10 videos asombrosos de asombrosos fenómenos científicos

La vida está llena de maravillas que la mayoría de nosotros nunca verá. Desde lo cuántico a lo cósmico, hay fuerzas en juego a nuestro alrededor que dan forma y moldean nuestro mundo. La mayoría de ellos son fácilmente visibles en la vida cotidiana, pero debajo de la apariencia de la realidad se encuentra un reino lleno de caricaturas retorcidas de principios científicos familiares. Tome nuestra mano y profundicemos en el dominio de lo extraño, donde las reglas naturales de la física se funden en un charco burbujeante de maravilla pura y sin adulterar.

10 Levitación Cuántica

Cuando enfría ciertos materiales por debajo de una temperatura base, se convierten en superconductores, que conducen la electricidad con resistencia cero. Un poco menos de la mitad de los metales conocidos tienen una "temperatura de transición" incorporada: una vez que descienden por debajo de esa temperatura, se convierten en superconductores. Por supuesto, esa temperatura suele ser bastante baja. El rodio, por ejemplo, hace el cruce a -273.15 ºC (-459.66 ºF). Eso es unas pocas centésimas de grado por encima del cero absoluto. En otras palabras, jugar con superconductores es un poco difícil de hacer.

Al menos lo fue, hasta la llegada de los superconductores de alta temperatura. Estos materiales tienen estructuras cristalinas complejas y generalmente se hacen con una mezcla de cerámica y cobre, junto con otros metales. Estos materiales pasan a los superconductores a alrededor de -160.59 ºC (-321.07 ºF) o más. No exactamente suave, pero un poco más fácil de jugar.

Y dado que ese también es el punto de ebullición del nitrógeno líquido, podemos aprovechar algunos otros rasgos extraños de los superconductores a temperatura ambiente, como se muestra en el video de arriba. Vea, cuando los superconductores se colocan cerca de un campo de energía débil (como un imán), crean una barrera superficial de corriente eléctrica que repele las ondas magnéticas. Cuando eso sucede, las líneas del campo magnético se curvan alrededor del superconductor y lo bloquean en el aire. Gírelo en cualquier dirección y el superconductor lo compensa automáticamente con un campo eléctrico para contrarrestar el imán. El fenómeno se conoce como bloqueo cuántico o levitación cuántica.

9 cuentas de Newton

Si toma un frasco ahora mismo y lo llena con una larga cadena de cuentas de Mardi Gras, puede recrear este fenómeno en su sala de estar. Enrolla la cadena de cuentas en el frasco, luego saca un extremo del frasco hacia el suelo. Lo que sucede es lo que cabría esperar: la cadena comienza a deslizarse fuera del recipiente. Pero luego sigue algo inesperado: en lugar de continuar deslizando sobre el borde del frasco, las cuentas saltan en el aire como una fuente antes de curvarse hacia el suelo.

Este es un concepto bastante simple, pero se ve realmente genial en acción. Tres fuerzas diferentes están actuando aquí. La gravedad, por supuesto, tira del borde de ataque de la cadena hacia el piso. A medida que cada eslabón de la cadena sucumbe a la gravedad, tira a lo largo de la cuenta detrás de ella, esa es la segunda fuerza.

Pero de vuelta al interior del frasco, obtenemos la tercera fuerza: el frasco en realidad está impulsando las cuentas en el aire. Suena loco, incluso estúpido, porque el frasco claramente no se mueve, pero todo se reduce a lo que una cadena fundamentalmente es.

En el nivel más básico, una cadena es una serie de varillas rígidas conectadas por una junta flexible. Piense en una línea de vagones en un tren. En una situación hipotética, si se detiene en la parte delantera de un vagón de tren, se inclinará hacia arriba a lo largo de su eje central; la parte delantera se elevará mientras la parte trasera baja. En la vida real no hace esto porque hay una capa sólida del planeta Tierra directamente debajo de él. En su lugar, se inclina hacia arriba en su borde posterior. Cuando hace eso, el suelo está esencialmente empujando hacia arriba para expulsarlo de su rotación natural. Si la fuerza de tracción aumentara en proporción al peso del vagón, la fuerza del suelo en realidad lo lanzaría al aire. La Royal Society tiene otro video que explica esto en mayor profundidad.

Entonces, cuando cada eslabón de la cadena de cuentas deja su superficie de reposo debido a que es arrastrado por el eslabón que está enfrente, la parte inferior de la jarra (o la capa de cuentas debajo de ella) lo lanza al aire, creando una "gravedad". desafiando ”hasta que la gravedad tome el control y lo arrastre hacia abajo.

8 esculturas de ferrofluido

Cuando se combina con un imán, el ferrofluido se convierte en una de las sustancias más increíbles del planeta. El líquido en sí es simplemente partículas magnéticas suspendidas en un medio fluido, generalmente aceite. Las partículas están en la nanoescala, que es demasiado pequeña para que cada partícula afecte magnéticamente a otras partículas; de lo contrario, el líquido simplemente se acumularía en sí mismo. Pero ponlos cerca de un imán grande, y la magia sucede.

