Hola taringa, en esta ocasión les traigo un post de ciencia, "Preguntas de la vida cotidiana con sus respuestas - Parte 2".
¿Por qué flota el hielo?
El hielo flota en el agua porque es menos denso.
Eso nos lleva a otras preguntas: ¿por qué el agua líquida es más densa que el agua sólida? ¿qué implicaciones tiene este hecho?
El estado de un cuerpo (sólido, líquido o gaseoso) viene determinado por la fuerza de atracción que las moléculas que lo componen experimentan entre sí.
Si esta atracción mantiene a las moléculas firmemente unidas en una posición fija, decimos que se trata de un cuerpo sólido. Pero no hay que olvidar que esas moléculas contienen cierta energía cinética o de movimiento que les permite vibrar en sus posiciones.
Si se suministra energía, por medio de calor por ejemplo, las moléculas ganan esa energía y vibran cada vez con más violencia, hasta que la atracción de las demás moléculas no basta para limitar ese movimiento. De manera que se rompen las ligaduras y las moléculas comienzan a moverse por su cuenta, deslizándose unas contra otras, chocando y empujándose. Se produce el cambio de estado y el cuerpo pasa de ser sólido a ser líquido.
Si se continúa aplicando calor, la velocidad de vibración aumenta y se produce un nuevo cambio de estado hacia el estado gaseoso.
De manera general, las moléculas de un cuerpo sólido están ordenadas de manera compacta. En una disposición que apiña las moléculas unas contra otras con muy poco espacio intermolecular. Así, cuando el sólido se funde y las moléculas se separan aumentando el espacio intermolecular, la sustancia se expande y su densidad disminuye.
Entonces, podemos decir que, de manera general, que los sólidos se expanden al fundirse y se contraen al congelarse.
Pero el agua no se comporta así. ¿Por qué?
Las moléculas del hielo están dispuestas en una formación especialmente laxa, en una formación tridimensional que tiene muchos huecos merced a los puentes de hidrógeno. En su caso, al calentarse y empezar a deslizarse las moléculas de agua, en vez de expandirse pasan a rellenar esos huecos o espacios intermoleculares, pasando a ocupar menos espacio en estado líquido que en sólido. Siendo, pues, menos denso el hielo que el agua.
Puede parecer un hecho baladí, pero no lo es en absoluto. Esta circunstancia resulta ser muy afortunada para la vida en la Tierra.
Cualquier hielo que se forme en una masa de agua flota en la superficie, aislando las capas más profundas del frío exterior y preservando el calor bajo la superficie. Esa capa aislante permite la vida bajo el hielo.
Además, al concentrarse en la superficie está más expuesto a los rayos solares, siendo mayor la posibilidad de que se funda por efecto del Sol.
Su fuera al contrario y el hielo fuese más denso, se hundiría y dejaría expuesta al frío al agua de la superficie, que se congelaría y se depositaría en el fondo a su vez, lejos de los rayos solares que la podrían fundir. Si el hielo fuese másn denso que el agua, las reservas acuáticas del planeta estarían casi todas congeladas sin permitir gran parte de la vida que conocemos.
Así pues, esta característica del agua la hace especialmente útil para la vida.
¿Por qué una bala gira cuando la disparan?
Ya sé que en la imagen no se aprecia, pero las armas hacen girar las balas cuando las disparan.
¿Y por qué?
Pues así, a botepronto, porque una bala vuela más lejos y más certeramente si lo hace girando.
Se podría argumentar que la distancia que alcanza el proyectil dependerá de la cantidad de energía adquirida por el proyectil por la explosión provocada por el disparo. Pero el caso es que la bala encuentra resistencia al movimiento en su trayecto: resistencia del aire, del agua…
Veamos un poco de historia.
Las primeras balas eran redondas bolas de plomo y su esférica forma hacía perder rápidamente la velocidad por el rozamiento con el aire. Alrededor de 1825 se desarrollaron balas de forma cilindroconoidal, mucho más aerodinámicas y que mantenían mucho mejor su velocidad de vuelo.
