Funciona un disco duro o memoria flash

Claro que los hemos visto y desarmado, los dichosos hard disk drive, que son los encargados de mantener información guardada en nuestras PC. Invito a desarmar alguno que no esté en uso y así es más fácil seguir esta guía. En la parte de adentro encontraremos unos discos muy lindos, brillantes y pulidos -rígidos- y un brazo que es la cabeza lectora escritora. En ella hay un electroimán que graba campos magnéticos (bits en forma de campos o sea ceros y unos, coloquialmente positivos y negativos) y que ella misma los lee, cuando el disco imantado induce una corriente sobre el electroimán. En una memoria flash, una puerta flotante en un transistor, atrapa electrones para mantener el valor del transistor (uno o cero, bits) incluso cuando no hay corriente. Si un transistor tiene presente electrones, ya no es conductor y se produce un "0" y si no hay electrones se produce un "1". A estas memorias se les denomina EEPROM o ROM programable y borrable eléctricamente.

Memorias:

a. Los discos rígidos de aluminio cubiertos con óxido de hierro o de cobalto, almacenan campos eléctricos que hacen las veces de ceros y unos binarios que son leídos por un electroimán.

b. Las memorias flash, mal llamadas USB que es su tipo de conector -bus serial universal- atrapan electrones que confieren a un transistor un estado "1" o "0" y como no hay partes mecánicas se le llama de "estado sólido." Lo correcto sería "Pen drive" o memoria flash.

c. Como todo, no son eternos y un disco, si se raya, se hace inútil y las memorias pierden la habilidad de atrapar electrones, pero luego de unas 10.000 a 1'000.000 de lecturas o usos.

d. Los chips son conglomerados de transistores que pierden la información si no están conectados a una fuente eléctrica como en la memoria RAM de acceso aleatorio. En un pen drive los transistores poseen una puerta flotante que no requiere electricidad para mantener su información.

e. El nombre "disco duro" es contraposición a los discos flexibles de 3 1/2'' y los de 5 1/4" que fueron sistemas de almacenamiento de los años 90's. Hoy casi extintos y obsoletos.
f. Potentes imanes de neodimio mantienen la cabeza lecto-escritora aislada de los discos para que no se rayen.

El jabón lava

Hemos visto como limpia el jabón, y sin él duro fuera usar arena, pero muchos quieren aprender el mecanismo del mismo. Para empezar hay que decir que lo igual disuelve lo igual y que el agua es solvente universal, con el problema de que el agua es un solvente polar, sus dos átomos de hidrógeno ─positivo─ están a 107 grados con vértice en el átomo de oxígeno ─negativo─ por tanto si cada enlace es un vector ─piensen en esas flechitas con dirección y sentido del álgebra vectorial o de física─ tendremos una resultante, lo que lo hace polar y apto para disolver todas las sustancias polares que son una gran cantidad, pero no disuelve las grasas o el aceite que son neutras o no polares. Vemos que al mezclarse forman fases, se ven separadas, no se mezclan, así que el agua no limpia las grasas. El jabón en cambio tiene una parte polar y una no polar que le permite atrapar la grasa y encapsularla por eso limpia. Podemos explicar igualmente que existen sustancias hidrofílicas ─que aman el agua─ e hidrofóbicas ─que sienten aversión por el agua─ y que la grasa es hidrófoba por eso no se mezcla fácilmente. El jabón tiene dos puntas, por así decirlo, una hidrófila que se diluye en agua y una hidrófoba que se diluye en grasa y  por eso limpia tan eficazmente. Si lo miramos bien, el agua no disuelve la grasa, pero al agregar jabón, las puntas hidrófobas se unen a la grasa y la encapsulan, luego con solo agregar agua lograremos remover la grasa encapsulada en el jabón que si disuelve en agua por su lado hidrófilo.

