COMO FUNCIONA:
Í N D I C E
- ..
 

LA FÍSICA EN LAS APLICACIONES TECNOLÓGICAS




Qué son, para qué sirven, de qué están hechas y ...
cómo funcionan las cosas


José Luis Giordano (*), Doctor en Ciencias (Físicas)
Profesor Asociado; Universidad de Talca (Chile)


(Última modificación: Enero 19, 2011)




Estimado lector,

los artículos que tengo la satisfacción de poder desarrollar en esta Sección denominada brevemente "Cómo funcionan las cosas", están dedicados a la Enseñanza de la Física mediante el conocimiento de los mecanismos de funcionamiento de las cosas que nos rodean. Pero para explicarlos, he querido dar a conocer primero qué son esas cosas, qué las caracteriza, para qué se fabrican, en qué se usan, dónde las encontramos y cuál es su historia en general. Por eso he decidido presentar cada artículo en un formato que contenga:
Introducción
1-Qué es
2-Para qué sirve
3-De qué está hecho
4-Cómo funciona
colocando alguna anécdota, relato curioso o comentario histórico en
5-Misceláneas
Como hay muchos casos en los que nos encontramos con temas controvertidos, aparentemente falsos desde el punto de vista científico, a veces incluyo (con cierta mezcla de humor, ironía y ganas de crear polémica):
Verdad o timo ...?
En su desarrollo he tratado de mostrar una posición consistente con el Método Científico, pero a la vez, manifestando mi opinión personal. Este atrevimiento se debe a que estoy convencido que mi obligación profesional es defender lo que a la Ciencia le ha costado tanta sangre y tiempo establecer mediante procedimientos rigurosos. Esto es lo que en la actualidad nos permite distinguir a las personas serias de los "brujos y chantas". Por último, casi todos los artículos finalizan con:
Referencias
Agradecimientos
Apéndices
Muchas gracias a los lectores por sus comentarios y constante apoyo, a todos los que me han regalado o permitido desarmar algún aparato, y a los miembros de Profísica por la oportunidad de colaborar, por su paciencia y su cálida amistad. Sinceramente,

José Luis Giordano





LISTA DE ARTÍCULOS ORDENADOS POR ÁREA


METROLOGÍA

El Método de Cuadrados Mínimos
La regresión lineal de las calculadoras
La mal denominada "precisión"
El vernier (nonius)
La escala logarítmica (Gráficos log y semilog)


MECÁNICA

EL COHETE:
-1-El Jet (Conservación del impulso lineal)
-2-El cohete (Sistema de masa variable)
-3-El cohete de varias etapas (El Saturno V)
-4-El Transbordador Espacial
-5-El cohete a escala
El secarropas (mal llamado) "centrífugo"
El exprimidor de cítricos


MATERIALES

El material sólido (Enlaces atómicos y moleculares)
El acero (Ley de difusión de Fick)
Adhesivos epoxy (Araldite)
El aislante térmico (Ley de conducción del calor)
El vidrio térmico (Pyrex)
El semiconductor (tipo-n y tipo-p)


CALOR Y FLUÍDOS

La dirección hidráulica
El termo (Ley de Stefan-Boltzmann)
El interruptor bimetal (dilatación térmica)
La sensación térmica
El intercambiador de calor
El calentador de agua (sanitaria)
La caldera de calefacción
La caldera de vapor
El medidor de humedad relativa
El tornado a escala
El pájaro bebedor
El calentador de manos reutilizable


ELECTROSTÁTICA

El aislador eléctrico (Materiales dieléctricos)
El condensador eléctrico
La rueda táctil del iPod
El pararrayos (Efecto "punta")
La (desagradable) descarga electrostática
La memoria de bolsillo ("Flash Drive")
La cápsula fonocaptora cerámica (Materiales piezoeléctricos)
El reloj de cuarzo
El chispero sin pilas ni cables ni piedras


CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA

El conductor eléctrico (Ley de Ohm)
El fusible
El calefactor eléctrico (Efecto Joule)
La pila eléctrica (Efecto Volta)
La pila recargable
La ampolleta halógena
El galvanómetro de D´Arsonval
El amperímetro analógico
El voltímetro analógico
El medidor de resistencia (óhmetro)
El multímetro analógico
El multímetro digital
El puente de Wheatstone
El medidor de humedad (por conductividad)
El probador de pilas
El termopar (Efecto Seebeck)
El refrigerador termoeléctrico (Efecto Peltier)


MAGNETOSTÁTICA

El imán (Materiales magnéticamente duros)
El imán de samario y neodimio ("súper imán")
La brújula
El Magnetizador y DesMagnetizador de destornilladores
El detector de clavos
El sujetador de cuchillos (Circuito magnético - Materiales magnéticos "blandos")
El tacómetro digital (con "reed relay")
El "Revolution" (Levitación magnética estática)
El eliminador de metales (o separador magnético)
(el viejo timo de) El imán terapéutico
(el inmoral timo de) La miel magnética
(el vulgar timo de) La llave de agua anti-"stress" con imanes
(el exitoso super timo de) El economizador de combustible con imanes ("Gas o Fuel Saver")
El electroimán (Ley de Ampère)
El relay
El teslámetro o gaussímetro (Efecto Hall)


INDUCCIÓN MAGNÉTICA

El transformador (Ley de Faraday-Lenz)
El cepillo dental eléctrico sin contactos
El electroimán
El relay
El parlante de bobina móvil
La linterna sin pilas (El dínamo)
El chispero con cables
La grabación con cinta magnética
El cabezal de grabación
El desmagnetizador de cabezales de grabación
La balanza electrónica (o digital)
El superconductor
El tren sin rieles ("MagLev")
(el viejo y sucio timo de) El "ovni" ("UFO")


ELECTRÓNICA

El divisor de frecuencias de los baffles (Filtros RLC)
El adaptador de impedancias (Teorema de máxima transferencia de potencia)
El tubo electrónico
El tubo de rayos catódicos (CRT)
El diodo semiconductor (Diodo de unión n-p y diodo Schottky) [NUEVO]
El transistor bipolar (BJT)
El trompo que nunca se detiene (y similares)
El transistor por efecto de campo (FET)
La realimentación negativa
El amplificador operacional (OpAmp)
El relay de estado sólido (SSR)
El "eliminador" de pilas
El Tiristor y el Triac
El convertidor portátil de voltaje
El atenuador de luz (Dimmer)
El control de luces psicodélicas de las discotecas
El diodo emisor de luz (LED)
El fototransistor
El amplificador y analizador Lock-in
El circuito digital (Álgebra de Boole)
El circuito integrado timer 555


ÓPTICA Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

El efecto estroboscópico
La ampolleta (Ley de Radiación de Planck) [en revisión]
El medidor de la radiación solar (solarímetro)
El radiómetro
El Miracle (Imagen real)
La lupa
El número f (apertura) de una lente
La profundidad de campo de una lente
El filtro polarizador (Polaroid)
La pantalla de cristal líquido (LCD)
El número guía de un flash (GN)
El detector de metales
El detector (electrónico) de clavos
El medidor de humedad (por polarizabilidad)
El código de barras
El detector óptico de humo (Efecto Fotoeléctrico)
La tarjeta sin banda ni contactos (RFID)
El horno micro-ondas
LA RADIO:
-1-Ondas Electromagnéticas (Ecuaciones de Maxwell)
-2-Ondas de Radio
-3-Antenas
-4-"Radio Galena" (Circuito resonante; Detector de AM) [próximamente]
-5-Receptor "Superheterodino"
-6-Onda Corta (Radio con Conversión Doble)
El magnetómetro SQUID (Interferencia Cuántica)
El GPS


FÍSICA ATÓMICA Y NUCLEAR

Los átomos (Física Cuántica)
La esfera de plasma
La ampolleta de neón
El detector de electridad (busca-polos)
El tubo fluorescente
(el vil engaño con) La ampolleta fluorescente de bajo consumo
La pantalla de plasma
La radiografía (Rayos X)
La Tabla Periódica de los Elementos Químicos
Isótopos (E = m c2)
La datación radioactiva (carbono-14)
El detector de humo (por ionización)
La resonancia magnética nuclear (NMR)
El reactor nuclear (Fisión nuclear)
El generador termoeléctrico con radioisótopos (RTG)
La bomba atómica (Reacción en cadena)
La bomba de hidrógeno (Fusión nuclear)

....................................Y MUCHOS MÁS !


