"LA CIENCIA ES UNA DE LAS GRANDES AVENTURAS DE LA RAZA HUMANA, TAN FANTASTICA Y EXIGENTE COMO LOS CUENTOS DE HÉROES Y DIOSES, NACIONES Y ESTADOS, ESCRITORES Y POETAS... ESA ES MI CONVICCIÓN Y PIENSO QUE LA CIENCIA PODRÍA Y DEBERÍA SER ENSEÑADA DE MANERA TAL QUE SE TRANSMITA UNA SOSPECHA DE ESE ESPÍRITU A LA MENTE DEL ESTUDIANTE" (MAX BORN)
"La calidez del Amor y la frialdad de la ciencia en combinación adecuada son las fórmula más efectiva para mantener una relación de pareja saludable y de crecimiento para ambos, pues es como combinar en partes iguales agua fria y caliente. Si una supera la otra se pierde la tranquilidad y los extremos en ningun caso nos llevan muy lejos, el objetivo radica pues en saber mantener el equilibrio suministrando la cantidad de emoción y razón necesaria... y éste es el abono perfecto para el amor"
Masudi, el famoso historiador árabe, habla, en los veintidós volúmenes de su obra, de los siete mares, de los grandes ríos, de los elefantes célebres, de los astros, de las montañas, de los diferentes reyes de China y de mil otras cosas, y no hace la menor referencia a Dahizé, hija única del rey Cassim, el "Indeciso". No importa. A pesar de todo, Dahizé no será olvidada, pues entre los manuscritos árabes antiguos fueron encontrados más de cuatrocientos mil versos en los cuales centenares de poetas loaban y exaltaban los encantos y virtudes de la hermosa princesa. La tinta utilizada para describir la belleza de los ojos de Dahizé, transformada en aceite, alcanzaría para iluminar la ciudad del Cairo durante medio siglo.
- ¡Qué exageración!, pensarán.
No admito la exageración, estimado lector (si contigo estuviera hablando) La exageración es una forma disfrazada de mentir.
Pasemos, sin embargo, al caso que nos interesa.
Cuando Dahizé cumplió 18 años de edad, fue pedida en matrimonio por tres príncipes cuyos nombres perpetuó la tradición: Aradín, Benefir y Camozan.
El rey Bassin quedó indeciso. ¿Cómo elegir entre los tres ricos pretendientes, aquel que sería el novio de su hija? Hecha la elección, la consecuencia inevitable sería que él, el rey, ganaría un yerno, pero, en cambio, se haría de dos rencorosos enemigos. Mal negocio para un monarca sensato y prudente, que deseaba vivir en paz con su pueblo y sus vecinos.
Consultada la princesa Dahizé, declaró que se casaría con el más inteligente de sus admiradores.
La decisión de la joven fue recibida con alegría por el rey Cassim. El caso, que parecía tan complicado, tenía, sin embargo, una solución muy simple, determinar con la mayor precisión cuál de los tres pretendientes era el más inteligente. El soberano árabe mandó llamar a cinco de los más grandes sabios de la Corte y les dijo que sometiesen a los príncipes a un riguroso examen.
Terminadas las pruebas, los sabios presentaron al rey un minucioso informe. Los tres príncipes eran inteligentísimos. Conocían profundamente la Matemática, Literatura, Astronomía y Física; resolvían complicados problemas de ajedrez, cuestiones sutilísimas de Geometría, enigmas arrevesados y oscuras charadas.
- No hallamos medio alguno –concluyeron los sabios- que nos permitiese llegar a un resultado definitivo a favor de uno o de otro.
Frente a ese lamentable fracaso de la ciencia, resolvió el rey consultar a un derviche que tenía fama de conocer la magia y los secretos del ocultismo.
El sabio derviche dijo al rey:
- Sólo conozco un medio que permitirá determinar cuál es el más inteligente de los tres. Es la prueba de los cinco discos.
- Hagamos, pues, esa prueba –accedió el rey.
Los príncipes fueron llevados al palacio. El derviche, mostrándoles cinco discos de cartón, les dijo:
- He aquí cinco discos, dos de los cuales dos son negros y tres blancos. Observen que son del mismo tamaño y del mismo peso, y que solo difieren en el color.
A continuación un paje vendó cuidadosamente los ojos de los tres príncipes, impidiéndoles así ver la menor luz.
El viejo derviche tomó entonces al azar tres de los cinco discos y los prendió a la espada de los tres príncipes.
Dijo entonces el derviche:
- Cada uno de vosotros lleva a cuestas un disco, cuyo color ignora. Seréis interrogados uno a uno. Aquel que descubra el color del disco que le cupo en suerte, será declarado vencedor y se casará con la linda Dahizé. El primero que sea interrogado podrá ver los discos de los otros dos concursantes; al segundo le será permitido ver el disco del último. Este tendrá que formular la respuesta sin ver disco alguno. Aquel que formule la respuesta exacta, para probar que no fue favorecido por el azar, tendrá que justificarla por medio de un razonamiento riguroso, metódico y simple. ¿Cuál de vosotros desea ser el primero?
Respondió prontamente el príncipe Camozan:
- Quiero ser el primero en responder.
El paje retiro la venda que cubría los ojos del príncipe Camozan, y este pudo ver el color de los discos que se hallaban sobre las espaldas de sus rivales.
Interrogado, en secreto, por el derviche, Camozán no acertó en su respuesta. Fue declarado vencido, y debió retirarse de la sala.
El rey anunció en voz alta, a fin de prevenir a los otros dos:
- El joven Camozan acaba de fracasar.
- Quiero ser el segundo –dijo seguidamente el príncipe Benefir.
Desvendados los ojos, el príncipe vio la espalda de su competidor y vio el color de su disco. Aproximóse al derviche y le dijo en secreto su respuesta:
El derviche sacudió negativamente la cabeza. El segundo príncipe había errado, y fue, por consiguiente, invitado a abandonar el salón.
Quedaba aún el tercer concursante, el príncipe Aradín.
Este, luego que el rey anunció la derrota del segundo pretendiente, se aproximó al trono, con los ojos vendados, y dijo en voz alta el color de su disco.
¿cuál es el color del disco del gallardo principe Aradín?