Limpiezas:

a. Las sustancias pueden clasificarse en polares con una resultante de sus enlaces en un lado positiva y en otro negativa. El tetracloruro ─cuatro cloros y un carbono─ no es una molécula plana, pero si lo dibujamos en una hoja observamos que cada enlace de cloro cancela la resultante del otro en el sentido contrario alrededor del carbono, como resultado tenemos un momento dipolar igual a cero y una sustancia que no disuelve fácil en agua que tiene un momento dipolar diferente de cero.
b. El agua se conoce como solvente universal por sus propiedades, por encontrarse en tres estados en la tierra, pero su mayor logro es ser una molécula  con momento dipolar que disuelve muchas otras que tienen igualmente un momento dipolar resultante o diferente de cero.
c. Desde la afinidad con el agua las sustancias pueden ser hidrófilas o hidrófobas y la grasa es de las últimas. El jabón con dos lados, uno hidrófilo y uno hidrófobo, logra unirse a las grasas por el lado hidrófobo y luego al agua por el lado hidrófilo.
d. La ciencia llama a las moléculas como el agua con un lado hidrófobo y otro hidrófilo con el dulce nombre de "micelas".

Funciona un teléfono celular

Bueno, todos sabemos que los teléfonos celulares funcionan con radio frecuencia en un cierto ancho de banda, para ello basta revisar el espectro electro magnético, ya explicado en estos apuntes. Una etapa RF en los teléfonos codifica la señal y otra etapa la decodifica. Por una de ellas se envía la voz o los datos y por la otra se recibe. Lo que muchos no saben es que un celular es un radio de dos vías y como tiene tan poca potencia que deriva en el alcance, lo que se hizo fue crear unas antenas que cubren espacios, imagínense la ciudad partida en hexágonos con una antena en el centro de cada uno -una especie de panal de abejas, de donde cada una es una célula y de donde viene el nombre teléfono celular-  para recibir y hacer las conexiones de señal. Cuando usas el móvil, la antena más cercana lo detecta y busca la antena más cercana al destinatario asignándoles un par de frecuencias para la comunicación. Si hay movimiento la antena lo detecta cambiando la recepción o el envío a otra antena y como hay muchos canales, muchas personas pueden comunicarse al tiempo.

Celdillas:

a. El teléfono celular recibe su nombre de la disposición en células de las antenas de transmisión y recepción.

b. Los teléfonos móviles funciona en frecuencias de 800 Mhz a 2000 Mhz.

c. Un celular es un radio de dos vías por eso no requiere el botón PPT (Push to talk) y se sobreponen las conversaciones y que tiene un número IMEI que lo identifica (international Mobile Equipment Identity) diferente al número de abonado SIM (Subscribe Mobile Identity).
d. No es por más que "celular" decimos acá, en otras es "cell phone" o "movil phone".
e. La consecuencia de hacerlo inteligente fue el adaptarle un software para conexión a internet, lo que nos permite tener agendas, recordatorios, calendarios y acceder a redes sociales. Una PC de mano.

Funciona un extintor

Para que el fuego exista se necesitan tres componentes -revisar lecciones anteriores- básicos. Si se observa el triángulo del fuego notaremos que para acabar con el fuego basta con eliminar uno de los lados, el combustible, el calor o el comburente (oxígeno) en nuestro caso. Un extintor normalmente es una sustancia que resta calor y cubre con una capa que priva al fuego del oxígeno necesario. Internamente, un extintor, es un recipiente que contiene la sustancia -polvo químico seco, solkaflam u otros- más un propelente, generalmente un gas que impulsa la sustancia cuando se abre la llave. Como ciertas sustancias no son compatibles unas con otras a la hora de apagarlas, hay un arreglo de colores: contenedor verde o plateado contiene agua presión y se usa en fuegos orgánicos (vegetales, papel, madera) los rojos son especiales para fuegos de combustibles (gasolina, fueloil, kerosene) y los de color blanco se usan especialmente para controlar fuegos de sistemas eléctricos (computadores, plantas eléctricas, electrodomésticos). Hay otros colores, como el amarillo que le llaman ABC o multipropósito porque puedes usarlo en todo tipo de fuegos.

Chorritos:

a. Los extintores vienen para fuegos tipo A madera, B combustibles y C eléctricos. Que se reconocen por color A verde o plata, B rojo y C blanco. El amarillo es multipropósito.

b. Son recipientes sellados con un agente extintor y un agente propelente bajo presión. Puede el agente extintor ser el propelente en el caso del dióxido carbónico.

c. Existen otras denominaciones como D -para metales- o K -aceites vegetales- pero son demasiado específicas para una clase básica.
d. Existen métodos de extinción que no emplean el pequeño tanque sino rociadores in situ que varían en sustancias -agua, espuma, dioxido carbónico- y que dependen de la presión de agua o de bombas especiales para llevar la sustancia a los rociadores.
e. Un extintor, es una medida preventiva, aplica sólo para inicios de fuego -conatos- los extintores y los grandes incendios ya son incompatibles.
f. Puede ser una discusión tonta pero los líquidos no se encienden, lo que lo hace son sus gases.

