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Cocción de pavo: física y termodinámica

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cocina del pavo

Los pavos son nativos de América del Norte, llamados «aves indias» en algunos escritos del siglo XVI. Alrededor de 1519, los barcos comenzaron a transportar pavos de regreso a España, comenzando así su migración a Europa. El estadounidense Benjamin Franklin abogó por el pavo como ave nacional.

El pavo se hizo prominente en Europa en el siglo XIX durante la temporada navideña, reemplazando al ganso como el ave navideña más popular en la última parte del siglo. En 1851, la reina Victoria tenía un pavo en lugar de su cisne navideño estándar.

El maquillaje de un pavo

A nivel bioquímico, un pavo es una combinación de aproximadamente 3 partes de agua por una parte de grasa y una parte de proteína. La mayor parte de la carne proviene de las fibras musculares del pavo, que son principalmente proteínas, en particular miosina y actina. Debido a que los pavos rara vez vuelan, sino que más bien caminan, contienen mucha más grasa en las patas que en el pecho, lo que da como resultado fuertes diferencias de textura entre estas secciones del ave y la dificultad para asegurarse de que todas las partes del ave se calienten adecuadamente.

La ciencia de cocinar un pavo

A medida que cocina el pavo, las fibras musculares se contraen hasta que comienzan a romperse alrededor de los 180 F. Los enlaces dentro de las moléculas comienzan a romperse, lo que hace que las proteínas se deshagan y la carne densa del músculo se vuelva más tierna. El colágeno del ave se descompone en moléculas de gelatina más blandas a medida que se desenrolla.

La sequedad de un pavo es el resultado de la coagulación de las proteínas musculares dentro de la carne, lo que puede resultar si se cocina demasiado tiempo.

Diferenciales de temperatura

Parte del problema, como se describió anteriormente, es que la naturaleza diferente de la carne clara y oscura en un pavo da como resultado diferentes velocidades para alcanzar la coagulación de las proteínas musculares. Si lo cocina demasiado, la carne de la pechuga se ha coagulado; si no cocinas el ave el tiempo suficiente, la carne oscura seguirá siendo dura y masticable.

Harold McGee, un escritor de ciencias alimentarias, indica apuntar a 155 a 160 F en el pecho (lo que coincide con la temperatura general indicada por Roger Highfield), pero desea 180 grados o más en la pierna (una distinción que Highfield no aborda).

Diferenciales de calefacción

Dado que en última instancia desea que los senos y las piernas tengan diferentes temperaturas, la pregunta es cómo lograr esto con éxito. McGree presenta una opción, mediante el uso de bolsas de hielo para mantener la pechuga del ave unos 20 grados más abajo que las patas mientras se descongela, de modo que las patas tengan un «inicio de calor» en el proceso de cocción cuando se colocan en el horno.

Alton Brown, de Good Eats de Food Network, presentó una vez otra forma de establecer diferentes velocidades de calentamiento, utilizando papel de aluminio para reflejar el calor lejos del seno, lo que resulta en que las piernas se calienten más rápido que el seno. Su receta actual de pavo asado en el sitio web de Food Network no incluye este paso, pero si ve los videos relacionados, muestra los pasos necesarios para usar el papel de aluminio.

Termodinámica de cocina

Con base en la termodinámica, es posible hacer algunas estimaciones del tiempo de cocción de un pavo. Teniendo en cuenta las siguientes estimaciones, resulta bastante sencillo:

  • Piense que el horno mantiene una temperatura constante en todo momento.
  • Suponga que la difusividad térmica es independiente de la temperatura y el tiempo.
  • Suponga que el pavo es tan regordete que se puede estimar como una esfera.

A continuación, puede aplicar los principios de Conducción de calor en sólidos de 1947 de Carlaw & Jaeger para obtener una estimación del tiempo de cocción. El «radio» del hipotético pavo esférico se cae, lo que da como resultado una fórmula basada únicamente en la masa.

Tiempos de cocina tradicionales

  • Pájaro pequeño: veinte minutos por libra + 20 minutos.
  • Ave grande: quince minutos por libra + 15 minutos.

Parece que estos tiempos de cocción tradicionales funcionan bien junto con los cálculos termodinámicos proporcionados, que dan el tiempo como proporcional a la masa a la potencia de dos tercios.

Constante de Panofsky Turquía

Pief Panofsky, ex director de SLAC, derivó una ecuación para intentar determinar con mayor precisión el tiempo de cocción de un pavo. Su problema es que no le gustaba la sugerencia tradicional de «30 minutos por libra», porque «el tiempo que debe cocinarse un pavo no es una ecuación lineal». Usó t para representar el tiempo de cocción en horas y W como el peso del pavo relleno en libras y determinó la siguiente ecuación para la cantidad de tiempo que el pavo debe cocinarse a 325 grados Fahrenheit. Según el informe, el valor constante de 1,5 se determinó empíricamente. 

Aquí está la ecuación:

t = W (2/3) /1.5

Los aceleradores de partículas crean envoltura retráctil

La envoltura plástica retráctil en la que vienen los pavos (específicamente los pavos Butterball) también puede tener una conexión asombrosa con la física de partículas. Según la revista Symmetry, algunas de estas formas de envoltura retráctil son creadas por un acelerador de partículas. 

Los aceleradores de partículas utilizan haces de electrones para eliminar los átomos de hidrógeno de las cadenas de polímero dentro del plástico de polietileno, haciéndolo químicamente activo de la manera correcta de modo que cuando se aplica el calor se encoge alrededor del pavo.

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¿Cuál es la definición de trabajo en física?

