La pluma y el martillo

Por estas fechas 25 años antes concluía mi cuarto curso de física en la Universidad Autónoma de Madrid. En el Departamento entonces llamado de Óptica (hoy creo que es ciencia de materiales, el C-IV para entenderse) se compraron una colección de videos como elemento de ayuda a la docencia; un complemento diferente de los clásicos: clases de teoría, clases de resolución de problemas y laboratorios. Aparte de comprarlos no se les encontró un hueco claro en la planificación docente, lo que no es raro si pensamos que hoy todavía no se ha encontrado. Lo que si ha cambiado en este tiempo de manera abrumadora es la disponibilidad de este tipo de materiales. Con un compañero fuimos alguna vez a ver vídeos por nuestra cuenta (en cuarto ya se es muy, muy friki) y uno de aquellas escenas se me quedó grabada. Como la disponibilidad es tal, en cuanto me he acordado me ha costado 2 minutos encontrarlo. Es éste:

Lo que me ha traído a la memoria esta escena es el comentario de @EugenioManuel sobre este enlace, en el que se analiza con un detalle impresionante otro experimento lunar, el lanzamiento de un martillo. Es triste un poco triste que haya que perder tiempo en desmentir conspiraciones estúpidas y sin sentido, pero el ejercicio del Gluón con Leche es verdaderamente precioso.

La piedra y el tropezón

Reuniones con lo profesores de mis hijos para entregar la notas finales y comentar el curso.

Lo de que uno de los entrevistados ostentoreara una timopulsera power balance se comenta solo. Tras la de padres tuiteros que ya han comentado su escándalo al respecto era casi esperable.

Hay otra anécdota que no quiero dejar pasar: la descripción detallada del modelo de sacapuntas que necesita mi pequeño. Ha de tener depósito para las mondas de madera, así no hay que levantarse a la papelera, pero ha de ser sencillo, con las mínimas partes móviles. Además debe estar afilado (y los lápices ser de cierta calidad). Todo esto para que la necesidad de sacarle punta al lápiz no elimine la concentración ni produzca distracciones.

Tan delicado análisis destinado a la concentración de los chicos no me hubiera llamado la atención si no fuera porque justo el día anterior había oído la frase "quien quita la piedra NO quita el tropezón". En el marco de unas jornadas sobre salud y 2.0 de la Escuela Andaluza de Salud Pública (y de las que han quedado sesiones grabadas aquí, en concreto esto que comento ocurría al final de la que comienza a las 12:19). Y es que @NoLolaMento tiene toda la razón, ¿se trata de eliminar elementos de distracción o de aprender a gestionarlos? La frase "distraerse con una mosca" es mítica. No hace falta nada para distraerse. En cambio para concentrarse es necesaria motivación, autodisciplina, interés y conocimiento de uno mismo. Parecería pues mejor estrategia intentar trabajar esos aspectos que esforzarse en eliminar las moscas.

Si un sacapuntas con goma y dos tapitas es un elemento de distracción masiva cuyo uso anatemiza un maestro, no me quiero ni imaginar lo que pueda pensar de un ordenador...

La figura, del gran Montt y sus Dosis Diarias, yo la saqué de aquí

Prepárate para las soluciones

La leyenda de la figura adjunta me ha encantado, llevo un rato riéndome:

Si creias que los problemas que hemos creado son malos, ¡espera a ver nuetras soluciones!

Aunque la figura lo atrubute al gobierno, en estos tiempos que corren tiene un especial significado atribuyéndosela a "los mercados financieros". Si creíais que las hipotecas subprime, los crisis del crédito bancario y el pinchazo de la burbuja inmobiliaria eran malos, prepararos para la solución: abaratamiento del despido, endurecimiento de las condiciones de jubilación, etc.

Lástima que ande tan obsesionado por estos temas de la deriva neoliberal que nos arrastrastra, porque el lugar donde encontré el chiste es un estupendo post sobre el futuro de la universidad que es de lo que debería ocuparme...