Para decubrirlo hemos de razonar de la siguiente manera, para resolver el problema y obtener el color del disco que le permitió a Aradín casarse con la hermosisima Dahizé, para lo cual nos valdremos del siguiente cuadro en donde constan todas las posibles combinaciones:
En esas diversas hipótesis no fue incluido, por no interesar al razonamiento, el color del disco del príncipe Camozan, primer concursante interrogado.
Analicemos cada hipótesis
I HIPÓTESIS:
Admitamos como verdadera la primera hipótesis esto es, si mi disco fuera negro y el de Benefir negro, el primer concursante no habría errado. En efecto: viendo dos discos negros, sabría (con absoluta certeza) que su disco era blanco, y habría respondido acertadamente.”
Ahora bien: si el primero se equivocó fue porque tuvo dudas, y, ello sólo sería posible si él hubiera visto un disco negro y otro blanco, o dos blancos. Es evidente que la hipótesis I no es aceptable y debe ser, por consiguiente, desechada.
II HIPOTESIS:
En este caso tenemos un disco negro y un disco blanco El príncipe Benefir, que es muy inteligente, sabiendo en virtud del razonamiento (como consecuencia del error del primero), que ambos discos no podían ser negros (como ya está demostrado), concluiría diciendo que el de él era blanco, y habría acertado, pero no acertó. Si Benefir erró, fue porque tuvo dudas, y esa duda solo podría surgir del hecho de haber visto en las espaldas de Aradín un disco de color blanco. ”
III y IV HIPOTESIS
En estas dos hipótesis el color del disco del principe Aradín es blanco, por tanto el color del disco que le toco a Aradin es BLANCO.
Este es pués el razonamiento que llevó a este principe, mediante n razonamiento sencillo, lógico e inteligente casarse con la hermosisima Dahizé.
Señal de riesgo por radiación ionizante (Crédito: Wikipedia)
(Esta entrada participa en la edición XXI del carnaval de la fisica cuyo anfitrión en este mes de julio es Cristian Ariza coordinando el evento desde su vaca esférica)
ADEVERTENCIA:La información aquí expuesta tiene fines exclusivamente acedémicos y forma parte de un trabajo de investigación en mi formación profesional, éste artículo no esta destinado de ninguna forma a otro uso que no sea el educativo, con el mismo mis objetivos son los de estudiar y entender como funcionan y están fabricadas las armas nucleares, especificamente una bomba de plutonio por fisión nuclear. Con el mismo NO fomento el uso de la teoría con fines bélicos y destructivos. Yo creo en la paz, el cariño, el perdón y el amor hacia todos mis semejantes y practico la filantropía como uno de mis principios básicos de ética y comportamiento social.
Introducción
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"…Lunes 6 de agosto de 1945, 08h16 una bomba nuclear como jamás antes había conocido la humanidad es lanzada sobre la tranquila ciudad japonesa de Hiroshima, todo objeto y ser viviente dentro del radio de alcance de 16km es calcinado a una temperatura de un millón de grados Celsius y arrasado a la velocidad del sonido, más de cien mil personas y cuarenta mil edificios desaparecen del mapa en menos de una millonésima de segundo, tres días después una bomba de similares características nucleares es lanzada sobre el puerto de Nagasaki con el resultado de ochenta mil víctimas; éste fue el resultado de tres años de trabajo por parte de físicos e ingenieros americanos y más de dos mil millones de dólares que fueron necesarios para la investigación, desarrollo y posterior uso de la energía nuclear con fines bélicos dentro del marco de la segunda guerra mundial. El 2 de septiembre del mismo año a bordo del USS MISSOURI una delegación japonesa hacía oficial la rendición de Japón poniéndole así fin a la segunda guerra mundial y evitando el uso de más armamento nuclear que en palabras de los emperadores japoneses de aquel entonces podría extinguir la raza humana de la faz de la tierra para siempre…”
Vamos a echar un vistazo “a vuelo de pájaro” y de forma muy general a un área compleja de la física moderna que usada con fines bélicos es sumamente destructiva y peligrosa dados sus efectos secundarios pero que en pro del desarrollo tecnológico e industrial es una fuente de energía muy grande y “limpia”. En este primer artículo me propongo explicar de la forma más simple, completa e interactiva posible como está constituida una bomba nuclear, como se detona, de donde se crea la enorme cantidad de energía que produce así como los elementos necesarios para inducirla, a futuro hablaré sobre “energías limpias y reactores nucleares” así como también del combustible atómico que impulsa a las sondas Voyager a los confines del sistema solar.
Antes de empezar es importante tener en cuenta que:
·No tocaré a fondo las formas de desintegración radiactiva de ciertos elementos
·No es mi objetivo el dar un sentido de argumentación a favor o en contra de la utilización de la energía nuclear con fines pacíficos.
·No promuevo el uso de la energía nuclear con fines militares
·Al ser éste un tema de interés social, toda la información aquí descrita puede ser utilizada con fines educativos y de divulgación pública, siempre escribiendo las fuentes de información.
Nuevo símbolo de advertencia de radiactividad adoptado por la ISO en 2007 para fuentes que puedan resultar peligrosas. Estandard ISO #21482 (Credito: Wikipedia)
Sin más empecemos…
Todo comienza con la ecuación más famosa y sencilla (en mi apreciación) en la historia de la física, descrita y publicada por el físico alemán de origen judío Albert Einstein a principios del siglo XX su ecuación e = mc² (energía = producto de masa por el cuadrado de la velocidad de la luz) lo que nos dice es que la materia es una propiedad más de la energía, dicho en palabras más simples una pequeña cantidad de materia contiene una enorme cantidad de energía, en la naturaleza su uso más frecuente se da en la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, tema del que trataré en otra ocasión.
Para entender de forma apropiada y coherente el funcionamiento de una bomba de fisión nuclear es necesario revisar algunos conceptos fundamentales que nos permitirán tener una idea más clara y precisa del concepto sobre el cual se sustentan las armas atómicas, el primero de ellos es el de RADIACTIVIDAD.