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trabajo

En física, el trabajo se define como una fuerza que provoca el movimiento o desplazamiento de un objeto. En el caso de una fuerza constante, el trabajo es el producto escalar de la fuerza que actúa sobre un objeto y el desplazamiento causado por esa fuerza.

Aunque tanto la fuerza como el desplazamiento son cantidades vectoriales, el trabajo no tiene dirección debido a la naturaleza de un producto escalar (o producto escalar) en las matemáticas vectoriales. Esta definición es consistente con la definición adecuada porque una fuerza constante se integra simplemente al producto de la fuerza y ​​la distancia.

Siga leyendo para conocer algunos ejemplos de trabajo de la vida real y cómo calcular la cantidad de trabajo que se realiza.

Ejemplos de trabajo

Hay muchos ejemplos de trabajo en la vida cotidiana. El Aula de Física señala algunos: un caballo tirando de un arado por el campo; un padre empujando un carrito de la compra por el pasillo de una tienda de abarrotes; un estudiante cargando una mochila llena de libros sobre su hombro; un levantador de pesas que levanta una barra sobre su cabeza; y un atleta olímpico lanzando el lanzamiento de bala.

En general, para que se produzca el trabajo, se debe ejercer una fuerza sobre un objeto que hace que se mueva. Entonces, una persona frustrada empujando contra una pared, solo para agotarse, no está haciendo ningún trabajo porque la pared no se mueve. Pero, un libro que se cae de una mesa y golpea el suelo se consideraría trabajo, al menos en términos de física, porque una fuerza ( gravedad ) actúa sobre el libro y hace que se desplace hacia abajo.

Lo que no funciona

Curiosamente, un camarero que lleva una bandeja por encima de la cabeza, sostenido por un brazo, mientras camina a paso constante por una habitación, podría pensar que está trabajando duro. (Incluso podría estar sudando). Pero, por definición, no está haciendo ningún trabajo. 

Es cierto que el camarero está usando la fuerza para empujar la bandeja por encima de su cabeza, y también es cierto que la bandeja se mueve por la habitación mientras el camarero camina. Pero, la fuerza —el camarero levanta la bandeja— no hace que la bandeja se mueva. «Para causar un desplazamiento, debe haber un componente de fuerza en la dirección del desplazamiento», señala The Physics Classroom.

Calcular el trabajo

El cálculo básico del trabajo es bastante simple: W = Fd

Aquí, «W» significa trabajo, «F» es la fuerza y ​​»d» representa el desplazamiento (o la distancia que recorre el objeto). Physics for Kids  ofrece este problema de ejemplo:

Un jugador de béisbol lanza una pelota con una fuerza de 10 Newtons. La pelota viaja 20 metros. ¿Cuál es el trabajo total?

Para resolverlo, primero debe saber que un Newton se define como la fuerza necesaria para proporcionar una masa de 1 kilogramo (2,2 libras) con una aceleración de 1 metro (1,1 yardas) por segundo. Un Newton generalmente se abrevia como «N». Entonces, usa la fórmula:

W = Fd

Por lo tanto:

W = 10 N * 20 metros (donde el símbolo «*» representa tiempos)

Entonces:

Trabajo = 200 julios

Un  joule , un término utilizado en física, es igual a la energía cinética de 1 kilogramo que se mueve a 1 metro por segundo.

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¿Qué es el Efecto Quantum Zeno?

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efecto quantum zeno

El efecto Quantum Zeno es un fenómeno de la física cuántica en el que la observación de una partícula evita que se descomponga como lo haría en ausencia de la observación.

Paradoja clásica de Zenón

El nombre proviene de la clásica paradoja lógica (y científica) presentada por el antiguo filósofo Zenón de Elea. En una de las formulaciones más sencillas de esta paradoja, para llegar a cualquier punto distante, debes cruzar la mitad de la distancia hasta ese punto. Pero para llegar a eso, tienes que cruzar la mitad de esa distancia. Pero primero, la mitad de esa distancia. Y así sucesivamente… de modo que resulta que en realidad tienes un número infinito de medias distancias que cruzar y, por lo tanto, ¡nunca podrás hacerlo!

Orígenes del efecto Quantum Zeno

El efecto cuántico Zeno se presentó originalmente en el artículo de 1977 «La paradoja de Zeno en la teoría cuántica» (Journal of Mathematical Physics, PDF ), escrito por Baidyanaith Misra y George Sudarshan.

En el artículo, la situación descrita es una partícula radiactiva (o, como se describe en el artículo original, un «sistema cuántico inestable»). De acuerdo con la teoría cuántica, existe una probabilidad determinada de que esta partícula (o «sistema») pase por una desintegración en un cierto período de tiempo a un estado diferente al que comenzó.

Sin embargo, Misra y Sudarshan propusieron un escenario en el que la observación repetida de la partícula en realidad previene la transición al estado de descomposición. Esto ciertamente puede ser una reminiscencia del modismo común «una olla vigilada nunca hierve», excepto que en lugar de una mera observación sobre la dificultad de la paciencia, este es un resultado físico real que puede (y ha sido) confirmado experimentalmente.

Cómo funciona el efecto Quantum Zeno

La explicación física en física cuántica es compleja, pero bastante bien entendida. Comencemos por pensar en la situación como sucede normalmente, sin el efecto cuántico Zeno en acción. El «sistema cuántico inestable» descrito tiene dos estados, llamémoslos estado A (el estado no deteriorado) y estado B (el estado decaído).

Si no se está observando el sistema, entonces, con el tiempo, evolucionará desde el estado no deteriorado a una superposición del estado A y el estado B, y la probabilidad de estar en cualquiera de los estados se basará en el tiempo. Cuando se hace una nueva observación, la función de onda que describe esta superposición de estados colapsará en el estado A o B. La probabilidad de en qué estado colapsa se basa en la cantidad de tiempo que ha pasado.