Pensamiento positivo, pseudociencia y mercado

Es obvio que mejor enfrentar la vida con buen ánimo que con pesimismo, pero la exageración de esa idea al "postive thinking" (pensamiento positivo) radical es muy peligrosa. La idea se resumiría en que todo es posible con la actitud adecuada, por tanto no hay que quejarse: eso es perder el tiempo. Hay que ver los golpes como oportunidades y en vez de quejarte (contra el que te golpea, por ejemplo) esforzarte en sonreir. Ya hace un tiempo comentaba sobre el asunto, pero esta presentación me parece espectacular, lo deja calrísimo (eso si, en inglés). (Vía César Sánchez)

Velocidad del sonido, toma tercera

Hace unos días comentaba una forma "de sobremesa" de medir la velocidad del sonido basada en la formación de ondas estacionarias en un tubo. Sobre esa misma idea podemos plantear una variante en la que ni siquiera tenemos que construir un tubo de longitud variable, podemos disponer de uno que ya está hecho: una flauta.

En la enseñanza escolar de la música se utiliza la flauta dulce, por lo que es muy fácil que haya una por casa. También son muy fáciles de encontrar en tiendas a precios verdaderamente asequibles.

El modelo en el que nos basamos para este ejercicio se basa en unas hipótesis de partida que son:
(1) El interior de la flauta (con todos los agujeros tapados) es un tubo cilíndrico cerrado por un extremo y abierto en el otro.
(2) Destapar un agujero es equivalente a cortar el tubo en ese punto; en esa posición se situará el vientre de la onda estacionaria (ver post anterior)
(3) La nota que suena (en cada posición de los dedos) es el primer armónico, es decir que la onda estacionaria en el interior corresponde a 1/4 de la longitud de onda

El experimento consiste en medir la distancia desde "el fondo" de la flauta hasta cada uno de los agujeros (y la longitud completa para el do bajo). Aunque en la foto he puesto un calibre, con una regla es más que suficiente. Además necesitamos saber la frecuencia correspondiente al sonido de cada nota, dato que se encuentra en multitud de sitios (por ejemplo).

A partir de ahí ya todo lo que queda es explotar la información. Para cada nota tenemos una pareja de datos que son la frecuencia y la longitud (que según las hipótesis de partida corresponde a 1/4 de la longitud de onda). Por tanto la velocidad del sonido será 4 veces la longitud por la frecuencia (ojo con las unidades).

Dado que tenemos un conjunto de parejas de puntos, en vez de analizarlas por separado podemos verlas en conjunto en una gráfica y obtener el valor de la velocidad que se ajusta mejor al conjunto de datos. No me enrollo con los detalles, en la figura están las medidas que me han salido a mi, su representación y su ajuste. El valor que me ha salido es un poco diferente del que esperaba, en vez de los típicos 440 m/s me ha salido 392 m/s (aproximadamente un 10% menos).

Pensando un poco en la razón de esta discrepancia me inclino por pensar que probablemente lo más flojo sea la hipótesis 2 del modelo. La 1 se observa a ojo que es bastante cierta, y la 3 ha de serlo dado que los resultados salen bien en órden de magnitud (si no fuera cierta fallarían por más de un 50%). Por otro lado las medidas son muy sencillas y los errores de unas se compensan con los de otras (como se ve en la gráfica y en la calidad del ajuste). Bueno, tambibén podría haber un error sistemático en las medidas que se me haya pasado. Si alguien tiene alguna idea estaré encantado de recibirla.

Actualización (3-dic-2011). Un artículo donde la misma idea se aplica con tubos de pvc cortados al efecto y se mide con mucha más pecisión, está en un número especial de la revista Eureka dedicado a la física recreativa

¿Exageraciones de humorista?

El mensajero, y sobre todo el mensaje

Hoy aparecía un titular el El Pais en el que se confundía burdamente "radiación" con "radiactividad". Se le atribuía a los teléfonos móviles emitir radiactividad (que no lo hacen) en vez de radiación, que es la base de su funcionamiento. En twitter se ha comentado muucho y lo han cambiado con bastante rapidez. En fin, pensemos que fue una errata y no hagamos más leña del árbol caído. Pero este asunto ha distraído del fondo de la cuestión.