La RADIACTIVIDAD es una propiedad de algunos núcleos atómicos llamados radiactivos mediante la cual emiten radiaciones cuando se desintegran. Una radiación no es más que el fenómeno de propagar partículas (como fotones) o energía a través del espacio. Son radiactivos los núcleos que se encuentran en la naturaleza con un Z (z significa número atómico) más grande que el correspondiente al plomo 82. Muchos de los elementos con Z más pequeño producidos por el hombre también son radiactivos, los núcleos radiactivos emiten espontáneamente una o más partículas para transformarse en un núcleo diferente. Estas radiaciones tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre las más conocidas.
La ionización es un proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. Debido a esta capacidad se les suele denominar radiaciones ionizantes, éstas radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas (rayos X o rayos gamma) o corpusculares (núcleos de helio, electrones, positrones o protones u otros) La radiactividad es una propiedad de los isótopos (átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa) que son "inestables" es decir, que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética. Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus nucleones (emitiendo rayos gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones, positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas) y en varios pasos sucesivos, con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero, como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo. Dicho en términos más sencillos la radiactividad es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos inestables que son capaces de transformarse o decaer espontáneamente en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
De los 1700 isótopos que se conocen sólo 260 son estables. El isótopo más estable que existe es el Hierro-56, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón. Es un elemento tremendamente especial, ya que es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión.
En el siguiente gráfico podemos apreciar la estabilidad de los isótopos dependiendo de su número másico y de su número atómico, un isótopo no es más estable cuando su número de protones y neutrones son semejantes sino cuando mas pesado es el átomo más neutrones hacen falta para contrarrestar las fuerzas repulsoras de tanta carga positiva; sin embargo, existe una tendencia y los que se alejan de esta tendencia son más inestables, los que están en el centro son más estables.
El color indica el periodo de semidesintegración de los isótopos radiactivos conocidos, también llamado semivida. Obsérve que un ligero exceso de neutrones favorece la estabilidad en átomos pesados (Crédito: Wikipedia)
En términos generales existen dos procesos que permiten al átomo aumentar la energía de enlace por nucleón en su núcleo atómico, estos son:
1.- Desintegración radiactiva estructural: Es aquella en la que el átomo varía su estructura interna para ser más estable, existen varios tipos:
Alfa.- emisión de partículas con dos protones y dos neutrones. Estas partículas son idénticas a núcleos de helio (4He) son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes y muy energéticas .
Beta.- hay dos tipos de desintegración, beta positivo y beta negativo. El beta positivo es una emisión de un positrón acompañado de un neutrino. El beta negativo es la emisión de un electrón acompañado de un antineutrino Es más penetrante, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto, cuando un átomo expulsa una partícula beta, su número atómico aumenta o disminuye una unidad (debido al protón ganado o perdido)
Captura electrónica.- En la captura electrónica, un protón del núcleo captura un eletrón de las capas mas internas para convertirse en neutrón (necesita anular las cargas). Se libera un neutrino
Fisión:- En esta desintegración radiactiva, un átomo se divide en dos átomos más o menos la mitad de pequeños, liberando dos neutrones con cantidad de energía. Se puede provocar si un netutrón colisiona con un átomo. Y puesto que la reacción libera dos neutrones, esto permite las reacciones en cadena (ya que cada átomo puede activar a dos más, que a su vez activaran a dos más cada uno).
2.- Desintegración radiactiva no estructural:en muchas de las reaciones de desintegración radioactiva estructural, es muy posible que uno de los nucleones quede en un estado excitado (similar a los electrones en los orbitales atómicos, excepto que con mucha mas energía). Este nucleón, para volver a un estado no excitado de energía, libera un fotón muy energético que es lo que se conoce como radiación gamma.
Gamma.- es la emisión de fotones de frecuencia muy alta. El átomo radiactivo se conserva igual, pero con un estado de energía menor. Se trata de ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlas y por tanto es el tipo de radiación más peligrosa que existe para el hombre.
Esquema gráfico de emisión radiactiva de un nucleo.
La RADIACIÓN ES PELIGROSA PARA EL HOMBRE debido a que INTERACCIONA CON LA MATERIA. De los dos tipos de radiación la ionizante y la no ionizante la más peligrosa es la ionizante porque interactúa con la materia a diferencia de la no ionizante que no interactúa “mucho” con la materia
Imaginemos que estamos en un laboratorio que tiene esas típicas imágenes que he colgado en este artículo por todas partes. ADVERTENCIA, PELIGRO DE RADIACION IONIZANTE de pronto suena una alarma, se desata el pánico y empezamos a correr lo más lejos y rápido que nuestros pies nos lleven; el peligro es porque si es radiación ionizante, significa que tiene la suficiente “inercia” para que cada vez que choca contra otro electrón en su camino para frenarse lo arrancará de su órbita, dejando un ión donde antes existía un átomo neutro. Un solo electrón puede producir cientos de miles de ionizaciones antes de frenarse ¿Qué pasaría si ese tipo de radiación nos alcanza? Bueno que cuando estos electrones impacten continuamente contra nuestras células; ionizaran átomos que forman proteínas, cadenas de nucleótidos, etc. rompiéndolos y muy probablemente terminaremos con cáncer.
La radiación gamma es “más difícil de detener” y las posibilidades de que nos alcance (dado el hipotético caso de alarma por radiación) son más altas, ésta radiación gamma es la más peligrosa de todas, puesto que al ser un fotón, por muy energético que sea tiene una baja probabilidad de interactuar con la materia, por lo tanto de llegarnos el daño que haga estará muy repartido.
LA BOMBA DE FISION NUCLEAR.
Bien hemos hablado muy ligeramente acerca de la radiactividad, y es hora de echar un vistazo a uno de los monstruos de la segunda guerra mundial.
El mecanismo de funcionamiento de esta bomba en palabras sencillas se basa en el hecho de dividir o fisionar la mayor cantidad de átomos en este caso de una masa sub crítica de plutonio (PU) ésta inicia cuando un átomo de PU-239 absorve un neutrón adicional, se bombardea con neutrones la masa crítica (cantidad mínimo de material necesario para que se mantenga una reacción nuclear en cadena) y ésta se fisiona liberando energía.
