Categories
Emisiune TV Podcasts

Tehnocultura TVS 011 – Sticla

Sticla, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 27 octombrie 2015, orele 20:30:

Ce este sticla? Este sticla un solid ori un lichid care curge foarte greu? Ce este acela un solid amorf? Ce înseamnă transparența selectivă? Ce determină transparenta sticlei? Care au fost marii pași în crearea sticlei de la geamurile de azi? Cum a ajutat sticla la dezvoltarea fără precedent a internetului?

Despre sticlă, modul în care a fost descoperită și cum s-a rafinat procesul de-a lungul istoriei poți afla mai multe în episodul 10 al emisiunii Tehnocultura la TVS Brașov.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2.

Realizator emisiune : Manuel Cheta, http://tehnocultura.ro
Editare video/grafică : Daniel Maftei, TVS Brașov
Generic: Alex Luca, TVS Brașov

Filmat și difuzat la
TVS Brașov
Str. N. D. Cocea, Nr. 2A

Sponsori:
Easyhost – http://ro.easyhost.com/gazduire-website

Parteneri:
Visual ID: Gabriel Cotovan, http://trupixl.com
Hair stylist: Monica Juncu
Consultant imagine: Dumitru D. Șușu
=====================================
Transcript

Introducere

Oriune ai fi, dacă mă vezi în acest film, atunci sunt șanse mari să mă vezi pe sticlă sau, mai bine zis, prin sticlă.

Trăim în era sticlei. Cel puțin aceasta este părerea celor de la Corning, firma care creează Corning Gorilla Glass, sticla de protecție a telefoanelor de genul Samsung Galaxy IV. Dacă mă uit înapoi și văd cât de des folosim sticla, tind să cred că au dreptate.

Extra:
Glass Age, Corning – https://www.youtube.com/playlist?list=PLPyDedUeJZL58O8OM2PyWKeQXc6vIlQb4

Azi folosim sticla într-o mulțime de locuri: ochelari, telefoane, televizoare, geamuri, parbrize, monitoare de orice fel, fibra optică, sticle, căni, oglinzi, lentile, telescoape, spectometre, becuri, vată de sticlă și în multe alte locuri.

Sticla este peste tot, deși nu o vedem decât atunci când dăm cu capul de vreo ușă din sticlă care nu se deschide când vrem să trecem prin ea.

Știai că termenul românesc de sticlă provine de la cuvântul stьklo, din slavonă, cuvând care vine de la stikls, din limba gotică? Limba gotică este o limbă germanică dispărută din secolul al VIII-lea.

Termenul englezesc glass provide tot din Germania, mai precis Trier, vestul Germaniei, unde exista cuvântul latin glaesum. Acest cuvânt provine din germanicul glanzen, adică “a străluci”.

Extra:
http://latinlexicon.org/definition.php?p1=2024210
http://en.wikipedia.org/wiki/Glass#History_of_silicate_glass
http://en.wikipedia.org/wiki/Glass_wool

Rămâi alături de mine să mai afli câteva lucruri interesante despre sticlă și importanța sa pentru noi toți.

2. Sticla

Nu îmi pot imagina universul de azi fără sticlă, mai ales că am purtat pe nas ochelari mai bine de 25 de ani. Totuși, în ce situații a fost folosită sticla de-a lungul timpului?

Prima oară cănd s-a folosit sticlă pentru ferestrele caselor a fost prin anul 100 en, în vremea Imperiului Roman. Alexandria a fost fericitul oraș ce avea ferestre din sticlă, dar acele ferestre erau mici iar sticla folosită era aproape opacă.

A trebuit să treacă mai bine de 1000 de ani până când s-au creat ferestrele din sticlă transparentă pe cum le știm noi. Inițial acele ferestre erau subțiri și înalte datorită faptului că ele se obțineau prin tăierea unei foi de sticlă din sticla topită în care se sufla aer pentru a crea un vas sferic.

O perioadă bună ferestrele erau create din bucăți de sticlă neuniformă tăitate din forme circulare. Sticla plată, atât de cunoscută azi, a apărut destul de târziu, prin 1832, când s-a inventat metoda extragerii din cilindrii de sticlă topită.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Window#History
http://en.wikipedia.org/wiki/Flat_glass
http://en.wikipedia.org/wiki/Machine_drawn_cylinder_sheet_glass

Mergând mai departe, oglinzile din sticlă au apărut abia prin secolul I en, în Imperiul Roman . La început, prin 6000 ien, s-a folosit sticlă vulcanică numită obsidian în zona Antaliei, Turcia de azi.

Mult timp s-au folosit metale pentru oglinzi, dar sticla a devenit norma prin secolul al XVI-lea când Veneția a devenit centrul cultural al creatorilor de sticlă. Oglinzile de atunci erau date cu un amalgam de staniu-mercur pentru a reflecta lumina.

Cupele din sticlă au existat încă de prin vremea Traciei antice. Flaconul din sticlă, acea “sticlă din sticlă” pe cum îi zicem, a fost inventat încă de prin vremea fenicienilor și a Romei antice. Prin secolul al XIV-lea francezii îi ziceau boteille, adică butoi sau butelcă, termen provenit din latinescul buttis.

Lentilele din sticlă au o istorie foarte veche. Primele lentile au fost lentilele Nimrud și au fost create prin 700 îen în Asiria. Cuvântul lentilă provine din latinescul “lens culinaris”, adică de la planta numită linte. Oamenii vremii au văzut că lentila avea forma lintei și așa i-au stabilit numele.

Bineînțeles că nu ratam ocazia de a vorbi puțin și despre ochelarii din sticlă. Aceștia au fost inventați prin 1286, în Italia, deși variante mai puțin reușite au existat cu mult timp înainte. Termenul de ochelari provine din cuvântul latinesc oculus, adică “ochi”.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Mirror#History
http://en.wikipedia.org/wiki/Cup#Antiquity_of_cups
http://en.wikipedia.org/wiki/Bottle#Etymology
http://en.wikipedia.org/wiki/Lens_(optics)#History
http://en.wikipedia.org/wiki/Glasses#History

Azi ochelarii au lentile din plastic, ca cei pe care îi port eu.

Dar de unde știm noi de sticlă?

De prin 6000 ien se știa că poți folosi obsidian, sticlă vulcanică, pentru a face oglinzi sau ca instrumente de tăiat, dar abia prin anii 1600-1400 ien, pe la finele erei bronzului, s-au cunoscut metode de obținere a sticlei.

Locul în care s-a creat sticla pentru prima oară este râul Na’aman, în NV Israel. Inainte se numea râul Belus iar Pliniu cel Bătrân consemnează, de asemenea, acest loc ca prima zonă unde s-a creat sticla în mod artificial.

Cum s-a făcut descoperirea?

Când marinarii opreau la mal pentru a servi masa, neavând pietre cu care să îsi delimiteze focul, foloseau bucăți de azotat de potasiu numit și salpetru. Atunci când focul încălzea salpetrul și nisipul de lângă foc marinarii observau că cele două se amestecau și rezulta un lichid translucid, respectiv sticlă.

Nu la mult timp după observarea acestui fenomen Siria, Mesopotamia și Egiptul antic știau cum să facă obiecte din sticlă.

Prin 650 ien existau deja manuale scrise în cuneiforme cu instrucțiuni de creare a sticlei în biblioteca regelui asirian Assurbanipal.

Modul în care se creau vase din sticlă era rudimentar, fiind necesară folosirea unor mulaje și turnarea succesivă a mai multor bucăți de sticlă topită pentru a face un vas gol pe interior.

Odată cu inventarea procedeului de suflare a sticlei în anii 50 îen crearea de vase de sticlă a devenit mult mai simplă. Acest procedeu se folosește și azi la crearea multor vase din sticlă sau la crearea globurilor de Crăciun.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_glass#Origins
http://en.wikipedia.org/wiki/Belus_River
http://ro.wikipedia.org/wiki/Azotat_de_potasiu

Sticla a fost apoi folosită, mai ales de către popoarele arabe, în scop cultural și religios, iar apoi Veneția a devenit centrul universului sticlei prin secolul al XVI-lea.

Prin 1674 George Ravenscroft din Anglia a folosit oxid de plumb pentru a crea sticlă transparentă la scară industrială și a ajutat la detronarea Veneției din poziția de rege al sticlei.

In 1851 Joseph Paxton, din Anglia, a creat Palatul de Cristal, prima clădire ce a folosit, în porțiuni mari, sticlă plată. Obținerea sticlei plate pentru fereste a fost mult îmbunătățită în anii 1950 de către Alastair Pilkington și Kenneth Bickerstaff de la firma Pilkington Brothers, din Anglia.

Aceștia au pus la punct procesul Pilkington de obtinere a unor fâșii plate de sticlă prin plutirea sticlei topite deasupra unui metal topit, de obicei staniu sau plumb.

Majoritatea sticlei folosită azi pentru ferestre este de tipul celei obtinute prin metoda Pilkington. Această sticlă este obținută din carbonat de sodiu, var și nisip încălzite până la 1675 de grade Celsius.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/The_Crystal_Palace
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_glass#Industrial_production
http://en.wikipedia.org/wiki/Float_glass
http://en.wikipedia.org/wiki/Soda-lime_glass

OK, dar ce este sticla?

Din chimie știm că sticla este un solid amorf obținut, de cele mai multe ori, prin topirea nisipului la temperaturi de peste 1200 de grade Celsius. In cele mai multe cazuri sticla are o concentrație de cel puțin 75% SiO2 sau cuarț ce intră în componența firelor de nisip.

Ca și curiozitate termenul de chimie a fost pomenit prima oară de către hieroglifele egiptene unde khemeia era folosit pentru a defini procesele chimice de îmbălsămare a celor decedați.

Sticla are, la fel ca orice alt solid, următoarele proprietăți:
– incompresibilitate
– formă fixă, rigidă
– duritate

Spre deosebite de alte solide, sticla este un material amorf, adică aranjamentul moleculelor sau atomilor nu este unul regulat. Cu alte cuvinte, dioxidul de siliciu din sticlă are poziții aleatorii în cadrul sticlei. Atomii din orice sticlă au poziții aleatorii în cadrul structurilor.

Legat de atomi, primul care a folosit termenul de atom a fost Democrit, în anul 400 ien, când vorbea despre baza materiei pe care o numea atomoi, sau “fără ființă”. El zicea că atomii nu pot fi distruși și că sunt veșnici. Avea dreptate, mai ales pentru vremea respectivă.

Extra:
chimie origins + atoms http://youtu.be/vPQ9a_xIqRg?t=37m57s
http://en.wikipedia.org/wiki/Democritus#Atomic_hypothesis

Revenind la solide, în solidele de genul metalelor, atomii au poziții bine definite în cadrul structurii cristaline. Tocmai de aceea metalele sunt ductile, maleabile și se topesc la o temperatură fixă.

Sticla, în schimb, nu este la fel de maleabilă, dar se topește într-un interval de temperatură, nu doar la o temperatură anume.

Alte solide amorfe sunt unele plasticuri, lemnul, craniul uman, polimeri, sulful. De fapt, o bună parte din lucrurile din jurul nostru sunt solide amorfe. Există și sticle metalice, dar acestea au utilizări limitate și sunt, de fapt, aliaje în forma unor sticle metalice.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Glass
http://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_metal
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoplastic
http://en.wikipedia.org/wiki/Glass_transition
http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_dioxide
http://en.wikipedia.org/wiki/Quartz

Trebuie subliniat că, atunci când ne referim la sticlă, ne gândim la aranjarea haotică a atomilor în structura unui material, nu la transparența acelui material. Capacitatea de a lăsa lumina să treacă prin sticla de la ferestrele noastre este doar o caracteristică a unor sticle, nu ceva definitoriu pentru orice înseamnă sticla.

Extra:
video glass MIT https://www.youtube.com/watch?v=kB2Ue4Fip2c

http://ocw.mit.edu/courses/materials-science-and-engineering/3-091sc-introduction-to-solid-state-chemistry-fall-2010/amorphous-materials/

Obținerea sticlei depinde de vâscozitate, de structura cristalină și de viteza de răcire. De obicei, pentru a obtine sticlă materialul topit se răcește repede iar aranjamentul haotic al atomilor la cea temperatură ridicată este blocat în formă solidă. De remarcat că sticla este un solid, nu un lichid care curge foarte greu.

Extra:
– structura este SiO4, dar datorita legaturilor dintre mai multe asemenea molecule vedem o structură SiO2
– hibridizarea este sp3, cu unghiuri de 109,5 grade, tetraedru – sp3, un s și 3 p; au patru orbitali hibrizi cu atomii în vârfurile tetraedrului, la 109,5 grade distanță

Cum calculezi structura 3D a meloculelor? Bonus video: curiozități din lumea chimiei


– datorită atomilor de O care fac legaturile dintre mai multe molecule de SiO4, apar rotiri ale legăturilor atunci cănd se formează sticla => aranjamente haotice
– graficul de racire arata faptul că sticla este un solid
– http://youtu.be/kB2Ue4Fip2c?t=23m53s
– volum sticlă mai mare decât volum cristal SiO2
– pt a obtine sticla se trece prin starea de lihcid superracit si apoi solid amorf (sticla)
– sticle se pot forma si din GeO2, B2O3, P2O5, V2O5, As2O5, Sb2O5 – legaturi covalente,

Sticla poate fi îmbunătățită prin adăugarea de impuritați precum CaO, MgO, Na2O, B2O3, Al2O3 si altele. Sticla suportă foarte bine compresia, dar se sparge atunci când există forțe de extensie. Acest lucru înseamnă că poți încerca să comprimi sticla și nu se va sparge, dar dacă o îndoi se va rupe în bucăți.

Sticla poate fi îmbunătațită și prin răcirea acelerată suprafeței, rezultănd comprimarea acesteia. Procesul se numește călirea sticlei.

Proprietățile sticlelor din oxizi de genul SiO2 sau nisip:
– inerte chimic
– izolatori electrici
– fragile
– transparente

Ce este transparența?

Dacă tot vorbim de transparență, ce este aceasta?

De departe, cea mai fașcinantă particularitate a sticlei folosită la geamuri sau la ecrane este transparența. Sticla nu este transparentă la tot spectrul undelor electromagnetice.

Sticla este transparentă numai pentru lumină, raze IR, microunde și radio. Pentru UV, X, gamma sticla este opacă.

Totul are de-a face cu nivelele energetice existente în atomii din sticlă și în legăturile dintre acei atomi. Dacă o undă electromagnetică are suficient de multă energie, atunci ea poate fi absorbită de atomii din sticlă.