Si desea incluir algún otro aparato,
o si hay algo que no se entiende bien
o le parece que está mal,
por favor, escriba a: JLGiordano@hotmail.com

pero el autor Sólo contestará a los que escriban por esas razones,
y que además indiquen completa y detalladamente
Nombre, Ocupación, Cargo y Dirección.

Por falta de tiempo, no se responderán otras consultas.

Gracias por su comprensión.





REFERENCIAS:


[en construcción] artículo nuevo en construcción

[NUEVO] Último artículo publicado

[REVISADO] Artículo revisado recientemente (cambios menores)

[ACTUALIZADO] Artículo actualizado recientemente (modificación importante)

[en revisión] artículo anterior modificándose

[próximamente] próximo artículo o en preparación




(*) José Luis Giordano (JLG) es físico experimental, argentino-italiano, nacido el 7 de Marzo de 1956 en Luján, Provincia de Buenos Aires, Argentina.

Completó estudios de
-"Técnico en Radio, Televisión y Electrónica Aplicada" (1974) (Por correspondencia; 1 año),
-"Perito Mercantil" (1978) (Enseñanza Secundaria; 5 años) y
-"Perito en Electrónica" (1978) (Enseñanza Terciaria no Universitaria; 3 años).
Entre 1974 y 1978 trabajó como Electricista Industrial y tuvo un Taller de Electrónica. En 1979 comenzó la carrera de Física y su actividad docente, primero en la Enseñanza Básica con cursos de "Electricidad Práctica" (Gral. Rodríguez, 1979), y después en la Enseñanza Secundaria (Regular y para Adultos) con cursos de "Física" y de "Matemática" (S. C. de Bariloche, 1985-1990).

Obtuvo el Título Profesional de "Licenciado en Ciencias Físicas" de la Universidad de Buenos Aires (1986), realizando su Tesis en el Centro Atómico Bariloche (CAB), en el área de Magnetometría y Materiales magnéticos con tierras raras, con el desarrollo de un magnetómetro armónico de muestra vibrante (publicado en Measurement Science and Technology 5 (1994) 509-513).

Trabajó como Investigador Contratado por la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) (1987-1993) de la Argentina, y como Profesor del Instituto Balseiro (Universidad Nacional de Cuyo) (1997-1991) en el CAB, en las Áreas de Electrónica y de Física del curso de "Física Experimental I" (para Licenciatura en Física e Ingeniería Nuclear).

JLG trabajó como Profesor Asistente en el Centro Politécnico Superior de Ingenieros de la Universidad de Zaragoza (UZ) (1993-1999), España, de teoría y de laboratorio de "Física General", "Electromagnetismo", "Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales", y "Materiales en las Tecnologías de la Informática y de las Comunicaciones".

Posteriormente obtuvo el Grado Académico de "Doctor en Ciencias (Físicas)" de la UZ (1998), realizando su Tesis en el área de Magnetometría y Materiales superconductores tecnológicos, con superconductores cerámicos. En esta Tesis, junto con sus colegas de la UZ, Dr. Antonio Badía-Majós y Dr. Carlos López Lacasta, el Dr. Giordano mostró que la ecuación constitutiva fenomenológica para un superconductor tecnológico (i.e., el " Modelo de Bean "), puede derivarse mediante un método variacional generalizado (publicado en Physical Review B 58 (1998) 9440-9449). Esta fue la primera vez que se aplicó la Teoría de Control Óptimo al campo de la Superconductividad.