El plutonio se coloca en forma de una esfera, la cual puede o no ser hueca. La detonación se produce haciendo explotar una carga de un explosivo convencional que rodea la esfera, aumentando así su densidad (y haciendo colapsar la cavidad interna si es que la hubiera)
Esta bomba atómica debe almacenarse en configuración subcrítica hasta el momento en que se la desee detonar. En el caso de una bomba de uranio, basta con mantener el combustible en forma de piezas separadas, la dimensión de cada una de ellas es menor que el tamaño crítico tanto porque sean muy pequeñas o porque sus formas previenen alcanzar la criticidad. Para producir la detonación, las partes de uranio se juntan rápidamente. En Little Boy (asi llamaron a la bomba que estallo sobre Hiroshima) esto se realizó disparando una pequeña parte de uranio desde un cañón tipo arma de fuego hacia un agujero correspondiente ubicado en un pedazo mayor de uranio, un diseño conocido como bomba de fisión de tipo revolver.
También sería posible construir un explosivo de PU-239 con una pureza teórica del 100%. Pero en la realidad esto no es práctico porque el PU-239 "de calidad armamento" esta contaminado con pequeñas cantidades de PU-240, el cual posee una fuerte tendencia hacia la fisión espontánea. Por esta razón, en un arma del tipo revolver se produciría una reacción nuclear antes de que las masas de plutonio estuvieran en la posición adecuada para producir una explosión de magnitud. Aún teniendo en cuenta la impureza en PU-240, se podría en principio construir un arma tipo revolver. Sin embargo no sería un arma demasiado práctica, ya que debería ser muy larga para acelerar la masa de plutonio a muy altas velocidades para compensar los efectos mencionados anteriormente.
¿Cómo funciona?
un átomo muy pesado puede ser fácilmente inestable. La manera mas sencilla de desestabilizarse es reduciendo drásticamente su peso atómico, y para ello el camino mas rápido es la fisión. El átomo se parte en dos trozos grandes y varias partículas subatómicas, entre ellas varios neutrones. Existen varios elementos fácilmente fisionables, el Uranio-235 o el Plutonio-239 son los dos ejemplos más famosos, veamos como funciona una bomba nuclear con una esfera de plutonio:
1.- ESFERA DE PLUTONIO Se necesita un núcleo casi puro de PU-239, un isòtopo específico de plutonio para la mejor explosión. PU-239 El plutonio para armas nucleares se hace al bombardear uranio, específicamente U-238 con neutrones. El Uranio pasa por varios cambios para convertirse en PU-239 pero si el plutonio captura un solo neutrón demás se convierte en un isótopo más pesado PU-240 el problema es gave porque el PU-240 se fisiona con demasiada facilidad como para ser utilizado en una bomba, aún así sólo el 5% del núcleo del plutonio es PU-240 podría hacer que la bomba estallara de manera prematura o parcial.
2.- IMPLOSIÓN.- Para lograr la fisión nuclear debe haber varias explosiones simultáneas, para esto se utilizan altos explosivos llamados "lentes" porque se les dá la forma para enfocar su onda de choque hacia el nucleo (para crear la implosión que comprime el PU-239 en la masa supercrítica necesaria para iniciar la fisión. Los lentes deben detonar al mismo tiempo exactamente creando una onda de choque que comprime la esfera de manera uniforme antes de estallar el dispositivoproblemas potenciales: Es muy dificil calcular la implosión. Una carga eléctrica que viaja hacia los detonadores ubicados a distancias distintas debe llegar a cada lente en trillonésimas de segundo de diferencia entre cada uno, además la falla de un solo lente alteraría la longitud de onda de compresión evitando que la esfera se comprima simétricamente.
3.- REACCIÓN EN CADENA.- Para obtener una mejor explosión hay que dividir la mayor cantidad de átomos de plotonio, tras la implosión inicial el rebotador; una capa de metal rodeando la esfera regresa la onda de choque nuevamente hacia el centro para comprimir aún más el PU-239. Otra capa metalica llamada Reflector regresa los neutrones que escapan al núcleo de fisión de la bomba. El retardador, la capa final de un metal pesado como el tungsteno, evita que el dispositivo se desarme permitiendo la mayor fisión posible. un problema potencial aqui es que una bomba de plutonio dará los mejores resultados sólo si cada fracción de PU-239 está controlada. Si cualquiera de las capas falla (por ejemplo si el reflector deja pasar mcuhso neutrones o si el retardador no puede evitar que la bomba se deshaga antes de que la fisión esté completa) la explosión resultará relativamente pequeña.
Esquema gráfico de una bomba nuclear.
En el siguiente video la distancia de la camara fue de 10km en el punto de estallido, véase el efecto que tiene esta bomba al estallar.
EL FIN DE LA SEUNDA GUERRA MUNDIAL Y EL INICIO DE LA GUERRA FRIA
Después de descubrir la capacidad de destrucción de las bombas nucleares las principales potencias del mundo se pusieron a crearlas. En un principio solo EE.UU., la U.R.S.S., Francia y el Reino Unido disponían de ellas, pero mas tarde la India, China o Israel entre otros empezaron los ensayos de explosiones nucleares.
Una bomba nuclear explotará diseminando por toda la atmósfera cientos de tipos distintos de isotopos radioactivos. La mayoría tiene una un tiempo de vida corto, y a los segundos o a los meses, ya han desaparecido. Sin embargo otros, tardan décadas, cientos o incluso miles de años en desaparecer. Durante la historia de la humanidad se han detonado unas 1500 bombas atómicas (mas o menos 30 de ellas en la atmósfera), liberando ingentes cantidades de Cesio-137 y Estroncio-90 (Cuando el Uranio se divide en dos, normalmente lo hace en Cesio-137 y Estroncio-90). Durante la década de los 60-70 se detonaron tantas bombas que saltó la alarma, en varios países nórdicos, los niveles de Cs-137 eran realmente preocupantes.
La tecnología evoluciona rápidamente; el 1 de Noviembre de 1952, los americanos prueban con éxito a “Mike”, la primera bomba termonuclear de la Historia. Fue detonada en las Islas Marshall, bajo el proyecto Manhattan.Una bomba termonuclear en lugar de fisionar material muy pesado, fusiona material muy ligero, isotopos del Hidrógeno, por ejemplo, la energía liberada es mucho mayor. Sin embargo y aunque la reacción es muy energética, hace falta una gran cantidad de energía inicial, Para conseguir esa energía inicial se usa una bomba de fisión, que proporciona suficiente energía para iniciar la fusión.
