Exploring phase space using smartphone acceleration and rotation sensors simultaneously

El uso de smartphones en el mundo de la enseñanza se esta' revelando una poderosa arma. Cada día que pasa son mas populares y es difícil encontrar personas que no tengan uno. Permiten acceso veloz y fácil a internet donde se pueden encontrar miles de tutoriales y manuales que pueden ayudar a los alumnos en sus tareas diarias. También se pueden crear redes sociales entre alumnos de diferentes escuelas, sin limite de fronteras o idioma.

Del punto de vista de la física los smartphones tiene un valor añadido.  Lo sensores que incorporan. Acelerometro, magnetómetro, giroscopio, y un largo etc. Además dispondremos de una gran variedad de apps que nos permitirán interaccionar con estos sensores para leer y guardar los datos para su posterior análisis. Cada alumno de forma individual, o en pequeños grupos, puede usar su smartphone para realizar practicas de física clásica.

Martín Monteiro et al. non proponen en su artículo el estudio del movimiento circular usando los datos del acelerometro y el giroscopio. Usando un set-up tan simple como el que vemos en la figura 1. El acelerometro nos proporciona la aceleración normal y tangencial mientras que el giroscopio nos proporciona la velocidad angular. Teoría y experimento se dan la mano en este articulo que estudia con detalle los datos obtenidos. Como resultado final los autores muestran las trayectorias en el espacio de fase dado por la aceleración tangencial y la velocidad angular, Figura 2. Los colores representan diferentes regímenes del movimiento pasando del movimiento circular en negro, oscilaciones grandes en rojo y oscilaciones pequeñas en azul.

No os perdáis las referencias que se hacen en el artículo a otros interesantes experimentos usando los sensores de los smartphones.

Gonzalo.

Lightning Initiation

Los relampagos son fascinantes. Sobretodo si los puedes ver desde un lugar seguro. A pesar de todos los estudios atmosfericos que se encuentran sobre este fenomeno, donde se ha avanzado mucho en la comprension de los relampagos, curiosamente todavia no hay respuesta a la pregunta: como se inicia el proceso que finalmente produce el relampago?

Gurevich y Karashti nos dan una plausible hipotesis en su paper:
Runaway Breakdown and Hydrometeors in Lightning Initiation.
A. V. Gurevich, and A. N. Karashti,  PRL 110, 185005 (2013).

En el paper estudian la estructura temporal en radio-frecuencia de la fase inicial de produccion de un relampago. Este fase inicial tiene una duracion aproximada de 10-100ms. El estudio lo han hecho utilizando un solo relampago. Para el cual obtienen un sample de mas de 8300 pulsos. El analisis final lo hacen usando los primeros 2100 pulsos.  Donde se estudio el tiempo de llegada, la distribucion de la diferencia de tiempo entre los pulsos, para ver si en random, y la polaridad y amplitud de los pulsos para estudiar las caracteristicas del campo electrico que ha producido dicho pulso.
Para producir un relampago se necesita crear un campo electrico dentro de la nube de E~30kV/cm, lo cual no es nada facil de explicar. La propuesta de Gurevich y Karashti consiste en usar los electrones secundarios producidos por rayos cosmicos con energias entorno al TeV. Estos electrones son acelerados en el campo electrico de la nube. Si el campo electrico es suficientemente grande produciran avalanchas de electrones. Estos ultimos, (electrones termicos) produciran descargas cerca de los hydrometeors, que son cubitos de hielo de aproximadamente 1mm cubito, que estan polarizados. Estas descargas cerca de los hydrometeors induciran de forma sincronizada descargas en toda la nube dando como resultado final el esperado relampago.

Gonzalo.

El cometa ISON

El cometa ISON fue descubierto en la segunda quincena de septiembre del 2012, inmediatamente se hizo famoso porque su trajectoria lo haria pasar muy cerca del Sol. Y no sabiamos si sobrevivia en su encuentro, de hecho se transmitio' este paso y por unas horas se dia por derretido, hasta que los vimos renacer de sus cenizas.

Aqui os dejo uno de los muchos videos que grabaron este paso, nada mal para aprender un poco de mecanica newtoniana!



Gonzalo

Dai buchi neri all'adroterapia

La traduccion al espanhol seria: De los agujeros negros a la hadroterapia.
Gran libro de divulgacion donde Catalina Oana Curceanu nos propone un fascinante viaje a traves de la fisica moderna. Partiendo de las diversas teorias fundamentales de la fisica, sus aplicaciones en la sociedad y finalizando, como no, con "lo que no hemos entendido" (quello che non abbiamo capito), que seria las cuestiones no resueltas.