Una de las cosas más comunes que verá hacer ferrofluido es formar picos y valles cuando está cerca de un imán. Lo que estás viendo en realidad es que las partículas intentan alinearse con el campo magnético. Las puntas se forman donde el campo es más fuerte, pero como el aceite lleva la tensión superficial, las dos fuerzas alcanzan un equilibrio en las puntas de las puntas. El efecto se denomina inestabilidad de campo normal: al formar estas formas, el fluido reduce la energía total del sistema tanto como sea posible.

7 calentamiento por inducción de un cubo de hielo

El calentamiento por inducción es un proceso que toma una corriente de alta frecuencia, la dispara a través de una bobina para crear un electroimán y luego bombea las corrientes magnetizadas resultantes a través de un material conductor. Cuando las corrientes magnetizadas alcanzan la resistencia dentro del material, obtenemos el efecto inducido eléctricamente por Joule. En este caso, el conductor es una astilla de metal dentro de un bloque de hielo, y el calor se acumula tan rápido que la configuración se incendia antes de que el hielo tenga oportunidad de derretirse.

¿Qué rápido? Dependiendo del tipo de metal, un calentador de inducción puede calentar algo a 871 ºC (1,600 ºF) en solo un segundo y medio con 4.1 kW de potencia por pulgada cuadrada de área de superficie. A cuatro segundos del video, el núcleo del cubo de hielo ya está al rojo vivo, por lo que puede suponer que usa menos energía o que el metal utilizado no tiene mucha resistencia eléctrica natural. De cualquier manera, varios segundos después, se nos trata de una falla en el hielo en llamas de la matriz.

Pero eso plantea otra pregunta: todo el mundo sabe que el hielo se derrite a más de 0 ºC (32 ºF), ¿por qué no se convierte instantáneamente en un charco de agua frente a ese horno? Es porque la materia solo acepta y emite energía en paquetes de energía discretos. Cuando el calor se transfiere del metal al hielo, viene en un tren, no en una ola, lo que significa que toma más tiempo transferir la fuerza total de la energía.

6 puente de oxígeno líquido

El punto de ebullición del oxígeno es -183 ºC (-297.3 ºF), y todo lo que está por encima es el gas que todos conocemos y amamos. Sin embargo, una vez que cae por debajo de esa temperatura, el oxígeno adquiere algunas propiedades interesantes. Más exactamente, la configuración más densa de sus moléculas en estado líquido permite que las propiedades naturales más oscuras del oxígeno entren en el centro de atención.

Un gran ejemplo de eso es el paramagnetismo del oxígeno. Un material paramagnético solo se magnetiza si un campo magnético externo cercano actúa sobre él. Como un gas, las moléculas de oxígeno están dispersas de manera muy floja para ser afectadas mucho por los imanes. Pero como un líquido, se comporta como un trozo de hierro cerca de un imán, un trozo de hierro líquido hirviendo ferozmente. Con dos imanes de orientación opuesta, el oxígeno líquido formará un puente en el medio, que es lo que se ve en el video. Desafortunadamente, es difícil verlo pasar mucho tiempo porque el oxígeno líquido comienza a hervir de nuevo en un gas tan pronto como entra en temperatura ambiente.

5 La reacción de Briggs-Rauscher

La reacción de Briggs-Rauscher es una de las demostraciones de química más impresionantes del mundo conocido. Es lo que se conoce como un oscilador químico: a medida que reacciona, cambia gradualmente de color de claro a ámbar, luego repentinamente destella a un azul oscuro, luego vuelve a aclararse, todo en una oscilación. Sigue haciéndolo durante varios minutos, cambiando de color cada pocos segundos.

Hasta 30 reacciones diferentes pueden ocurrir simultáneamente en cualquier momento dado durante cada oscilación. La lista de productos químicos se lee como los ingredientes en un paquete de perros de maíz congelados: sulfato de manganeso (II) monohidrato, ácido malónico, almidón, ácido sulfúrico, peróxido de hidrógeno y yodato de potasio sería un ejemplo (puede cambiar algunos tipos de ácidos y yodatos para diferentes reacciones).

Cuando todos los productos químicos se combinan, el yodato se convierte en ácido hipoodo. Una vez que está presente, otra reacción convierte el nuevo ácido en yoduro y yodo elemental libre. Esto propulsa el primer cambio de color, creando el ámbar. Entonces, la solución sigue haciendo yoduro. Tan pronto como haya más yoduro que yodo, los dos se combinan en un ion triyoduro. Este ion reacciona con el almidón y expele la solución a su etapa azul oscuro.

Este video tiene menos encanto que el de arriba, pero te permite ver las etapas con mayor claridad.

4 guerreros de bobina de tesla

La mayoría de nosotros estamos familiarizados con Nicola Tesla, el prodigio brillante de la innovación eléctrica y la víctima de actos atroces del ballyhoo competitivo. La mayoría de nosotros también estamos familiarizados con la bobina Tesla, un dispositivo que produce electricidad de CA de alto voltaje y baja corriente junto con cantidades saludables de chispas coloridas.