Plutonio en planta nuclear japonesa
Estoy conciente de que éste es un artículo que explica muy breve la teoria nuclear y uno de sus usos, aquí no hablo sobre reactores nucleares, contaminacion medioambiental y peligro para la salud de seres vivos asi como también una explicación más detallada acerca de la radiactividad, pero eso es materia de fisica nuclear, la cual con el tiempo complementaré en éste u artículos futuros.
Estoy abierto a cualquier pregunta, sugerencia o corrección que a bien tengan hacerme en éste u otros artículos de éste blog.
WEBGRAFIA Y BIBLIOGRAFIA
Imágenes: internet y wikipedia
Videos: youtube
referencias en: www.eltamiz.com
Fisica general de Frederick J Bueche (Ed Mc Graw Hill)
Fisica universitaria de Resnick - Hollyday
Dias que marcaron el mundo - Documental sobre los ataques nucleares en Hiroshima y Nagasaki (BBC - London)
Correr tonifica, elimina grasas, favorece al corazón, estimula la agilidad, pone más resistencia a la fatiga y mejora el equilibrio mental, una de las cualidades más buscadas hoy en dia por toda la humanidad.
Segun señalan los expertos una de las cualidades del running es que el cuerpo se pone en acción sin la necesidad de seguir ritmos ajenos, no exige tiempos, ni niveles; los objetivos son personales. Por eso es una de las actividades mas simples y completas a la vez.
Mas Placentero:
Desde siempre, correr fue una de las premisas para mantener un buen estado fisico y una mente relajada. Sus beneficios son múltiples, además está comprobado científicamente que al practicar cualquier tipo de deporte, incluso una caminata rápida, el cuerpo genera endorfinas. Esta sustancia conocida como "la hormona de la felicidad" actua como neurotransmisor que logra inhibir la transmisión del dolor, regula el apetito, libera las hormonas sexuales y por ende genera una genuina sensación de bienestar.
Buenos motivos
Según detalla el "Club Road Runners of America" son diez los principales motivos por los cuales "correr es bueno"
Es el modo más efectivo para obtener una buena salud cardiovascular. Treinta minutos diarios, cuatro dias a la semana le otorgarán una muy buena aptitud física en el más corto plazo.
Es el deporte aeróbico de más fácil acceso. Sin importar donde viva, a donde viaje, siempre encontrará un lugar donde pueda correr.
Es fácil aprender y no cuesta. Todos saben como correr y es simple adquirir informaciónsobre entrenamiento.
Es la mejor forma que existe para liberarse del stress.
Es un buen ejercicio en cualquier programa de control de peso. Pocas otras actividades quemas calorías tan rápidamente.
Correr es un método de entrenamiento flexible. Puede hacerlo a su propio ritmo, con o sin compañía y sea en el momento que a usted le sea conveniente.
Lo hace sentir bien. Su salud , su autoestima y confianza se incrementarán con un entrenamiento regular.
Ofrece oportunidades únicas a los que corren por diversión, de encontrarse con atletas reconocidos mundialmente.
Se puede practicar en familia y a cualquier edad.
Está en buena compañía. Millones de personas practican este deporte ya sea por diversión, para mejorar su estado fisico o para competir. Usted encontrará clubes de corredores en todas las comunidades.
Consejos para un calentamiento adecuado antes de una competencia
¿Qué sabemos hasta ahora?
Antiguamente se pensaba que la ingesta de carbohidratos para retrasar la fatiga y mejorar el rendimiento durante el ejercicio, era una practica adecuada sólo si la duración del mismo era de dos horas o más; sonembargo los carbohidratos también pueden ser benéficos durante el ejercicio continuo de mayor intensidad con una duración de cerca de 1 hora y durante el ejercicio intermitente de alta intensidad.
Por lo general una rutina de ejercicios en el gimnasio nos toma entre 45 minutos y 2 horas si es que decidimos realizar actividades adicionales como Tae bo, baile, entre otras; por lo cual es necesario considerar una correcta hidratación con una bebida que no sólo reponga agua y sales minerales que perdemos por la sudoración, sino que aporte también una dosis mínima de carbohidratos necesaria para proporcionar energía al musculo en actividad, asegurando asi el retraso de la aparición de la fatiga y, obviamente, un mayor rendimiento, el cuál nos permitirá culminar la rutina de ejercicios sin problema, garantizando la pérdida de masa grasosa.
El colegio Americano de Medicina del Deporte asegura que para que una bebida pueda recibir el nombre de Bebida Rehidratante debe contener entre 6% y 8% de carbohidratos, 20 - 30 mEq (miliequivalentes) Sodio y de 2 - 5 mEq de Potasio.
Un calzado correcto para correr.
El calzado se recomienda para entrenar o competir principalmente dependiendo de la persona que lo utilice. Pare ellos es necesario determinar el peso del atleta, el peso del calzado y la distancia a recorrer. ¿Qué debemos tener en cuenta?
PESO DEL ATLETA.- permite determinar el nivel de amortiguación necesario y el nivel de desgaste que sufrirá el calzado.
ZONA DE DESGASTE.- dependiendo del tipo de pisada del corredor, la suela tendrá un desgaste específico.
SISTEMAS DE AMORTIGUACIÓN.- se hallan ubicadas en la parte externa del talón debido a que es la zona del primer y mayor impacto. El material de adiprene está compuesto de Neroprene y Nitrón que brinda maxima absorción contra impactos.
RECORRIDOS POR SEMANA.- permite estimar el nivel de desgaste que sufrirá el calzado.
MEDIDA DEL CALZADO.- debemos contemplar medio punto adicional para evitar el roce de los dedos con la puntera del pie, aproximadamente 1cm.
TECNOLOGÍA DEL CALZADO.- el conocimiento del calzado y su tecnología permite reucir el riesgo de lesiones, tener mayor comodidad y obtener un rendimiento deportivo superior.