Pero presentaban un problema: su forma alargada provocaba que cualquier pequeña irregularidad en su superficie pudiera atrapar aire, de manera que su trayectoria se desviara ligeramente y su morro no apuntase hacia adelante. Este desequilibrio provocaba un aumento de la resistencia en el morro, un temblor o tambaleo y, en definitiva, una sensible disminución del alcance y la precisión.
Por ello se diseñan los cañones de las armas con unas ranuras en espiral. Los gases de la explosión circulan por ellos imprimiendo giro a la bala disparada. Y si la bala gira adecuadamente alrededor de su eje mientras vuela, el efecto de las imperfecciones se obvia y la velocidad y precisión aumentan notablemente.
Las balas han aumentado ahora su impulso. No solamente tienen impulso en el sentido del avance (momento de inercia), también tienen un impulso rotacional por el giro (momento angular).
Cuando la bala se tropiece con su objetivo, tanto el impulso lineal como el rotacional se transferirán al blanco, causando un mayor daño.
Nota sabionda: Las balas modernas están recubiertas de cobre porque las armas modernas las disparan a velocidades tan altas que el plomo se derretiría por la fricción con el aire.
¿Por qué gira el microondas?
Se ha convertido en un electrodoméstico habitual en muchos hogares, así que su giro constante nos es familiar.
Pero… ¿por qué gira?
El microondas tiene un magnetrón que emite radiaciones electromagnéticas de una determinada frecuencia, que excitan las moléculas de agua forzándolas a moverse.
El resto de moléculas, aunque no experimentan ninguna excitación, también se mueven junto con las moléculas de agua. Este movimiento o vibración molecular se traduce en calor.
Si la fuente de la radiación estuviera en un lateral y el alimento permaneciera inmóvil, tan solo se calentaría esa parte del alimento, quedando el resto frío. Es decir, tan solo se calentaría o cocinaría una parte del alimento.
Para que el alimento se caliente de manera homogénea es necesario que las radiaciones lo alcancen en su totalidad de manera uniforme. Y aunque su frecuencia está calibrada para que éstas penetren lo más profundamente posible, el plato giratorio es un añadido que contribuye a aumentar la posibilidad de que todas las moléculas sean irradiadas y que el alimento se caliente de una manera totalmente regular.
¿Por qué las gafas de visión nocturna ofrecen una imagen en verde?
Eso. ¿Por qué no son de otro color? ¿Por qué no rosa para ver la vida color de rosa?
Antes de saber del color, veamos cómo funcionan.
El ojo humano no capta todo el espectro electromagnético, solamente una parte que se denomina por ello el espectro visible. Diferentes longitudes de onda pasan desapercibidas para nuestro órgano de la visión durante el día. Pero con la llegada de la noche, o simplemente en la oscuridad, las escasez de iluminación provoca un corrimiento hacia el infrarrojo de la luz reflejada. Infrarrojo que nuestro ojo no detecta, por lo que nuestra vivión es más deficiente.
Aclaremos que para que las gafas funcionen es necesaria luz (visible o no) y que la total ausencia de onda electromagnética alguna no permitiría percibir imagen.
Las gafas están diseñadas para captar la luz infrarroja y amplificarla. Cuando los fotones entran en las gafas rebotan en unos pequeñísimos tubos de vidrio dispuestos en forma de disco. Al chocar con las paredes producen fotones secundarios que son acelerados al aplicar voltaje entre las superficies de los discos. Estos fotones secundarios crean nuevos fotones adicionales en un proceso de multiplicación que amplifica la fuente de luz.
La luz enfocada es absorbida por un fotocátodo que convierte los fotones en electrones. Estos electrones emitidos son dirigidos electrostáticamente hacia la pantalla en la que se formará la imagen de manera similar a una cámara fotográfica pero sin inversión de imagen.
Esta pantalla, por cuestiones de coste, es de fósforo verde. Como aquellos monitores antiguos que acompañaban a los viejos ordenadores. Así que los haces de electrones excitan el fósforo verde de manera que se forma la imagen.
Nota sabionda: Cuando las condiciones de iluminación son muy deficientes se suele iluminar la escena con una lámpara de infrarrojos. Indistinguible para el ojo humano pero no para las gafas de visión nocturna.