S-a descoperit că lumina vizibilă nu are suficient de multă energie pentru a fi absorbită de atomii din sticlă. Atomii au capacitatea de a absorbi lumina, dar aceasta trebuie să fie de anumite valori fixe ale energiei. Dacă energia luminii nu are acele valori, atunci ea va trece prin sticlă.

Din acest motiv ea trece prin acei atomi, dar schimbă direcția de propagare la trecerea de la aer la mediul din sticlă.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Glass
http://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_and_translucency

Acea schimbare a direcției se numește refracție și aceasta explică inclusiv faptul că lumina are viteză mai mică prin sticlă decât în vid. Viteza de propagare a luminii în sticlă este egală cu c/n, unde n este indicele de refracție 1,3 – 1,4 pentru sticlă.

Cu alte cuvinte lumina se deplasează cu 237 000 de km/s prin sticlă față de 300 000 de km/s în vid. Viteza mai mică a luminii în sticlă sau medii transparente poate fi explicată prin fenomene ale mecanicii cuantice și nu prin fenomene de absorbție-emitere sau ciocniri cu atomii din sticlă.

Astfel, lumina are viteză mai mică în mediul transparent datorită existenței vitezei de grup. Atunci cănd lumina intră în mediul transparent nu intră doar un singur foton, ci un puls de lumină care poate avea viteze mai mici decât viteza luminii în vid.

Extra:

Poate fi încetinită lumina?


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/totint.html

Una dintre cele mai utilizate caracteristici ale sticlei în comunicațiile moderne este fibra optică. Inventată prin anii 1960 fibra optică este sticlă întinsă sub forma unui fir gros cât firul de păr. Fibrele optice sunt cele care duc datele internetului peste tot globul.

Fibrele optice se bazează pe fenomenul reflecției interne absolute, un caz particular al refractiei care permite semnalului luminos să fie transmis pe distanțe de 50 de kilometri.

Primul cablu transatlantic cu fibră optică a fost TAT8, în uz până în 2002, și suporta peste 30 000 de apeluri telefonice concurente. Fibra optică folosită avea 6 fire cu diametrul de numai 10 micrometri.

Extra:
https://www.youtube.com/watch?v=0MwMkBET_5I – enginner
https://www.youtube.com/watch?v=UYMhPA62zxU – how its made
http://en.wikipedia.org/wiki/TAT-8

Mai sunt multe lucruri de zis despre sticlă, dar mă opresc aici.

Viitorul este deja aici și ne-a adus sticla flexibilă de la Corning Glass, dar si sticla care are efect antimicrobian.

Extra:
https://www.youtube.com/watch?v=xIAH4q0EWd8 – flexible
https://www.youtube.com/watch?v=su-74RNDFnw – antimicrobial

Cam atât despre sticlă azi.

Întrebarea ediției

Așadar, ia să vedem ce întrebare avem săptămâna aceasta. Intrebarea vine de la Victor, din Brașov și zice astfel: “Cum pot scăpa de atracția Pământului? Nu pot face un tun ca în cartea lui Jules Verne, De la Pămănt la Lună?”

Ca să poti evada de pe Pământ tu trebuie să ai o viteză minimă de 11,2 km/s. Poți afla viteza de evadare folosind formula aceasta:

viteza-evadare

Odată ce știi masa planetei M și raza r a acesteia, poți calcula viteza de evadare. Dat fiind că viteza de evadare este atât de mare, doar o rachetă te poate duce așa de repede.

Tunul lui Jules Verne ar fi căzut la câtțiva kilometri distanțâ, dacă l-ar fi construit cineva. Chiar dacă viteza unui asemenea obuz ar fi 1600 m/s, pe cum este cea a unui obuz al tancului M1 Abrams, tot este viteză mică.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity
http://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity#List_of_escape_velocities
http://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_cannonball
http://www.reddit.com/r/answers/comments/285q0p/what_would_happen_to_you_if_a_full_speed_tank/

In plus, dat fiind că accelerațiile în asemenea obuze sunt enorme, oamenii ar muri în prima secundă.

Așadar, dacă vrei să scapi de planeta noastră, trebuie să folosesți o rachetă ca să accelerezi ușor până la peste 11,2 km/s.

Mulțumesc, Victor, de întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri secrete despre sticlă..

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[interviu]

3. Știri

1. Material ușor care suportă 100 000 de ori greutatea sa

https://www.youtube.com/watch?v=20oUXwSuTE4&feature=em-uploademail – super strong material
http://www.insidescience.org/content/ultrastiff-material-light-feather/2526
https://www.llnl.gov/news/lawrence-livermore-mit-researchers-develop-new-ultralight-ultrastiff-3d-printed-materials#.VD2Bz_ldV8E
http://www.sciencemag.org/content/344/6190/1373

Din prima știre de azi aflăm că s-a inventat un material foarte ușor care poate suporta mai bine de 100 000 de ori greutatea sa.

Cercetătorii de la Laboratorul National Lawrence Livermore, din SUA și MIT, tot din SUA, au folosit o imprimantă 3D pentru a crea un material compus din metal, ceramică dură și plastic flexibil.

Imprimantele 3D îți permit să construiești multe obiecte tridimensionale strat cu strat și poți obține inclusiv părți funcționale, mobile.

Xiaoyu Zheng, inginer în cadrul proiectului și liderul cercetărilor, spune că aceste obiecte pot susține 160 000 de ori greutatea proprie.

Cercetarea a fost publicată în revista Science, din data de 20 iunie 2014, DOI: 10.1126/science.1252291, și este vorba de folosirea unui proces numit microstereolitografie de proiecție, combinată cu crearea unui înveliș de nanoparticule și postprocesare.

Cu alte cuvinte, este vorba de proces de imprimare 3D la care se adaugă înveliș cu particule extrem de mici.

Aceste materiale special create în laborator fac parte din ceea ce se numesc metamateriale, materiale care nu există în natură. Un asemenea obiect poate fi folosit în automobile sau avioane unde ai nevoie de rezistență mărită, dar de greutate cât mai mică.

Rezistența mărită rezultă nu din compoziția chimică a materialelor, ci din forma geometrică a lor. Obiectele respective au o structură compusă din multe piramide puse cap la cap. De oriune ai încerca să apeși obiectele vor opune o rezistență foarte mare.

Proiectul a fost finanțat de DARPA, departamentul din SUA responsabil de crearea tehnologiilor militare ale viitorului.

2. Matematicienii au aflat cum apar amprentele

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150202132603.htm – amprente
http://newsoffice.mit.edu/2015/predicting-wrinkles-fingerprints-curved-surfaces-0202
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4202.html doi:10.1038/nmat4202

Din a doua știre aflăm că o echipă de matematicieni și ingineri de la MIT au descoperit o formulă matematică gata să explice modul de formare al amprentelor.

Totul ține de curbura unor suprafețe care sunt formate din mai multe straturi, astfel că un obiect de forma unui tor, adică a unui colac de înot, nu vor forma riduri de genul unor amprente.

Dacă în schimb avem de-a face cu obiecte de forma și consistența degetelor, cu mai multe straturi de piele, atunci vom observa formarea unor amprente conform cu formula matematică descoperită de acești cercetători.

Norbert Stroop, de la MIT, și echipa sa au publicat rezultatele în revista Nature Materials, doi:10.1038/nmat4202, pe 2 februarie 2015.

Matematicienii au lucrat la un model matematic numit teoria generalizată Swift–Hohenberg care prezice formarea amprentelor în suprafețe curbe elastice cu două straturi.

Formarea de modele pe aceste suprafețe depinde și de grosimea suprafețelor, astfel că dacă avem suprafețe curbe cu strat exterior subțire, atunci vom vedea crearea de amprente.

Dacă, în schimb, suprafața exterioară este groasă, atunci vom obține modele hexagonale. Formula a fost simulată pe calculator și poate prezice forma modelelor în funcție de curbură, elasticitate și de grosimea straturilor.

3. Evoluția la lucru: melci marini care trăiesc din fotosinteză

http://www.sciencealert.com/this-sea-slug-feeds-on-sunlight-using-photosynthesis
http://en.wikipedia.org/wiki/Elysia_chlorotica

De mai bine de 40 de ani se știe că melcul marin numit Elusia chlorotica poate supraviețui și peste 50 de zile fără mâncare datorită faptului că își obtine hrana prin fotosinteză.

Acest melc marin se hrănește cu algele numite Vaucheria litorea și reusește să le fure clorosplastele atunci când le devorează. Cloroplastele sunt organite mici, din cadrul celulelor algelor, care au rol în fotosinteză.

După cum știi fotosinteza are rolul de a prelua dioxidul de carbon din mediu, apoi îl combină cu apă și energie de la lumina vizibilă iar apoi creează glucoză, iar în cazul acestui melc marin, creează lipide cu care acesta poate trăi mult timp.

Este unul dintre cele mai reușite cazuri de transfer orizontal de gene, de la un animal la altul, dar este și un caz de transfer vertical de gene, de la părinte la urmaș.

Transferul vertical apare datorită faptului că acest melc de mare are gene în codul său ADN care pot folosi cloroplastele pentru a se hrăni cu ajutorul luminii. Acele gene sunt apoi transmise către urmașii acelui melc.

Natura este uimitoare, nu-i așa?

4. Mineritul Lunii

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150202114634.htm – mining the Moon
http://www.space.com/28449-moon-business-bigelow-aerospace-faa.html

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2015/02/new-water-sources-observed-on-the-moon-could-facilitate-future-manned-bases.html

Iata că am ajung și la ultima știre de azi.

In această perioadă se pun bazele serioase pentru a crea un cadru în care mineritul Lunii să fie ceva viabil.

Este vorba de faptul că SUA și China și-au manifestat dorința de a merge pe Lună și de a mineri metale rare sau apă. Luna are oarece rezerve de apă la poli așa că firma americană Shackleton Energy Company (SEC) și-a manifestat dorința de a merge pe Lună și de a folosi acea apă pe post de combustibil pe care să îl vândă călatorilor spațiali în ceva zeci de ani.

NASA și alte departamente ale Guvernului SUA și-au manifestat sprijinul legat de firmele private care doresc să meargă pe Lună.

In afară de Shackleton Energy Company (SEC) o altă firmă americană, Bigelow Aerospace, dorește să meargă pe Lună pentru a obține materia primă.

China, pe de altă parte, a trimis roverul numit Iepurele de Jad pe Lună în 2013 tocmai pentru a descoperi unde este mai bine să își trimită echipajele umane. China deține controlul asupra materialelor din elementele rare, atât de necesare industriei electronice de azi, dar este nevoie de mult mai multă materie primă.

Cristian Român, senior editor la revista Știință și Tehnică, a pomenit în emisiunea Mașina Timpului difuzată în 30 ianuarie 2015 pe Lynx TV România, că minerii de pe Lună ar putea folosi chiar tunuri electromagnetice prin care să lanseze încărcatura în spațiu ca mai apoi să o trimită pe planeta noastră.

Dat fiind că viteza de evadare de pe Lună este de 2,4 km/s, ar putea fi folosibil un asemea mod de transfer al materialelor.

Pe de altă parte, Dale Tiatz, de la compania Shackleton Energy Company, dorește crearea unei stații de alimentare în spațiu sau chiar pe Lună pentru a ajuta misiunile spațiale viitoare care vor merge către Marte.

Va veni un viitor în care îți bei cafea de dimineață pe malul Mării Negre ca mai apoi să iei prânzul pe Lună.

Gata cu știrile pe azi.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts

Tehnocultura TVS 010 – Becul cu incandescență

Becul cu incandescență, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 29 septembrie 2015, orele 20:30.

Ce este acela un bec? Dar câte tipuri de becuri există? Cum s-a ajuns la crearea becurilor și cine au fost inventatorii cei mai importanți din universul becurilor?

Despre becul cu incandescență, invenție și știința din spatele acestuia poți afla mai multe în episodul 10 al emisiunii Tehnocultura la TVS Brașov:

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe Itunes.

Realizator emisiune : Manuel Cheta, http://tehnocultura.ro
Editare video/grafica : Svetlana Covalenco, TVS Brașov
Generic: Alex Luca, TVS Brașov

Filmat și difuzat la
TVS Brașov
Str. N. D. Cocea, Nr. 2A

Sponsori:
Easyhost – http://ro.easyhost.com/gazduire-website

Parteneri:
Visual ID: Gabriel Cotovan, http://trupixl.com
Hair stylist: Monica Juncu
Consultant imagine: Dumitru D. Șușu
———-
Transcript

1. Scurt intro despre becurile cu incandescență

Au trecut mai bine de 100 de ani de când s-a folosit un șir de becuri pentru pomul de Crăciun pentru prima oară. Cel ce a folosit acele becuri a fost Edward. H. Johnson și a împodobit pomul în anul 1882.

Edward H. Johnson era un asociat al lui Thomas Edison și a folosit 80 de becuri cu incandescență de mărimea unei nuci. Becurile aveau culoarea roșie, albă sau albastră.
img-bec-01-ed-h-johnson
(sursa http://siris-archives.si.edu/ipac20/ipac.jsp?&profile=all&source=~!siarchives&uri=full=3100001~!362045~!0#focus )
Cu toate că există metode mult mai avansate azi, încă se folosesc becuri cu incandescență peste tot în lume. Iluminatul public a trecut mult timp prin faza becurilor cu incandescență, dar acum se folosesc lămpi cu arc electric ori cu halogen, un tip aparte de bec cu incandescență.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Street_light#Modern_lights
http://en.wikipedia.org/wiki/High-intensity_discharge_lamp
http://en.wikipedia.org/wiki/Halogen_lamp
http://www.vestul.ro/stiri/3792/timisoara-primul-oras-european-cu-iluminat-electric-stradal.htm

Putini știu, dar Timișoara a fost primul oraș de pe Europa continentală care să aibă iluminat public cu becuri cu incandescență. Acest lucru se petrecea în data de 12 noiembrie 1884.

Rămâi cu mine ca să aflăm mai multe despre becurile cu incandescență.

2. Becul cu incandescență

Deși UE a cerut retragerea de la vânzare a becurilor cu incandescență încă din septembrie 2012, aceste tipuri de becuri încă mai sunt folosite prin casele românilor. Chiar acum 1-2 luni am schimbat acasă trei asemenea becuri și am pus becuri economice în schimb.

Extra:
http://www.realitatea.net/becurile-cu-incandescenta-interzise-in-ue-romanii-si-au-facut-provizii_999804.html
http://www.romania-actualitati.ro/becurile_cu_incandescenta_interzise_in_ue-43938
how its made – https://www.youtube.com/channel/UCjHsPBHX1NNbIqTy4eXVTig/search?query=bulb

I se spune bec cu incandescență pentru că generează lumina prin încălzirea filamentului din acesta. Până în 1910 s-a folosit filament de carbon iar de atunci încoace s-a folosit filament de tungsten.
img-bec-02-Carbonfilament
( sursa http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_Wilson_Swan )

Primul care a făcut experimente prin care se obținea lumina în acest fel a fost chimistul englez Humphry Davy în anul 1802, la numai doi ani de zile de când Alessandro Volta a creat celula voltaică, prima baterie electrică modernă.