PIE DE ATLETA.- es necesario antes de elegir el calzado adecuado determinar si el atleta posee pisada supinadora, neutral o sobre pornadora.
Tipos de pisada
SOBREPRONACIÓN.
La característica del pie sobrepronador copnsiste en un derrumbamiento del pie hacia la zona de interna del mismo. Es bastante común de hecho es una amortiguación natural de la biomecánica corporal.
NEUTRO
Significa que los tobillos no tienden a girar ni hacia el interior ni hacia el exterior del pie; cuando uno corre.
SUPINACIÓN
Significa que los tobillos tienden a girar hacia la parte exterior del pie, cuando se produce el impacto originado por un arco de pies sumamente pronunciado y elevado generando roces continuos con los dedos externos de los pies.
Alimentación del corredor
Si mantiene una dieta saludable y equilibrada estará obteniendo todos los nutrientes que necesita para hacer ejercicio regularmente. Los carbohidratos y las grasas son dos de las fuentes de energía ampleadas al correr. Los carbohidratos proceden de las féculas y proporcionan a los musculos la glucosa que necesitan. Durante períodos de ejercicio prolongado, la grasa también se emplea como fuente de energía Cuanto más tiempo pase haciendo ejercicio. mayor será la contribución de grasa como combustible. Las proteínas son una fuente de energía menor, pero fundamentalmente es que ayudan a reparar y desarrollar los músculos.
El día de la carrera...
Hay algunos factores calves que ayudan a obtener su mejor rendimiento en ese dia. Uno de los más importantes es no comer ni beber nada antes o durante la carrera que no haya probado en lso entrenamientos.
Antes....
Si vas a correr más de 90 minutos por ejemplo, una maratón o media maratón, se recomienda seguir un programa de reposición de carbohidratos en los tres días anteriores a la carrera. Esto implica reducir el entrenamiento y aumentar la cantidad de féculas en su dieta. La noche previa a la carrera, se debe comer algo rico en carbohidratos con proteinas sin grasa, como por ejemplo pasta o salmón. Este menú jnto con la reposición de carbohidratos es importante para aumenrar al máximo las reservas de energía en los músculos.
Duante...
En una carrera de mas de 90 minutos probablemente necesite comer algo durante la carrera para mantenerse en marcha, como por ejemplo fruta o frutos secos, barras energéticas. Beber lo suficiente cuando se está corriendo es fundamental. El agua sin más está bien pero también se puede usar bebidas isotónicas (gran capacidad de rehidratación)
Después....
Intente comer algun fécula (Una fécula es un carbohidrato que se encuentra en las semillas, tubérculos y raíces de algunas plantas, como el maíz, la papa, mandioca, etc.) dos horas después de terminar la carrera. Los músculos pueden reponer la energía el doble de rápido durante este período. También necesitará volver a hidratarse después de la carrera pues es muy importante asegurarse de que se está bien hidratado con agua o bebidas a base de extractos.
Lo principal es ocnseguir el equilibrio correcto entre una alimentación variada y unos ejercicios.
El pescado, la carne, los huevos y las legumbres son una buena fuente de proteínas. También en su dieta se debe incluir lacteos como leche, queso y yogurt
Tomar al menos cinco raciones de frutas y verduras al día. Las variedades congeladas y secas y en conserva también cuentan como frescas.
Técnicas de elongación y flexibilidad.
Primero es importante diferenciar entre un trabajo de elongación y flexibilidad. La flexibilidad es la capacidad que tenemos de ejecutar movimientos de nuestras articulaciones y músculos donde se manifiesta gran amplitud articular y estiramiento muscular debido a la baja resistencia de las estructuras musculares y articulares. Generalmente nos referimos a un trabajo de elongación cuando realizamos un movimiento por debajo del nivel máximo de amplitud articular o estiramiento muscular, es decir apuntamos a mantener un ángulo de movimiento. Un trabajo de flexibilidad, en cambio, apunta a incrementar los angulos de movimiento, es decir por encima del nivel máximo de amplitud articular y estiramiento muscular. Obviamente esto no quiere decir que forcemos más allá de cierto límite ya que podemos ocasionar lesiones. Un trabajo de flexibilidad no debe ser realizado sin un calentamiento previo.
Una movilidad óptima de las articulaciones es un requisito indispensable para el perfeccionamiento técnico de la carrera. Una movilidad insuficiente limita la manifestación de las cualidades de fuerza, coordinación, velocidad y deteriora el rendimiento del entrenamiento.
A contiuación detallamos algunas técnicas que pueden ser aplicadas para un trabajo de elongación o flexibilidad.
En el siguiente gráfico se exponen los ejercicios más importantes a desarrollar en esta fase. La duración no sobrepasa los 4 minutos.
Lesiones más frecuentes
Las lesiones más frecuentes son aquellas que se producen por la repetida tensión a la que se ven sometidas las estructuras oseomusculares y articulares de las extremidades inferiores, producidas por el impacto contra la superficie que se realiza en cada zancada. También tiene una gran influencia en la generación de lesiones la forma de correr, el tipo de superficie por la que habitualmente se entrena y, sobre todo, la forma con la que el pie entra en contacto con el suelo, es decir, la pisada.
Periostisis.
La periostisis es la inflamación del periostio, que es la membrana que recubre el hueso. Es producida por el continuo impacto y tracción que los músculos generan sobre el hueso en el que se insertan provocando una vibración continua que provoca la inflamación de la membrana ósea. La más común entre los corredores es la periostisis tibial, producida por el periostio de la tibia y generada por los musculos tibiales.
Cómo combatir estas molestias
Antes que aparezcan las primeras molestias, siempre será más eficaz un buena prevención. Ésta se consigue fortaleciendo los músculos que se ven implicados, así como estiramientos de los mismos antes y después del entrenamiento. En el caso de la periostitis tibial es conveniente fortalecer los músculos peroneos, flexores y extensores de los dedos del pie, gemelos y soleo.
Rodilla del corredor.
La rodilla del corredor o síndrome de estrés rotuliano está caracterizada por un dolor en la cara anterior de la rodilla asociada al roce que se produce entre la rotula y el fémur. La causa más común es la mala alineación de la rótula, y el desgaste del cartilago articular. Puede deberse a la excesiva pronación en la pisada, a correr por superficies irregulares y a acortamientos estructurales en las extremidades inferiores.