Es la última parte que es clave para el efecto cuántico Zeno. Si realiza una serie de observaciones después de períodos cortos de tiempo, la probabilidad de que el sistema esté en el estado A durante cada medición es dramáticamente más alta que la probabilidad de que el sistema esté en el estado B. En otras palabras, el sistema sigue colapsando. en el estado sin descomponer y nunca tiene tiempo para evolucionar al estado de descomposición.

Por contraintuitivo que parezca, esto ha sido confirmado experimentalmente (al igual que el siguiente efecto).

Efecto Anti-Zeno

Existe evidencia de un efecto opuesto, que se describe en la Paradoja de Jim Al-Khalili como «el equivalente cuántico de mirar una tetera y hacer que hierva más rápidamente. Aunque todavía es algo especulativo, tal investigación va al corazón de algunos de las áreas más profundas y posiblemente importantes de la ciencia en el siglo XXI, como trabajar para construir lo que se llama una computadora cuántica». Este efecto se ha  confirmado experimentalmente.

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Impulso – Fuerza en el tiempo

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Fuerza y ​​cambio de impulso

La fuerza aplicada a lo largo del tiempo crea un impulso, un cambio en el momento. El impulso se define en la mecánica clásica como una fuerza multiplicada por la cantidad de tiempo sobre la que actúa. En términos de cálculo, el impulso se puede calcular como la integral de la fuerza con respecto al tiempo. El símbolo del impulso es J o Imp. 

La fuerza es una cantidad vectorial (la dirección importa) y el impulso también es un vector en la misma dirección. Cuando se aplica un impulso a un objeto, tiene un cambio vectorial en su momento lineal. El impulso es el producto de la fuerza neta media que actúa sobre un objeto y su duración. J  =  F̅ Δ t

Alternativamente, el impulso se puede calcular como la diferencia de momento entre dos instancias dadas. Impulso = cambio en la cantidad de movimiento = fuerza x tiempo.

Unidades de impulso

La unidad SI de impulso es la misma que para la cantidad de movimiento, el segundo Newton N * so kg * m / s. Los dos términos son iguales. Las unidades de ingeniería inglesas para impulso son libra-segundo (lbf * s) y slug-pie por segundo (slug * ft / s).

El teorema impulso-momento

Este teorema es lógicamente equivalente a la segunda ley del movimiento de Newton: la fuerza es igual a la masa por la aceleración, también conocida como ley de la fuerza. El cambio en la cantidad de movimiento de un objeto es igual al impulso que se le aplica. J  = Δ p.

Este teorema se puede aplicar a una masa constante o a una masa cambiante. Es especialmente relevante para los cohetes, donde la masa del cohete cambia a medida que se gasta combustible para producir el empuje.

Impulso de fuerza

El producto de la fuerza promedio y el tiempo en que se ejerce es el impulso de fuerza. Es igual al cambio de impulso de un objeto que no cambia de masa.

Este es un concepto útil cuando está estudiando las fuerzas de impacto. Si aumenta el tiempo durante el cual ocurre el cambio de fuerza, la fuerza de impacto también disminuye. Se utiliza en el diseño mecánico por motivos de seguridad y también es útil en aplicaciones deportivas. Desea reducir la fuerza de impacto de un automóvil que golpea la barandilla, por ejemplo, diseñando la barandilla para que colapse y diseñando partes del automóvil para que se arrugue con el impacto. Esto alarga el tiempo del impacto y por tanto la fuerza.

Si desea que una pelota sea propulsada más lejos, debe acortar el tiempo de impacto con una raqueta o un bate, aumentando la fuerza del impacto. Mientras tanto, un boxeador sabe inclinarse para evitar un golpe, por lo que tarda más en aterrizar, lo que reduce el impacto.

Impulso específico

El impulso específico es una medida de la eficiencia de los cohetes y los motores a reacción. Es el impulso total que produce una unidad de propulsor a medida que se consume. Si un cohete tiene un impulso específico más alto, necesita menos propulsor para ganar altitud, distancia y velocidad. Es el equivalente del empuje dividido por el caudal de propulsor. Si se usa el peso del propulsor (en Newton o en libras), el impulso específico se mide en segundos. Así es como los fabricantes informan a menudo el rendimiento de los motores de cohetes.

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¿Qué es el proceso isobárico?

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proceso isobarico

Un proceso isobárico es un proceso termodinámico en el que la presión permanece constante. Por lo general, esto se obtiene permitiendo que el volumen se expanda o contraiga de tal manera que se neutralice cualquier cambio de presión que pudiera ser causado por la transferencia de calor.

El término isobárico proviene del griego iso, que significa igual, y baros, que significa peso.

En un proceso isobárico, normalmente hay cambios de energía internos. El sistema realiza el trabajo y se transfiere calor, por lo que ninguna de las cantidades de la primera ley de la termodinámica se reduce fácilmente a cero. Sin embargo, el trabajo a presión constante se puede calcular con bastante facilidad con la ecuación:

W = p * Δ V

Dado que W es el trabajo, p es la presión (siempre positiva) y Δ V es el cambio de volumen, podemos ver que hay dos resultados posibles para un proceso isobárico:

  • Si el sistema se expande (Δ V es positivo), entonces el sistema realiza un trabajo positivo (y viceversa).
  • Si el sistema se contrae (Δ V es negativo), entonces el sistema realiza un trabajo negativo (y viceversa).