Nota sabionda: Las gafas de visión nocturna amplifican la imagen, pero no permiten ver a través de la neblina o una pared. Para ello se utilizan las cámaras térmica.
¿Por qué ponen piedras en la vía del tren?
Esas piedras reciben el nombre de balastro o balasto que es, según el diccionario: la ‘capa de grava o de piedra machacada, que se tiende sobre la explanación de los ferrocarriles para asentar y sujetar sobre ella las traviesas’.
El balasto sujeta la vía en su emplazamiento y le proporciona el drenaje adecuado, a la vez que reparte la presión bajo la traviesa para impedir que el subsuelo blando se dañe con el peso de los trenes (deformando con ello el trazado de la vía). Ofrece una superficie sólida pero con una cierta elasticidad que permite absorber las vibraciones.
El tamaño del balasto se encuentra entre 2,5 y 6 cm, el adecuado para que, bajo la presión de los trenes, estas piedras se ajusten unas con otras formando un armazón capaz de distribuir el peso hacia afuera y hacia abajo. Y para permitir un drenaje rápido de las aguas pluviales y la evaporación de la humedad del subsuelo.
El grosor de la capa de balasto depende del tipo de trenes que tengan que circular por la vía. Para trenes de alta velocidad se coloca una capa de 30 cm de grosor, pero en otros trenes de menor velocidad el grosor es de unos 22 cm. Si la vía está asentada sobre una tierra blanda, se extiende el balasto sobre una capa de arena.
La capa de balasto sobresale de las traviesas por sus extremos formando una banqueta que, frecuentemente, tiene en las curvas mayor grosor y sobresale aún más para resistir la presiones laterales, evitando que los raíles se desplacen hacia afuera y se modifique el ancho de vía. Los raíles soldados necesitan que esa banqueta de balasto sea igualmente ancha en los tramos de vía rectos, para, de ese modo, impedir que se curven con tiempo caluroso.
En algunos puentes, túneles, trayectos urbanos… el balasto se sustituye por una placa de hormigón, siendo éste un sistema que goza de ventajas sobre el balasto tradicional. Admite mayor carga, es más seguro y fiable, disminuye las vibraciones y cuesta menos de mantener, amén de que es el más adecuado para los trenes de alta velocidad; pero es mucho más caro que el balasto, por lo que su uso se limita.
Nota sabionda: Antiguamente, el material que más se utilizaba era la piedra caliza triturada, ya que era muy abundante, En la actualidad se usan piedras más duras, como el granito o grava lavada.
Nota sabionda: La presión bajo una traviesa, con un tren circulando sobre ella, puede llegar a ser de 6,8 kg/cm2.
¿Por qué el helio hace que la voz suene más aguda?
Ya es un divertimento clásico en las fiestas el aspirar un poco de helio para poner voz de pito. El efecto es realmente cómico pues la más grave de las voces se convierte en el más aflautado falsete.
Pero… ¿por qué ocurre esto?
El sonido de una voz viene determinado por la frecuencia de vibración que proporcionan los órganos fonadores (cuerdas vocales, cavidad bucal…) y el medio en el que las ondas sonoras viajan.
El helio es menos denso que el aire (unas siete veces), por lo que ofrece menos resistencia a la vibración. Como resultado las cuerdas vocales vibran con mayor rapidez y las ondas sonoras se desplazan con mayor velocidad ofreciendo unas notas más agudas.
Nota sabionda: Cuando aumentamos la velocidad de reproducción de un medio grabado (una cinta de magnetófono, un vinilo…) también apreciamos que las voces se vuelven más agudas al aumentar la velocidad de vibración.
Nota sabionda: El hexafluoruro de azufre es un gas cinco veces más pesado que el aire, que produce el efecto contrario al hacer la voz más grave.
Voz con helio
Cómo de denso es el hexafluoruro de azufre
El efecto contrario al causado por el helio
¿Cómo pelar una naranja con una cuchara?
He visto pelar naranjas con las manos, con cuchillo, con cuchillo y tenedor (sin tocar el fruto con las manos), e incluso a mordiscos. Pero… ¿con una cuchara?