He tenido la oportunidad de trabajar por unos meses con la Prof. Catalina al laboratorio nacional de Frascati, Italia.  Ademas de ser una excelente investigadora es una gran divulgadora de ciencia, y todo esta experiencia la ha plasmado en este su primer libro de divulgacion.

En la primera parte de libro la Prof. Catalina nos propone comenzar el viaje partiendo de las dos grandes revoluciones del siglo XX, la teoria de la relatividad y la mecanica cuantica para finalizar con el descubrimiento del boson de Higgs la piedra filosofal del Modelo Estandar. En la segunda parte se face un recorrido sobre las aplicaciones de la fisica moderna en nuestra sociedad, centrandose en la parte de medicina, por ejemplo la radiografia, la TAC, PET, la resonancia magnetica nuclear, y como no la hadroterapia. Pero tambien encontramos ejemplos fuera de la medicina, como el www, el sistema GPS y la relatividad especial y general, terremotos, etc. Finalmente en la tercera y ultima parte del libro "quello che non abbiamo capito". La actualidad de la investigacion a nivel internacional, la asimetria materia-antimateria, o lo que es lo mismo: donde esta' la antimateria? Que es la energia y la materia oscura? Detectaremos en esta decada las famosas ondas gravitacionales? Y la gran Pregunta, la que llevamos haciendonos desde que llevamos caminando por la Tierra, estamos solos en el Universo?

El libro esta' escrito de forma amena y es para todos los publicos, asi que no os lo perdais, su lectura es mas que recomendable. Podeis encontrar una version en papel aqui y en ebook aqui.

Gonzalo.

Einstein vs Predator

Einstein vs Predator es el ultimo libro de Sergio L. Palacios. Que continua la misma linea que su anterior libro, La guerra de dos mundos, podeis encontrar una referencia en nuestro querido blog.

Partiendo escenas de peliculas, comics y libros de ciencia ficcion Sergio aprovecha para hablar de fisica, bien sea porque esta correctamente presentada en esa escena en particular o todo lo contrario, como ocurre por ejemplo en la pelicula 2012 de Roland Emmerich, que no hay por donde cogerla.

Por otro lado querria descatar la parte dedicada a Avatar, de James Cameron, donde se pone de manifiesto que han cuidado todos los detalles cientificos del planeta Pandora, no solo la parte de fisica, tambien la quimica, biologia, etc. Por no decir que James Cameron, alias terminator, empezo la carrera de fisca, aunque luego la abandona apra dedicarse al cine.

Otro capitulo interesante es el dedicado a Contact, dirigida Robert Zemeckis, y basada en la novela de Carl Sagan del mismo titulo. En este caso se estudian los viajes en el tiempo a traves de los famosos agujeros de gusano desde la fisica y la tecnologia actual.

EL libro esta escrito con mucho sentido del humor, los capitulos son independientes, asi que se pueden leer en cualquier orden.Y su lectura es mas que recomendada!

Gonzalo.

La física de los superhéroes

La física de los superhéroes, de James Kakalios, es un curso completo de introducción a la física. En libro esta dividido por temas empezando por la mecánica clásica, la termodinámica, el electromagnetismo e la mecánica cuántica. Pero como os podéis imaginar por el titulo del libro la introducción a los diferentes conceptos de la física se usando escenas de comics de superhéroes de los años 50 y 60, considerada la Golden Age y la Silver Age de los comics de superheroes, en concreto los personajes creados por ls DC Comics y la Marvel.

James Kakalios nos introduce en la mecánica clásica de la mano de superman y el hombre aranha, The Flash y otros personajes de la cultura pop de sobre conocidos. Para la parte de electrodinámica usa a Magneto de X-Men, u Iron Man. Incluso la parte de mecánica cuántica nos encontramos con buenos personajes con Atom, el hombre hormiga,  u algunos de los mutantes de X-Men.

Además James Kakalios toma como ejemplos escenas en las cuales la física se presenta de forma correcta, al contrario que Sergio L. Palacios, en La guerra de dos mundos, donde hay una preferencia a ver los errores mas comunes de representar las leyes físicas en los comics o la ciencia ficción. Leyendo el libro uno tiene la sensacion de que los guiones tenian presente la fisica a la hora de escribir las diferentes historias, obviando claro esta la parte de los superpoderes, llamada "excepciones milagrosas" por el autor.

El libro es ameno y escrito con gran sentido del humor. Es un libro divulgativo para todos los publicos, asi que no hay formulas ni calculos tediosos. Además, para los amantes de los comics, hace una breve introducción a la historia de los diferentes superheroes y a los comics en general. Sabias que el superman original no volaba?