Ejemplos de procesos isobáricos

Si tiene un cilindro con un pistón pesado y calienta el gas que contiene, el gas se expande debido al aumento de energía. Esto está de acuerdo con la ley de Charles: el volumen de un gas es proporcional a su temperatura. El pistón ponderado mantiene constante la presión. Puede calcular la cantidad de trabajo realizado conociendo el cambio de volumen del gas y la presión. El pistón se desplaza por el cambio de volumen del gas mientras la presión permanece constante.

Si el pistón estuviera fijo y no se moviera mientras se calentaba el gas, la presión aumentaría en lugar del volumen del gas. Este no sería un proceso isobárico, ya que la presión no era constante. El gas no pudo producir trabajo para desplazar el pistón.

Si quita la fuente de calor del cilindro o incluso la coloca en un congelador para que pierda calor en el ambiente, el gas se reduciría en volumen y arrastraría el pistón pesado hacia abajo mientras mantiene una presión constante. Este es un trabajo negativo, el sistema se contrae.

Diagramas de proceso y fase isobáricos

En un  diagrama de fases, un proceso isobárico se mostraría como una línea horizontal, ya que tiene lugar bajo una presión constante. Este diagrama le mostraría a qué temperaturas una sustancia es sólida, líquida o vapor para un rango de presiones atmosféricas.

Procesos termodinámicos

En los procesos termodinámicos, un sistema tiene un cambio de energía y eso da como resultado cambios en la presión, el volumen, la energía interna, la temperatura o la transferencia de calor. En los procesos naturales, a menudo más de uno de estos tipos está funcionando al mismo tiempo. Además, la mayoría de estos procesos en los sistemas naturales tienen una dirección preferida y no son fácilmente reversibles.

  • Proceso adiabático: sin transferencia de calor dentro o fuera del sistema.
  • Proceso isocórico: sin cambios de volumen, en cuyo caso el sistema no funciona.
  • Proceso isobárico: sin cambios de presión.
  • Proceso isotérmico: sin cambios de temperatura.

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Definición de fuerza en física

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Fuerza

La fuerza es una descripción cuantitativa de una interacción que provoca un cambio en el movimiento de un objeto. Un objeto puede acelerar, desacelerar o cambiar de dirección en respuesta a una fuerza. Dicho de otra manera, la fuerza es cualquier acción que tienda a mantener o alterar el movimiento de un cuerpo o distorsionarlo. Los objetos son empujados o tirados por fuerzas que actúan sobre ellos.

La fuerza de contacto se define como la fuerza ejercida cuando dos objetos físicos entran en contacto directo entre sí. Otras fuerzas, como la gravitación y las fuerzas electromagnéticas, pueden ejercerse incluso a través del vacío vacío del espacio.

Conclusiones clave: términos clave

  • Fuerza: descripción de una interacción que provoca un cambio en el movimiento de un objeto. También se puede representar con el símbolo F.
  • El Newton: la unidad de fuerza dentro del sistema internacional de unidades (SI). También se puede representar con el símbolo N.
  • Fuerzas de contacto: Fuerzas que tienen lugar cuando los objetos se tocan entre sí. Las fuerzas de contacto se pueden clasificar de acuerdo con seis tipos: tensión, resorte, reacción normal, fricción, fricción de aire y peso.
  • Fuerzas sin contacto: Fuerzas que tienen lugar cuando dos objetos no se tocan. Estas fuerzas se pueden clasificar de acuerdo con tres tipos: gravitacionales, eléctricas y magnéticas.

Unidades de fuerza

La fuerza es un  vector; tiene tanto dirección como magnitud. La unidad SI para la fuerza es el newton (N). Un newton de fuerza es igual a 1 kg * m / s2 (donde el símbolo «*» significa «tiempos»).

La fuerza es proporcional a la aceleración , que se define como la tasa de cambio de velocidad. En términos de cálculo, la fuerza es la derivada del impulso con respecto al tiempo.

Fuerza de contacto frente a fuerza sin contacto

Hay dos tipos de fuerzas en el universo: de contacto y sin contacto. Las fuerzas de contacto, como su nombre lo indica, tienen lugar cuando los objetos se tocan entre sí, como patear una pelota: un objeto (su pie) toca el otro objeto (la pelota). Las fuerzas sin contacto son aquellas en las que los objetos no se tocan entre sí.

Las fuerzas de contacto se pueden clasificar según seis tipos diferentes:

  • Tensional: como una cuerda que se tensa
  • Resorte: como la fuerza que se ejerce al comprimir dos extremos de un resorte.
  • Reacción normal: donde un cuerpo reacciona a una fuerza ejercida sobre él, como una pelota que rebota en un asfalto.
  • Fricción: la fuerza ejercida cuando un objeto se mueve a través de otro, como una pelota que rueda sobre un asfalto.
  • Fricción del aire: la fricción que se produce cuando un objeto, como una pelota, se mueve por el aire.
  • Peso: donde un cuerpo es empujado hacia el centro de la Tierra debido a la gravedad.

Las fuerzas sin contacto se pueden clasificar de acuerdo con tres tipos:

  • Gravitacional: que se debe a la atracción gravitacional entre dos cuerpos.
  • Eléctrico: que se debe a las cargas eléctricas presentes en dos cuerpos.
  • Magnético: que se produce debido a las propiedades magnéticas de dos cuerpos, como los polos opuestos de dos imanes que se atraen entre sí.

Fuerza y ​​leyes del movimiento de Newton

El concepto de fuerza fue originalmente definido por Sir Isaac Newton en sus tres leyes del movimiento . Explicó la gravedad como una fuerza atractiva entre cuerpos que poseían masa . Sin embargo, la gravedad dentro de la relatividad general de Einstein no requiere fuerza.