Pues sí, es posible… y sorprendente. Veamos cómo se hace en el siguiente video:
Sí, ya sé. Algunos puristas pueden decir que se ha utilizado cuchillo. Cierto. Pero no es menos cierto que el cuchillo se puede obviar. Por ejemplo dando un mordisco en la parte superior del fruto, lo justo para levantar la piel y permitir la entrada del cubierto. O, exclusivamente con la cuchara, logrando con la punta de la misma y un poquito de maña, lo que se consigue con los dientes: una pequeña hendidura circular que permita introducir poco a poco la totalidad del cubierto.
Probad a anunciarlo un día a los demás comensales: “Voy a pelar la naranja con la cuchara”. Seguro que cosecharás miradas tipo tásloca o yastáelfriki. Pero te vas a quedar con todos. Fijo.
Nota sabionda: Una variante interesante es cortar la naranja por la mitad (corte ecuatorial) pero con una profundidad que no alcance el fruto, que simplemente corte la piel hasta llegar a lo blanco. Con un poco de práctica puedes pelar la naranja con la cuchara sin que la piel se rompa, obteniendo dos medias cáscaras que te pueden servir de plato para el fruto cortado o como recipiente para una macedonia o para un helado de naranja.
¿Es sangre eso que desprende la carne en mi plato?
Puede que te guste la carne poco hecha, pero de eso a que el filete sanguinolento deje un rastro de sangre en el plato…
Pues nada, no hay que preocuparse, porque… no es sangre.
La sangre circula por las venas y arterias de los animales vivos. Una vez en el matadero, la sangre se extrae del cuerpo del animal, excepto la que queda atrapada en el corazón y los pulmones. Así que no llega al plato.
El filete es tejido muscular, no una parte del sistema circulatorio. El color rojo de los músculos es consecuencia de la mioglobina, una proteína que almacena oxígeno en los músculos para ser utilizado cuando se requiera energía de manera repentina. Lo que ocurre es que tanto la mioglobina como la hemoglobina de la sangre son ambas de color rojo, debido al hierro que contienen. Y de ahí la confusión.
El hecho de que diferentes animales tienen diferentes necesidades en cuanto a la obtención de energía, explica por qué sus músculos no contienen la misma cantidad de mioglobina y, por ende, el color de su carne.
La carne de ternera es más roja que la de cerdo y ésta más roja que la de pollo. Y la de los peces es mucho más blanca por el mismo motivo.
¿Por qué los pasamanos de una escalera mecánica van más rápidos que los escalones?
Así es. Van más rápidos y se puede comprobar fácilmente. Te puedes apoyar con el codo en el pasamanos en una cómoda postura y, al poco, tu codo se ha adelantado hasta una posición incómoda. O puedes apoyar la mano y ésta se adelanta tanto que el brazo se estira hasta tal punto que hemos de soltarnos y volver a sujetarnos de nuevo en una posición posterior.
Es uno de esos pequeños misterios cotidianos que llaman la atención del curioso.
Pero, en realidad, no tiene nada de misterioso. Sabido es que estos aparatos han de cumplir unas rigurosas normas de seguridad para evitar que ningún usuario sufra daño alguno. Que pasan frecuentes revisiones de mantenimiento y que tienen instalados mecanismos que detienen de forma inmediata el funcionamiento en el caso de detectar un posible atrapamiento.
Y otro de los mecanismos de seguridad es la diferencia de velocidad entre el pasamanos y los escalones. Pero… ¿por qué es eso algo más seguro?
La cinta de caucho del pasamanos se mueve constantemente en círculo y es muy normal que sufra cierto deslizamiento a causa del rozamiento, esto es, que siempre resbala algo sobre su guía. Y siempre lo hace hacia atrás, al contrario del sentido de su desplazamiento.
Este movimiento es mínimo y depende de la temperatura y la humedad ambiental que influyen sobre la goma, pero existe. De manera que los escalones y el pasamanos no podrán ir siempre sincronizados.
Si estamos subiendo con la mano apoyada en el pasamanos y éste se retrasa con respecto a los escalones, nuestra mano se irá quedando hacia atrás y podría causar la pérdida del equilibrio y hacernos caer hacia atrás, escaleras abajo.
