Ya no es necesario ir al laboratorio para presenciar algo asombroso. Solo necesita encender su computadora y ver un video sobre un tema de interés.
Aquí hay algunos fenómenos interesantes y las teorías científicas detrás de ellos.
Gotas de Prince Rupert
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Las gotas de Prince Rupert han fascinado a los científicos durante cientos de años. En 1661, se presentó un artículo en la Royal Society de Londres sobre estos extraños objetos, similares a renacuajos de vidrio. Las gotas llevan el nombre del príncipe Rupert del Rin, quien las presentó por primera vez a su primo, el rey Carlos II. Se obtienen cuando las gotas de vidrio fundido caen al agua, exhiben extrañas propiedades cuando se exponen a la fuerza. Golpea la mancha de Prince Rupert con un martillo en el extremo redondeado y no pasa nada. Sin embargo, con el más mínimo daño en la sección de la cola, toda la gota explota instantáneamente. El rey estaba interesado en la ciencia y por eso pidió a la Royal Society que le explicara el comportamiento de las gotas.
Los científicos estaban en un callejón sin salida. Pasaron casi 400 años, pero los científicos modernos armados con cámaras de alta velocidad finalmente pudieron ver cómo explotaban las gotas. Se puede ver una onda de choque viajando de la cola a la cabeza a una velocidad de aproximadamente 1,6 km / s cuando se libera la tensión. Cuando una gota de Prince Rupert golpea el agua, la capa exterior se solidifica mientras que el vidrio interior permanece derretido. A medida que el vidrio interior se enfría, se encoge de volumen y crea una estructura fuerte, lo que hace que el cabezal de caída sea increíblemente resistente a los daños. Pero tan pronto como se rompe la cola más débil, la tensión se libera y toda la gota se convierte en un polvo fino.
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Movimiento ligero
La radiactividad se descubrió cuando se descubrió que existía algún tipo de radiación que podía iluminar las placas fotográficas. Desde entonces, la gente ha buscado formas de estudiar la radiación para comprender mejor este fenómeno.
Una de las formas más tempranas y aún más interesantes fue crear una cámara antiniebla. El principio de funcionamiento de la cámara de Wilson es que las gotas de vapor se condensan alrededor de los iones. Cuando una partícula radiactiva atraviesa la cámara, deja un rastro de iones en su camino. Cuando el vapor se condensa sobre ellos, puede observar directamente el camino que ha recorrido la partícula.
Hoy en día, las cámaras de niebla han sido reemplazadas por instrumentos más sensibles, pero en un momento fueron vitales para el descubrimiento de partículas subatómicas como el positrón, el muón y el kaón. Las cámaras de niebla son útiles hoy en día para mostrar varios tipos de radiación. Las partículas alfa muestran líneas cortas y pesadas, mientras que las partículas beta tienen líneas más largas y delgadas.
Líquidos superfluidos
Todo el mundo sabe qué es un líquido. Y los superfluidos son más que eso. Cuando revuelve un líquido como el té en una taza, puede obtener un vórtice arremolinado. Pero después de unos segundos, la fricción entre las partículas de fluido detendrá el flujo. No hay fricción en un líquido superfluido. Y el líquido superfluido mezclado en la taza seguirá girando para siempre. Tal es el extraño mundo de los superfluidos.
De manera similar, se pueden construir fuentes que seguirán funcionando sin desperdiciar energía, porque en un líquido superfluido no se pierde energía por fricción. ¿Sabes cuál es la propiedad más extraña de estas sustancias? Pueden escaparse de cualquier recipiente (siempre que no sea infinitamente alto) porque la falta de viscosidad les permite formar una fina capa que cubre completamente el recipiente.
Para aquellos que buscan jugar con un líquido superfluido, hay malas noticias. No todos los productos químicos pueden asumir este estado. Y estos pocos son capaces de hacer esto solo a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Ola de hielo
El lago helado puede ser un lugar increíble para observar. A medida que el hielo se rompe, los sonidos pueden resonar en la superficie. Mirando hacia abajo, puede ver los animales que están congelados y atrapados en una trampa de hielo. Pero quizás la característica más sorprendente del lago helado es la formación de olas de hielo que caen sobre la orilla.
Si, cuando el depósito se congela, solo la capa superior se vuelve sólida, es posible que comience a moverse. Si un viento cálido sopla sobre un lago, toda la capa de hielo puede comenzar a moverse. Pero debe ir a alguna parte.
Cuando el hielo llega a la orilla, la fricción y el estrés repentinos hacen que se colapse y se acumule. A veces, estas olas de hielo pueden alcanzar varios metros y viajar por tierra. El crujido de los cristales que forman la capa de hielo crea un extraño cosquilleo cerca de las olas de hielo, como mil cristales rotos.
Onda de choque volcánica
Una erupción volcánica es casi la explosión más poderosa que los humanos pueden ver en la Tierra. En cuestión de segundos, la energía equivalente a varias bombas atómicas puede lanzar miles de toneladas de rocas y escombros al aire. Es mejor no estar demasiado cerca cuando esto sucede.