Humphry Davy a descoperit incandescența atunci când a văzut cum un fir de platină se încălzește, luminează și apoi arde.

Extra:
inc light bulb http://www.edisontechcenter.org/TourEL2inc.html https://www.youtube.com/watch?v=aPaeIFjpoQ8
http://www.edisontechcenter.org/Lighting.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Street_light
http://en.wikipedia.org/wiki/Incandescent_light_bulb

Trebuie subliniat aici faptul că orice metal, atunci când este sub forma unui fir subțire, poate arde ușor atunci când trece un curent electric prin el sau chiar când îl aprinzi cu chibritul.

De exemplu, există ceea ce se numește lână de oțel, un pămătuf de fire de oțel foarte subțiri care pot fi arse la fel ca orice pai obișnuit. De fapt, atunci când vorbim de ardere, este important să avem o suprafață de contact cât mai mare cu aerul din jur, respectiv cu oxigenul.

Iată cum arde fierul sub forma unei lâni din oțel:

Extra:
steel wool https://www.youtube.com/watch?v=5MDH92VxPEQ
http://www.amazon.com/Homax-106600-06-106100-Steelwool-16pk/dp/B00004Z4EG
CRI and graphs – http://www.edisontechcenter.org/lighting/index.html

Dat fiind că orice metal sub forma unui filament ar arde chiar ușor la trecerea curentului electric, este clar că nu puteam avea surse de lumină folosind platină în acest fel.

Prin 1841 inventatorul englez Frederick de Moleyns a inventat un predecesor al becului în care filamentul metalic era pus într-un glob de sticlă, dar acesta se înnegrea foarte ușor.

Apoi, în 1879 Thomas A. Edison, SUA, și Joseph Swan, Anglia, au venit, independent unul de altul, cu ideea de a folosi un filament cu rezistență mărită în acest glob de sticlă , fiecare dezvoltând modelul său de soclu, glob, filament.

Pasul mare s-a făcut în 1911 când William D. Coolidge a inventat filamentul din tungsten ductil.
Tungsten este bun de folosit ca filament pentru că se topește doar la 3400 de grade celsius și generează lumină galben-albă. In afară de aceasta, lumina generată de filamentele de tungsten are un indice de redare a culorii de aproximativ 95.

Indicele de redare a culorii sau CRI, color rendering index, este un număr care ne arată cât de bine putem deosebi culorile atunci când obiectele sunt luminate de anumite tipuri de becuri.
Un indice de redare a culorii de 95 din 100 înseamnă că putem distinge aproape perfect culorile obiectelor din cameră.

Extra:
tungsten – http://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten
grafice, CRI – http://www.edisontechcenter.org/lighting/index.html
http://www.edisontechcenter.org/lighting/ColorTempScale.png

Tocmai de aceea tungstenul este atractiv. Chiar dacă nu mai este folosit la becurile cu incandescență, tungstenul este folosit în lămpile fluorescente, în lămpile cu sodiu, în becurile cu halogen.
img-bec-03-s13
(sursa http://periodictable.com/Elements/074/ )
Povestea becului cu incandescență nu se temrină aici. In 1912 Irving Langmuir a venit cu ideea de a pune argon în globul de sticlă și astfel se evita arderea filamentului. Argon este un gaz nobil, adică un gaz care interacționează greu cu alte elemente chimice. Din aceeași categorie face parte și neonul, xenonul sau kryptonul.

Tot Irving Langmuir a venit cu ideea de a crea spire în cadrul filamentului. In acest fel filamentul de tungsten avea forma unor spire, așa cum știm noi becurile de toate zilele. Până la acea vreme filamentul nu avea spire ci, în schimb, era doar un fir continuu răsucit de câteva ori în interiorul globului.

Acesta este tipul de bec cu incandescență pe care îl știm atât de bine. Prin 1947 s-a inventat becul care avea suprafața interioară a globului dată cu o pastă de siliciu pentru a crea o lumină difuză, dar totuși destul de puternică.

Există încă cel putin 10 tipuri de alte becuri sau lămpi, cum li se mai zice, însă vom ajunge și la ele în viitor.

img-bec-04-2015-04-17_1119
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_light )
Mai trebuie menționat că primul oraș din lume care să folosească iluminatul public electric a fost
Parisul, în 1875 și folosea becuri cu arc electric. Timișoara a fost primul oraș din Europa continentală care să folosească becurile cu incandescență.

Interesant lucru, cel care a descoperit fenomenul incandeșcenței, Humphry Davy, în 1802, a descoperit și fenomenul generării de lumină cu ajutorul arcurilor electrice.

Becurile cu incandescentă nu au randament luminos foarte bun, mai ales că doar 10% din energia consumată devine lumină iar restul de 90% este căldură. Cea mai mare parte a banilor care se duc la Electrica se dau pe căldura generată de becuri, nu pe lumina generată de ele.

Tocmai de aceea sfatul meu este să folosești becurile economice sau așa-numitele becuri CFL, lampă fluorescentă compactă.

3. Cum funcționează un bec cu incandescentă?

Ei bine, curentul electric întră în acesta iar electronii în mișcare sunt încetiniți în mișcarea lor de atomii din filament. Dat fiind că filamentul opune o rezistență la înaintarea electronilor acesta se încălzește și apoi emite căldură și lumină.

Prezența gazului inert în bec are rolul de a bloca arderea filamentului și, drept urmare, prelungește viața becului.

Prin casele noastre folosim de obicei becuri cu soclu E27 iar cele mai mici folosesc un soclu E14. Este de preferat să folosești becuri economice pentru că un bec economic de 15 W poate genera tot atâta lumină cât un bec incandescent de 65W și ține de 4 ori mai mult, adică aproximativ 8000 de ore de functionare.

img-bec-05-Compact_fluorescent_straight_crop
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescent_lamp )

Extra:
http://www.iluminat-led.ro/tehnologia-led/comparatie-led-vs-bec-cu-incandescenta-vs-bec-economic

Becurile incandescente vs becurile economice


http://www.designrecycleinc.com/led%20comp%20chart.html
http://www.cnet.com/news/side-by-side-led-cfl-and-incandescent-bulbs/
http://lifx.co/lighting101/advantages/led-vs-incandescent/

Desigur, acolo unde se poate este de preferat folosirea becurilor cu LED, care consumă de 10 ori mai putină energie decăt becurile cu incandescență și au durată de folosire de 50 de ori mai mare.
img-bec-06-E27_with_38_LCD
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Solid-state_lighting )
In ceea ce privește aruncarea becurilor, este de preferat ca becurile să fie aruncate în zonele dedicate. Atenție sporită trebuie oferită becurilor CFL, pentru că ele contin mercur.

Întrebarea săptămânii:

Iți mulțumesc că ai urmărit materialul despre becurile cu incandescență.

Acum urmează întrebarea ediției, care vine de la Andreea, din Iași: este viteza luminii o viteză limită în Univers?

Mulțumesc de întrebare.

Da și nu. Intrebarea are două sensuri greu de sesizat pentru mulți oameni. In primul rând putem vorbi de viteza maximă în spațiu și în al doilea rând putem vorbi de viteza maximă din Univers.

In primul caz există limita descoperită de Einstein cu mai bine de 100 de ani în urmă. Limita este de 300 000 de km/s, limita de propagare a cămpurilor electric, magnetic și gravitational.

Lumina este exemplul tipic dat atunci când vorbim de această limită maximă de viteză.

Este vorba aici de faptul că în spațiu nimic nu se poate deplasa mai repede decât viteza luminii. Einstein și-a dat seama că există o relație matematică între viteza unui obiect și viteza luminii. Dacă faci un calcul simplu, afli că, pentru a ajunge la viteza luminii sau chiar a o depăsi, ai nevoie de o cantitate infinită de energie.

Masă relativistă
m – masă relativistă
m0 – masa inițială
v – viteza de deplasare
c- viteza luminii

img-bec-07-relmass
(sursa https://www.patana.ac.th/secondary/science/anrophysics/relativity_option/commentary.html )
Așadar, în afara luminii sau a diferitelor câmpuri, nu există nimic altceva care se poate propaga prin spațiu atât de repede.

Mai avem a doua situație: relativitatea lui Einstein nu zice nimic despre spațiul însuși. Spațiul se extinde în mod accelerat cu aproximativ 73 km/s/megaparsec.

Un megaparsec este un milion de parseci iar un parsec este egal cu 3.2 ani-lumină, distanța de la Soare la Alfa Centauri, cea mai apropiată stea de noi. Astronomii discută cel mai des în parseci, nu în ani-lumină.

Acest lucru înseamnă că spatiul se extinde cu 73 de kilometri pe secundă în vecinătatea noastră, dar la mai mult de 1 milion de parseci se extinde cu cel puțin 150 km/s.

Extra:
http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2011/03/22/the-universe-is-expanding-at-73-8-2-4-kmsecmegaparsec-so-there/#.VMk-EzGUePM
http://en.wikipedia.org/wiki/Metric_expansion_of_space

Făcând calcule simple aflăm că galaxiile aflate la 4.5 giga parseci sau 4,5 miliarde de parseci se îndepărtează de noi cu viteze mai mari decât viteza luminii. Cu alte cuvinte, spațiul se poate extinde cu viteze mult mai mari decât viteza luminii și poate purta cu sine, la aceste viteze, galaxiile.

CORECTIE: Faptul că spațiul se extinde cu peste 300 000km/s/parsec nu înseamnă că acele galaxii se deplasează cu viteza luminii față de noi. Explicația este dată de Sean Carol, fizician la Caltech.

In schimb lucrurile care există în acest spațiu nu se pot deplasa mai repede decât viteza luminii.

Mulțumesc, Andreea, de întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[interviu]

Știri

1. Circuite electronice care se pot reconfigura

http://phys.org/news/2015-01-electronic-circuits-reconfigurable-pathways-closer.html
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2014.320.html DOI: 10.1038/nnano.2014.320
http://en.wikipedia.org/wiki/Lead_zirconate_titanate
http://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectricity

Iți mulțumesc că ai fost alături de mine și la interviu.

In prima știre de azi aflăm că s-au făcut primiii pași în crearea de circuite electrice care se pot reconfigura.

In viitor dacă o piesă de pe placa de bază a calculatorului se va strica, atunci circuitele se vor reconfigura să folosească o altă piesă.
img-bec-s1-01-nnano.2014.320-f5
(sursa http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n2/full/nnano.2014.320.html )
Cercetători de la EPFL, Școala Politehnică Federală din Lausanne, Elvetia, au demonstrat că este posibil să creezi zone de conducție electrică late de numai câțiva atomi, să le mute sau chiar să le ascundă.

Cercetările au fost publicate în Nature Nanotechnology- DOI: 10.1038/nnano.2014.320 în data de 26 ianuarie 2015 și se aplică microcipurilor. La un moment dat un microcip poate fi folosit pentru prelucrarea sunetului iar apoi ar putea fi folosit pentru prelucrarea imaginilor.

Unde va duce acest fel de microcip care se reconfigurează? Vom avea, In viitor, obiecte electronice mult mai mici.

Leo McGilly spune că, în acest fel, microcipurile ar putea fi mult mai durabile. Atunci când o piesă nu mai poate fi folosită microcipul se va reconfigura pentru a folosi celalate piese.

La baza acestei tehnologii stau materiale feroelectrice care formează un film ori o suprafață subțire. Filmul acesta este compus din plumb zirconat tritanat cu electrozi din platină.

Plumb zirconat tritanat este un material piezoelectric din clasa electroceramicelor, însemnând că își poate modifica forma atunci când se aplică un curent electric.

De altfel, materialele feroelectrice, dintre care multe nu conțin fier deloc, sunt materiale care își pot schimba direcția câmpului electric atunci când se aplică un curent electric. Un fenomen asemănator feromagnetismului unde aplici un câmp magnetic pentru a schimba orientarea polilor unor elemente.

Astfel, cercetătorii din Lausanne, Elveția au putut genera zone de conducție arbitrare folosind niște impulsuri electrice. Mai este mult până la microcipuri care se pot reconfigura, dar bazele s-au stabilit deja.

2. Laser filmat în zbor

http://www.newscientist.com/article/dn26861#.VMd-gTGUePM
DOI: 10.1038/ncomms7021
http://www.nature.com/ncomms/2015/150127/ncomms7021/full/ncomms7021.html

http://extremelight.eps.hw.ac.uk/Genevieve.html
http://www.newscientist.com/blogs/onepercent/2012/03/super-fast-laser-camera-peers.html

Sa trecem la a doua știre a zilei: cercetătorii de la Universitatea Heriott-Watt, din Edinburgh, Anglia au reușit să filmeze pulsuri de laser în zbor.

Cercetările au fost publicate în Revista Nature Communications. Tin să subliniez că studiile publicate în revista Nature sunt dintre cele mai riguroase făcute vreodată. Sunt studii care pot duce la premiul Nobel.

In mod normal, când te uiți la un laser nu poți vedea decât punctul în care întâlnește o suprafață. Ca să vezi calea ce o ia prin aer trebuie să folosești fum. O parte dintre fotoni se vor difuza în acel fum și am putea vedea calea laserului.

Genevieve Gariepy, cercetătoarea care a condus echipa, spune că nu a vrut să folosească fum și că a dorit să filmeze pulsurile de laser în aer, reducând cât mai mult posibil interacțiunea cu laserul.

img-bec-s2-01-Genevieve
(sursa http://extremelight.eps.hw.ac.uk/Genevieve.html )
Astfel echipa sa a creat o rețea de 32 x 32 de detectoare care au putut surprinde chiar și cei câțiva fotoni care se depărtează totuși de laser. Această cameră video sofisticată poate înregistra 20 de miliarde de imagini pe secundă.

Cu alte cuvinte poate înregistra filme la 5 sutimi de nanosecunde. Dacă te-ar filma cineva cu acest aparat timp de o secundă și apoi ar reda filmul la 26 de cadre pe secundă, pe cum sunt filmele la cinema, atunci ar dura 24 de ani și 4 luni să vezi ce se petrece în acea secundă.

De aceea îți poți da seama de ce este atât de important faptul că s-a filmat lumina laserului în zbor.

Iată filmul:

Ceea ce au reșit cercetătorii să facă este înregistrarea succesivă a 2 milioane de pulsuri laser generate timp de 10 minute. Când filmările au fost recompuse a reieșit traseul razei laser.