Actualmente es Profesor Asociado (1999-presente) de la Universidad de Talca (UT), Chile, responsable del Laboratorio de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y Profesor a cargo de Teoría y Prácticas de Laboratorio de los cursos
-1-"Electricidad y Magnetismo" (Ing. C. Industrial),
-2-"Teoría de los Fenómenos Electromagnéticos" (Ing. en Mecatrónica),
-3-"Ingeniería de Materiales" (Ing. C. Industrial) y
También es docente en el Doctorado en Ciencias Aplicadas de la UT, donde imparte el curso "Teoría Electromagnética y sus Aplicaciones".

JLG trabaja en colaboración con el Dr. Hernán Pastoriza, el Dr. Javier Luzuriaga y la Dra. Gladys Nieva, investigadores del Laboratorio de Bajas Temperaturas del CAB, y con sus colegas españoles, A. Badía-Majós de la UZ y C. López Lacasta de la Universidad de Alcalá (Madrid). Realiza investigación y desarrollo en Electromagnetismo Aplicado, con la modelización y diseño de circuitos y materiales magnéticos, en Superconductividad Aplicada con el estudio de la distribución de corrientes en superconductores tecnológicos, y en la Enseñanza de la Física con el desarrollo de prácticas de laboratorio, análisis de datos y errores experimentales.

Ha ganado 6 proyectos de investigación FONDECyT (2004-2005) en el área de Superconductividad Aplicada (FONDECYT 1040668, 7040043 y 7050089 como Investigador Responsable, y FONDECYT 1040666, 7040046 y 7050058 como Coinvestigador) y 1 proyecto del Programa EXPLORA-CONICYT en Magnetismo Aplicado (ECT3/003). En este último trabajó como Director Alterno, y como Profesor Guía de memoria, dirigiendo el trabajo "Cálculo, optimización y diseño de separadores magnéticos para líneas de producción de alimentos" (2006-2007). Todos estos proyectos fueron realizados en la UT y con financiamiento CONICYT (Chile).

Con los proyectos adjudicados se financió parte del desarrollo del Laboratorio de Investigación Aplicada en Magnetismo y Superconductividad, como la instalación de criogenia para realizar experimentos controlados por computadora sobre materiales avanzados hasta -263°C, y la sala de Diseño Electrónico y de preparación de muestras superconductoras cerámicas.

En el año 2002, JLG comenzó a colaborar con Iniciativa Profísica (http://www.profisica.cl) en la Sección "El Problema del Mes", y en Marzo del 2003 creó y es único responsable de la Sección "La Física en las Aplicaciones Tecnológicas: Qué son, para qué sirven, de qué están hechas y ... cómo funcionan las cosas" (http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=1). El Prof. Giordano fue parte del grupo de investigadores de la Universidad de Santiago (USaCh) y de la UT que a través de Iniciativa Profísica se adjudicaron un subsidio especial de EXPLORA para el desarrollo del proyecto "100 Años, 100 Colegios: Radiación Solar en Chile" en el "Año de la Física; XI Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología" (2005).

JLG también ha trabajado como Asesor Científico en la Exposición itinerante "Nuevos Materiales: El juego de los átomos" de EXPLORA (Santiago, Septiembre 2-16, 2006), y junto con ayudantes de la UT diseñó los siguientes stands de la Exposición:
(1) "Materiales Superconductores: Magia y tecnología",
(2) "Superimanes con Tierras Raras: Más fuerza, menor tamaño y nuevas aplicaciones" y
(3) "Materiales Semiconductores: Refrigeradores silenciosos".

También ha colaborado en la revisión y artículos en el Boletín "Explora y Diviértete" 2006 y en la Campaña Pública "La Física está en todo" de Explora, en el Metro de Santiago (2005-2006).

JLG trabajó en el diseño del solenoide para un magnetizador de imanes permanentes con tierras raras (Nd2Fe14B/SmCo5), mediante campo magnético intenso pulsado (B>10T, Δt < 1ms), dentro del marco del Programa BiCentenario de Ciencia y Tecnología (PBCT, Proyecto ACT-26), con financiamiento CONICYT y del Banco Mundial.