El helio pone aguda la voz

Más difícil es que todos hayan tenido la oportunidad de aspirar helio y hablar como el pato Donald, pero es una cosa que sucede por la densidad del helio. El aire que respiramos tiene una densidad de  1,225 kilogramos por metro cúbico, mientras que la del helio es de 0,1785 kilogramos por metro cúbico. Aunque es difícil de creer, el tono y el timbre dependen tanto de las cuerdas vocales como del diámetro, el largo y hasta la forma del resonador -la tráquea y la laringe- de cada cual. No es extraño pensar que la nuez de Adán, esa protuberancia más visible en los hombres, cambia la forma y el tono de nuestro timbre vocal. Cuando aspiramos helio, menos denso, la velocidad del sonido aumenta considerablemente dándonos ese tono agudo tan particular.

Adaptaciones:

a. El cambio de timbre y tono al aspirar helio se debe a que es menos denso que el aire que respiramos y aumenta la velocidad del sonido en sus moléculas de 344 a 927 metros por segundo.

b. Existe una sustancia llamada hexafluoruro de azufre que es mucho más densa y al aspirarla y hablar obtendremos el efecto contrario: una disminución de la velocidad y un tono grueso de película de terror.

c. No conviene aspirar una proporción muy alta de ninguno de los dos, aunque ambos son inoloros y no venenosos, nuestros pulmones no lo procesan -falta de oxígeno- y por tanto no hay una respiración real lo que puede llevar a un síncope o falla.

d. Es un error llamar cuerdas vocales a los pliegues vocales, porque efectivamente no son cuerdas. Además tampoco son bucales porque no están en la boca sino en la laringe.

e. La densidad del hexafluoruro de azufre es de 6,17 kilogramos por metro cúbico.

f. No son pliegues abecedarios porque la regulación del aire sólo produce las vocales, para hacer las consonantes requerimos del resto del aparato fonador articulador: paladar, dientes, labios y lengua.

Funciona un sifón

Todos sabemos que antes de tal invención los baños debían construirse alejados del hogar, pues no existía una manera cómoda de evitar los olores. El sifón es una "S" acostada, que gracias a que permite mantener una parte de ella con líquido, este evita que los olores se regresen. Cuando la parte superior se llena, aumenta la presión, llenando el conducto que arrastra o succiona si quieren, el contenido de la tubería superior. Cuando hablamos de extraer gasolina o desocupar un tanque por sifoneo, basta introducir una manguera, succionar hasta llenarla de líquido y luego colocar una de las puntas en una posición más baja que la que extrae y la diferencia de presiones logra su cometido.

Disquisiciones:

a. Un sifón es una "S" acostada que, gracias a ciertas diferencias de presión, mantiene un flujo sin necesidad de partes mecánicas.

b. Se puede explicar también con gravedad. Si una manguera de 20 metros llena de líquido se sitúa, tal que una parte esté más baja que la otra, mientras una parte -tres metros más o menos- está en un tanque lleno, el peso del contenido en los 17 metros restantes, hala el que está en los tres metros sumergidos, haciendo que el tanque se desocupe.

c. Bástese para esto con multiplicar la densidad del líquido por el volumen de la manguera y comparar el peso de los dos extremos.

d. Una de las funciones de un sifón es la de retención de olores que permitió construir baños privados sin el escándalo del olor. 

Existe la fusión nuclear

Existe otro proceso nuclear en donde dos átomos pequeños se fusionan o se unen para dar a luz uno de mayor tamaño. Es el proceso de las estrellas y de nuestro sol donde dos átomos de hidrógeno se fusionan para dar a luz un átomo de helio y un calor remanente -termonuclear- que nos llega de manera regular desde nuestro sol. Estas reacciones ocurren debido a la gravedad que trata de aplastarlas y al calor que se produce en el proceso por fricción, cuando se llega a un cierto punto de densidad y de temperatura, los núcleos pueden vencer las fuerzas de repulsión que los mantienen separados y ocurre la fusión sostenida que sigue luchando contra la gravedad. La fusión empuja hacía afuera y la gravedad hacía adentro. Cuando tal equilibrio se descompensa, la estrella entra en su ocaso.