La Primera Ley del Movimiento de Newton dice que un objeto continuará moviéndose a una velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Los objetos en movimiento permanecen en movimiento hasta que una fuerza actúa sobre ellos. Esta es la inercia. No acelerarán, desacelerarán ni cambiarán de dirección hasta que algo actúe sobre ellos. Por ejemplo, si desliza un disco de hockey, eventualmente se detendrá debido a la fricción en el hielo.

La Segunda Ley del Movimiento de Newton dice que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración (la tasa de cambio del momento) para una masa constante. Mientras tanto, la aceleración es inversamente proporcional a la masa. Por ejemplo, cuando lanzas una pelota al suelo, ejerce una fuerza hacia abajo; el suelo, en respuesta, ejerce una fuerza hacia arriba que hace que la pelota rebote. Esta ley es útil para medir fuerzas. Si conoce dos de los factores, puede calcular el tercero. También sabe que si un objeto se acelera, debe haber una fuerza actuando sobre él. 

La tercera ley del movimiento de Newton se relaciona con las interacciones entre dos objetos. Dice que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, tiene el mismo efecto sobre el objeto que produjo la fuerza, pero en la dirección opuesta. Por ejemplo, si saltas de un bote pequeño al agua, la fuerza que usas para saltar hacia adelante en el agua también empujará el bote hacia atrás. Las fuerzas de acción y reacción ocurren al mismo tiempo.

Fuerzas fundamentales

Hay cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan las interacciones de los sistemas físicos. Los científicos continúan persiguiendo una teoría unificada de estas fuerzas:

1. Gravitación: la fuerza que actúa entre masas. Todas las partículas experimentan la fuerza de la gravedad. Si sostienes una pelota en el aire, por ejemplo, la masa de la Tierra permite que la pelota caiga debido a la fuerza de la gravedad. O si un pajarito sale de su nido, la gravedad de la Tierra lo empujará hacia el suelo. Si bien se ha propuesto que el gravitón es la partícula que media la gravedad, aún no se ha observado.

2. Electromagnético: la fuerza que actúa entre cargas eléctricas. La partícula mediadora es el fotón. Por ejemplo, un altavoz usa la fuerza electromagnética para propagar el sonido, y el sistema de bloqueo de la puerta de un banco usa fuerzas electromagnéticas para ayudar a cerrar herméticamente las puertas de la bóveda. Los circuitos de energía de los instrumentos médicos, como la resonancia magnética, utilizan fuerzas electromagnéticas, al igual que los sistemas de tránsito rápido magnético en Japón y China, llamados «maglev» para la levitación magnética.

3. Nuclear fuerte: la fuerza que mantiene unido el núcleo del átomo, mediada por gluones que actúan sobre quarks , antiquarks y los propios gluones. (Un gluón es una partícula mensajera que une quarks dentro de los protones y neutrones. Los quarks son partículas fundamentales que se combinan para formar protones y neutrones, mientras que los antiquarks son idénticos a los quarks en masa pero opuestos en propiedades eléctricas y magnéticas).

4. Nuclear débil: la fuerza que está mediada por el intercambio de bosones W y Z y se ve en la desintegración beta de los neutrones en el núcleo. (Un bosón es un tipo de partícula que obedece las reglas de las estadísticas de Bose-Einstein). A temperaturas muy altas, la fuerza débil y la fuerza electromagnética son indistinguibles.

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Leyes de Kirchhoff para corriente y voltaje

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leyes de kirchhoff

En 1845, el físico alemán Gustav Kirchhoff describió por primera vez dos leyes que se convirtieron en fundamentales para la ingeniería eléctrica. La ley de la corriente de Kirchhoff, también conocida como la ley de la unión de Kirchhoff y la primera ley de Kirchhoff, definen la forma en que se distribuye la corriente eléctrica cuando atraviesa una unión, un punto donde se encuentran tres o más conductores. Dicho de otra manera, las leyes de Kirchhoff establecen que la suma de todas las corrientes que salen de un nodo en una red eléctrica siempre es igual a cero.

Estas leyes son extremadamente útiles en la vida real porque describen la relación de los valores de las corrientes que fluyen a través de un punto de unión y los voltajes en un circuito eléctrico. Describen cómo fluye la corriente eléctrica en todos los miles de millones de aparatos y dispositivos eléctricos, así como en hogares y negocios, que se utilizan continuamente en la Tierra.

Leyes de Kirchhoff: lo básico

Específicamente, las leyes establecen: La suma algebraica de la corriente en cualquier unión es cero.

Dado que la corriente es el flujo de electrones a través de un conductor, no puede acumularse en una unión, lo que significa que la corriente se conserva: lo que entra debe salir. Imagine un ejemplo bien conocido de un empalme: una caja de empalmes. Estas cajas se instalan en la mayoría de las casas. Son las cajas que contienen el cableado por el que debe circular toda la electricidad del hogar.

Al realizar cálculos, la corriente que entra y sale de la unión suele tener signos opuestos. También puede establecer la ley actual de Kirchhoff de la siguiente manera: La suma de la corriente en una unión es igual a la suma de la corriente fuera de la unión.

Puede desglosar aún más las dos leyes de manera más específica.

Ley actual de Kirchhoff

En la imagen, se muestra una unión de cuatro conductores (cables). Las corrientes v 2 y v 3 fluyen hacia la unión, mientras que v 1 y v 4 fluyen fuera de ella. En este ejemplo, la regla de unión de Kirchhoff produce la siguiente ecuación:

v 2 + v 3 = v 1 + v 4

Ley de voltaje de Kirchhoff

La ley de voltaje de Kirchhoff describe la distribución de voltaje eléctrico dentro de un bucle, o camino conductor cerrado, de un circuito eléctrico. La ley de voltaje de Kirchhoff establece que:La suma algebraica de las diferencias de voltaje (potencial) en cualquier bucle debe ser igual a cero.