La ce ajută o asemenea cameră? Nu este un moft, ci poate ajuta la studiul plasmei, la urmarirea unor reacții chimice care se petrec prea repede pentru a fi observate

La fel, acest tip de cameră video ne poate ajuta să observăm cine este după un colț. Dacă trimitem un laser spre un perete și apoi acesta este reflectat, camera poate detecta chiar și un singur foton care se reîntoarce și am putea afla dacă este cineva după un colț.

3. S-a descoperit o nouă legătură chimică

http://www.scientificamerican.com/article/chemists-confirm-the-existence-of-new-type-of-bond/
http://en.wikipedia.org/wiki/Muon
http://en.wikipedia.org/wiki/Muonium

Din ultima știre a zilei aflăm că cercetătorii de la Universitatea din British Columbia, Canada și de la Laboratorul Rutherford Appleton din Anglia au reușit să descopere existența unei noi legături chimice numite legătură vibrațională.

S-a presupus încă din anul 1980 că asemenea legătură ar putea exista între doi atomi de brom și un atom “exotic” numit miuoniu.

Miuoniul este un atom artificial construit dintr-un antimuon și un electron. Este asemănator cu hidrogenul ca greutate și există numai pentru câteva milisecunde înainte de a se dezintegra.

Un antimuon este muon cu sarcina pozitivă. Un muon este fratele mai mare al electronului, cam de 200 de ori mai greu decât electronul, la 107 Mev/C^2. Muonul are, la fel ca electronul sarcină electrică negativă -1.

Un antimuon este exact la fel ca muonul, dar are sarcină electrică pozitivă. Atunci când se întrunesc condițiile antimuonul poate fi creat în laboratoare mari și poate atrage un electron în jurul său.
img-bec-s3-01-Muonium-Image-Vincent-Summers
(sursa http://www.decodedscience.com/standard-atom-muonium/49333 )
Cu toate că elementul acesta exotic există numai pentru câteva milisecunde s-a observat că miuonium este cel care ține doi atomi de brom împreună, creând astfel o legătură chimică nouă. Miouniul vibrează între cei doi atomi de brom ținându-i legați unul de altul.

Experimentul a fost realizat acum trei ani și publicat în decembrie 2014 în revista Angewandte Chemie International Edition.

Așadar, în afară de legăturile ionice, metalice și covalente, elevii de liceu vor învăța și despre legăturile vibraționale.

Gata cu știrile pe azi.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts Stiinta Tehnologie

Promo ELI-NP: cel mai puternic laser din lume se construiește în România


ELI-NP este un proiect internațional în care România are un rol cheie, respectiv crearea celui mai puternic laser din lume. Este vorba de două fașcicole de laser, fiecare cu o putere de 10 petawați, adica 10 milioane de miliarde de wați.

Laseul se va construi la Institutul de Fizica Nucleară, de la Măgurele, București.

Primele discuții legate de crearea acestui proiect au avut loc în anul 2006, la Brașov, iar în 2018 va avea loc pornirea laserului. Date fiind complexitățile unui asemenea proiect unic o bună parte dintre echipamente se construiesc la comandă pentru că nu există un corespondent pe piață.

Filmarea s-a făcut la data de 03 Aprilie 2015, orele 20:30. Pe 03 aprilie 2015 a avut loc conferința de promovare a proiectului ELI-NP la Aula Universității “Transilvania” din Brașov.

În emisiune i-am avut avut invitați speciali pe:
1. Domnul Prof. Dr. Nicolae-Victor Zamfir, directorul proiectului ELI-NP
Link: http://www.eli-np.ro/eli-np_team_implementation.php
2. Domnul Prof. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov

Realizator: Manuel Cheța, http://tehnocultura.ro

Filmat și editat de TVS Brașov,
Grafică și editare: Alexandru Petrescu, TVS Brașov
Voce promo: Grădinar Ovidiu, TVS Brașov
ND. Cocea 2, Clădirea Digi

Categories
Emisiune TV Podcasts Stiinta Tehnologie

Tehnocultura TVS 009 – Bicicleta

Bicicleta, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 24 martie, orele 20:30:

Cum functionează bicicletele? Cine a inventat primul bicicleta? Care este diferența dintre velociped, drezină și bicicletă?

In episodul 9, Bicicleta, prezint o scurtă istorie a bicicletei, prezint un mic context social în care s-a dezvoltat bicicleta și diversele sale componente. În plus afli și de ce bicicleta a pregătit terenul automobilelor.

Invitat special:
Lazăr Robert
Coordonator Masa Critică, Brasov
Owner @ BrașovulPedalează.ro

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe Itunes.

Realizator emisiune : Manuel Cheta, http://tehnocultura.ro
Editare video/grafica : Daniel Maftei, TVS Brasov
Generic: Alex Luca, TVS Brasov

Sponsori:
Easyhost – http://ro.easyhost.com/gazduire-website

Parteneri:
Visual ID: Gabriel Cotovan, http://trupixl.com
Hair stylist: Monica Juncu
Consultant imagine: Dumitru D. Șușu

——————
Transcript

1. Ce sunt bicicletele și cum funcționează?

Bicicletele au o istorie recentă comparativ cu alte metode de deplasare precum carele sau săniile, dar au precedat automobilele și au fost contemporane cu trenurile din secolul al XIX-lea.

Există azi peste un miliard de biciclete în toată lumea, de două ori mai multe decât autoturisme, cu vânzari totale de peste 61 de miliarde de dolari anual.

Ele au favorizat câteva mari salturi sociale de-a lungul timpului, printre care și mișcarea Gay Nineties.

Gay Nineties numit și Naughty Nineties, nimic de-a face cu evenimentele publice gay de azi, a fost o perioadă între 1890 și 1900, în care bicicletele au început a fi produse în masă iar femeile le-au folosit pentru a-și manifesta libertatea și independența.

Bicicletele au fost cele care au ajutat femeile în realizarea miscării suffragette, mișcare ce dorea acceptarea femeilor în cabinele de vot.
img-bic-01-Annie_Kenney_and_Christabel_Pankhurst (Small)
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/File:Annie_Kenney_and_Christabel_Pankhurst.jpg )

Bicicletele au avut un asemenea impact încât Suedia a avut regimente întregi de soldați pe biciclete între 1901 și 1952. Bicicletele au fost folosite și în război în Africa de Sud între anii 1899 – 1901.

( OLYMPUS DIGITAL CAMERAsursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SwedisharmybicycleCROP.jpg )

De asemenea, bicicletele au fost precursorul automobilelor de azi mai ales că diferite componente, inventate inițial pentru biciclete, au fost apoi folosite la autoturisme sau motorete.

Printre componentele respective se numără: mecanismul cu clicheți, frâna în butuc, roțile cu spițe, cauciucurile pneumatice, lanțul cu role, diferențialul sau arborele.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gay_Nineties
http://en.wikipedia.org/wiki/Suffragette
http://www.karldrais.de/kd-en-overview-importance.html

Rămâi cu mine ca să afli mai multe.

2. Cum funcționează bicicletele?

Te-a întrebat vreodată cum de îți poți mentine echilibrul pe o bicicletă? Ce face ca ea să rămână vertical în timp ce te deplasezi?

Nu trebuie să te miri, dar s-au făcut multe cercetări pentru a afla de ce bicicletele pot sta drept în mers.

Abia de curând, prin anul 2011, cercetători de la Universitățile Delft și Twente din Olanda și de la Universitățile Cornell și Winsconsin-Stout din SUA, au putut stabili de ce bicicletele pot sta vertical.

O perioadă s-a bănuit că efectul de giroscop este acela care permite bicicletei să stea vertical. Andy Ruina, de la Universitatea Cornell, și ceilalți cercetători au demonstrat că nu este așa.
img-bic-03-AndyJunkyardcrop_1469 (Small)
(sursa http://ruina.tam.cornell.edu/ )

S-a crezut că bicicleta rămâne vertical datorită faptului că axul ghidonului este undeva după punctul de contact al roții din față cu solul, așa-numitul efect de fugă. Nici acest lucru nu menține biciclete vertical.

Atunci când imprimi o anumită viteză bicicletei aceasta rămâne vertical dintr-un singur motiv: rotirea ghidonului către direcția în care bicicleta se înclină atunci când stă să cadă.

In mometul în care bicicleta stă să cadă ghidonul se rotește în acea direcție și, datorită faptului că are o anumită viteză, bicicleta revine la poziție verticală.

Lucrul acesta poate fi testat într-o zonă unde poți împinge bicicleta în viteză și apoi vine cineva și îi dă o palmă. Bicicleta se va redresa singură.

Extra:
http://www.quora.com/A-bicycle-moves-forward-when-we-pedal-it-in-the-forward-direction-But-why-does-it-not-go-reverse-when-we-pedal-it-in-the-reverse-direction
http://adventure.howstuffworks.com/outdoor-activities/biking/weird-bicycle-facts-green1.htm
http://www.sciencemag.org/content/332/6027/339
http://bicycle.tudelft.nl/stablebicycle/

http://www.newstatesman.com/science/2013/08/we-still-don%E2%80%99t-really-know-how-bicycles-work

Faptul că știi de ce rămâne vertical face ca plimbările să fie cu atât mai plăcute. Eu știu asta pentru că merg des cu bicicleta prin Brașov.

Dar cum și de ce s-a inventat bicicleta?
img-bic-04-bicicleta-omabike-giant-furata-brasov-close-up (Small)
( sursa http://manuelcheta.ro/2014/03/10/s-a-furat-bicicleta-omabike-giant-din-zona-str-galaxiei-brasov/ )

Bicicleta, la fel ca multe alte mașini, s-a inventat din necesitate. Termenul de mașină trebuie înțeles în sensul clasic, adică un aparat format din mai multe piese, aparat care folosește energii de diferite feluri pentru a crea mișcare. O mașină transformă direcția și mărimea unei forte.
img-bic-05-Bonsack_machine (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/File:Bonsack_machine.png )

Dacă ai o presă care are un butuc ce se mișcă doar vertical în timp ce tu dai la manivelă, zicem că avem o mașină care transformă mișcarea circulară în mișcare de translație. Același lucru se petrece la biciclete: ele sunt mașini care transformă mișcarea circulară a picioarelor noastre în mișcare de translație, pe orizontală.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Machine

Bicicleta face parte dintre mașinile care sunt propulsate de puterea omului, alte asemenea mașini fiind motorul diferențial al lui Babbage, un calculator mecanic din sec al XIX-lea, sau scripeții ori rulmenți, printre altele.

Bicicleta este construită dintr-un cadru, două roți, ghidon, o șa, lanț de transmisie, foi și pinioare, pedale. Modelul clasic folosit și azi a fost stabilit încă din anul 1890. De atunci designul sau funcționalitatea nu s-au schimbat extraordinar de mult.

Nu la fel au fost începuturile propulsiei umane, mai precis în anul 1817.

In acel an Karl Drais a creat drezina, un precursor al bicicletei de azi. El a numit-o “mașina de alergat”. A mai fost numită și velociped sau “calul dichisit”. De fapt, ultimul termen i se potrivește cel mai bine pentru că mașina de alergat a fost creată pentru a suplini lipsa cailor în Germania.
img-bic-06-karldrais (Small)

Extra:
http://www.karldrais.de/?lang=en
http://en.wikipedia.org/wiki/Karl_Drais
http://en.wikipedia.org/wiki/Dandy_horse

La vremea respectivă era foamete mare și mulți cai au fost sacrificați. Deplasarea cu ajutorul cailor devenise un lux așa că drezina sau mașina de alergat îi ajuta pe oameni să ajungă repede dintr-un punct în altul.

Drezina era compusă dintr-un cadru de lemn, două roți tot de lemn și un ghidon de lemn. Nu avea pedale sau frâne și au fost interzise pentru că deveniseră pericol public pe trotuare.
img-bic-07-Draisine_or_Laufmaschine,_around_1820._Archetype_of_the_Bicycle._Pic_01 (Small)
( sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Draisine_or_Laufmaschine,_around_1820._Archetype_of_the_Bicycle._Pic_01.jpg )

In 1863 fierarul Pierre Michaux a creat velocipedul sau “scuturătorul de oase”, pe cum a fost numit. Era un biciclu cu roți de aceeași mărime, dar creat integral din oțel. Inovatia erau pedalele atașate la roata din față. La o rotire a pedalelor roata din față făcea o tură.
img-bic-08-Velocipede_Michaux-1 (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Velocipede_Michaux-1.jpg )

Dat fiind că roțile erau din oțel îți poți da seama de ce velocipedul se numea scuturătorul de oase. Pe la vremea respectivă nu existau străzi din asfalt, ci din piatră cubică, astfel că moftul de a avea un biciclu venea cu un cost mare. Unele bicicle ale vremii aveau arcuri pentru șa și pentru furcă. Să nu uit: velociped înseamnă “picior rapid”.

Cum designul respectiv nu era atrăgător în 1870 s-a inventat velocipedul clasic cu roata din față enormă, dar care aducea câteva îmbunătățiri: cadrul era format din țevi, nu din bare de metal, apoi s-au folosit roți cu spițe iar acele roți erau înfășurate în cauciuc.

Roata din față avea riduri impregnate în cauciuc astfel că o plimbare cu velocipedul clasic era ceva mai plăcută. Acest aparat a fost primul care să poarte numele oficial de “biciclu”, dar avea și alte nume precum “ high wheeler” , roată mare, sau “penny farthing”, bănuț gologan, fiind făcută referire la dimensiunile celor două roți.
img-bic-09-Museo_della_Storia_del_Genoa-IMG_3348 (Small)
(sursa http://it.wikipedia.org/wiki/Velocipede )

Care era baiul cu velocipedul clasic, cu primul biciclu? Dat fiind că centrul de greutate era foarte sus se petreceau des accidente în care biciclistul cădea în cap.

Nu știu acum dacă expresia “căzut în cap” vine din acea perioadă, dar aș vrea să aflu.

Revenind la biciclete, era clar că velocipedul clasic nu putea răspunde nevoii de deplasare astfel că Harry John Lawson a inventat un biciclu, în 1879, care avea pedalele prinse de cadru și erau conectate la roata din spate printr-un lanț.