Uniones:
a. La fusión es el resultado de la unión de núcleos pequeños en uno más grande, en el camino se libera una energía en forma de calor.
b. También se usó como arma, la bomba H -ZAR- fue de fusión, aunque requirió una de fisión para iniciar la reacción termonuclear.
c. También se busca usarla como fuente de energía, aunque aún el proceso no es completamente confiable. Sería una energía más limpia, aunque sé que no podemos saltarnos las leyes de la termodinámica y S siempre va a crecer.
d. Por este método se crearon todos los elementos más pesados que el hidrógeno, así que la teoría de la panespermia tiene un punto a su favor. Ningún elemento sobre la tierra, fue fabricado acá sino en las estrellas.
e. Nuestro sol lleva unos 5000 millones de años en equilibrio y aún le restan unos 4500 millones de años en tal equilibrio.
f. En la tierra para alcanzar la fusión se requieren  200 millones de grados -a esta distancia no es importante cuales grados- y una presión enorme de la cual no obtuve datos, pero si les sirve de ilustración la del sol es 250 mil millones de atmósferas.

g. Si produce desperdicios radiactivos pero con vidas medias muy bajas de unos 30 a 50 años.
h. En la tierra es más fácil fusionar Deuterio (un protón y un neutrón) y Tritio (un protón y dos neutrones). Ambos son isótopos de hidrógeno.
i. Si, en la tierra nada soporta tal presión y temperatura por eso se usan trucos como la confinación inercial con láser o la magnética con campos.

Existe la fisión nuclear

Pues a veces aparece un gesto de interrogación cuando se habla de energía nuclear y es que hay dos casos simples. El primero, a tratar acá, es la fisión en este caso. Los átomos muy pesados como el uranio 235 o el plutonio 238 se dividen en otros núcleos de átomos más ligeros cuando son bombardeados con neutrones. Además cuando los átomos se escinden liberan una pequeña porción de energía en forma de calor y radiación y algunos neutrones más, que continúan la reacción, la dichosa reacción en cadena. Debido a que los átomos son extremadamente pequeños -del orden de picometros, es decir un 1 antecedido de 11 ceros antes de la coma o 0,000000000001- la acumulación de energía y radiación se vuelve inmensa y se libera gran cantidad de ella.

Separaciones:

a. La fisión nuclear es la separación de un núcleo grande en otros más pequeños.

b. Los subproductos de tal fisión son: calor, rayos gamma y neutrones, que continuan la reacción en cadena.

c. El uranio 235 o el plutonio 238 son isótopos de esos elementos, es decir, tienen la misma cantidad de protones, pero diferente número de neutrones.

d. La reacción de fisión es tan extremadamente rápida que puede usarse como un arma explosiva.

e. Una bomba atómica como las de Iroshima y Nagasaki, son ejemplos de fisión nuclear y las plantas de energía, hasta hoy, en la tierra, son de fisión y producen mucho desperdicio radiactivo.

f. Los rayos gamma son muy pequeños y ionizantes lo que hace que afecte las células y su carga genética.

g. Una planta de energía nuclear basa su éxito en evitar que todos los neutrones produzcan fisión, así que absorben y controlan algunos de cada choque.

h. La velocidad de la reacción es alta. Leí en un documento de 1980 y puede ser exagerado, que 600 veces más rápido que un parpadeo que se da en 250 milésimas de segundo, es decir, como 0.0042 diezmilésimas de segundo. Dato por confirmar.
i. Las radiaciones ionizantes producen envenenamiento por radiación o radiotoxemia, aparte del valor explosivo contaminan y alteran la vida a nivel genético.
j. Esto da pie para hablar de megatones o kilotones, la medida es simple si se ve en la equivalencia de TNT -un explosivo llamado trinitrotolueno- como estándar, así un kilotón equivale a hacer estallas mil toneladas de TNT y un megatón a hacer estallar un millón de toneladas de TNT. La bomba más poderosa ha sido la bomba Zar con 50 Megatones.