En San Francisco se ha aprobado una normativa que exige a los fabricantes que incluyan en el etiquetado el nivel de radiación que "emiten" los teléfonos móviles que allí se vendan. Esta pequeña frase contiene un par de temas que me cabrean profundamente:

1.- Las autoridades hacen dejación de sus funciones, y en vez de tomar decisiones racionales y defenderlas frente a los lobys de presión transaccionan y derivan los problemas a los consumidores: que se ponga en la etiqueta y que cada uno haga lo que quiera. Las etiquetas son importantes, y es muy bubeno que se regule la obligatoriedad de incluir información para que los ciudadanos puedan elegir (si un alimento lleva gluten, si los tomates son murcianos almerienses, etc.). Pero no se debe abusar de esa práctica, y menos para eludir decisiones importantes. Un ciudadano no puede hacer una tesis doctoral para cada producto que ha de consumir. ¿El atún se ha pescado con artes respetuosas para los delfines? ¿Las magdalenas llevan aldon de maíz genéticamente modificado (cuanto, con qué modificación)? Si la emisión de los móviles no se ha probado que produzca efecto nocivo alguno no tiene sentido alrmar a la población con el asunto de las etiquetas. Eso es dar pábulo a campañas de intoxicación de la opinión pública.

2.- Las rediaciones de los teléfonos móviles son radiaciones "no ionizantes": cada fotón no tiene energía bastante para ionizar un átomo (y por tanto paara alterar un enlace químico y, en última instancia producir una alteración genética como un cáncer). Ningún fotón, por muchos que hubiera. Pero es que además no hay tantos. Vivimos inmersos en ondas electromagnéticas: las producidas por los cables que distribuyen la potencia de red, los de las emisoras de radio, las de televisión, las del sol, las del espacio exterior,... No son sustancialmente diferentes a las de los teléfonos móviles. Si hay quienes se esfuerzan en demostrar lo contrario es a ellos a los que corresponde la carga de la prueba. Punto pelota.

Hablando justo ayer de este tema con un colega me quejaba de que los profesores de Ineniería de Telecomunicación no entran en estas cuestiones, las eluden. Sorprendentemente me defendió que esa es la postura correcta; un Ingeniero ha de ser capaz de medirla, de establecer el patrón de radiación, intensidad, etc. pero "no debe aventurarse a opinar sobre el efecto sobre la salid de esa radiación, eso es competencia del médico". Me imagino que el médico podrá decir lo mismo: nosotros decimos si hay cancer o no, pero cómo interaccionó no se qué radiación con un tejido no es de mi negociado. Este esfuerzo de parcelar el conocimiento científico en negociados disjuntos no es más que una estratajema más para eludir cuestiones escabrosas (entre otros fines espúrios que no me intersan ahora). Si los científicos y tecnólogos se la cojen con papl de fumar mientras se acepta todo género de barbaridades a los defensores de conspiraciones y mitos la sensatez irá perdiendo terreno.

Las TIC en la universidad a velocidad de crucero

Esta mañana ha tenido lugar una jornada de buenas prácticas sobre el uso de la plataforma de teleensañnza de la Upna (Mi Aulario, SAKAI powered). La primera sorpresa ha sido ver la sala llena, una asistencia muy importante (la foto no hace justicia, hay otras tantas filas más atrás). La segunda los datos de uso que se han dado: el 75% del profesorado y la práctica totalidad de los estudiantes.

Puede que haya quien se esté preguntando dónde están el 25% de profesores que no lo ha utilizado, pero hay que tener en cuenta que aún no hace 10 años que se instaló la primera plataforma de teleenseñanza (Web-CT entonces). Que en una plantilla de 1.000 profesores (en números redondos) de los que la mitad son contratados se haya integrado en ese tiempo en una forma de funcionar tan novedosa yo lo veo muy positivo (y sorprendente). También podemos pensar que el uso que se hace es el mínimo, el de sustitución de las fotocopias para entregar apuntes a los estudiantes. Seguro que es el uso mayoritario (aunque no creo que haya estadísticas fiables), pero los usuarios "avanzados", los que hacen mucho más que eso, ya no son ni mucho menos unos fikis aislados. En la charla de la mañana 8 profesores han expuesto usos de la herramienta a través de la experiencia real de sus asignaturas, todas valiosas y alguna espectacular. Pero es que la atención, las preguntas, las charlas en el café demuestran que entre los 80 (el 8% de la plantilla, no una muestra anecdótica) asistentes también había muchos usos avanzados.