Hablando de superheroes y fisica, tenemos un experto local en estos temas, link.

Gonzalo.

La vida de Feynman

Para los que leisteis algunos de los libros escritos por Feynman sobre su vida y obra, Ottaviani y Myrick os dan la oportunidad de re-visitarlos en formato comic. Y se ve que los autores se han documentado extensamente para crear esta gran obra, que es todo un homenaje a unos de los fisicos mas importantes del siglo XX. Al final del comic teneis una lista completa de los libros usados.

 En esta completa biografia de Feynman tenemos de todo, su pasion por la musica y el arte, su trabajo en Los Alamos durante la segunda guerra mundial, ademas de su aficion por abrir cajas fuertes... viajes por todo el globo terraqueo, la famosa comision del Challenger y miles de anecdotas, y claro no podria faltar lo mas interesante... chicas en top-less... ay y fisica!!

Los autores se atreven con una clase de introduccion a la electrodinamica cuantica, que el propio Feynman queria dedicar a una amiga, por desgracia esta chica murio antes de que Feynman tuviese listo el material.

Lectura recomendada, para los que ya conocemos la obra de Feynman y para los que aun no lo han descubierto, este gran comic es una  maravillosa oportunidad para adentrarse en el mundo de Feynman.

 Gonzalo.

Chemical composition of galactic cosmic rays with space experiments

Como lectura post-verano, Alexey nos recomendaba varios articulos de fisica, entre ellos encontramos este de Mirko Boezio y Emiliano Mocchiutti, Astropart. Phys. (2012), see link
donde podemos encontrar un detallado resumen, desde el punto de vista experimental, del "state of the art" de diferentes medidas de composicion quimica y espectro, obtenidos mediante "space-born experiments", centrandose especialmente en PAMELA.

ABSTRACT:
The origin and properties of the cosmic radiation are one of the most intriguing question in modern astrophysics. The precise measurement of the chemical composition and energy spectra of the cosmic rays provides fundamental insight into these subjects. In this paper we will review the existing experimental data. Specifically, we will analyse results collected by space-born experiments discussing the experimental uncertainties and challenges with a focus on the PAMELA experiment.

En el paper nos encontramos con una recopilacion de resultados de diferentes experimentos de satelites, como son el espectro para electrones, proton y helio, asi como positrones y antiprotones y nucleos mas pesados, que son fundamentales para entender los mecanismos de produccion y acelaracion de estas particulas asi como su propagacion en el medio galactico.

Con respecto a PAMELA tenemos informacion detallada de como es el detector y como se han calculado los errores sistematicos. Que son fundamentales a la hora de interpretar los diferentes espectros medidos. En el paper, de forma breve ya que no es el objetivo de la publicacion, hacen una interpretacion de los datos usando los modelos mas comunes para las energias que se miden mediante satelites (~GeV). Pero siempre podremos usar las referencias para profundizar en los direferentes modelos astrofisicos.

Por amor a la fisica, Walter Lewin

Walter Lewin se ha echo mundialmente famoso por sus clases de introduccion a la fisica en el MIT, las cuales se pueden ver online, y son altamente recomendables! Su forma de ensenhar fisica hace que te apasiones por lo que te esta' ensenhando, ya que Walter Lewin configue transmitirte su propia pasion (obsesion) por la fisica, a la cual a dedicado todo su vida. Durante sus clases ilustra cada capitulo con experimentos donde los alumnos pueden participar, la fisica nos rodea desde que nos levantamos hasta que nos acostamos, y Walter Lewin te ensenha a entenderla a mirarla y sobre todo a apreciarla.

Por amor a la fisica, es un libro de introduccion a la fisica pero sin formulas. Es un recorrido por la mecanica newtoniana, ondas, optica, electricidad, magnetismo y finalmente astrofisica centrandose en el estudio del universo usando rayos X.

Los capitulos que mas me gustaron fueron los dedicados a la caza de arco iris, la fisica de la musica, electromagnetismo.... la parte de astrofisica y .... en realidad todos!! En su libro ha conseguido transmitir la misma pasion que en sus clases del MIT.

Libro mas que recomendable, no aprenderemos nueva fisica, pero al menos tendremos nuevas ideas para transmitar la belleza de la fisica a los alumnos que sin saber como ni porque, han acabado haciendo fisica.

Gonzalo.

La guerra de dos mundos, Sergio L. Palacios

Aprender (o desaprender) física partiendo de películas de ciencia ficción. Sergio L. Palacios, que como bien dice en su blog posee una personalidad dual onda-corpúscola, es profesor de física, y usa escenas de famosas películas de ciencia ficción para dar sus clases de física y escribir un blog interesante y divertido. La guerra de dos mundos es una recopilación de diferentes entradas del blog.