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Sin embargo, algunas personas están interesadas en estas cosas y se detienen cerca del volcán en erupción para grabar un video. En 2014, hubo una erupción de Tavurvura en Papúa Nueva Guinea. Por suerte para nosotros, había gente allí para filmarlo. Cuando el volcán explotó, se pudo ver la onda de choque subiendo hacia las nubes y hacia los lados hacia el observador. Barrió el barco como un trueno.
La explosión que causó la onda de choque probablemente fue causada por la acumulación de gas dentro del volcán cuando el magma bloqueó su salida. Con la liberación repentina de este gas, el aire a su alrededor se comprimió, lo que generó una onda que se dispersó en todas direcciones.
Rayo volcánico
Cuando en el 79 d. C. Hubo una erupción del Vesubio, Plinio el Joven notó algo extraño en esta explosión: "Había una oscuridad muy fuerte, que se volvió cada vez más aterradora por los fantásticos destellos de llamas, que recuerdan a los relámpagos".
Esta es la primera mención registrada de un rayo volcánico. Cuando un volcán levanta una nube de polvo y rocas hacia el cielo, se ven enormes rayos a su alrededor.
Los rayos volcánicos no ocurren con cada erupción. Es causado por la acumulación de carga.
En el calor de un volcán, los electrones se pueden desprender fácilmente del átomo, creando así un ion cargado positivamente. Luego, los electrones libres se transfieren cuando las partículas de polvo chocan. Y se unen a otros átomos, formando iones cargados negativamente.
Debido a los diferentes tamaños y velocidades con las que se mueven los iones, es posible que se acumule una carga en la nube de cenizas. Cuando la carga es lo suficientemente alta, produce relámpagos increíblemente rápidos y calientes, como se ve en el video de arriba.
Ranas levitando
Cada año hay ganadores del Premio Shnobel por la investigación que "hace que la gente se ría primero y piense en segundo lugar".
En 2000, Andrey Geim recibió el premio Shnobel por hacer volar una rana con imanes. Su curiosidad estalló cuando vertió un poco de agua directamente en la máquina con poderosos electroimanes a su alrededor. El agua se pegó a las paredes de la tubería y las gotas incluso empezaron a volar. Geim descubrió que los campos magnéticos pueden actuar sobre el agua lo suficientemente fuerte como para superar la atracción gravitacional de la Tierra.
La caza pasó de las gotas de agua a los animales vivos, incluidas las ranas. Podrían levitar debido al contenido de agua en el cuerpo. Por cierto, el científico no excluye una posibilidad similar en relación con una persona.
La desilusión con el Premio Nobel disminuyó un poco cuando Geim recibió un verdadero Premio Nobel por su participación en el descubrimiento del grafeno.
Flujo laminar
¿Puede separar los líquidos mezclados? Es bastante difícil hacer esto sin un equipo especial.
Pero resulta posible bajo ciertas condiciones.
Si vierte jugo de naranja en el agua, es poco probable que tenga éxito. Pero usando jarabe de maíz teñido, como se muestra en el video, puede hacer precisamente eso.
Esto se debe a las propiedades especiales del jarabe como líquido y al llamado flujo laminar. Este es un tipo de movimiento dentro de los fluidos donde las capas tienden a moverse en una dirección sin mezclarse.
Este ejemplo es un tipo especial de flujo laminar conocido como flujo de Stokes, donde el fluido utilizado es tan espeso y viscoso que apenas permite que las partículas se difundan. Las sustancias se mezclan lentamente, por lo que no hay turbulencias que realmente mezclen las gotas de colores.
Solo parece que los tintes se están mezclando porque la luz pasa a través de las capas que contienen los tintes individuales. Al cambiar lentamente la dirección del movimiento, puede devolver los tintes a su posición original.
Vavilov - efecto Cherenkov
Podría pensar que nada se mueve más rápido que la velocidad de la luz. De hecho, la velocidad de la luz parece ser el límite en este universo que nada puede romper. Pero esto es cierto siempre y cuando se esté hablando de la velocidad de la luz en el vacío. Cuando penetra en cualquier medio transparente, se ralentiza. Esto se debe al hecho de que el componente electrónico de las ondas electromagnéticas de luz interactúa con las propiedades de onda de los electrones en el medio.
Resulta que muchos objetos pueden moverse más rápido que esta nueva y más lenta velocidad de la luz. Si una partícula entra en el agua a una velocidad del 99% de la velocidad de la luz en el vacío, entonces alcanza la luz, que se mueve en el agua a una velocidad del 75% de la velocidad de la luz en el vacío. Y realmente podemos ver cómo sucede.
Cuando una partícula atraviesa los electrones del medio, se emite luz ya que destruye el campo de electrones. Cuando se lanza, un reactor nuclear en agua se ilumina en azul porque expulsa electrones a velocidades tan altas, como se ve en el video. El inquietante resplandor de las fuentes radiactivas es más fascinante de lo que la mayoría de la gente piensa.