Frutas, verduras, hortalizas y legumbres

Casi siempre, más que explicarle a otro es explicarme a mí mismo y al parecer muchos nos confundimos con estos tres términos en la diversidad de versiones. Aclaremos las ocurrencias, empezando por decir que tales términos no corresponden a la ciencia sino al conocimiento popular que los hace comunes. Una fruta es la parte carnosa, casi siempre dulce o agria, que es el ovario de la planta y una verdura se refiere a las hojas o a la raíz de las plantas cuando las aprovechamos. Así, el puerro es una verdura y el tomate una fruta. La yuca -una raíz- es verdura y el banano una fruta. Todas las que se cultiven en una huerta son hortalizas, por tanto en el solar de mi casa el maíz, la papaya y la yuca son hortalizas.

Raíces:

a. El término fruta se refiere a la parte carnosa de una planta que representa el ovario, el resto de la planta, así no sea verde, se llama verdura.

b. Las verduras pueden ser las hojas, los tallos o las raíces y aunque se clasifiquen como tubérculos o bulbos, no dejan de ser verduras.

c. La ciencia distingue la fruta, una sola pepa como el mango o el aguacate, de las bayas -fruto tipo baya- como las guayabas, el tomate de árbol o el de aliño que tienen dentro muchas semillas y la infrutescencia que es la unión de muchas flores que al arracimarse producen un tallo carnoso como en la fresa o la piña.

d. El banano es una fruta cuya constante selección artificial, eliminó sus frutillas del interior y hoy sólo se produce por fecundación in vitro -FIVITE- o por gajos o esquejes.
e. Hortaliza es lo que se produce en una huerta y, finalmente, todas las plantas son vegetales.
f. Legumbre es el nombre de las leguminosas que, generalmente, vienen en vainas.

Las leyes de la termodinámica

Acá mencionaré y trataré de explicarles las tres leyes de la termodinámica que no es más que, como su nombre lo dice, la dinámica del calor o como se comporta éste en un sistema y, como tal es una forma de energía, las leyes se aplican al intercambio de energía.

1. ΔU = Q - W Con U como energía interna, Q calor y W trabajo, tenemos que la variación de la energía interna es igual al calor aplicado menos el trabajo realizado. Establece que la energía no puede ser creada ni destruida, pero que puede fluir y se puede contabilizar.

2. ΔS > 0 con S siendo la entropía. El cambio en la entropía siempre es positivo. Lo que apunta es a que no toda la energía de un proceso puede transferirse de manera eficaz o que siempre se pierde algo de energía en procesos no útiles. Esta ley prohíbe el movimiento perpetuo y garantiza que todo proceso en el universo aumenta el grado de desorden. La prohibición del movimiento perpetuo se debe a que se asume que una parte de la energía se desperdicia en formas no útiles.

3. La entropía de un sistema en el cero absoluto de temperatura es una constante definida. Postula que no puede llegarse al cero absoluto: 0° Kelvin. Imposible dice la ley.

Calorías:

a. Existe una ley cero de la termodinámica enunciada como: "dos sistemas  en equilibrio térmico con un tercero estarán en equilibrio entre sí". Si A y B se unen con C a diferentes grados de temperatura, eventualmente llegarán a un equilibrio térmico.
b. Las teorías se muestran aplicables y nos permiten obtener cálculos muy acertados.
d. Es acá donde aparecen los sistemas abiertos -intercambian materia y energía- cerrados -sólo intercambian energía en forma de calor- y aislados -sin ningún intercambio-.

Las leyes de Kepler del movimiento planetario

No es complejo guardar en la memoria las leyes que encontró Johanes Kepler mirando las observaciones de Tycho Brahe el astrónomo famoso y matemático imperial de Rodolfo II. Lo importante es que tales leyes pueden observarse y es gracias a ellas que podemos predecir donde estará un planeta o las fases de la luna o el posible choque de un asteroide o cometa. No perdamos tiempo y enumerémoslas:

1. Los planetas se mueven en órbitas elípticas con el sol en uno de sus focos. Nada que decir, buscad una elipse si no la conocéis y bastará a entender la figura que trazan los planetas en su camino.