Las diferencias de voltaje incluyen aquellas asociadas con campos electromagnéticos (EMF) y elementos resistivos, como resistencias, fuentes de energía (baterías, por ejemplo) o dispositivos (lámparas, televisores y licuadoras) conectados al circuito. Imagínese esto como el voltaje que sube y baja a medida que avanza alrededor de cualquiera de los bucles individuales del circuito.

La ley del voltaje de Kirchhoff surge porque el campo electrostático dentro de un circuito eléctrico es un campo de fuerza conservador. El voltaje representa la energía eléctrica en el sistema, así que considérelo como un caso específico de conservación de energía. 

A medida que recorre un bucle, cuando llega al punto de partida tiene el mismo potencial que tenía cuando comenzó, por lo que cualquier aumento y disminución a lo largo del bucle debe cancelarse para un cambio total de cero. Si no lo hicieran, entonces el potencial en el punto de inicio / finalización tendría dos valores diferentes.

Signos positivos y negativos en la ley de voltaje de Kirchhoff

El uso de la regla de voltaje requiere algunas convenciones de signos, que no son necesariamente tan claras como las de la regla de corriente. Elija una dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj) para seguir el bucle. Cuando se viaja de positivo a negativo (+ a -) en un EMF (fuente de alimentación), el voltaje cae, por lo que el valor es negativo. Al pasar de negativo a positivo (- a +), el voltaje sube, por lo que el valor es positivo.

Recuerde que cuando viaje alrededor del circuito para aplicar la Ley de Voltaje de Kirchhoff, asegúrese de ir siempre en la misma dirección (en sentido horario o antihorario) para determinar si un elemento dado representa un aumento o disminución en el voltaje. Si comienza a saltar, moviéndose en diferentes direcciones, su ecuación será incorrecta.

Al cruzar una resistencia, el cambio de voltaje está determinado por la fórmula:I * R

donde I es el valor de la corriente y R es la resistencia de la resistencia. Cruzar en la misma dirección que la corriente significa que el voltaje baja, por lo que su valor es negativo. Al cruzar una resistencia en la dirección opuesta a la corriente, el valor del voltaje es positivo, por lo que aumenta.

Aplicación de la ley de voltaje de Kirchhoff

Las aplicaciones más básicas de las leyes de Kirchhoff se relacionan con los circuitos eléctricos. Tal vez recuerde de la física de la escuela secundaria que la electricidad en un circuito debe fluir en una dirección continua. Si apaga un interruptor de luz, por ejemplo, está interrumpiendo el circuito y, por lo tanto, apagando la luz. Una vez que acciona el interruptor de nuevo, vuelve a activar el circuito y las luces se vuelven a encender.

O piense en colocar luces en su casa o árbol de Navidad. Si solo una bombilla se apaga, toda la cadena de luces se apaga. Esto se debe a que la electricidad, detenida por la luz rota, no tiene adónde ir. Es lo mismo que apagar el interruptor de la luz y romper el circuito. 

El otro aspecto de esto con respecto a las leyes de Kirchhoff es que la suma de toda la electricidad que entra y sale de una unión debe ser cero. La electricidad que entra en la unión (y fluye alrededor del circuito) debe ser igual a cero porque la electricidad que entra también debe salir.

Por lo tanto, la próxima vez que esté trabajando en su caja de conexiones u observando a un electricista que lo hace, encendiendo luces navideñas eléctricas o encendiendo o apagando su televisor o computadora, recuerde que Kirchhoff describió por primera vez cómo funciona todo, marcando así el comienzo de la era de electricidad.

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Lo que debe saber sobre electrónica y electricidad

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La electrónica es la rama de la física que se ocupa de la emisión y los efectos de los electrones y el funcionamiento de los dispositivos electrónicos.

¿En qué se diferencia la electrónica de la electricidad?

Muchos dispositivos, desde tostadoras hasta aspiradoras, utilizan electricidad como fuente de energía. Estos dispositivos eléctricos transforman la corriente eléctrica que reciben a través de su enchufe de pared y la transforman en otra forma de energía. Su tostadora, por ejemplo, transforma la electricidad en calor. Tu lámpara transforma la electricidad en luz. Su aspiradora transforma la energía eléctrica en movimiento que impulsa el motor de la aspiradora.

Los dispositivos electrónicos, sin embargo, hacen más. En lugar de transformar la energía eléctrica en calor, luz o movimiento, en realidad manipulan la propia corriente eléctrica. De esta manera, los dispositivos electrónicos pueden agregar información significativa a la propia corriente. Por lo tanto, se puede manipular una corriente eléctrica para transportar sonido, video o datos.

La mayoría de los dispositivos son tanto eléctricos como electrónicos. Por ejemplo, su nueva tostadora puede transformar la electricidad en calor y también manipular la corriente usando un termostato que mantiene una temperatura específica. De manera similar, su teléfono celular necesita una batería para proporcionar energía eléctrica, pero también manipula la electricidad para transmitir sonido e imágenes.

Historia de la Electrónica

Si bien pensamos en la electrónica como un campo moderno, en realidad ha existido durante más de 100 años. De hecho, la primera manipulación de corrientes eléctricas con fines prácticos comenzó en 1873 (con Thomas Edison ).

El primer gran avance en la electrónica se produjo en 1904, con la invención del tubo de vacío (también llamado válvula termoiónica). Los tubos de vacío hicieron posible la invención de la televisión , la radio, el radar, los teléfonos, los amplificadores e incluso los hornos microondas. De hecho, se utilizaron durante la mayor parte del siglo XX e incluso se utilizan hoy en día en algunos lugares.