Recientemente, el Dr. Giordano ha comenzado en Chile el desarrollo de una línea de trabajo en Superconductividad aplicada a la Radioastronomía. La iniciativa cuenta con el apoyo del Prof. Jonas Zmuidzinas del California Institute of Technology (Caltech) y Microdevices Laboratory del Jet Propulsion Laboratory (JPL) en Pasadena (CA, USA), y la colaboración de los colegas del Laboratorio de Bajas Temperaturas del CAB. En el período 2008-2009 ha ganado 3 Proyectos,
(1) "Superconducting Tunnel Junctions Development for Astronomical and Astrophysical Applications" ("Desarrollo de uniones superconductoras para aplicaciones astronómicas y astrofísicas", ALMA 31070019; USD 10,000), y
(2) "Research and Training on Superconducting Devices for Astronomical Applications" ("Investigación y Entrenamiento en Dispositivos Superconductores para Aplicaciones Astronómicas", ALMA 31080012; USD 20,000),
(3) "Research and Training on Superconducting Devices for Astronomy and Radioastronomy" ("Investigación y Entrenamiento en Dispositivos Superconductores para Astronomía y Radioastronomía", ALMA 31090010; USD 38,900),
todos en el marco de los Concursos 2007, 2008 y 2009 del Fondo ALMA para el Desarrollo de la Astronomía Chilena. Estos son los primeros de una serie de proyectos que estarán dedicados a formar recursos humanos mediante tesis doctorales, en el área de los dispositivos superconductores (como detectores, SQUIDs y mezcladores) que se utilizan en radiotelescopios y en particular, en proyectos colosales como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en San Pedro de Atacama.



PRINCIPALES PUBLICACIONES

Magnetic relaxation induced by transverse flux shaking in MgB2 superconductors
Luzuriaga J, Nieva G, Badía-Majós A, Giordano J L, López C, Serquis A and Serrano G
Superconductor Science and Technology 22 (2009) (1) 015021

Experimental and numerical study of transverse flux shaking in MgB2 superconductors
Luzuriaga J, Badía-Majós A, Nieva G, Giordano J L, López C, Serquis A and Serrano G
XIX Latin American Symposium on Solid State Physics (SLAFES XIX)
5-10 October 2008, Puerto Iguazú, Argentina
Journal of Physics: Conference Series 167 (2009) (1) 012009

Magnetization Collapse in Polycrystalline YBCO under Transport Current Cycles
Giordano J L, Luzuriaga J, Badía-Majós A, Nieva G. and Ruíz-Tagle I
Superconductor Science and Technology 19 (3) (2006) 385-391

Magnetization Measurements of Hard Superconductors under Dissipative Transport
Giordano J L, Luzuriaga J, Ruíz-Tagle I, Nieva G and Badía-Majós A
Journal of Physics: Conference Series 43 (2006) 663-666

Non-linear response of ac conductivity in narrow YBCO film strips at the superconducting transition
Ossandón J G, Giordano J L, Esquinazi P, Kempa K, Schaufuss U, and Sergeenkov S
Journal of Physics: Conference Series 43 (2006) 655-658

Flux Pinning in High-Tc Superconductors under Transport Current Cycles
Giordano J L and Angurel L A
Superconductor Science and Technology 14 (5) (2001) 655-658

On reporting uncertainties of the straight-line fitting
Giordano J L
European Journal of Physics 20 (5) (1999) 343-349

Optimal control model for the critical state in superconductors
Badía A, López C and Giordano J L
Physical Review B 58 (14) (1998) 9440-9449

Calculation of the effective magnetic field under high-voltage power lines
Giordano J L
European Journal of Physics 19 (4) (1998) 331-336

Stroboscopic measurement of the power-line frequency using a bicycle
Giordano J L
Physics Education 32 (4) (1997) 271-275

On the sensitivity, precision and resolution in DC Wheatstone bridges
Giordano J L
European Journal of Physics 18 (1) (1997) 22-27

A parallel-motion vibrating-sample harmonic magnetometer
Giordano J L and Esparza D A
Measurement Science and Technology 5 (5) (1994) 509-513



Curicó, Noviembre 6, 2009

JLGiordano@hotmail.com






 
<
>