2. Los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales. Quiere decir que a medida que nos alejamos del sol  por la órbita, el planeta desacelera y al acercarnos al sol, aumenta su velocidad.

3. El cuadrado del período es proporcional al cubo de la distancia media. Esto es que T²/d³=C o sea que el período orbital, el tiempo que tarda en hacer una elipse completa al cuadrado es a la distancia media al cubo y siempre es una constante. Una para cada planeta.

Movimientos:

a. Las leyes de Keplero, obtenidas de las observaciones de Brahe, describen el comportamiento de los planetas alrededor del sol.

b. Se extienden a todo el universo y a todos los sistemas planetarios y por ello podemos "predecir" recorridos y acertar en lanzamientos.

Las leyes de Newton

Entender un  poco los sistemas físicos y el movimiento, requiere comprender en parte las tres leyes de la física de este grande científico inglés, Sir Isaac Newton. Arranquemos:

1. Ley de inercia que dice que todo objeto tiende a seguir el estado de movimiento o de reposo en el cual se encuentre. Si vamos en un carro y frena, nuestro cuerpo sigue hacía adelante y si esta quieto y acelera nuestro cuerpo trata de quedarse atrás.

2. F = m.a Donde F es fuerza, m masa y a aceleración. Si tomas la masa y la multiplicas por la aceleración, obtienes la fuerza, nada más sencillo.

3. Ley de acción y reacción establece que a cada fuerza aplicada le corresponde una fuerza igual y de sentido contrario. Si empujo una pared la pared me está empujando a mí con la misma fuerza.

Mecánica:

a. Casi todo en nuestro entorno se puede explicar con estas tres simples leyes, mientras no nos metamos con cosas del tamaño de los átomos.
b. El mundo que habitamos, los coches, la lluvia, una cascada, un molino pertenecen al mundo newtoniano.

Leyes y más leyes

Existen una cantidad asfixiante de leyes y ecuaciones que dirigen y subdirigen los sistemas, el medio y la física. En cada aparato tecnológico nos encontramos con muchas de ellas: las leyes de Maxwell del electromagnetismo que a su vez son un resumen de otras leyes como la de Faraday, la de Ampere o la ley de Gauss. La ley de Ohm para circuitos eléctricos; la ley de Coulomb para las cargas eléctricas, tan similar a la forma de la fuerza gravitacional. En óptica nos encontramos con el principio de Fermat para la reflexión y la ley de Snell para la refracción y, si me dejan, la ley de Hubble para el corrimiento al rojo y la distancia. La física y la química han ampliado las leyes de conservación de energía y de masa y otras ciencias han ampliado las leyes de captación y de economía, las leyes de enfriamiento de cadáveres, las leyes de movimiento planetario y las de termodinamia. Incluso algunas que nos son difíciles de aprender y de enseñar y algunas que no comprendemos o que en absoluto son leyes como las leyes humanas -de tránsito, policiales, estudiantiles, legales- y la ley de la calle o de la selva. Las leyes nos agobian, pero es necesario aprender tanto unas como otras y para nuestro caso, las más importantes -son las que enseñamos, las demás hay que aprenderlas en la selva misma- como decía, para nuestro caso, una ley es un fenómeno de la naturaleza que se repite dadas ciertas condiciones y con las cuales podemos predecir y acertar respecto de ellas mismas. "El sol sale todos los días por la misma dirección" "Existe un campo magnético asociado a la tierra". Con eso podemos afirmar que mientras el sol siga existiendo saldrá mañana y que una aguja con propiedades de imán podrá mostrarnos un cierto polo de ese campo magnético. Causa y efecto. 

Parágrafos:

a. Una ley es un fenómeno constante que se repite bajo ciertos parámetros y que nos permite inferir sobre él y sus causas.

b. Las leyes humanas no son aplicables a todo el universo y, aunque yo las desprecie, son leyes que deben aprenderse. No me corresponde tal exabrupto.

c. Las leyes de Mendel sobre la herencia me han sido esquivas como aprendizaje y supongo que muchas más, pero esas las he estudiado y no las comprendo.

d. La ley del talión, la ley del silencio, la ley del más fuerte, se aprenden directamente en la selva, aunque no es malo llevar una referencia de ellas.