La mala alineación en la rótula puede deberse a descompensaciones musculares entre los musculos anteriores (cuádriceps) y los posteriores (isquiotribiales) Lo más común es el acortamiento de estos últimos por hipertonía muscular.
Como medida preventiva se deberán fortalecer los cuádriceps realizando ejercicios isométricos con la pierna estirada completamente: los ejercicios que impliquen una flexoextensión no sirven.
También se debe profundizar en el esiramiento de los isquiotibiales por el posible acortamiento de éstos y de los cuádriceps a su vez. Si éstos problemas persisten se deberá realizar un estudio biomecánico, y dinámico de la pisada en la marcha, a fin de evaluar las posibles irregularidades que pueden provocar estas dolencias, llevando a un tratamiento más específico para la corrección de la mala alineación de la rodilla y la pierna.
y finalmente...
Consejos para evitar lesiones.
Las lesiones en los atletas están a la orden del día. Al ser un deporte "traumático" hay que tener algunas cosas en cuenta para evitar que las fastidiosas lesiones aparezcan.
Escoge el calzado adecuado.- según la distancia que corras y el terreno y el zapato será distinto. Mas o menos amortiguación para pronadores, supinadores o corredores universales, ademas talla decuada.
Cuidado con el sobreentrenamiento.- mucho volúmen de entrenamiento genera un estrés excesivo en huesos, músculos y ligamentos. Si hace poco empezaste a correr no se debe tener prisa y peor aún cometer el error de empezar con sesiones muy largas. El principio de progresión de menos a más es el mejor fisioterapeuta para cuidar las lesiones. Dar tiempo al cuerpo de asimilar los entrenamientos y respetar los descanzos es importante pues la mayor parte de las lesiones son causadas por microtraumas por un exceso de entrenamiento, el lema es "no por correr mas tiempo se entrena mejor"
No olvidar los ejercicios de fuerza y estiramiento.- estirar antes y depués del entrenamiento de carrera es importante para prevenir lesiones y recuperar antes, dá al músculo ese punto más de flexibilidad para evitar que se rompa cuando vamos al límite. La fuerza, además de hacernos mejorar tiempos, hará nuestros músculos y ligamentos más fuertes protegiéndoles así de posibles lesiones.
Ahhh... la vida, la hermosa y maravillosa vida nos depara a veces momentos y circunstancias tan especialmente dificiles y complejas, lo digo porque hace tres meses mi abuela sufrio un terrible accidente de transito que le degeneró en una terrible infección que por poco le cuesta la amputación de su miembro, muy tristes todos la familia unida en momentos tan dificiles como éste fue una mañana en el hospital cuando hablando con el infectólogo que estudio las bacterias y la forma de combatirlas me surgió la siguiente pregunta:
¿habrá algun modelo matemátio para determinar el crecimiento y vida de estas bacterias?
la respuesta: SI
A veces se me ocurre unir las matemáticas a hechos tan aparentemente desconectados como una terrible infección en mi amada abuelita... empecé a investigar de acuerdo a los datos del buen infectólogo extranjero que trató a la abuela y finalmente es asi damas y caballeros de esta comunidad científica que he preparado la exposicion en detalle de la progresión geométrica y logaritmica de la vida de estas bacterias.
El articulo esta escrito en Word (debo aprender como todo buen matemático a editar mis trabajos en LyX de LaTeX como mi buen amigo Diego Jarrin me insiste) sinembargo es un trabajo bastante bueno y albergado en Scribd, me molesta un poco no contar con las herramientas matemáticas adecuadas para escribirlo directamente en el blog.
Espero sea de su completo agrado y despierte la curiosidad y el interés pués pienso que la ciencia cuando no despierta curiosidad es como un poema que en oidos de una hermosa princesa no despierta sentimiento alguno.
Esta entrada participa en la edicion XIX del carnaval de la fisica cuyo anfitrión es SCIENTIA
La razón principal de esta entrada es dar a conocer a la comunidad y a la blogosfera a través del carnaval de la fisica en su edición XIX que las estrellas se pueden alcanzar y amparados y sustentados "en hombros de gigantes" Ecuador como nación está dando sus primeros pasos en materia astrofisica y aeroespacial creando varios proyectos mediante la EXA (agecia espacial civil ecuatoriana, aceptada y acreditada ya internacionalmente) entre ellos el NEE-01 PEGASO el 1er satélite ecuatoriano desarrollado integramente en Ecuador, pero ¿como se coloca un satélite en órbita? ¿que ecuaciones gobiernan los movimientos y las trayectorias de estos objetos que flotan sobre nuestras cabezas y que gobiernan las telecomunicaciones y la tecnologia actuales? inquietantes preguntas que me parecen facinantes de responder y estudiar pues conocer la mecánica newtoniana, la ley de gravitación universal, y el exponer acerca de nuestro primer satélite ecuatoriano constituye para mi un honor y la piedra angular de ver mis sueños hacerce realidad....
Cuando los sueños se hacen realidad...
¿COMO COLOCAR EN ÓRBITA UN SATELITE?
El 4 de octubre de 1957, un cohete ruso llevó al espacio una esfera de metal: el Sputnik 1. Éste no cayó a la Tierra, ni se perdió en la vastedad del espacio. En un aparente desafío a la fuerza de gravedad, el satélite permaneció cerca del planeta girando a unos centenares de kilómetros de la superficie. Tres meses después se incendió.
A pesar de las apariencias, en realidad los satélites no desafían la fuerza de gravedad. De hecho, siempre están cayendo hacia la Tierra, del mismo modo que la célebre manzana de Isaac Newton, cuya caída le permitió descubrir las leyes de la gravedad. La diferencia esencial entre las manzanas y los satélites es que éstos se mueven a gran velocidad; a unos 30 000 km/h, y a mucha mayor altitud. Esto significa que conforme el satélite va cayendo hacia la Tierra, la superficie de nuestro planeta se curva y se aleja al mismo tiempo de él. Como resultado de este fenómeno, el satélite nunca llega a tocar la superficie terrestre: está en órbita.