Luego, en 1955, IBM presentó una calculadora que usaba circuitos de transistores sin tubos de vacío. Contenía no menos de 3000 transistores individuales. La tecnología digital (en la que la información se comparte mediante una combinación de ceros y unos) se volvió más fácil de diseñar con el uso de transistores. La miniaturización ha supuesto una revolución en la tecnología digital.

Hoy en día, pensamos que la electrónica está relacionada con los campos de la «alta tecnología», como el diseño de computadoras, la tecnología de la información y el diseño de dispositivos electrónicos. La realidad, sin embargo, es que la electricidad y la electrónica siguen estando estrechamente aliadas. Como resultado, incluso los mecánicos de automóviles deben tener un buen conocimiento de ambos campos.

Preparación para una carrera en electrónica

El campo de la electrónica es vasto y los ingenieros electrónicos generalmente se ganan la vida muy bien. Si planea ir a la universidad, puede optar por especializarse en ingeniería electrónica o puede elegir una universidad en la que pueda especializarse en un campo en particular, como el aeroespacial, las telecomunicaciones o la fabricación. En cualquier caso, aprenderá sobre la física y los usos prácticos de la electricidad y el electromagnetismo.

Si no va por la ruta universitaria , tiene varias buenas opciones en el campo de la electrónica. Los electricistas, por ejemplo, a menudo reciben formación mediante programas de aprendizaje; Los electricistas de hoy también deben estar al día con la electrónica, ya que la mayoría de los proyectos requieren un conocimiento práctico de ambos. Otras opciones incluyen ventas electrónicas, manufactura y trabajos de técnico.

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Cómo definir la aceleración

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La aceleración es la tasa de cambio de velocidad en función del tiempo. Es un vector, lo que significa que tiene magnitud y dirección. Se mide en metros por segundo al cuadrado o metros por segundo (la rapidez o velocidad del objeto) por segundo. En términos de cálculo, la aceleración es la segunda derivada de la posición con respecto al tiempo o, alternativamente, la primera derivada de la velocidad con respecto al tiempo.

Aceleración: cambio de velocidad

La experiencia diaria de la aceleración es en un vehículo. Pisas el acelerador y el automóvil acelera a medida que el motor aplica una fuerza cada vez mayor al tren de transmisión. Pero la desaceleración también es aceleración: la velocidad está cambiando. 

Si quita el pie del acelerador, la fuerza disminuye y la velocidad se reduce con el tiempo. La aceleración, como se escucha en los anuncios, sigue la regla del cambio de velocidad (millas por hora) a lo largo del tiempo, como de cero a 60 millas por hora en siete segundos.

Unidades de aceleración

Las unidades SI para la aceleración son m / s 2 (metros por segundo al cuadrado o  metros por segundo por segundo).

El gal o galileo (Gal) es una unidad de aceleración utilizada en gravimetría pero no es una unidad SI. Se define como 1 centímetro por segundo al cuadrado. 1 cm / s 2

Las unidades inglesas de aceleración son pies por segundo por segundo, pies / s 2

La aceleración estándar debida a la gravedad, o gravedad estándar  g 0, es la aceleración gravitacional de un objeto en el vacío cerca de la superficie de la tierra. Combina los efectos de la gravedad y la aceleración centrífuga de la rotación de la Tierra.

Conversión de unidades de aceleración

Valorm / s 2
1 galón o cm / s 20,01
1 pie / s 20.304800
1 g 09.80665

Segunda ley de Newton: cálculo de la aceleración

La ecuación de la mecánica clásica para la aceleración proviene de la Segunda Ley de Newton: La suma de las fuerzas ( F ) sobre un objeto de masa constante ( m ) es igual a la masa m multiplicada por la aceleración del objeto ( a ).

F = a m

Por lo tanto, esto se puede reorganizar para definir la aceleración como:

a = F / m

El resultado de esta ecuación es que si no hay fuerzas actuando sobre un objeto ( F  = 0), no se acelerará. Su velocidad se mantendrá constante. Si se agrega masa al objeto, la aceleración será menor. Si se quita masa del objeto, su aceleración será mayor.

La Segunda Ley de Newton es una de las tres leyes del movimiento que Isaac Newton publicó en 1687 en  Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ( Principios matemáticos de la filosofía natural ). 

Aceleración y relatividad

Si bien las leyes del movimiento de Newton se aplican a las velocidades que encontramos en la vida diaria, una vez que los objetos viajan cerca de la velocidad de la luz, las reglas cambian. Ahí es cuando la teoría especial de la relatividad de Einstein es más precisa. La teoría especial de la relatividad dice que se necesita más fuerza para producir una aceleración cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz. Con el tiempo, la aceleración se vuelve cada vez más pequeña y el objeto nunca alcanza la velocidad de la luz.

Según la teoría de la relatividad general, el principio de equivalencia dice que la gravedad y la aceleración tienen efectos idénticos. No sabe si está acelerando o no a menos que pueda observar sin ninguna fuerza sobre usted, incluida la gravedad.

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Si hubiera comprado $ 1,000 en Axie Infinity (AXS) en el lanzamiento, esto es lo que tendría hoy

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Axie Infinity acaba de generar más de $ 100 millones en ingresos en 30 días. ¿Por qué el juego es tan popular?

Si hubiera comprado $ 1,000 en Axie Infinity Shards (AXS) cuando se lanzó el token en noviembre de 2020, habría recibido 6,854 AXS. Mientras escribo esto, (23 de julio), Axie acaba de alcanzar un nuevo récord histórico. Usando los datos de CoinMarketCap, al precio actual de $ 31.35, esos AXS ahora valdrían $ 214,873, un aumento de más del 21,000%.