Aparatul acesta era primul care a primit numele de bicicletă sau bicyclette și era una dintre primele biciclete sigure, care nu genereau accidente ca modelele precedente. Dat fiind că și aceasta bicicletă avea roata din fată foarte mare bicicleta era numită “Crocodilul”. Nu a avut succes.
img-bic-10-6a00d83451c56869e200e54f4578b88833-640wi (Small)
(sursa http://www.epmagazine.org/storage/201/en-bicycles.aspx )

Prin 1885 John Kemp Starley a inventat bicicleta care avea roți egale ca mărime, pedale prinse de cadru și lanț prin care se transmitea mișcarea către roata din spate. Un mare pas înainte.
img-bic-11-Carnegie_Science_Center_1886_Rover_Safety_Bicycle (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carnegie_Science_Center_1886_Rover_Safety_Bicycle.JPG )
Următoarea invenție a revoluționat lumea bicicletelor și anume este vorba de folosirea cauciucurilor pneumatice în 1888 de către John Boyd Dunlop, cel care avea să creeze firma Dunlop care crea roți din cauciuc.

John Dunlop era un veterinar irlandez care a inventat bicicleta cu cauciuc pneumatic pentru a-i oferi fiului său bolnav călătorii mai plăcute.
img-bic-12-JohnnyDunlop (Small)
(sursa http://geared-facile.blogspot.ro/2012_07_01_archive.html )

Legat de cauciuc, bicicletele vechi, dar și automobilele, aveau cauciucuri albe pentru că aceasta este culoarea cauciucului natural. Pe la începutul anilor 1900 Binney & Smith au început să vândă substanța negru de fum către firma Goodrich Tire Company pentru a face cauciucuri mai durabile.

De pe atunci se știa că dacă se adaugă negru de fum în cauciuc, atunci se creează un cauciuc mai rezistent. De aceea nu avem prea multe roti de bicicletă albe azi.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/John_Boyd_Dunlop

Making Tires Black, Instead of the Natural White Color of Rubber, Produces a Much Stronger and Longer Lasting Tire


http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_black

Istoria bicicletei nu se termină aici. Anii 1880 au fost anii de boom a bicicletelor și tot mai mulți oameni, ba chiar și femeile le foloseau zilnic. S-a creat societatea Good Roads UK, adică Drumuri Bune, care cerea ca drumurile să fie practicabile de către bicicliști.

Dat fiind că străzile deveniseră practicabile pentru biciclete, acest lucru a pregătit terenul pentru automobilele ce au urmat după biciclete.

Extra:
http://www.roadswerenotbuiltforcars.com/

De atunci designul a rămas aproximativ la fel. Salturi înainte s-au mai făcut:
– în 1869, William Van Anden a inventat mecanismul cu clicheți, care îți permite să ții picioarele pe pedale când nu pedalezi. Datorită lui auzi păcănitul în butucul din spate atunci când nu pedalezi.

Biciclete fără clicheți
img-bic-13-J_20q6horN1Edc3Ts (Small)
(sursa http://mylove.ru/tapps/diary/bloomerism/ )
Inițial mecanismul era inclus în butucul din față. Până atunci trebuia să ridici picioarele de pe pedale și sa le pui pe suporți prinși de furcă, atlfel riscai să te lovești.

Bicicleta cu clicheți în față
601
(sursa http://amhistory.si.edu/onthemove/collection/object_269.html )
Mecanismul nu a fost acceptat pe scară largă mult timp și doar in 1924 compania franceză Le Cyclo l-a folosit în bicicletele sale.

Prin 1978 Shimano a inventat o variantă Imbunătățită a mecanismului cu clicheți, variantă folosită și azi la biciclete.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Freewheel#History
http://en.wikipedia.org/wiki/Freehub#History

exemplu mecanism clichet https://www.youtube.com/watch?v=piO8VH_LTig //

– în 1905 Paul de Vivie a inventat un schimbător de viteze cu două viteze iar tipul de schimbător folosit azi este schimbătorul cu paralelogram în pantă, inventat de Suntour în 1964 și aplicat azi de cei de la Shimano
paul-de-vivie
(sursa http://forum.tontonvelo.com/viewtopic.php?f=9&t=2753 )

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Derailleur_gears#History

3. Bicicleta azi

Azi bicicletele au aproximativ aceeași formă ca în trecut, dar există în multe variante de oraș, de călatorii, de munte șamd.

Materialele din care se fac bicicletele azi includ aluminiul, dar si fibra de carbon, titaniu ori bambusul. Accesoriile care poti fi adăugate sunt GPS, pedometru, alarmă, blocare la roată, semnalizare și aproape orice îți poți imagina.

Printre cele mai moderne biciclete de azi se numără Denny creată de firma Sizemore, din Seattle, SUA, care are o bară de blocaj prinsă de ghidon, lumini încorporate, schimbător automat de viteze și semnalizare cu led.
img-bic-15-04_SEA-DENNY (Small)
(sursa http://www.bicycleretailer.com/product-tech/2014/07/28/bike-design#.VP8zAPmUeSo )

Un alt tip de bicicletă este EVO, creată de Huge Design și asociații din San Francisco. Ea introduce conceptul de bicicletă ca platformă pe care poți atașa o mulțime de accesorii. EVO se află în clasa UUB, urban utility bike sau bicicletă utilitară urbană și are lăcașuri de prindere în față și spate de care poti prinde bagaje, sertare, platforme.
img-bic-16-EVO-Urban-Utility-Bike-by-PCH-Lime-Lab_dezeen_784_10 (Small)
(sursa http://www.dezeen.com/2014/07/30/evo-urban-utility-bike-clip-on-cycling-accessories/ )

Si ultimul tip de care voi pomeni este bibicleta SOLID, al firmei TI Cycles si cu design create de firma Industry din Portland, SUA. Bicicleta aceasta are o aplicație pe care o poți instala în smartphone, are un sistem GPS inclus în ea și îți indică direcția de mers prin vibrații în mănere. Nu mai trebuie să te uiti la fiecare instersecție la telefon, pe hartă, că bicicleta te anunță în ce direcție să mergi.
img-bic-17-opcvh1zla4tskplehzgv (Small)
(sursa http://gizmodo.com/5-bikes-designed-to-survive-the-big-cities-of-the-futur-1612003034 )

Extra:
http://www.sizemorebicycle.com/#/om-2014-denny/

SOLID SERIES 02


http://www.wired.com/2014/07/a-slick-new-bike-with-buzzing-handlebars-that-give-you-directions/

EVO Urban Utility Bike lets cyclists swap clip-on accessories


http://gizmodo.com/5-bikes-designed-to-survive-the-big-cities-of-the-futur-1612003034

Este clar că viitorul aparține bicicletelor deștepte, din materiale ultra-ușoare și care pot vorbi cu tine în orice moment.

Întrebarea săptămănii: despre găuri negre

Cam atât despre biciclete.

Acum să trecem la întrebarea săptămânii, care vine de la Aurel, din București: dacă înlocuim Soarele cu o gaură neargă, toate planetele vor cădea în ea?

Extra:

Joe Liske despre găuri negre și observarea galaxiilor cu ELT

Univers, găuri negre și călătorie în timp

Găurile negre: de la devoratoare de stele la creatoare de galaxii

Documentar: Găurile Negre, arhitecții Universului


http://tehnocultura.ro/2014/04/19/intreaga-viata-a-stelelor-intr-o-singura-imagine/

Da și nu. Depinde de masa găurii negre. Dacă am înlocui Soarele cu o gaură neagră de aceeași masă, atunci toate planetele ar rămâne pe orbită.

Găurile negre nu sunt asemeni aspiratoarelor care caută să înghită totul în cale. Ele trebuie văzute precum pânzele de păianjen: ele devorează tot ce se apropie prea mult de ele.

O gaură neagră cu masa Soarelui ar avea un diametru de numai 6 kilometri, față de 2 milioane de kilometri cât are Soarele în mod normal.

Diametru găurii negre astfel obținute este calculat conform ecuației razei Schwarzschild.

Raza Schwarzschild este raza unei sfere din care lumina nu ar mai putea evada, dacă ar fi să comprimăm un obiect în acea dimensiune. Dacă nici lumina nu poate evada, atunci avem o gaură neagră.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius

Această dimensiune depinde de masa obiectului, astfel că o gaură neagră de masa Soarelui ar avea 6 kilometri în diametru iar o una de masa planetei noastre ar avea un diametru de numai 18 mm.

Important de reținut că numai stelele care au cel puțin 10 mase solare pot deveni găuri negre iar dimensiunea lor minimă ar fi de cel puțin 30 de kilometri în diametru. Găuri negre mai mici nu au fost observate și nici nu pot fi create.

Un alt lucru de ținut minte este acela că în centrul fiecărei galaxii există găuri negre supermasive. Calea Lactee are o asemenea gaură neagră în centrul și se numește Sagitarius A*.

Sagitarius A* are masa a 4,3 milioane de sori de-ai noștri, dar există o gaură neagră cu masa a 17 miliarde de sori și cu diametrul de 11 de ori mai mare decât orbita planetei Neptun. Se află în galaxia NGC 1277 și ar trebui să fii la mai bine de 10 miliarde de kilometri distanță ca să fii în siguranță.

Cea mai mare gaură neagră descoperită vreodată este la 320 milioane de a.l. de noi, în galaxia NGC 4889, și are 21 de miliarde de mase solare.

Extra:
http://www.space.com/18668-biggest-black-hole-discovery.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Photon_sphere

Incă un lucru: în jurul fiecărei găuri negre este o zonă numită sfera de fotoni, zonă aflată la 1,5 raze Schwarzschild. Este zona în care atracția gravitațională este într-atât de mare încât lumina orbitează în jurul găurii negre.

Cu toate că o gaură neagră poate înghite tot ce îi pică în plasă, dacă pui o gaură neargă de masa Soarelui în centrul Sistemului Solar, atunci ne vedem de vieție noastre liniștit. Cu excepția faptului că nu am mai avea alumină și apoi nici plante, dar nu ar fi sfârșitul omenirii.

Aurel, îți mulțumesc pentru întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri despre biciclete si al ce trebuie să fim atenți când cumpărăm una..

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[interviu]

Stiri

1. S-a inventat un metal cu suprafață superhidrofobă


superhydrophobic metal

Laser-generated surface structures create extremely water-repellent metals


http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/117/3/10.1063/1.4905616

Bine te-am găsit la secțiunea de știri a acestei ediții.

Azi aflăm că cercetătorii de la Universitatea Rochester din NY, SUA au creat o suprafață metalică de pe care apa sare. In mod normal apa rămâne pe suprafața metalelor, dar există metode prin care poți adăuga suprafețe hidrofobe pe aceste metale.

O suprafața hidrofobă este una care respinge apa, pe cum este frunza de lotus, de exemplu. O suprafață superhidrofobă este una de pe care stropii de apă sar ca niște mingi ping-pong.

Pentru obținerea unor suprafețe hidrofobe natura a creat frunze cu microstructuri care nu permit umezirea lor. Pe aceeași direcție au mers și cercetătorii de la Universitatea Rochester care au folosit un laser puternic pentru a crea microtipare în suprafața acestuia ca să genereze efectul hidrofobic.
img-bic-s1-01-2013-12-19_chunlei_drops_042 (Small)
(sursa http://www.rochester.edu/newscenter/superhydrophobic-metals-85592/ )
In mod normal efectul superhidrofobic se obține folosind substanțe chimice, cum este Neverwet, un compus chimic cu nanoparticule care, odată aplicat, nu permite umezirea obiectelor. Cu Neverwet, de exemplu, hainele nu se vor păta de ulei sau sosuri de orice fel.

Chunlei Guo și Anatoliy Vorobyev de la Universitatea Rochester au creat această suprafață pentru a pune bazele unor noi instalații sanitare în care deșeurile nu se vor lipi de suprafețele canalelor. O asemenea suprafață nu permite lipirea de ea a oricărei substanțe care conține apă.

Extra:

Va mai dura un timp până când se va putea accelera procesul de creare a acestor suprafețe. Deocamdată durează aproape o oră pentru a crea câțiva centimetri pătrați cu ajutorul laserului.

2. Dinozaurii n-au dispărut din cauza asteroidului de acum 65 de milioane de ani


http://jgs.geoscienceworld.org/content/early/2015/01/19/jgs2014-082.full.pdf+html

In cea de-a doua știre aflăm că impactul cu asteroidul de acum 65 de milioane de ani nu a dus la generarea unui foc imens în pădurile de pe planeta noastră

Impactul asteroidului a fost denumit Impactul Cretacic-Paleogen și se presupune că a dus la extincția dinozaurilor prin faptul că toate plantele de pe planetă au luat foc.
img-bic-s2-01-Planetoid_crashing_into_primordial_Earth (Small)
(sursa http://de.wikipedia.org/wiki/Impakt )

Mai mulți cercetători de la Universitățile din Exeter și Edinburgh și Imperial College din Anglia au descoperit că, deși impactul a fost devastator, acesta nu a durat suficient de lung încât să aprindă plantele din zona Americii de Nord.

Impactul a avut loc în zona Americii Centrale, în Golful Mexic, și se presupune că nu a fost singura cauză a extincției.

Extra
http://www.exeter.ac.uk/news/featurednews/title_430274_en.html

Testele făcute de cercetători arată că în zona de impact plantele nu au luat foc și că doar la distanțe foarte mari de acel loc este posibil să fi apărut incendii răspândite.

Se pare că impactul a fost doar cireașa de pe tort, vina cea mai mare având-o erupțiile vulcanice din acea paerioadă.

3. Primul pancreas artificial folosit cu succes

http://www.sciencealert.com/a-4-year-old-diabetic-has-become-the-first-person-to-receive-an-artificial-pancreas

Să trecem acum la o veste ceva mai îmbucurătoare: un copil de patru ani din Australia este primul om care să folosească un pancreas artificial. Pancreasul este organul care creează insulina și reglează cantitatea de zahăr din sânge.

Atunci când nu mai funcționează cum trebuie oamenii trebuie să folosească injecții de insulină zilnic, un proces deloc plăcut.

Xavier Hames, din Perth, Australia suferă de diabet tip I și a primit un aparat care monitorizează constant nivelul de zahăr din sânge. Este util mai ales noaptea când poate descoperi lipsa zahărului cu 30 de minute înainte de a avea loc un atac hipoglicemic care poate duce la moarte.

In mod normal părinții trebuie să se trezească de 2-3 ori pe noapte ca să monitorizeze starea copilului, dar cu acest aparat ei pot fi informați la timp când sunt probleme. Deocamdată pompa care are rol de pancreas artificial este în afara corpului copilului și injectează insulină cu ajutorul unui tub prins sub piele.
img-bic-s3-01-6032610-3x2-940x627 (Small)
( sursa http://www.abc.net.au/news/2015-01-21/perth-boy-becomes-first-patient-fitted-with-artifical-pancreas/6032388 )
Din fericire în acest moment se creează și alte aparate care îi vor ajuta pe diabetici pe cum este un tatuaj temporar, care monitorizează nivelul de zahăr din sânge, sau un aparat controlat prin smartphone.