Para evitar esta situación, la normativa dispone que el pasamanos circule más rápido que los escalones (aproximadamente un 2% más rápido) de manera que se contrarresta de sobra el posible deslizamiento y se evita el peligro de caída.
Cuando la escalera es de bajada el pasamanos circula más lento, pues si lo hiciera más rápido nos empujaría hacia adelante y hacia abajo, que es precisamente lo que se quiere evitar.
Nota sabionda: La escalera mecánica fue inventada en 1897 por Jesse Reno y desarrollada por Charles Seeberger.
Nota sabionda: El tramo de escaleras mecánicas al aire libre más larga del mundo se encuentra en Hong Kong Tiene 800 metros de largo y un ascenso de 135 metros. Se instaló en 1994 y la utilizan diariamente 55.000 personas.
¿Por qué no hay una vacuna para el resfriado común?
El resfriado común, catarro o resfrío es una enfermedad infecciosa viral leve que afecta a la nariz, la garganta y el sistema respiratorio superior. Sus síntomas son: estornudos, secreción y/o congestión nasal, ojos llorosos, picor nasal, dolor o flema en la garganta, tos, cefalea y una sensación de malestar general.
Es una de las enfermedades más comunes. Pero, paradójicamente, no se puede provocar su cura ni prevenir con una vacuna. Como mucho se puede seguir un tratamiento sintomático a base de analgésicos y, si hay fiebre, antipiréticos.
Cuando se contrae un resfriado es porque el virus se las ha ingeniado para inflitrarse en las células del cuerpo. Entonces nuestro sistema inmunológico produce unas proteinas llamadas anticuerpos que trabajan para destruir el virus y que libran a nuestro organismo de la infección al cabo de 3 a 10 días. Y no solamente eso, sino que sigue produciéndolos durante años como prevención para nuevas infecciones.
El problema es que nos inmuniza solamente frente a esa cepa de virus, y que hay más de hay más de 200 virus diferentes —rinovirus y coronavirus, principalmente— con la capacidad de provocar la enfermedad. Y que, a su vez, existen muchos subtipos de cada variedad, por lo que el número de agentes infecciosos aumenta notablemente.
Pero… ¿por qué no podemos vacunarnos o actuar contra la infección con antibióticos?
No podemos vacunarnos porque son tantos los virus que causan un resfriado común, que no existe una vacuna eficaz que combata específicamente cada uno de ellos, ni a todos a la vez.
Y no podemos tratar la enfermedad con antibióticos por su propia naturaleza vírica. Si su origen fuera bacteriano, los antibióticos serían eficaces para la curación, al vivir las bacterias fuera de las células del cuerpo y poder actuar contra ellas. Pero los virus se multiplican dentro de las células del cuerpo, por lo que habría que matar las propias células para cabar con los virus.
Así que los antibióticos sólo están indicados para prevenir posibles complicaciones y siempre según criterio médico.
Nota sabionda: En el caso de la gripe, al tratarse de un solo virus, sí que existe una vacunación específica que evita la aparición de la enfermedad. Y siempre una vacuna para una cepa específica.
Nota sabionda: Los adultos contraen de 2 a 3 resfriados de media por año, mientras que los ninos de preescolar se resfrían de 6 a 12 veces en el mismo periodo de tiempo.
Nota sabionda: Los medicamentos antivirales solamente atacan al virus en el momento de entrar en el cuerpo, antes de que invadan las células.
¿Por qué se duermen las piernas?
En realidad el título debería decir “duermen”, así, entre comillas. Porque no se duermen, aunque se exprese así habitualmente esa situación en la que las piernas o los brazos no nos responden o lo hacen muy lentamente por estar agarrotados.
Es una situación extraña —pero no infrecuente— que a veces ocurre al despertarnos por la mañana y notar que alguno de nuestros miembros continúa adormecido. Luego, unos pequeños pinchazos, una sensación de hormigueo, nos avisa de que el miembro entumecido estará listo en breve para obedecer nuestras órdenes.
Pero… ¿por qué ocurre esto?
Para entenderlo debemos saber que los nervios de nuestro cuerpo son los responsables de los movimientos que hacemos y las sensaciones que sentimos. Por nuestro sistema nervioso circulan multitud de mensajes desde y hacia el cerebro.