La idea de los profesores universitarios rancios con los apuntes amarillentos aburriendo al personal no es que sea un mito, paro es cada vez menos real. La sesión de esta mañana me ha devuelto mucha confianza en la universidad. La misma que da salir a la calle después de ver un telediario. Son los ciudadanos los que ponen sensatez al mundo, y los profesores a la universidad, aunque unos pocos, "empoderecidos" temporalmente, hayan retorcido los buenos principios de Bolonia hasta el engendro normativo del que no acabamos de despegar.

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Preparando el post he encontrado un interesante blog dedicado a comparar Moddle vs Sakai

Propiedades emergentes y verdades científicas

Hace unos días han decidido reabrir al público las cuevas de Altamira, las orginales, en contra de la opinión de algunos expertos (ver por ejemplo este artículo de Público). No tengo ninguna duda de que los expertos del CSIC aciertan en la conveniencia de evitar visitas si se quieren preservar las pinturas a largo plazo, ¿pero podemos decir que es una "verdad científica"?

El enunciado "las piedras caen para abajo" es una verdad científica bastante fuerte, no falla. La ley de la gravedad o las leyes de Maxwell tampoco han fallado jamás hasta la fecha. Las predicciones elaboradas a partir de esas verdades científicas, derivándolas de forma dircta tampoco fallan. Siempre que ese proceso se realice con cuidado, apoyándose siempre en enunciados verdaderos se pueden construír dispositivos enormemente complejos y sofisticados como los aviones o los ordenadores. Sin embargo no siempre el proceso de agregación de verdades científicas "básicas" produce enunciados igualmente verdaderos.

Cuando se suman mucho elementos individuales (muchos de verdad) aparecen "propiedades emergentes". Los sistemas complejos mustran propiedades que no son evidentes, no son deducibles en realidad, a partir de sus componentes. Un caso muy llamativo son las formaciones que aparecen en la arena bajo la ación del viento (o de corrientes de agua). Cada grano de arena obedece a la gravedad, se ve impulsado por el vuiento, golpea con los granos vecinos y llega a su posición de equilibrio. ¿Cómo vamos a predecir que 10.000 granos más adelante se repite el mismo patrón de posiciones? Esas ondulaciones de la arena (sand ripples en inglés) son prpirdades emergentes de la arena (de mucha arena).

En algunas situaciones la agregación de muchos enunciados verdaderos tiene como propiedad emergente la ausencia de precisión, la pérdida de la "verdad", al menos en el sentido fuerte en el que podemos afirmar la ley de la gravedad. El cambio climático posilemente sea uno de los paradigmas de estas cuestiones en las que de multitud de hechos bien establecidos no se obtiene una respuesta unívoca y precisa. La conveniencia de operar centrales nucleares, de construir presas, de roturar selvas o explotar pesquerías son cuestiones que tienen un fuerte contenido científico, pero no tienen una respuesta científica unívoca y definitiva.

Me temo que no hay un "gobierno de los filósofos", una tecnocracia infalible, ni siquiera en temas fuertemente técnicos. Quizá la decisión tomada con Altamira sea equivocada (habrá que ver cuantas visitas, con que "contramedidas", etc.), seguramente, pero el proceso ha sido el correcto: los técnicos emiten informes hasta donde llega su conocimiento y deciden los "políticos".

Medida de la velocidad del sonido (dos)

A propósito del comentario hace una semana sobre la medida de sobremesa de la velocidad del sonido recordé otra forma, también de sobremesa, de medir la velocidad del sonido. En este caso el equipamiento es más sencillo, hace falta un tubo hueco (de unos 30 cm de largo y más de 3 de diámetro), una regla y un diapasón (que se encuentra fácil y barato en tiendas de música).

El montaje es muy sencillo (ver figura), se mete el tubo en el cubo de agua dejando una buena parte fuera. Se golpea el diapasón y se acerca a la boca del tubo. En ese momento hay que introducirlo más o menos en el agua hasta que se oiga con intensidad, amplificado, el sonido del diapasón. No hay que esforzarse para escuchar en detalle, se nota de forma clara esa intensificación del sonido.