Viitorul ne va aduce mai multe metode de a lupta cu boala, indiferent de boala de care vorbim.

Cam atât pentru știrile de săptămâna aceasta.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts Stiinta

Tehnocultura TVS 008 – Bateria

Bateria, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 10 martie, orele 20:30:

Ce sunt bateriile? De unde provine termenul și cine l-a stabilit? Din ce sunt construite bateriile?

In episodul 8, Bateria, aflam istoria bateriei, ce este o celule electrochimica sau pila voltaica, modul de functionare și o scurtă istorie a interacțiunii omului cu electricitatea de-a lungul mileniilor.

Invitat special:
Conf. Univ. Perniu Dana
Faculttea Design de Produs și Mediu
Universitatea “Transilvania” Brașov

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe Itunes.

Realizator emisiune : Manuel Cheta, http://tehnocultura.ro
Editare video/grafica : Svetlana Copăcianu, TVS Brasov
Generic: Alex Luca, TVS Brasov

Sponsori:
Easyhost – http://ro.easyhost.com/gazduire-website

Parteneri:
Visual ID: Gabriel Cotovan, http://trupixl.com
Hair stylist: Monica Juncu
Consultant imagine: Dumitru D. Șușu

——————
Transcript
Fenomenul electricității s-a studiat intens încă de acum 400 de ani și nu a durat mult până să ne punem întrebarea: cum putem stoca energia aceasta? Volta a fost cel ce ne-a oferit bateria modernă, dar nu a fost singurul după cum vei afla puțin mai încolo.

Azi avem baterii de toate felurile, pentru telefoane, submarine, avioane, telecomenzi sau chiar pentru autoturisme electrice pe cum sunt Tesla, create în SUA. Tesla sunt preferatele mele în materie de autoturisme electrice.
img-bat-01-Tesla_Model_S_Indoors (Small)
(sursa http://simple.wikipedia.org/wiki/Tesla_Motors )
Generarea și stocarea energiei electrice a fost dintotdeauna un lucru dificil și a fost nevoie de o serie de minți geniale pentru a face salturile tehnologice.

Un asemenea salt tehnologic au fost taxiurile cu baterii electrice ale lui Walter Bersey. Acestea circulau prin Londra anului 1897 și se numeau taxiurile Bersey. Erau automobile electrice de 2 tone ce duceau londonezii de colo-colo cu viteze de până la 20 de km/h.

Ele aveau o autonomie de 50 km iar bateriile se puteau înlocui ușor în 2-3 minute.
img-bat-02-Bersey1-624x489 (Small)
(sursa http://blog.sciencemuseum.org.uk/insight/2012/07/09/the-surprisingly-old-story-of-londons-first-ever-electric-taxi/ )
Încă de prin anii 1830 s-a lucrat la automobile electrice iar taxiurile Bersey au fost primul model de succes care a folosit baterii. Existau 75 de asemenea taxiuri însă firma a dat faliment n 1899 datorită lipsei de interes a londonezilor.

Rămâi cu mine ca să aflăm câte ceva despre istoria electricității și bateriilor electrice.

Extra:

Automobile electrice în 1897: fă cunoștință cu taxiurile electrice Bersey, din Londra


The Electric Car Is A Much Older Idea Than You May Think


http://www.smithsonianmag.com/smart-news/london-had-all-electric-taxis-in-1897-230098/?no-ist

2. Istorie

Prima întâlnire a oamenilor cu electricitatea a fost consemnată de Thales din Milet, prin anii 600 îen când a observat că magnetita atrage metale și cănd a văzut că același lucru îl face chihlimbarul când este frecat.

img-bat-03-Illustrerad_Verldshistoria_band_I_Ill_107 (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Thales )
Chihlimbarul este o rășină fosilizată care se poate electriza prin frecarea cu lână. De fapt, denumirea de electron provine tocmai de la numele grecesc pentru chihlimbar, adică elektron (lb. greacă ἤλεκτρον ).

Electrizarea unui obiect prin contact sau prin frecare se numește efect triboelectric iar Thales a fost printre primii care și-a dat seama de existența acestuia

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Thales#Beliefs_in_divinity – amber test, elektron in greek
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatics#Triboelectric_series – amber, electra, Tales of Miletus

Electricitatea a rămas, în mare, un joc intelectual până în 1600, când William Gilbert a început studiul riguros al electrostaticii și a creat termenul latin electricus, adică “asemeni chihlimbarului” pentru a defini efectul atracției dintre obiecte atunci când sunt frecate.
img-bat-04-William_Gilbert_45626i (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:William_Gilbert_45626i.jpg )
Acest lucru se întâmpla în anul în care Mihai Viteazul a unit, pentru prima oară, Tara Românească, Transilvania și Moldova. Putem spune că unirea a fost electrizantă.

La ceva timp, prin 1646, Thomas Browne a creat termenii “electric” și “electricitate” în lucrarea Pseudodoxia Epidemica. De la acea dată filosofii naturaliști, pe cum erau numiți oamenii de știință pe atunci, înțelegeau că electricitatea este un fenomen care poate fi studiat și categorisit și că nu este vreo forță mistică..
img-bat-05-91iUY+I1AiL (Small)
(sursa http://www.amazon.com/Pseudodoxia-Epidemica-Enquiries-Received-Tenentes/dp/B000TSGO9E )

Extra:

Who Discovered Electricity?


http://en.wikipedia.org/wiki/Electricity#History
http://ro.wikipedia.org/wiki/Mihai_Viteazul#Unirea_de_la_1600
http://en.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert_(astronomer) – coined the term electricus, like amber, 1600
http://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Browne – 1646,t Browne coined electricity based on electricus

La mai bine de 100 de ani, prin 1752, Benjamin Franklin a făcut celebrul experiment cu zmeul cu care a reușit să capteze curent electric înainte de începerea furtunii. Astfel el a putut demonstra că fulgerul este curent electric.
img-bat-06-Benjamin_Franklin_1767 (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin )
El a realizat experimentul fiind la o distanță apreciabilă de zmeu și a văzut scânteile când curentul trecea de la zmeu, la cheia atașată de zmeu și apoi în borcanele Leyden, condensatoare primitive.

După ce a făcut aceste experimente el a inventat paratrăznetul. Tot Benjamin Franklin este cel ce a folosit termenul de baterie în contextul captării energiei electrice. El făcea experimente cu condensatoare când s-a gândit să folosească termenul militar de baterie, adică o grupă de tunuri care lucreză la unison sau baterie de tunuri. Mai multe asemenea condensatoare formau o baterie.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Kite_experiment
http://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin#Electricity
http://en.wikipedia.org/wiki/Electricity#History

Azi termenul de baterie este folosit pentru a defini pila voltaică, celula galvanică sau celula electrochimică. Cum s-a ajuns aici?

Ei bine, în 1780 Luigi Galvani făcea experimente pe broaște când a văzut că picioarele lor mișcă atunci când le atinge cu un cui de fier. Picioarele erau prinse cu o clemă din alamă, aliaj din cupru și zinc.

Galvani a crezut că a descoperit electricitatea animală, dar Alessandro Volta, amic de-al lui, a demonstrat faptul că electricitatea nu este generată de picior, ci de alăturarea celor două metale: alama și fierul.

In anul 1800 Alessandro Volta, pe numele lui complet Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, a inventat pila voltaică, prima baterie în adevăratul sens al cuvântului.
img-bat-07-Volta_A (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta )
Pila voltaică era formată dintr-o pereche de discuri de zinc și cupru între care era pus un disc de carton îmbibat în apă sărată.

img-bat-08-Pila_di_Volta_01 (Small)
(sursa http://it.wikipedia.org/wiki/Pila_di_Volta )

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta#Volta_and_Galvani
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_battery

Asemenea pilă voltaică poate fi creată și acasă la tine folosind monede de 50 de bani pentru că au 80% cupru și monede de 1 ban pentru că au alamă, aliaj de cupru și zinc. Intre ele pot fi puse bucăți de carton îmbibate în oțet. Poți crea alte tipuri de pile voltaice folosind cartofi sau chiar lămâi.

Voi publica pe tehnocultura.ro linkuri către filme explicative pentru a face aceste experimente acasă.

Extra:
video – https://www.youtube.com/watch?v=MMmtiqyF8Lc baterie oțet
video – https://www.youtube.com/watch?v=rIdPfDHeROI baterie monede
video – https://www.youtube.com/watch?v=D23JH30ZMK0 – baterie lămâie
http://romaniancoins.org/ro1ban2005.html
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_battery
http://en.wikipedia.org/wiki/Dry_cell

Bateriile lui Volta era o demonstrație a principiului că poți stoca energie electrică, dar erau ineficiente și se scurtcircuitau repede. In plus, se descărcau repede și eliminau hidrogen, ceea ce bloca activitatea bateriei.

Prima baterie practică a fost celula Daniell, creată în 1836, și a rezolvat problema eliminării de hidrogen. Aceasta era creată dintr-un vas de lut în care era pus acid sulfuric cu o bară de zinc, anodul sau partea negativă, în centrul acestuia.
img-bat-09-Daniel_cell (Small)
Schema de principiu:
img-bat-10-Daniell (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Daniell.png )
Acel vas de lut era pus într-un vas mai mare din cupru, catodul sau partea pozitivă, în care se afla sulfat de cupru. Vasul de lut era folosit pentru a bloca amestecul dintre acid sulfuric și sulfat de cupru, dar permitea trecerea ionilor prin aceasta.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_battery#Daniell_cell

Din păcate celula Daniell, odată ce se descărca nu mai putea fi folosită fără a înlocui elementele.

Prin anul 1859 Gaston Plante a inventat bateria reîncărcabilă cu acid și plumb, model de baterie care este folosit și azi la autoturisme. Era prima baterie care se putea reîncărca atunci când treceai un curent de sens opus prin ea.

img-bat-11-Photo-CarBattery (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Lead%E2%80%93acid_battery )
In 1888 Carl Gassner a inventat prima baterie ce folosea celule uscate. Până atunci se foloseau baterii în care electrolitul era o substanță lichidă. In bateria lui Gassner, numită celulă uscată sau bateria zinc-carbon, electrolitul era format dintr-o sare, clorură de amoniu, amestecată cu puțină apă, devenind astfel o pastă.
img-bat-12-Zincbattery_(1) (Small)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc%E2%80%93carbon_battery )
In sfârșit oamenii puteau folosi bateriile în orice poziție doreau. Cele de dinaintea lui Gassner foloseau un lichid toxic și erau puse, de obicei, în borcane de sticlă. Se lucra destul de greu cu ele, deși au fost folosite cu succes la rețelele de telegraf.

Odată cu invenția bateriilor uscate manevrarea lor nu mai era o problemă și asemenea baterii se fabrică și azi.

Un pas important a fost făcut odată cu inventarea bateriilor alcaline în anii 60 și apoi a bateriilor litiu-ion în 1991. Prin 1992 se inventau bateriile alcaline reîncărcabile iar bateriile litiu-polimer au văzut lumina zilei în 1999.
alcaline

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Varta_Industrial_Alkaline_AA_batteries.JPG )
Bateriile zinc-carbon ocupă 18% din procentul de vânzări de baterii din Europa, cele alcaline 47% . Bateriile li-ion vor ajune la vânzări globale de 33 de miliarde de dolari în 2019, cu o creștere de 14%/ an.

Azi cele mai utilizate sunt bateriile alcaline pentru telecomenzi sau camere foto, apoi li-ion pentru computere, telefoane, mașini electrice iar bateriile cu plumb și acid pentru pornirea electromotorului la autoturisme.

Extra:
http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

For Lithium Ion Batteries, Growth Is a Game Changer


http://www.businesswire.com/news/home/20140414005535/en/Research-Markets-Global-Lithium-Ion-Battery-Market#.VLgDBjGUePN

3. Ce este bateria? Cum funcționează?

Bateria este formată din una sau mai multe celule electrochimice, dispozitive în care energia chimică este transformată în energie electrică. Prin energie electrică ne referim aici la obținerea unor electroni în mișcare, curent electric.

La bază bateria este o metodă de a stoca energie electrică și de a o folosi la nevoie. Bateriile moderne reîncărcabile au următoarele caracteristici:
– generează un curent electric constant până la descărcare
– se pot reîncărca de sute sau de mii de ori
– se pot folosi în siguranță, dacă se respectă câteva reguli de bun simț

O baterie sau celulă electrochimică este formată din câteva elemente principale:
– electrozi:
– pozitiv, numit catod, cel care primește electroni și în care are loc reacția chimică de reducere
– negativ, numit anod, cel care cedează electroni și în care are loc reacția chimică de oxidare
– electrolit: substanța în care sunt puși electrozii. Electrolitul nu permite contactul direct dintre cei doi electrozi

Elementele componente și substanțele din care sunt compuse variază foarte mult de la baterie la baterie.

Bateriile pot fi considerate:
– umede, dacă folosesc un electrolit lichid, precum celula Daniell sau bateria cu Plumb-acid
– uscate, dacă folosesc o pastă în loc de electrolit lichid, precum sunt celulele alcaline de azi sau bateriile Li-ion

Bateriile mai pot fi clasificate în funcție de modul lor de folosire:
– baterii primare, dacă se pot folosi doar o singură dată și apoi trebuie aurncate. Este vorba aici de baterii în care componentele se consumă, precum sunt o bateriile alcaline
– baterii secundare sau reîncărcabile, dacă se pot reîncărca.

Bateriile mai pot fi clasificate după dimensiuni (AAA, AA, C, D), după densitatea de energie (wați/kg), după capacitate (Ah, amperi-oră), după numărul de reîncărcări. Dacă o baterie de smartphone are o capacitate de 2100 mAh, acest lucru înseamnă că poate oferi un curent de 210 mA timp de 10 ore sau 2 A timp de 2 ore.

Alte clasificări iau în calcul temperatura de depozitare, auto-descărcarea, efectul de memorie toxicitate, rezistența mecanică. Efectul de memorie sau, altfel numit, efectul bateriilor leneșe, se referă la faptul că anumite baterii pe bază de nichel, dacă nu sunt descărcate complet si sunt reîncărcate, atunci ele nu vor mai funcționă la capacitatea normală. Bateriile Li-ion nu au această problemă.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_effect
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_battery_sizes
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_battery_types
http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_battery_types

Bateriile reîncărcabile de tipul celor de la laptopuri sau telefoane folosesc curentul electric primit de la încărcător pentru a crea reacția chimică inversă și pentru a aduce electronii înapoi la anod.

Ce se petrece într-o asemenea baterie? Atunci când avem ca electrozi zinc și cupru și îi punem într-o soluție de acid sulfuric nu se întâmplă nimic. Dacă, însă, unim electrozii cu un fir vedem că electronii pleacă de la electrodul din zinc, numit și anod sau negativ, și se duc înspre electrodul cu cupru, numit catod sau pozitiv.

