¿Qué es la teoría del caos?

¡Hola a todos y Feliz Año!

Espero que hayáis disfrutado de las vacaciones y empezado el año tan bien como yo lo hice. En el blog, vamos a comenzarlo con una de vuestras preguntas, como no podía ser de otra manera. Esta vez viene desde Argentina, de la mano de Nina:

Hola Jesús!

Felicitaciones por tu blog, para la gente curiosa -como la que escribe este mensaje- es bastante entretenido, y además me dispara a indagar sobre los asuntos que planteas.

Mi pregunta viene por el lado del cine. Vi "El Efecto Mariposa", y lo único que rescato -y que me dejó pensando- es la primera frase,con la que se abre la película: "el aleteo de las alas de una mariposa pueden provocar un Tsunami al otro lado del mundo" . Buscando en la web, encontré que se relaciona con la teoría del caos, y me gustaría que explicaras un poco sobre ella...

Muchas gracias!

Saludos desde Argentina,

Nina.

En efecto, esta famosa frase está relacionada con la Teoría del caos. Esta teoría, con nombre apocalíptico que parece predecir la destrucción del mundo, para nada debe angustiaros. La Teoría del caos, o mejor dicho, los sistemas caóticos, son aquellos en los que una pequeñísima variación en las condiciones iniciales, hace que la evolución del sistema difiera mucho con el original.

Podríais decir: "Pues no le veo nada de caótico, más bien es normal: si varías las condiciones iniciales, el sistema varía". Vamos a explicarlo un poco y a poner algunos ejemplos, que es probable que alguno ya se haya perdido.

La física tiene la capacidad de predecir las cosas. Me explico. Si tiramos una pelota, aplicando las leyes de la física, podemos calcular hasta dónde va a llegar, con qué velocidad,... Y si variamos las condiciones iniciales, por ejemplo, la lanzamos más fuerte, podemos volver a aplicar las mismas ecuaciones y calcular las nuevas condiciones finales (velocidad, alcance...).

El problema ocurre cuando al variar mínimamente las condiciones iniciales, somos incapaces de predecir el resultado final. Pongamos un ejemplo. Imaginaros que tenemos una serie de ecuaciones que calculan el crecimiento de la población humana. En ellas estarían contemplados factores como el porcentaje de mujeres y hombres, la calidad de los alimentos, la natalidad, la situación económica... Si aplicamos estas ecuaciones, por ejemplo usando las condiciones que había en el año 1300, para calcular el crecimiento de población que hubo 100 años después, comprobaremos que el resultado difiere muchísimo con la realidad. Tras analizar concienzudamente dónde nos hemos podido equivocar, nos damos cuenta de que a mediados del siglo XIV hubo la peste negra en Europa y diezmó por completo la población. Ese pequeño dato que no incluimos en las condiciones iniciales, ha hecho que el resultado varíe drásticamente. Por eso podemos decir que el crecimiento demográfico es un sistema caótico. Cuaqluier pequeña variación en los datos que pasemos por alto (crisis del petróleo, crack de la bolsa, inserción de la mujer en el mundo laboral, ...) hace que los resultados varíen mucho.

Por último otro ejemplo, que seguro que muchos habéis visto:

Homero simplemente mató un mosquito en el pasado, pero quien sabe si ese mosquito iba a transmitir una enfermedad a los dinosaurios y a los humanos, de la que casualmente el "gen Flanders" es inmune, haciendo que se haga el amo del mundo.

Espero haberos aclarado un poco las cosas y no olvidéis enviar todas vuestras preguntas a: los.porques@gmail.com.

¡¡Feliz Navidad!!

Quisiera desearos a todos una Feliz Navidad y el mejor 2012 posible. Que este nuevo año venga lleno de ilusiones y recompensas, colmando de felicidad vuestras vidas.

Nos vemos el año que viene, cómo no, con muchas más curiosidades y preguntas, compartiendo con vosotros lo mejor que la ciencia nos puede dar. Que sea este blog espacio de encuentro, debate y aprendizaje para todos.