Por ejemplo, si deseamos mover un brazo o una pierna, nuestro cerebro envía la correspondiento orden que, a través de la espina dorsal y los nervios del miembro correspondiente, pone en funcionamiento el músculo.
Entonces, si hemos dormido con algún miembro aplastado bajo el peso del cuerpo o hemos estado estirados descansando con un codo o una rodilla doblados durante un tiempo prolongado, puede darse la situación de que los nervios de ese miembro queden temporalmente afectados por la presión —al no recibir suficiente irrigación sanguínea— y no funcionen correctamente durante unos instantes.
Los mensajes no pueden transitar con normalidad por esos nervios y por ello el miembro no responde como debería.
Conforme el entumecimiento va desapareciendo —al desaparecer la compresión y reestablecerse la circulación sanguínea—, los nervios se estiran hasta recuperar su forma original y vuelven a estar operativos.
¿Por qué se deben tomar los antibióticos cada 8 horas?
Bueno, los antibióticos se deben tomar según prescribe el médico o según consta en el prospecto. Cierto es que lo más habitual es tomarlos cada 8 horas, pero también hay antibióticos que se deben tomar cada 12 horas, e incluso cada 24 horas.
Sea cual sea el caso, es muy importante seguir la pauta marcada para que el antibiótico funcione correctamente.
¿Y por qué esto es así?
Cada toma contiene una determinada cantidad de principio activo. Al tomarla, éste pasa a la sangre y fluye por todo el organismo. Cuando el organismo empieza a eliminarlo a través de los riñones o el hígado, la concentración disminuye. Antes de que la cantidad de antibiótico en sangre sea insuficiente es necesaria una nueva toma.
Pero no es tan sencillo como esto, si se retrasa mucho la toma puede no bastar una nueva ingesta. Veamos:
Para que un antibiótico haga efecto, debe llegar a la parte del cuerpo donde se localiza la infección en cantidad suficiente y de forma continuada. Eso se logra en el llamado estado de equilibrio estacionario, es decir, cuando la cantidad de fármaco que entra al organismo es igual a la cantidad que sale y se mantiene una concentración constante en sangre.
El siguiente gráfico aclarará este concepto y los de concentración mínima eficaz (CME) y concentración tóxica (CT).
La CME marca la concentración mímina de antibiótico en sangre para que éste sea eficaz. Concentraciones menores no tienen ningún efecto. La CT es la concentración máxima que admite nuestro organismo sin sufrir excesivos efectos adversos o incluso daño. Por lo tanto el equilibrio estacionario se encuentra entre ambos valores.
En el gráfico del ejemplo también se aprecia cómo se alcanza la cantidad óptima de antibiótico en sangre. Supogamos que la primera toma (A) nos proporciona 10 mg. Al cabo de 8 horas la concentración ha disminuido hasta la mitad porque el organismo la ha ido eliminando. Con la segunda toma (pasando de B a C) alcanzamos los 15 mg, cantidad ya efectiva. A partir de la tercera toma (de D a E) nos situamos ya en el estado de equilibrio estacionario, en el que nos mantendremos hasta acabar el tratamiento (entre los 10 y los 20 mg).
(Nótese que se trata solamente de un ejemplo y que las cantidades son arbitrarias y simplificadas para un mejor entendimiento)
El gráfico también nos ayuda a visualizar por qué no seguir las indicaciones hacen al antibiótico inoperativo.
-Si se alarga el tiempo entre dosis se proporciona tiempo extra al organismo para eliminar el fármaco, por lo que puede no alcanzarse o no mantenerse el tiempo suficiente una concentración adecuada.
-Si se acorta el tiempo entre dosis la concentración puede aumentar por encima del CT.
-Si no se completa el tratamiento o se toman solamente un par de dosis la eficacia el limitada o incluso nula. (En el ejemplo menos de cuatro pastillas no nos colocan en el estado de equilibrio estacionario.
-Si se olvida una toma y se dobla la siguiente fácilmente se superará el CT.
Respuesta a una consulta de Lucía Reyes
Acá finaliza la segunda parte del post, quizás haya una tercera, Adiós.