Anodul cedează electroni care merg prin fir și ajung la catod, care primește electroni. In acest fel se creează un curent electric. In același timp are loc o deplasare a ionilor de zinc către cupru.
O celulă Daniell putea genera o tensiune de 1 volt.

La bază toate bateriile funcționează la fel chiar dacă este vorba de baterii zinc-carbon, alcaline, li-ion, NiCd, Ni-metal-hidrid sau plumb-acid. Cele alcaline sunt bateriile care au ca electrolit o soluție alcalină, adică pe bază de potasiu, sodiu ori alte elemente alcaline.

Cui vrea să afle mai multe despre baterii îi recomand două website-uri de excepție:
batteryuniversity.com
ocw.mit.edu – open course ware, de la MIT

Pentru cei ce vor să știe, autoturismele de tipul Tesla folosesc multe baterii Li-ion la un loc. Cu asemenea baterie se poate ajunge la o autonomie de 350 de km. Bateriile Li-ion se pot reîncărca de 500 – 1000 de ori.

Extra:
http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries
http://ocw.mit.edu/high-school/physics/demonstrations-on-video/electric-circuits/batteries/
https://www.youtube.com/watch?v=vSzmbFf4Pyo&feature=youtu.be – car battery
http://ocw.mit.edu/courses/chemical-engineering/10-626-electrochemical-energy-systems-spring-2011/index.htm
https://www.youtube.com/watch?v=F6A9PBqTLvc – li-po explained
https://www.youtube.com/watch?v=12F8IlrKR40 – li-ion explained
https://www.khanacademy.org/partner-content/mit-k12/mit-k12-physics/v/the-invention-of-the-battery

Bateriile sunt într-o continuă transformare. In 2013 s-au obtinut baterii litiu-fier-fosfat LiFePO4 care se încărcau și descărcau în 10 – 20 de secunde. Prin comparație o baterie Li-ion normală se încarcă în 2-4 ore.

Bateriile TFB, thin film battery, sau baterii cu film subțire sunt un model experimental care s-ar putea reîncărca de 40 000 de ori iar bateriile Li-ion cu nanofire de siliciu, inventate de cei de la Universitatea Stanford, ar putea mări capacitatea de stocare de 10 ori.

Viitorul ne va aduce și baterii ultra-subțiri care se vor reîncărca singure prin expunerea la lumină. Cei de la compania Konarka, creatorii acestor baterii, spun că o singură celulă are mai puțin de un milimetru grosime, generează 0.6 volți și cântărește mai puțin de 2 grame.

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_(electricity)#Fast-charging.2C_large_and_light_batteries
http://en.wikipedia.org/wiki/Rechargeable_battery#Experimental_types
http://en.wikipedia.org/wiki/Thin_film_rechargeable_lithium_battery
http://en.wikipedia.org/wiki/Nanowire_battery
http://www.technologyreview.com/news/407636/flexible-batteries-that-never-need-to-be-recharged/

Dat fiind că trendul către miniaturizarea bateriilor și componentelor electronice nu se va opri vom vedea curând telefoane flexibile care folosesc acest tip de baterii.

Câteva lucruri importante mai rămân de zis:
1. bateriile nu se aruncă la gunoi pentru că ele pot conține mercur, cadmiu, plumb, acizi care pot fi dăunători mediului. Bateriile se duc la magazine ca Lidl sau Kaufland pe unde am văzut că au containere speciale
2. niciodată nu trebuie scurt-circuitate bateriile. Scurt-circuitarea se face unind capetele negative și pozitive cu un simplu fir, fără a avea un bec conectat. Acest lucru va duce la supraîncălzirea bateriei și, eventual, la explozia ei. Bateria se va strica în acest fel. Dacă scurt-circuitezi bateria de mașină, atunci aceasta va lua foc și va exploda. Firele cu care faci scurt-circuitarea se vor topi.
3. citește cu grijă manualul de utilizare și reîncarcă bateria după instrucțiuni
4. nu vorbi la telefon în timp ce acesta se încarcă
5. nu rupe sau deforma orice fel de baterie.
6. ingestia bateriilor mici poate duce la moarte
7. folosește bateria potrivită pentru aparatul pe care îl folosești. Citește manualul.

Question

Cam atât despre baterii, deocamdată. Acum să trecem la întrebarea sâptămânii care vine de la Matei, din Târgu-Mureș si zice așa: de ce nu poate trece mâna mea prin perete? Undele de lumină se pot intercala, de ce nu se poate la fel și pentru materie?

Lumina este undă electromagnetică și, ca orice undă, poate trece prin alte unde sau chiar se poate combina cu alte unde.

In cazul materiei nu este la fel de simplu. Avem cazul gazelor și lichidelor care se pot amesteca. Este un mod de a spune că trec unele prin altele. In situația solidelor, precum este mâna ta, întrebarea ta se poate pune și în alt mod: de ce nu poate trece un atom prin alt atom?

Mâna ta este formată din atomi care sunt foarte apropiați unii de alții forțele intermoleculare nu permit mâinii să se descompună iar, la contactul cu peretele, au loc forțe de atracție și de respingere dintre atomii din mâna ta și cei din perete.

Forțele de respingere câștigă și astfel tu nu poți trece cu mâna prin perete. La întrebarea “poate trece atom prin atom” răspunsul este: nu. Datorită faptului că întregul spațiu din atom este umplut de câmp electrostatic prin care electronii sunt atrași de protonii din nucleu, nici o particulă cu sarcină electrică nu poate trece prin atom fără să interactioneze cu electronii de pe ultimul strat.

Spațiul mare pe care ni-l imaginăm între electroni și nucleul atomului este, de fapt, plin cu linii de câmp. Nu este gol. Singurele particule care pot trece printr-un atom sunt neutrinii care au masă foarte mică, de 1,5 milioane de ori mai mică decât electronii, și nu au sarcină electrică.

Ca și curiozitate, pentru a reuși să treci un atom prin altul tu fie ai nevoie de temperaturi de milioane de grade celsius, specific reacției de fuziune din Soare, fie ai nevoie de forța unei stele neutronice în care atomii sunt zdrobiți până când neutronii sunt înghesuiți unii în alții.

Așadar, Matei, iată de ce nu poți trece prin perete. Mulțumesc pentru întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri secrete despre baterii de la cineva foarte priceput în ceea ce privește chimia.

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[interviu]

Știri

1. Celulele folosesc tentacule rotative pentru a simți mediul înconjurător

Extra

Cells use rotating arms to feel their way around, like a person in the dark


http://en.wikipedia.org/wiki/Filopodia

http://www.pnas.org/content/112/1/136

Cercetătorii de la Universitatea din Copenhaga au descoperit că celulele reușesc să simtă mediul înconjurător cu ajutorul unor tentacule roative.

Acele tentacule se numesc filopode și au fost filmate cu ajutorul unor camere speciale. Filopodele au capacitatea de a se extinde și de a se contracta, dar ceea ce le-a atras atentia cercetătorilor este tocmai faptul că filopodele se pot roti.

img-bat-s1-01-Filopodia1-640x615 (Small)
(sursa http://www.extremetech.com/extreme/196272-cells-use-rotating-arms-to-feel-their-way-around-like-a-person-in-the-dark )
Mecanisme naturale care se rotesc nu sunt foarte cunoscute, dar există. Se consideră că și neuronii, atunci când încearcă să facă legaturi noi, se pot roti până la un anumit grad.

Natascha Leijnse și echipa sa de la Institulul Bohr și Universitatea din Copenhaga au demonstrat că proteina F-actină este responsabilă pentru extinderea și rotirea filopodelor. Mai precis, filopodele se contractă când sunt rotite într-un sens și se extind când sunt rotite în sens opus.

In acest fel celulele pot simți ceea ce este în mediul înconjurător asemenea unui om orb care întinde mâinile peste tot în jur pentru a-și da seama unde este.

Filopodele ajută și la captarea unor proteine, la deplasare și la interacțiunea celulă-celulă. Celulele macroface, de exemplu, un tip de celule albe din sistemul nostru imunitar, folosesc filopodele pentru a prinde bacterii sau virusuri. Apoi le împinge în interiorul celulei unde sunt consumate.

Cercetările celor de la Universitatea din Copenhaga ne-au arătat că mișcările rotative se întâlnesc mult mai des în natură decât am fi crezut.

2. Am putea descoperi alte două planete dincolo de Pluto

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2015/01/there-could-be-at-least-two-unknown-planets-hidden-well-beyond-pluto.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Kozai_mechanism
http://en.wikipedia.org/wiki/Oort_cloud

Acum să mergem ceva mai departe, ba chiar dincolo de Pluto. Carlos de la Fuente Marcos, de la Universitatea Complutense din Madrid spune că obiectele transneptuniene, adică planetele pitice și asteroizii de după orbita planetei Neptun, au un comportament ciudat.

img-bat-s2-01-TheTransneptunians_73AU.svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Trans-Neptunian_object )
Prin comportament ciudat se referă la faptul că trebuie să existe un corp dincolo de orbita lui Neptun care ar putea influența orbitele acestora.

Influența gravitațională a unui corp mare din exteriorul orbitei asupra unui alt corp mai mic se numește mecanismul Kozai. Mecanismul Kozai nu este altceva decât alterarea orbitei unei planete de o altă planetă care se află la distanțe mai mari.

Pluto și Neptun au fost descoperite în urma unei concluzii similare când astronomii au văzut că Uranus nu are orbita prezisă de calcule. Acest lucru i-a determinat să concluzioneze faptul că există și alte planete.

Calculele făcute de cei de la Universitatea Complutense din Madrid și Universitatea Cambridge din Anglia spun că ar trebui să mai existe două planete situate undeva pe la 150 de unități astronomice de Soare.

O unitate astronomică este egală cu distanța Pamânt – Soare, adică aproximativ 150 milioane de kilometri. Pluto, de exemplu, se află la 45 de ua față de Soare.

Presupusele planete ar trebui să fie la o distanță de trei ori mai mare ca Pluto, dar ar putea avea orbite puternic înclinate față de ecuatorul Soarelui, motiv pentru care nu au fost descoperite până acum.
Pluto, obiect transneptunian

img-bat-s2-02-pluto (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pluto.jpg )
Descoperirea recentă a unui disc proto-planetar la mai bine de 100 de ua față de steaua HL Tauri îi determină pe astronomi să creadă faptul că planetele se pot forma și mult mai departe de Soare decât s-a crezut până de curând.

Una dintre ipoteze spune că ar putea exista o planetă înghețată, un Super-Pamânt de 10 ori mai mare decât planeta noastrâ în Norul Ooort.

Norul Oort este o zonă din jurul Soarelui situată la 50 000 de ua și care este plină de asteroizi si nuclee de comete.

Abia aștept să văd ce vom descoperi în anii de urmează. Intr-o zi știm că avem un sistem solar cu 8 planete și apoi ne trezim într-un sistem solar cu 10 planete.

3. Studii științifice îndoielnice sau de-a dreptul mincinoase? Avem soluția!

Cât de des nu ai auzit de studii științifice care spun că tocmai au confirmat existența “sufletului” ori că meditația poate afecta celulele la nivel de ADN? Asemenea studii par a fi științifice, dar lipsește rigoarea și metoda științifică din ele.

Cu alte cuvinte sunt îndoielnice sau chiar false. Se folosesc de știință pentru a promova diferite idei fantasmagorice. Ele sunt numite studii pseudoștiințifice.

Dacă vine cineva și îți spune că a citit un lucru îndoielnic, atunci ai două opțiuni:
1. verifici dacă studiul a fost publicat în vreun jurnal cu acces deschis care acceptă orice fel de minciună drept studiu
2. vezi dacă nu cumva lucrarea respectivă a fost retrasă între timp pe motiv că s-au folosit date eronate sau concluziile nu sunt fondate.

In primul caz ești ajutat de către Lista lui Bell a publicațiilor îndoielnice prezentă la această adresă web: scholarlyoa.com

Lista: http://scholarlyoa.com/2015/01/02/bealls-list-of-predatory-publishers-2015/

In al doilea caz, poți verifica lucrările retrase cu ajutorul RetractionWatch.com, un site care urmărește asemenea fenomene din lumea științei.

Cam atât pentru știrile de săptămâna aceasta.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts Stiinta Tehnologie YouTube

Tehnocultura TVS 007 – Laserul

Laserul, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 24 februarie, orele 20:30.

Cât de des nu te-ai gândit să îți faci o sabie laser ca în Star Wars? Sau să îți cumperi de undeva un pistol laser? Se pot face asemenea dispozitive azi?

Episodul 7 Laserul explică functionarea laserului, din ce este compus, face un sumar extrem de scurt al istoriei laserului și intră în știința din spatele laserului.

Invitat special:
Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============

1. Intro

Sunt Manuel Cheța, de la Tehnocultura.ro, și te invit să explorăm lumea laserului. Nu cred că există om care să nu fi auzit de puterea laserului sau măcar să nu fi vazut săbiile laser din Star Wars. Sau pistoalele cu laser, atât de des văzute în filmele SF.

Azi fiecare om poate avea acasă un laser de buzunar cu care poate fi reperat de la kilometri distanță. Costă numai câteva zeci de lei. Avem și lasere foarte puternice la noi, lasere care costă pe la 2000 de lei, dar ele sunt folosite de către entuziaști. Cu ele poți aprinde focul liniștit.
img-las-01-LASER (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Laser )
Laserul este folosit azi pentru a afla cu cât se îndepartează Luna față de Pământ sau pentru a afla viteza obiectelor. Mai este folosit pentru a răci gazele foarte aproape de 0 Kelvin, dar și în cadrul ceasurilor atomice. Cu sistemul LIDAR, un radar, dar cu laser, poți face cartografiere foarte ușor iar laserul din cititorul de coduri de bare te scapă de statul la rând cu orele.

Laserul mai este folosit la proiecții 3D, la operații pe ochi numite lasik, la transmiterea informației prin fibrele optice, în astronomie în cadrul adaptive optics, tăiere cu laser, litografie, metodă prin care creezi procesoare de calculatoare, la citirea și scrierea CD-urilor, la calculul rezonanței unor materiale, în mecanica cuantică sau pentru jocuri cu laser tags.

Să nu uit de aplicațiile militare și de cele în domeniul cercetării, unde laseri foarte puternici pot genera temperaturi de milioane de grade Celsius.