La guerra de dos mondos, es un libro de divulgación donde cada capítulo es independiente, no importa el orden en el que se lean, se analizan películas como star wars y la posibilidad real de tener un sable láser a casa, y que es eso del hyper-espacio? En la película Armageddon, realmente es efectivo la solución de meter un bomba nuclear para partir en dos el asteroide? Tiene la suficiente potencia? Cuanto se desvía el asteroide? Porque el diferentes películas de catástrofe naturales, El núcleo,  Sunshine, la solución a los problemas pasa por lanzar mega bombas nucleares? Son posibles los viajes en el tiempo? Porque todavía no hemos visto a ningún viajero temporal ente nosotros?

El libro muy recomendado y que está escrito de forma muy amena, además  puede ser un buen punto de inicio para plantear problemas a los alumnos de forma original y diferente a la cual estamos acostrumbrados.

Gonzalo.

 

The equation that couldn't be solved, Mario Livio

Mario Livio nos ofrece una magistral lección de historia de las matemáticas a través del estudio de las simetrías y la teoría de grupos, o mejor dicho, la historia de los matemáticos que contribuyeron a la creación de esta preciosa rama de las ciencias exactas y del tiempo que les tocó vivir.

La teoría de grupos surgió de donde menos se esperaba que lo hiciese, de la resolución de ecuaciones algebraicas de orden mayor que cinco! Por eso el título del libro "The equation that couldn't be solved".  A lo largo de la historia, desde la antiga civilización babilónica hasta el sigle XIX, los matemáticos y los aficionados fueron resolviendo progresivamente ecuaciones algebraicas cada vez más complejas, hasta que toparon con la ecuación de quinto grado. Durante varios siglos se resistió a ser resuelta, salvo por casos específicos, hasta que dos genios de las matemáticas, el noruego Henrik Abel y el francés Evariste Galois, que vivieron en plena revolución francesa y murieron muy jóvenes, 26 y 20 años respectivamente, Henrik Abel de tuberculosis y Galois en un duelo al alba, descubrieron que no podía resolverse con los métodos al uso y debía ser afrontada desde otro punto de vista. Galois de la nada crea la teoría de grupos.

Mario Livio dedica dos emotivos capítulos a la breve pero intensa vida de Henrik Abel, marcada por la pobreza y Evariste Galois cuya alma revolucionaria y romántica le lleve a enfrentarse a un duelo a muerte a la edad de 20 años. La noche antes del duelo escribe tres cartas que se reproducen en el libro, salvo la tercera que sería su legado matemático. Pero de esta parte hay una foto de una de las páginas donde se entiende que el alba esta llegando y Galois tendrá que batirse en duelo, teniendo que demostrar un teorema, Galois solo acierta a escribir "I have no time"...

Por supuesto la teoría de grupos es fundamental en física, desde la gravitación de Einstein hasta la teoría cuántica pasando por la teoría de cuerdas, pero también en psicología, biología, antropología, arte, etc, etc.

 The equation that couldn't be solved, es un buen libro de divulgación científica, bien escrito por Mario Livio que en ningún momento aburre a lo largo de las casi 300 páginas que tiene el libro.  

Gonzalo.

La particula divina

Historia da física dende Demócrito, coa sua hipótesi sobre os átomos como partículas invisibles e indivisibles, ata o bosón de Higgs, que sería a famosa partícula divina do título.

O premio novel de física Leon Lederman (ex-director do Fermilab) escribe un libro moi entretenido e realmente divertido! Onde fai un repaso fantástico e con gran sentido do humor da historia da física e os seus principais protagonistas, facendo especial atención a parte experimental do campo. Incluso podemos atopar todo un capítulo dedicado os aceleradores de partículas.

Libro moi recomendado para estudiantes, in realtá per tutti, xa que se pode apreciar como traballa a ciencia a través do método científico, que detrás de importantes descubrimentos está realmente o traballo de moita xente o largo de moitos anos, siglos incluso! A pesar de que o final vaian asociadas a nomes de físico ilustres como Newton, Einstein, Galileo, etc. Que unha interpretación correcta dos resultados experimentais pódeche levar a descubrimentos sorprendentes ou a perder totalmente o rumbo.

En resumen, física e historia en un so libro, ¡que máis se podo pedir!

Neutrinos again

Neutrinos are a source of surprises. Opera detector at Gran Sasso have announced the measurement of higher-than-light speed of neutrinos produced at CERN and detected 730 km away in Gran Sasso laboratory. Neutrinos arrive 60 ns earlier than light.

See article in arXiv: 1109.4897.