad de melanina, piel más oscura.
Algunos tipos de piel no producen suficiente melanina para oscurecer todo el cuerpo con un distribución uniforme, lo que da como resultado la acumulación de pigmento en pequeñas áreas que reciben el nombre de pecas o melasmas. Las pieles muy blancas, como la de los pelirrojos, son más propensas a tener pecas, de la misma manera que se queman con facilidad al sol.
También son más habituales en los niños y adolescentes que en las personas adultas, en mujeres más que en hombres y en verano más que en invierno.
Nota sabionda: La aparición de pecas, al igual que el color del pelo y de la piel tienen un fuerte componente hereditario.
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