Las bobinas Tesla de hoy en día a menudo emiten entre 250,000 y 500,000 voltios de corriente. La mayoría de las pantallas de entretenimiento cancelan el gran campo magnético con las jaulas de Faraday, que son mallas que distribuyen el voltaje de manera uniforme alrededor de sus superficies. Dado que el potencial eléctrico se mide por las diferencias de voltaje, no hay corriente dentro de una jaula de Faraday. Cualquiera que esté dentro puede montar el relámpago y salir ileso.

Y a veces, las personas se vuelven creativas. En el video de arriba, los dos "guerreros" están cubiertos con trajes de jaulas de Faraday que se pueden usar con malla. Otra chispa creativa reciente ha dado lugar al "canto" de las bobinas de Tesla, que tocan música al modular la salida de chispa de la bobina.

3 ondas sinusoidales y fps

Las ondas de sonido tienen una capacidad increíble para hacer que otros objetos coincidan con su frecuencia. Si alguna vez has escuchado música con un ritmo de bajo pesado en tu auto, es probable que hayas notado que los espejos se ondulan cuando las ondas de sonido los golpean. Lo que sucede en el video de arriba es esencialmente eso, aunque el resultado final es mucho más dramático.

Una onda sinusoidal de 24 Hz viaja a través de un altavoz debajo de una manguera de agua. La manguera comienza a vibrar 24 veces por segundo. Cuando el agua sale, forma ondas que coinciden con la frecuencia de 24 Hz. Sin embargo, aquí está el truco: visto en la vida real, solo parece agitarse de un lado a otro en su camino hacia el suelo.

El verdadero héroe aquí es la cámara, el fenómeno de la perspectiva cambiada. Al filmar la caída de agua a 24 cuadros por segundo, la cámara hace que la corriente de agua parezca congelarse en el aire. Cada ola de agua golpea exactamente el mismo espacio, 24 veces por segundo. En la película, parece que la misma ola permanece en el aire por tiempo indefinido, cuando en realidad una ola diferente ha tomado su lugar en cada cuadro. Si cambia la frecuencia sinusoidal a 23 Hz, parecería que el agua caía hacia arriba en la manguera debido al pequeño desplazamiento entre la velocidad de fotogramas de la cámara y las ondas sinusoidales.

2 Tormenta de Lord Kelvin

La tormenta eléctrica de Kelvin, o gotero de agua Kelvin, se construyó por primera vez en 1867, y su configuración es bastante simple. Goteo de dos corrientes de agua a través de dos inductores cargados de manera diferente, uno positivo y otro negativo.Recoja las gotas de agua cargadas en la parte inferior, deje que el agua fluya y coseche el potencial eléctrico. Energía instantánea, o al menos una pequeña chispa que puedes mostrar a tus amigos.

¿Entonces, cómo funciona?

Cuando se configura por primera vez, uno de los inductores (anillos de cobre en el video) siempre tiene una pequeña carga natural. Digamos que el inductor de la derecha es ligeramente negativo. Cuando una gota de agua cae a través de ella, los iones positivos en el agua serán atraídos hacia la superficie de la gota, y los iones positivos serán empujados hacia el centro, lo que dará a la gota una carga superficial positiva.

Cuando la caída positiva llega a la cuenca de recolección a la derecha, carga la cuenca ligeramente y envía una carga positiva a través de un cable al inductor de la izquierda, lo que la hace positiva. Ahora el lado izquierdo está produciendo gotas de agua negativas, que cargan aún más el inductor negativo a la derecha. La retroalimentación positiva de ambos lados se acumula hasta que se almacena suficiente potencial eléctrico para forzar una descarga, una chispa que salta entre las cuencas (o dos terminales de bolas de cobre, como en el video).

Dejando a un lado la ciencia, el efecto secundario más frío de esta máquina ocurre en los inductores. A medida que aumenta la carga, comienzan a atraer los iones opuestos del agua con tanta fuerza que pequeñas gotas de agua saltan y orbitan alrededor del inductor, volando alrededor de él como polillas en una lámpara.

1 Mercurio en descomposición

Esta es la cosa más rara que has visto hoy.

Profesionalmente, el tiocianato de mercurio (II) tiene pocas responsabilidades. Se usa con moderación en un puñado de síntesis químicas, y tiene una capacidad limitada para detectar cloruro en el agua. Pero en el lado, es un exhibicionista puro y sin restricciones. Cuando el tiocianato de mercurio (II) se descompone, forma nitruro de carbono y vapor de mercurio, una mezcla terriblemente tóxica. En el siglo XIX, se vendió como fuegos artificiales hasta que varios niños murieron por comerlo.

Pero su reputación perduró, y por una buena razón. No hay una manera especial de describir lo que está sucediendo en este video, aparte de que el calor inicia la descomposición del mercurio (II). Poner una llama al compuesto en polvo comienza una reacción en cadena que solo termina en tus pesadillas. Disfrutar.