El diapasón, al golpearlo, genera sonido de una nota precisa (se utilizan para afinar instrumentos musicales), es decir que produce una onda de presión en el aire de una frecuencia (f) determinada y conocida. Cuando la longitud del tubo (L) entre la boca y el fondo (que en este caso es el agua, un fondo móvil) es 1/4 de la longitud de onda del sonido se produce una "onda estacionaria", el sonido resuena en esa cavidad, la onda que vuelve rebotada se encuentra con la que va en el momento preciso.

Se producen ondas estacionarias para 1/4, 3/4, etc. de la longitud de onda (múltiplos impares de un cuarto de onda). Si pensamos en la onda de desplazamiento (1) en la pared tenemos un "nodo" (un punto de desplazamiento cero) dado que el aire pegadito a la pared no puede moverse. En el lado abierto, en cambio, tenemos un máximo (o vientre). A partir de esas dos condiciones en los extremos es fácil ver que las ondas que caben son las que decíamos: 1/4, 3/3, etc. como se muestra en la parte inferior de la figura.

A la vista de lo anterior ya podemos calcular la velocidad del sonido (v). Sabemos que una longitud de onda mide 4 veces L, y que esa distancia se recorre en un período, el inverso de la frecuencia. Por tanto v = 4 x L x f

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La myor parte de los diapasones son de 440Hz (que es el La central del piano), y como ya sabemos desde pequños que la velocidad del sonido anda por los 440 m/s, la longitud del tubo a la que aparece la resonancia andará por los 19 cm. Con más diapasones podemos hacer más medidas independientes, y si el tubo es largo podemos buscar más armónicos.
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(1) También podemos pensar en una onda de presión, y en ese caso en la pared tenemos un máximo y en la boca un nodo, pero es menos intuitivo así.
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Referencias consultadas (de entre lo muchísimo que se puede encontrar al respecto en la red): una estupénda práctica de un estudiante de secundaria, un tutorial de física de la música, Ondas estacionarias e instrumentos de viento

Política, gestión y profesionalidad.

Me deja impresionado el hecho de que el 94% de las leyes se aprueban sin leerse, cosa que encuentro en el blog de Albert Esplugas. El dato es de Estados Unidos, lo utilizan los promotores de la iniciativa "leer las leyes".

Hace unos años un familiar se "animó al emprendedurismo", que es la forma más hortera de decir que puso un bar, y nos contaba las decenas de normativas aplicables, dependientes además de distintas administraciones: municipal, autonómica y estatal. A pesar de ello, o quizá precisamente por eso, hay multitud de establecimientos que incumplen las cuestiones más evidentes y permanecen abiertos.

Los abogados hablan de "el legislador" antropomorfizando esa masa de administraciones diferentes que a lo largo de la historia van acumulando normas de uno y otro nivel, escritas por multitud de plumas y aprobadas por multitud de electos. Si pudiéramos mandar al psiquiatra a ese "legislador" no acabaría en un manicomio porque (afortunadamente) ya no existen tales instituciones.

Y todas estas cuestiones son especialmente importantes en estos días de tribulación colectiva en los que el gobierno decreta recortes para los ciudadanos. Es un lugar común revolverse contra los ejecutantes, contra la "clase política". Cuanto ganan, si asisten a los plenos, si se leen las leyes!! Sin ir más lejos en el programa Carne Cruda de RNE comenzaban hoy con un plan de ajuste alternativo que se basaba en eliminar a los políticos, los partidos, las campañas electorales... Pero como decía Mafalda, "el asunto no es romper estructuras, sino saber qué hacer con los pedazos". Ni los políticos son una "clase" ni existen alternativas sensatas para dirigir sociedades tan complejas como las que tenemos liadas sin dirigentes especializados a tiempo completo. ¿Dirigentes o directivos? ¿Políticos o gestores?

Los profesores de Universidad, para poder serlo han de obtener en primer lugar el grado de Doctor, y en segundo lugar acreditar sus méritos a lo largo de unos años. Con eso se obtiene la "acreditación" para ser profesor, algo así como el carné de conducir. De entre los que tienen la acreditación, cuando hay una vacante se convoca un concurso para incorporar al más adecuado. ((Se que la realidad es un poco menos idílica, pero ahora me interesa más la filosofía del sistema que sus miserias seculares)).