Para poner eso en perspectiva, hace solo dos meses, 1 AXS costaba $ 3.38. El precio alcanzó un máximo de $ 29,13 el 15 de julio y luego bajó y cerró el día en $ 23,96. Pero ha vuelto a llorar en los últimos días.

Entonces, ¿ qué es Axie Infinity y qué hace que esta criptomoneda valga la pena una mirada más profunda?

Conceptos básicos de Axie Infinity

  • Qué hace: Axie Infinity es un juego de criptomonedas en el que los jugadores pueden ganar fichas y criar lindos animales coleccionables llamados Axies.
  • Equipo de gestión: Axie Infinity fue desarrollado por una empresa llamada Sky Mavis, pero su objetivo es evolucionar hasta convertirse en una organización de propiedad comunitaria con el tiempo. Tiene 40 miembros de equipo a tiempo completo y los líderes tienen experiencia en juegos y tecnología.
  • Fecha de lanzamiento: AXS comenzó a cotizar en noviembre de 2020, pero Axie Infinity se fundó a principios de 2018.
  • Capitalización de mercado: $ 1.9 mil millones (CoinMarketCap, 23 de julio).
  • Patrocinadores destacados: Mark Cuban , Blocktower Capital, Konvoy Ventures y Libertus.
  • Disponibilidad: Lamentablemente, AXS no está disponible en los principales intercambios de criptomonedas de EE . UU . Tenga en cuenta que existen riesgos adicionales si utiliza un intercambio que no está autorizado en los EE. UU.: Su cuenta podría congelarse y dejarlo sin acceso a sus activos.

¿Por qué todo el mundo habla de Axie?

Como hemos visto, Axie Infinity ha realizado dos grandes saltos de precios en un momento en que muchas otras monedas digitales se estancan o tienen una tendencia a la baja.

Estas son dos de las principales razones por las que Axie ha crecido tanto:

1. Es un juego de criptomonedas para ganar dinero

Jugar para ganar es un concepto de juego relativamente nuevo. Los jugadores ganan dos fichas diferentes en el juego: Axie Infinity Shards (AXS) y Smooth Love Potions (SLP), que pueden gastar en la tierra de Axie (también conocida como Lunacia) o intercambiar en intercambios descentralizados por dinero del mundo real.

Los propios Axies son tokens no fungibles (NFT) . Estos coleccionables digitales propiedad del jugador se pueden criar, comprar y vender. El Axie más barato a la venta en este momento cuesta alrededor de $ 200. Y el Axie más caro jamás vendido se vendió por 300 ETH (alrededor de $ 620,000 en la actualidad). Para jugar, deberás comprar tres Axies usando Ethereum (ETH). También necesitará tener una buena cantidad de tiempo que pueda dedicar a la construcción del mundo.

2. Ha generado ingresos deslumbrantes

Los ingresos de Axie se dispararon en los últimos meses. Los datos de Token Terminal mostraron que es la aplicación de cifrado con mayores ingresos en este momento, por un largo camino. Recaudó 101,7 millones de dólares en los últimos 30 días. Para poner eso en contexto, la segunda fuente de ingresos más alta fue PancakeSwap con $ 10,9 millones.

Eso es impresionante. Pero tenga en cuenta que las criptomonedas no son acciones . Cuando compra una acción, es dueño de parte de una empresa y puede obtener ingresos en forma de dividendos. Ser propietario de criptomonedas no funciona de esa manera: posee una moneda, no una parte del negocio.

Sin embargo, es posible que pueda obtener ganancias si los precios de AXS o SLP continúan aumentando. O si participas en el juego, ya que Axie comparte el 95% de sus ingresos con los jugadores. Además, puedes vender los Axies que crías en el juego y también comprar y vender tierras.

Como mencionamos anteriormente, los jugadores se benefician al ganar tokens. En los países en desarrollo, algunos jugadores de Axie han podido utilizar sus ganancias de Axie para mantener comida en la mesa durante la pandemia. Algunos incluso han dejado sus trabajos para dedicarse a Axie a tiempo completo.

Muchas monedas se ven bien en retrospectiva

Como inversor, es demasiado fácil jugar al juego de qué pasaría si hubiera comprado XYZ. Si hubiera comprado acciones de Amazon o Bitcoin al principio, podría ser millonario hoy. Pero el truco de invertir es identificar las tendencias que podrían beneficiarse a largo plazo.

Los juegos de criptomonedas, como la mayoría de la industria de las criptomonedas , todavía tienen muchos obstáculos que superar, particularmente en términos de escalabilidad. Es un espacio interesante, y seguramente habrá otras monedas de juego que acaparen los titulares en el futuro. Pero, como inversor individual, debe estar conectado a ese mundo si desea elegir a los ganadores. También puede sopesar los beneficios de invertir en cripto juegos frente a las acciones de las empresas de juegos.

En términos de Axie Infinity, comprender los juegos de criptografía lo ayudaría a decidir si el valor de la moneda aún puede aumentar. Los imitadores ya han comenzado a surgir, aunque es difícil ver cómo podrían replicar el éxito de Axie rápidamente. Con más de 250.000 usuarios diarios, Axie ya tiene una gran ventaja.

En última instancia, no es una gran idea comprar Axie en este momento porque el precio ya ha aumentado en un 21.000%. Si decide comprar, debería ser porque cree que puede superar a otras oportunidades de inversión a largo plazo.

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Hay cientos de plataformas en todo el mundo que están esperando para darle acceso a miles de criptomonedas. Y para encontrar la que más le convenga, deberá decidir qué funciones son las más importantes para usted.

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