¡¡¡¡FELIZ NAVIDAD!!!!

Jesús

¿Por qué los CD's reflejan los colores?

Hoy os traigo otra pregunta, esta vez dejada por un usuario anónimo en los comentarios:

Anónimo dijo...

El mejor Blog de la red, felicitaciones Jesús. De antemano te pido que me ayudes con esta pregunta: ¿Por qué en los CD'S de música se reflejan colores?

Antes de nada agradecerte el comentario, aun que ni por asomo creo que sea el mejor, jeje Uno hace lo que puede...

Pero vayamos a tu pregunta. Lo cierto es que se podría escribir muchísimo sobre los CD's, pero voy a intentar sintetizar todo bastante. Como sabréis, y si no os lo cuento, la luz blanca está compuesta por la suma de todos los colores. ¿No os lo creéis? Vamos a hacer un sencillo experimento: fabricar un disco de Newton.

Para ello sólo necesitáis una cartulina blanca y unos lápices de colores. Primero cortad un círculo de cartulina blanca y divididlo en 7 secciones de igual tamaño (podéis usar un transportador de ángulos, ya que cada sección será de 360/7=51º). Ahora, pintad cada sección de la siguiente manera:


A continuación, pinchad el disco en un lápiz y hacedlo girar frotando las manos. El resultado debería ser algo como esto:



Podéis hacerlo con más o menos colores, y poniéndole un motorcillo de cualquier juguete para hacerlo girar de manera continua sin cansaros.

Bien, ya sabemos que si juntamos los colores nos da la luz blanca, pero ¿y al revés? Podemos dividir la luz blanca en los distintos colores? Pues sí, sin más que hacerla pasar por un prisma. Este fenómeno se conoce como dispersión, y es la respuesta a tu pregunta.

(Dispersión de la luz en 2 prismas de diferente material)

En la dispersión, la luz se descompone en ondas según su frecuencia (colores), desviándose de su trayectoria original. ¿Y por qué hay dispersión en un CD?

Para responder a esto, primero hay que saber cómo funciona un CD. Un CD guarda información en formato digital, es decir, utilizando 1 y 0. Para ello posee una única pista en espiral que tiene unos agujeros pequeñísimos distribuidos.


Sobre esa pista, el lector dispara un láser muy fino, que será reflejado en la dirección del sensor o en otra, dependiendo de si apunta a un bulto o un agujero de la pista, respectivamente. Por lo que el sensor recibirá correctamente el haz de luz cuando estemos sobre un bulto y no recibirá nada en caso contrario. ¡Ya tenemos los unos y ceros!


¿Pero que pasa si el haz de luz que disparamos no es tan fino como el del láser? Ése es el caso de luz solar. Cuando la luz incide sobre un CD, no lo hace sobre una superficie lisa (como nos parece a nosotros), sino que lo hace sobre una superficie completamente rugosa y llena de agujeros. La luz, en este caso no rebotaría limpiamente, sino que ocurriría algo como ésto:

(Imagen tomada del blog: Escribiendo en piedra)

Las ondas comenzarían a reflejarse en todas las direcciones, y empezarían a interferir unas con otras. En dicha interferencia, las ondas pueden combinarse (como cuando tiramos una piedra en un estanque) para formar nuevas ondas con propiedades diferentes al haz de luz original, en concreto con distintas frecuencias (colores):

(Imagen tomada del blog: Escribiendo en piedra)

De esta manera es cómo al incidir un haz de luz sobre un CD, éste consigue que, al reflejarse, lo haga con múltiples colores.

Para terminar, y para quien le interese el tema, remitiros a una serie de 4 entradas, un poco más extensas, colgadas en el siguiente blog.

Finalmente, animaros a compartir con el resto vuestras dudas e inquietudes, y enviadlas a: los.porques@gmail.com.

¿Cómo calientan las mantas?

El otro día estaba en un albergue en la sierra, y mi novia me dijo: "¿Por qué no tapamos los sacos de dormir con las mantas, y así por la noche, cuando vayamos a dormir, estarán calientes?" Yo le expliqué que eso no serviría de nada. Pero, ¿por qué? ¿Dónde está el fallo?