Quizá fuera una buena idea plantear algún tipo de "acreditación" para determinados cargos públicos, algún mecanismo que conjugue la rendición de cuentas al público, la elección, con un nivel de profesionalidad más alto.

La viñeta de Quino, clásica, la he tomado de aquí. Parece increíble que no esté hecha para aquí y ahora (y da que pensar...)

Museo geominero de Madrid

Este fin de semana he tenido la ocasión de volver a visitar el museo geominero de Madrid, y me ha encantado. Aunque solo fuera como lugar con encanto en el que sentarse a leer el periódico, es un lugar maravilloso. La cantidad de piedras que allí tienen clasificadas es verdaderamente espectacular. Es imposible hacerse una idea en una sola visita, pero entre que es gratis y agradable, merece la pena volver de vez en cuando.

En esta visita nos centramos especialmente en un vistazo cronológico de fósiles (desde el Cámbrico, como se ve en la foto), y en los meteoritos. También comenzamos el repaso a las vitrinas pegadas a la pared de la planta baja, minerales. Con los elementos y los fosfatos tuvimos suficiente. No recuerdo si entre los elementos había silicio, pero tendremos ocasión de disfrutarlo directamente gracias al amigo @xurxomar.

Una medida de sobremesa de la velocidad del sonido

El equipamiento básico de los laboratorios de electrónica incluye un "generador de funciones" y un "osciloscopio". El primero sirve para generar ondas eléctricas de intensidad y frecuencia variable, el segundo para visualizar en una pantalla esas señales. Para medir la velocidad del sonido de una forma sencilla necesitamos esos dos elementos y otros dos: un altavoz y un micrófono.

El montaje es el siguiente: se conecta el generador de funciones al altavoz y se llevan al osciloscopio la señal de alimentación del altavoz y la de salida del micrófono. Colocamos el altavoz frente al micrófono deparados una distancia d y conectamos el generador (con una señal senoidal) a una frecuencia f. El altavoz emite un sonido que viaja la distancia d y se recibe en el micrófono; tanto la señal emitida como la detectada las vemos en el osciloscopio.
Veremos dos señales parecidas a las de la figura adjunta, dos sinusoides que no están en fase. A la diferencia de fase (la distancia entre dos pasos por cero) le llamamos DF.

Si variamos la distancia d, también varía la diferencia de fase DF. Así podemos ir moviéndo el micrófono hasta tener las señales en fase, a partir de ahí lo vamos alejando hasta que vuelven a estar en fase. Sabemos entonces que hemos separado el micrófono una distancia equivalente a una longitud de onda del sonido (Londa). Ese valor de Londa lo hemos medido con una regla, en milímetros, y por otro lado conocemos la frecuencia del sonido, porque lo hemos fijado en un selector del generador de funciones.

Solo nos falta hacer una sencilla operación. La velocidad de una onda (v) la podemos expresar como la distancia de una longitud de onda dividida por el tiempo que tarda en recorrerla, que es un período, el inverso de la frecuencia (f). Es decir v = Londa x f

No tenemos más que multiplicar la medida de Londa por la frecuencia y tenemos la velocidad del sonido.

En la práctica, por facilidad, es mejor tomar semilongitudes de onda. Además, podemos tomar medidas a diferentes frecuencias, así que se pueden generar series de datos y hacer la media, o ajustarlas por mínimos cuadrados. Si se mide con cuidado se puede incluso apreciar la variación de la velocidad del sonido con la temperatura del aire (que es apreciable).

Al prepara esta práctica, en la soledad del laboratorio, todo funcionaba perfectamente. Cuando llegaron 15 grupos y se pusieron a hacer sonar 15 altavoces a distintas frecuencias, los micrófonos recogían todas las señales y el ambiente era ensordecedor... ni se pudo medir ni soportar. Esta práctica es para hacer en soledad.

Este asunto es un poco más técnico de lo que yo etiquetaría como "ciencia cotidiana", pero por no tanto ¿no? Para otro día dejo otra medida de la velocidad del sonido "de sobremesa" menos electrónica y más física.