Cuando un cohete lanza un satélite, debe imprimirle la velocidad horizontal necesaria para que su trayectoria de caída siempre eluda la Tierra.
Cuando existe una combinación adecuada de impulso ascendente y horizontal, los controladores terrestres pueden colocar un satélite en una órbita de cualquier tamaño y forma, desde la circular hasta la muy elíptica. Cuanto más fuerte sea el impulso ascendente, más larga será la órbita; y a mayor impulso horizontal, más elíptica será ésta también.
Para colocar en órbita elíptica un satélite, desde la Tierra se le imprime el impulso necesario para contrarrestar la fuerza de atracción del planeta; de este modo, el satélite se aleja de la curvatura terrestre. Pero la gravedad de nuestro planeta está constantemente ejerciendo fuerza sobre el satélite y a fin de cuentas éste reduce su velocidad y empieza a caer. Sin embargo, la inercia lateral del satélite lo hace eludir la Tierra y al ir cayendo acelera nuevamente, de manera que cuando ha terminado una órbita, el satélite viaja a una velocidad suficiente para contrarrestar la atracción terrestre y comenzar una segunda órbita elíptica.
Velocidad de escape y órbitas satelitales
La velocidad de escape desde la superficie de la Tierra es 11.2 km/s, lo que equivale a 40320 km/h. La velocidad de escape no depende de la masa del proyectil; tampoco depende de la dirección del lanzamiento.
Un móvil situado fuera de la atmósfera (satélite artificial) animado de un impulso tangencial puede dar lugar a diferentes clases de órbitas según sea la importancia de este impulso como se ve a continuación:
V < 7.9 Km/seg.- Elipse con caida pues sus focos (puntos de la elipse) estan muy cercanos
V = 7.9 Km/seg.- La órbita es una circunferencia el objeto colocado dará vueltas al rededor de la tierra indefinidamente de no impedirlo el freno que oponen a su marcha pequeñas àrticulas y gases y el mismo rosamiento con la atmósfera. A ésta velocidad se le llama circular.
7.9 < V < 11.1 [Km/seg].- La órbita es una elipse de eje mayor tanto mas largo cuanto mas su velocidad se aproxima a 11.1 Km/seg y el objeto se moveria en torno a la tierra.
V >= 7.9 Km/seg.- La órbita es una parábola y si la velocidad es mayor formará una hipérbola. A la V = 11.2 Km/seg se le denomina parabólica puesto que ambas curvas (parábola e hipérbola) son curvas abiertas y el objeto impulado con tales trayectorias jamás regresa a la tierra.
Casi todos los satélites de comunicaciones, que retransmiten mensajes de televisión y telefónicos, están en órbitas circulares sobre el ecuador, a una altura de 35 800 km. Un satélite colocado en una órbita de este tipo gira alrededor de nuestro planeta a la misma velocidad que la de la rotación de la Tierra, de manera que siempre se encuentra encima del mismo punto de la superficie de nuestro planeta.
Las compañías de telecomunicaciones prefieren usar estos satélites que han sido llamados "geoestacionarios", pues parecen estar "estacionados" en el mismo punto debido a que pueden emplear antenas fijas para enviarles señales a los satélites y recibirlas desde ellos, en lugar de tener que seguir un objeto móvil por el espacio.
Aunque se supone que el satélite en órbita debería de permanecer para siempre en el espacio, en muchos casos no sucede así. Si la órbita de un satélite lo acerca unos centenares de kilómetros a la superficie de la Tierra, la atmósfera que todavía hay a esta altitud origina fricciones, o sea un "rozamiento" sobre el satélite. Finalmente, esta fricción acaba por reducir la velocidad del satélite, el cual entra en la atmósfera terrestre y se incendia.
NEE-01 PEGASO, EL PRIMER SATELITE ECUATORIANO DESARROLLADO Y ENSAMBLADO INTEGRAMENTE EN ECUADOR
Desde hace años atras Ecuador inició una nueva etapa en sus desarrollo cientifico y tecnológico al contar con su primer astronauta certificado en Rusia, el Comandante Ronnie Nader lider de varios proyectos llevados a cabo entre la EXA (Agencia Espacial Civil Ecuatoriana) y la FAE (Fuerzas Armadas del Ecuador) con la ayuda de varias personas que han participado de una u otra forma en cada uno de estos proyectos (para mayor información visitar aqui)
hablando un poco acerca de la nave...
El NEE-01 PEGASO es una nave tipo nano satélite, modelo cubesat 1U, mide 10cm por 10cm por 75cm con sus paneles solares desplegados; tiene forma cúbica y pesa 1.2 kilogramos. Este satélite lleva a bordo una cámara con la cual podrá tomar fotos y enviar video en vivo desde la órbita terrestre. Su lanzamiento al espacio está previsto para fines del año 2012 a bordo de un cohete ruso.
El satélite ha sido diseñado y construido completamente en el Ecuador sin asistencia extranjera durante un año por un equipo de la EXA integrado por Ronnie Nader, Sidney Drouet, Manuel Uriguen, Héctor Carrión y Ricardo Allú. El proyecto ha durado en total más de 2 años desde su concepción en Abril del 2009.
Además del video, el satélite transmitirá una señal constante que actúa como radiofaro, la cual es audible y consiste en su identificación y el himno nacional del Ecuador.
La misión primaria del satélite consiste en probar las tecnologías básicas y avanzadas que le permitan a la EXA construir satélites más grandes y potentes en el futuro y la misión secundaria es proveer de una plataforma espacial dedicada a la educación secundaria y universitaria.
El satélite enviará dos señales que serán receptadas y decodificadas por la estación terrena HERMES-A de la EXA en Guayaquil y transmitidas a los estudiantes por medio de Twitter y Facebook. La primera señal contiene preguntas sobre ciencia y tecnología y la segunda contiene una imagen relacionada con la pregunta, si los estudiantes responden la pregunta exitosamente pueden tener acceso a la cámara a bordo del satélite y verán la tierra desde el espacio en vivo, tal como los cosmonautas la pueden ver en sus misiones espaciales.
Los estudiantes más avanzados podrán tener acceso a la señal pura vía Internet para intentar decodificarla por sus propios medios. EXA proveerá el software necesario sin costo.