Cuando te tapas con una manta, está claro que entras en calor, pero ¿de dónde viene ese calor? ¿Es la manta quien te lo transmite?

De pequeñitos aprendimos la máxima: "La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma". Y está claro que el calor es energía. Por eso el calor no puede aparecer así porque sí, sino que debe venir de algún lado. Cuando algo se calienta es porque otra cosa se está enfriando y perdiendo calor.



Sin embargo, al taparnos con una manta, no le estamos robando calor a la manta, sino que lo que en realidad está ocurriendo es que la manta impide que nuestro cuerpo pierda calor.

El cuerpo humano pierde muchísimo calor constantemente, por eso tenemos frío! La manta, por sí sola no tiene manera de conseguir calor: el ambiente es frío, ella está fría y no tiene ningún enchufe de donde conseguir energía. Por eso, lo único que puede hacer es limitarse a impedir que perdamos calor, recogiendo el calor que expulsamos e impidiendo que se pierda en el ambiente.

Cuando os surja una duda de éstas, lo que tenéis que plantearos es: ¿De dónde viene la energía?

Para terminar, recordaros que podéis enviar vuestras preguntas a los.porque@gmail.com o dejarlas en los comentarios.

XI Semana de la Ciencia

Esta semana comienza la Semana de la Ciencia, cargada de actividades, talleres, exposiciones y eventos para los más jóvenes y para el público en general.

Es una semana en la que las grandes empresas y laboratorios abren sus puertas y organizan visitas guiadas a sus instalaciones, que de otra manera difícilmente se podrían visitar.

Además multitud de centros y fundaciones organizan talleres y experimentos interactivos donde no sólo se divulga ciencia, sino que permiten al espectador participar, tocar y sentir lo que ahí está pasando.

Sinceramente, no dejéis pasar esta oportunidad. Reservar vuestra visita y llevad a vuestros hijos este fin de semana a alguna de las actividades que están preparadas especialmente para ellos.

Tenéis hasta el 20 de Noviembre! Os dejo el programa de actividades y un buscador por provincias para que encontréis lo que más os interese.

¿Qué comprobaciones se hacen antes de un despegue?

Hoy os traigo otra de las preguntas que me habéis enviado al correo:


Buenas tardes:

Nueva pregunta para tu blog: ¿cuáles son las comprobaciones que se hacen en un avión antes de despegar? A parte de las más técnicas que los pilotos hacen sobre el estado de los controles, sensores y demás, siempre escuchamos una serie vibraciones y/o zumbidos antes del despegue. ¿De qué se trata? ¿Los motores? ¿El aire acondicionado? Un saludo y gracias por el blog, que es muy entretenido.

Jesús Cervetto


Muchas gracias a ti, Jesús. Lo cierto es que cada avión (y cada compañía) tiene sus procedimientos propios, pero vamos a quedarnos con lo básico y común a un avión medio típico (B737 o A320). Buscando un poco por Internet, fácilmente podéis encontrar los procedimientos para despegue en simuladores (que para el caso preliminar que nos ocupa nos sirve). Por ejemplo, aquí los encontráis traducidos al español (aunque no muy acertadamente, por lo que también os los dejo en Inglés). Echarles una ojeada y os resalto algunas cositas.


Para empezar, lo que todo el mundo llama despegue lo podemos dividir en fases: inspección pre-vuelo (como es para un simulador se la ha saltado, jeje), pre-arranque, arranque, pre-taxi, taxi (rodadura hasta cabeza de pista), pre-despegue y despegue. La AESA (Agencia Estatal de Seguridad Aérea) lo recoge de manera resumida aquí.

