En estas fechas, el ambiente navideño
se rodea de muchas cosas, entre ellos tenemos los juguetes, las luces, los
arboles navideños, el nacimiento, la nieve, etc. Todos los escaparates de las
tiendas, centros comerciales y las mismas calles y plazas se ven rodeadas de
estos motivos navideños.
Los juguetes
navideños:
Los juguetes son cada vez más
complejos, todos ellos basados en tecnologías provenientes de diferentes
ciencias que trataremos de analizar el día de hoy.
Si empezamos con un juego tradicional
como El Trompo, pues en su estado de reposo es prácticamente imposible
mantenerla vertical apoyada sobre su punta, lo cual se consigue fácilmente
haciéndola girar rápidamente alrededor de su eje; así, pues, el equilibrio
estático del trompo es muy pobre, mientras que el equilibrio dinámico (mientras
gira) es estable. Como en muchas ocasiones no se consigue lanzar el trompo con
el eje de giro exactamente vertical, su extremo superior comienza a describir
círculos mientras que el inferior apenas se mueve de la superficie sobre la que
se apoya. En física nos referimos a este último comportamiento como la
precesión del eje de giro y lo explicamos, así como la estabilidad vertical del
trompo girando, recurriendo a la ley de conservación del momento angular.
Los arcos y pistolas que disparan
inofensivos proyectiles con una ventosa en la punta constituyen otro juguete
tradicional, excelente para ilustrar diferentes leyes y fenómenos físicos. Por
ejemplo, ponen de manifiesto la ley de la conservación de la energía, mostrando
cómo ésta puede transformarse de una forma a otra. Al tensar un arco
almacenamos energía potencial elástica en su varilla doblada (o en el muelle
comprimido de una pistola); al soltar la cuerda del arco, la varilla recupera
su forma y la energía que tenía almacenada se transfiere en forma de energía
cinética al proyectil, el cual sale disparado a toda velocidad. Además, si el
lanzamiento es hacia arriba, la energía cinética del proyectil va disminuyendo
a medida que aumenta su energía potencial gravitatoria, hasta que toda la
energía que posee es gravitatoria cuando llega a la altura máxima. Observando
el movimiento en el aire de los proyectiles puede estudiarse su alcance en
función del ángulo de lanzamiento; en particular, se comprueba que hay dos
ángulos con la horizontal que proporcionan el mismo alcance y que el ángulo de
45º es el de mayor alcance horizontal, aunque esto sólo es estrictamente válido
en ausencia de rozamiento.
Como no basta con dar en el blanco,
en las puntas de los proyectiles hay unas ventosas que se quedan adheridas a
las superficies lisas. Esto ocurre porque la presión atmosférica que actúa
sobre la parte exterior de la ventosa es bastante mayor que la presión en su
interior, ya que al aplastar la ventosa contra la superficie se expulsa una
porción apreciable del aire contenido entre ambas. Es muy sencillo desprender
la ventosa dejando entrar nuevamente un poco de aire, porque se igualan las
presiones dentro y fuera. De hecho, los niños utilizan la saliva a modo de
sellador para que no se infiltre aire a través de las irregularidades que suele
haber en los bordes de la ventosa.
Los juguetes más modernos son
aquellos que funcionan con pilas. Una pila eléctrica es un dispositivo que
convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico
transitorio, tras lo cual cesa su actividad. Las pilas básicamente consisten en
dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama
electrolito. El electrolito es un conductor de iones. Para dar una idea, una
pila nueva de las ordinarias de 1,5 V tiene una resistencia interna de unos 350
mΩ, mientras que una vez agotada puede aumentar considerablemente este valor.
Ésta es la razón de que la mera medición de la tensión con un voltímetro no
sirva para indicar el estado de una pila. En circuito abierto, incluso una pila
gastada puede indicar 1,4 V, dada la carga insignificante que representa la
resistencia de entrada del voltímetro, pero, si la medición se hace con la carga
que habitualmente podría soportar, la lectura bajará a 1,0 V o menos, momento
en que esa pila ha dejado de tener utilidad. Las actuales pilas alcalinas
tienen una curva de descarga más suave que las antiguas de carbón. Su
resistencia interna aumenta proporcionalmente más despacio.
Los juguetes a control remoto. Hoy en
día tenemos carros, aviones, helicópteros que funcionan a control remoto, todos
los comandos se envían usando el espectro radioeléctrico. Una mejor explicación
del uso de las diferentes frecuencias, la podemos encontrar líneas abajo.
Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF
(Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de
3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la
parte más baja (grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe
destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas,
sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación.
Frecuencias super bajas: SLF (Super Low
Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En
este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a
los sonidos graves que percibe el oído humano típico.
Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low
Frequencies), son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el
intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de la
voz humana.
Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low
Frequencies. Se pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo
de VLF es usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares.
Frecuencias bajas: LF, (Low
Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales
servicios de comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación
aeronáutica y marina.
Frecuencias medias: MF, Medium
Frequencies, están en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes
en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).
Frecuencias altas: HF, High
Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les
conoce también como "onda corta". Es en este intervalo que se tiene
una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión,
comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de
radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro.
Frecuencias muy altas: VHF, Very High
Frequencies, van de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos
servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas,
transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al
12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de
radioaficionados en este rango.
Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High
Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de
UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan
también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de
telefonía celular y en comunicaciones militares.
Frecuencias super altas: SHF, Super High
Frequencies, son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para
comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además, pretenden
utilizarse en comunicaciones de alta tasa de transmisión de datos a muy corto
alcance mediante UWB. También son utilizadas con fines militares, por ejemplo
en radares basados en UWB.
Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly
High Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para
transmitir y recibir estas señales son más complejos y costosos, por lo que no
están muy difundidos aún.
La mayoría de los juguetes
teledirigidos operan a 27 o a 49 Megahercios (cualquier de las dos). Este par
de frecuencias se han registrado para tareas básicas, como por ejemplo los
mandos remotos para abrir la puerta del garaje, walkie talkies, etc. Algunos
juguetes más sofisticados (como algunos aviones teledirigidos más avanzados)
pueden usar frecuencias más altas.
Las luces de
navidad:
Hoy en día, podemos ver que se
utiliza muchos más luces de neón o la iluminación con LEDs.
Las luces de neón se fabrican
llenando con gas neón, a baja presión, tubos de vidrio en los que previamente
se ha hecho el vacío. Al aplicar electricidad, una corriente fluye a través del
gas entre los dos electrodos encerrados dentro del tubo. El neón forma una
banda luminosa entre los dos electrodos.
Un led (de la sigla inglesa LED:
Light-Emitting Diode: ‘diodo emisor de luz’, también ‘diodo luminoso’) es un
diodo semiconductor que emite luz.
Finalmente es necesario indicar que
en estas fiestas navideñas, es necesario sacar el lado educativo de todos los
aspectos navideños.
FELICES FIESTAS!!!!!!
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