En la inspección pre-vuelo, se inspecciona visualmente el exterior e interior del aparato. Para ello es necesario la ayuda tanto de los pilotos como de la tripulación de cabina (TCP's). En ella los pilotos revisan el estado general del aparato, el exterior del mismo, las superficies de mando, los defectos que pueda tener... Por otro lado las TCP's se aseguran de que está todo el material de emergencia del avión (chalecos, hacha, extintores, linterna, ...). Os dejo un entretenido post de las tareas de los TCP's antes de cada despegue.

Antes del taxi, y mientras el pasaje embarca, se comprueban todos los sistemas, se encienden las luces de abrocharse el cinturón y prohibido fumar, se introduce la ruta, se comprueba el combustible cargado, se arrancan los motores y se comprueban, se estudia el parte meteorológico tanto del aeropuerto de origen, como destino y a lo largo de la ruta, se calcula la potencia que va a ser necesaria para el despegue en función de la carga y la temperatura del aeropuerto, se calibra el altímetro con la presión del aeropuerto (antes de aterrizar se hará lo propio con el aeropuerto de destino), se comprueban todos los instrumentos, se encienden las luces y finalmente se pide permiso por radio para rodar.



Una vez que tenemos permiso para rodar hasta la cabeza de pista, se quita el freno de estacionamiento y un tractor nos empujará sacándonos del puesto de estacionamiento (Push-back). Entonces el avión arranca y comienza a moverse por las calles de rodadura, momento en el que se aprovecha para comprobar los controles de la rueda de morro y seguir con la checklist.

Lo normal es que el avión no se pare en la cabeza de pista, sino que se alinee y despegue sin pararse (siempre habiendo pedido permiso antes para despegar por radio). Por lo que antes de llegar a la pista, (bien en el estacionamiento, bien durante el taxi) se deben comprobar el resto de procedimientos.

Entre ellos: ajustar el THS (estabilizador horizontal) para la carga, flaps en posición de despegue, autobrakes armados (por si hay que abortar el despegue) y transpondedor encendido. Se ponen las luces de aterrizaje y strobes. Y se comprueba que se han pasado y completado toda la checklist previa al despegue.

Una vez en cabecera de pista, se dan gases y rotación! Nos vamos al aire!!

En cuanto a los zumbidos que has oído antes del despegue serían los flaps deflectándose o el THS trimmando.

Seguramente, y los pilotos me corregirán, se me habrá olvidado algún procedimiento. Son muchos y por mucho que lo haya repasado, seguro que se me ha olvidado alguno. Pero en base, yo creo que lo más importante está explicado.

¿Por qué los pajaros vuelan en V (uve)?

Alguna vez os habéis planteado por qué los pájaros vuelan en formación (en forma de V). Alguna ventaja habrá, ya que no parece que sea casualidad que siempre lo hagan así, sin importar la especie...

Según he leído, al principio se pensaba que era un tema de disciplina, y que los pájaros se limitaban a seguir al líder. Sin embargo, la explicación es diferente y nuevamente la naturaleza nos vuelve a sorprender con su sabiduría.

La razón está en que los pájaros, tras su vuelo, crean en el aire una estela de torbellinos que deja el aire en movimiento. Dicho movimiento no es al azar, sino que genera una corriente de aire ascendente y... zas!! ahí aparece el pájaro que volaba detrás para aprovecharla.

(Representación de la posición de las aves durante el vuelo.
Observad cómo se colocan a una distancia igual a la envergadura.)

Mucha gente cree que es para reducir la resistencia, de manera análoga a como hacen los ciclistas, poniéndose a "rebufo" del de delante. Sin embargo, el motivo principal es para ganar sustentación. Volando en formación, cada pájaro deberá batir menos las alas para mantenerse en el aire.

Después, tras muchos años de progreso, investigación, experimentos y desarrollo, llegamos los humanos y les copiamos con nuestros avioncitos, jeje




PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

En este enlace podréis ver un pequeño artículo sobre el tema.
En cuanto a los aviones militares, he de reconocer que los principales motivos para volar en formación son seguridad y protección. Aquí tenéis la teoría del vuelo en formación del ejército uruguayo. A todo esto, debemos añadir lo bien que quedan en las exhibiciones aéreas, por supuesto!