Mulți iubesc laserul și mulți visează la o sabie laser, dar puțini știu ce este și cum funcționează. După episodul de azi îți vei răspunde singur la multe întrebări legate de laseri.
img-las-02-sabie-laser (Small)
(sursa http://braindamaged.fr/2014/03/01/star-wars-bientot-des-sabres-laser/ )

2. Ce este LASER?

LASER este un acronim pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un dispozitiv laser nu este altceva decât un aparat care amplifică lumina prin intermediul unui proces numit emisie stimulată de radiație.

Unele dintre primele caracteristici pe care le vei observa la un laser sunt puterea acestuia, că poate ajunge departe și că este subțire. Un laser diferă extrem de mult de un bec simplu. Singura similaritate dintre laser și becuri este faptul că ambele generează lumină.

Extra:
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser

Laserul are trei caracteristici unice:
– monocromaticitate – laserii folosesc lumină doar dintr-o anumită lungime de undă (verde, roșu, albastru)
– direcționalitate – fașciculul poate fi concentrat într-un punct mic și are divergență mică
– intensitate – adică un laser poate arde sau tăia materiale
img-las-03-Lasers (Small)
Pentru a obține caracteristicile acestea lumina generată de laser trebuie să respecte condițiile următoare:
– toți fotonii să aibă doar o anumită lungime de undă
– fotonii trebuie să aibă aceeași direcție, polarizare și fază
– în fașcicol trebuie să încapă un număr extrem de mare de fotoni

În acest fel ai o mulțime de fotoni identici care merg în aceeași direcție. Intensitatea unui laser se poate calcula în funcție de numărul de fotoni pe o anumită suprafață.

Dat fiind că lumina laserului este lumină amplificată, trebuie să explic puțin termenul de polarizare și fază. Lumina este o undă electromagnetică și, ca orice undă, are o direcție de propagare, un mod de propagare, locuri de intensitate minimă, numite noduri, și locuri de intensitate maximă, numite ventre.

Direcția de propagare poate fi înțeleasă ca direcția în care se duce lumina.

img-las-04-phys6_1f_1 (Small)
(sursa http://www.met.reading.ac.uk/pplato2/h-flap/phys6_1.html )
Polarizarea este orientarea în care se propagă lumina, care poate fi perpendiculară pe direcția de deplasare sau la 90 de grade. Îți poți imagina polarizarea ca fiind modul în care apa unui lac unduiește.

img-las-05-polarizare-liniara (Small)
( sursa https://www.youtube.com/watch?v=Fu-aYnRkUgg )

Dacă unduiește după cum știm noi, în sus și în jos, atunci avem polarizare verticală. Dacă apa unui lac ar putea undui în stânga-dreapta, atunci am avea de-a face cu polarizare orizontală.

Este important ca în laser polarizarea să fie în aceeași direcție, pentru că, altfel, lumina nu ar mai avea efectul de amplificare. Fiind polarizați în același fel fotonii se pot interfera în mod constructiv și se mărește intensitatea. Ca atunci când două valuri se întâlnesc și rezultă un val mai mare.

Apoi discutăm de fază. Fiecare undă are o fază sau punct de pornire a valului. Dacă doi fotoni au aceeași fază, adică punctele de maxim și minim sunt aceleași la ambii, atunci ei se pot suprapune și se pot amplifica reciproc, exact ca în cazul interferenței constructive.

Și iată cum folosești cunoștințele de fizică pentru a controla lumina într-un mod nemaivăzut. Cele discutate mai înainte ne dau indicii despre aspectul de amplificare al luminii din cadrul definiției amplificarea luminii prin stimularea emisiei de radiație. Radiație este înțeleasă aici ca lumină.

Termenul de LASER a fost pomenit prima dată în 1959 de către studentul Gordon Gould în articolul “The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Gordon Gould, pe atunci doctorand la Universitatea Columbia și Schawlow și Townes, cercetători la Bell Labs, au inventat independent laserul și au ajuns să petreacă 28 de ani prin procese datorită revendicărilor brevetului pentru laser.

Townes și Gordon, 1955
img-las-06-townes_charles_c10_big (Small)
(sursa http://www.accastampato.it/2011/02/tuttaltro-che-un-perdente/ )

Dar cum vine partea cu stimularea emisiei? Aici trebuie să pomenim primul laser construit vreodată, în data de 16 mai 1960, de către Theodore H. Maiman de Laboratorul de Cercetări Hughes din Malibu, California. Și mai trebuie să aducem aminte de un alt lucru: electronii din atomi pot absorbi și ceda fotoni în anumite condiții.

Theodore Maiman, știind proprietatea aceasta interesantă a electronilor, a creat un laser solid folosindu-se de un cristal de rubin. Rubinul este un oxid de aluminiu care are impurități de crom. Ei bine, fără acele impurități de crom nu ar fi posibilă amplificarea luminii.

img-las-07-NMAH_DC_-_IMG_8773 (Small)
( sursa http://pt.wikipedia.org/wiki/Theodore_Harold_Maiman )

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Ruby

Laserul respectiv era compus din:
– cristalul de rubin – numit și mediul activ
– două oglinzi puse la capetele cristalului de rubin – cristalul era șlefuit în forma unui cilindru iar una dintre oglinzi nu era 100% opacă. Acesta permitea ieșirea unei mici cantități de lumină. La fel, oglinzile erau înclinate la 2 nm, astfel că fotonii care nu erau aliniați cu axul cilindrului de rubin ieșeau din acesta
– mecanism de pompare a luminii în cristalul de rubin

Extra:

Ce se petrece într-un astfel de laser?

Mecanismul de pompare a luminii, care este o lampă asemănătoare tuburilor de neon, trimite lumină către cristalul de rubin. Fotonii de la acea lampă întră în cristal și se ciocnesc de atomii de crom.

Trebuie precizat faptul că rubinul nu are alt rol decât de material de suport. Electronii din atomii de crom fac munca grea în amplificarea luminii.

Așadar, atunci când fotonii de la respectiva lampă intră în cristal ei se lovesc de atomii de crom și sunt absobiți de electronii acestora. Singurii electroni care pot absorbi lumina sunt cei de pe ultimul strat.

Atunci când electronii absorb lumina se petrece un lucru interesant: electronii respectivi urcă pe un nivel de energie mai înalt în cadrul orbitei pe care sunt. Ei nu stau mult acolo, așa că după scurt timp, de miliardimi de secundă, ei revin pe nivelul de energie de bază și eliberează un foton de lungime de undă egală cu cel pe care l-a absorbit.

img-las-08-2000px-Stimulated_Emission.svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Stimulated_emission )
Laserul nu ar exista dacă nu am avea cel puțin trei asemenea nivele de energie în cadrul orbitei pe care se află. În cazul atomilor de crom, avem un nivel de energie de bază la care se află toti electronii iar ei pot fi ridicați pe nivele de energie mari sau intermediare.

Atunci când fotonii proveniți de la pompa de lumină sunt suficient de puternici ei pot ridica electronii pe nivelurile mari de energie. Atomii respectivi se vor numi, astfel, atomi în stare de excitație.

Electronii vor trece, după un timp, pe nivelurile intermediare de energie fără a emite fotoni. Dacă vor trece de la nivelul intermediar la cel de bază, atunci ei vor emite fotoni.

Când fac acest lucru fără ajutor din afară avem de-a face cu emisie spontană de fotoni. Emisia spontană poate fi văzută în cazul fluorescenței.

Fluorescența este procesul prin care o substanță luminează atunci când îndrepți o sursă de ultraviolete.

Extra:
fosforescența este procesul prin care o substanță lăsată la întuneric eliberează fotonii acumulați în timp ce a fost ținută la lumină.

În cadrul laserului, electroni care sunt pe nivelul intermediar de energie emit spontan fotoni. Acei fotoni emiși spontan vor întâlni cu atomi în stare de excitație și vor fi absorbiți. Când se întâmplă acest lucru, electronii din acei atomi vor trece pe nivelul de bază de energie și vor emite doi fotoni identici. Aceasta se numește emisie stimulată.
img-las-09-3 processes (Small)

(sursa http://undercoverdressuplover.blogspot.ro/2013/06/stimulated-emission-laser-cutting.html )
În timp ce pompa de lumină introduce tot mai mulți fotoni în cristalul de rubin, tot mai mulți atomi vor deveni excitați astfel că, după un timp, avem mai mulți atomi în stare de excitație decât atomi neafectați.

Fenomenul se numește inversie de populație și este necesar pentru crearea unui fașcicol laser așa cum îl știm. Când avem o inversie de populație vom vedea că au loc foarte multe emisii stimulate de fotoni.

Toți fotonii astfel generați au aceeași lungime de undă, polarizare și direcție cu fotonii care intră în atomii excitați. Fotonii care nu sunt paraleli cu axul cristalului evadează din acesta iar cei care sunt paraleli ajung să fie reflectați de colo-colo între cele două oglinzi ale cristalului.

Extra
http://tehnocultura.ro/2014/02/07/care-e-diferenta-dintre-fluorescenta-fosforescenta-si-chemiluminiscenta/

În timp ce sunt reflectați acești fotoni vor da de atomi în stare excitată și vor determina crearea mai multor fotoni identici. Are loc, astfel, o reacție în lanț. După un timp se acumulează suficient de mulți fotoni care au aceeași direcție, lungime de undă, polarizare și fază.

Aceștia ies prin oglinda care nu este 100% opacă și astfel obținem fașcicolul laser.

Principiul teoretic a fost stabilit încă din 1917 de către Albert Einstein în lucrarea Zur Quantentheorie der Strahlung ( ro. Despre teoria cuantică a radiației) unde vorbește de absorbția luminii și despre emisia spontană și stimulată de radiație.

Dinainte de existența laserilor, maserii au fost cei ce le-au pregătit terenul. Maserii au fost primele dispozitive care se foloseau de amplificarea undelor electromagnetice, dar foloseau microunde, nu lumina vizibilă.

Primul maser a văzut lumina zilei în 1953. Creatorii lui au fost Charles Hard Townes, James P. Gordon și Herbert J. Zeiger.

Și România a avut un cuvânt de spus în lumea laserilor, fiind a patra țară din lume care a creat un laser, în 1960. Creatorul laserului românesc a fost Ioan I. Agârbiceanu, fiul prozatorului Ion Agârbiceanu.

Acesta a creat un laser cu gaz He-Ne în 1960, dar l-a prezentat public în 1962. Acest laser se folosea de radiația infraroșie.
img-las-10-Ion_I_Agârbiceanu (Small)

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#History
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://ro.wikipedia.org/wiki/Ion_I._Ag%C3%A2rbiceanu

Revenind la zilele noastre, azi avem mai multe tipuri de laseri:
– cu mediu activ solid
– laseri semiconductori
– mediu activ gazos sau lichid
– laseri organici
– laseri cu electroni liberi
– laseri cu fibră optică

Laserii pe care îi folosim adesea în casele noastre sunt laserii semiconductori. Aceștia folosesc ceea ce se numește popular o diodă laser sau un led laser. Un led laser este, tehnic vorbind, o diodă p-i-n sau o diodă cu joncțiune p-i-n.

În dioda p-i-n ai trei materiale semiconductoare care sunt puse unul peste altul pentru a imita fenomenele din cadrul cristalului de rubin.

Altfel spus, ai acolo trei felii din siliciu:
– una dopată cu bor numită p, de la pozitiv (bor – 3 electroni)
– una în care siliciul este pur, notată cu i, de la intrinsec (siliciul are 4 electroni de valenta)
– una dopată cu arsenic numită n, de la negativ (arsenic are 5 electroni de valenta)
img-las-11-2000px-Pin-Diode.svg (Small)

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode#Theory_of_operation
http://en.wikipedia.org/wiki/PIN_diode

În cadrul diodei led ai electroni care vin din stratul n și goluri care vin din stratul p. Ele se întâlnesc în zona i. Acolo are loc emisia stimulată de radiație.

Noi folosim atât de mult diodele laser pentru că sunt ușor de realizat, sunt ieftine și pot genera o intensitate destul de mare. Există multe modele de diode laser, însă este suficient de știut că cele pe care le folosim la laser pointer au o putere de 1-5 mW. Suficient cât să vedem fașcicolul la distanță și suficient de periculoase dacă ne uităm direct în ele.

Extra:
Mai multe detalii despre cum funcționează o diodă sau led și, mai precis, o diodă laser poți afla din capitolul How a Laser Works din cartea scrisă de Bill Hammack numită Eight Amazing Engineering Stories.
În diodă atomii de siliciu formează 4 legaturi cu alți patru atomi de siliciu. Doparea este adăugarea de impurități pentru a modifica proprietățile electrice ale diodei. Golurile sunt legaturi lipsa intre atomii de siliciu si atomii de bor. Bor are 3 electroni pe stratul superior si fura un electron de la un atom de siliciu din vecinatate. Asa se naste un gol sau o legatura lipsa intre atomii de siliciu.
Arsenicul, din stratul n, are 5 electroni si formeaza legaturi cu 4 atomi de siliciu., Ramane 1 electron liber sa plece la plimbare.

http://www.engineerguy.com/

pn-diode

Avem azi, laseri de diferite tipuri, în funcție de puterea lor:
0.5 – 1.5 mW – scanner de coduri de bare
1-5 mW – laser de buzunar
5 mW – CR-ROM
5-10 mW – DVD playere
100 mW- CD writter
250 mW – DVD writter
1 W – laser comercial folosit la taiere, ardere
30 – 100 W – laseri folosiți la operații chirurgicale
100 – 3000 W – folosiți la tăierile industriale

Printre cei mai puternici laseri se numără:
– cel de 700 TW de la National Ignition Facility, SUA, care are rolul de a crea fuziune nucleară
– cel de 1.3 PW (10^15 W) – cel mai puternic laser din lume până la ora actuală, creat în 1998 la Laboratorul Lawrence Livermore, SUA

În 2018 va fi lansat laserul ELI, de 10 PW, proiect în care este parte și România. Laserul acesta va fi de 7,7 ori mai puternic decât cel din SUA. Unul dintre laserii de mare putere va fi la București, Măgurele și va investiga probleme legate de fizica fundamentală, fizica nucleară și astrofizică. De asemenea, va avea aplicații și în știința materialelor, științele vieții și gestionarea materialelor nucleare.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#Examples_by_power
http://www.oferteshop.ro/lasere-pointere/404-laser-albastru-pointer-1w-1000mw.html
http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility
http://en.wikipedia.org/wiki/Lawrence_Livermore_Laboratory
http://www.eli-np.ro/ro/index.php
http://www.eli-laser.eu/

După cum bine vezi, laserii au utilitate în multe domenii ale vieții noastre și nu ne putem imaginea lumea fără ei.

Question

Mulțumesc că m-ai urmărit până aici. Mai sunt multe de zis despre laser, însă vom reveni într-un episod viitor cu alte detalii.

Acum te invit să vezi întrebarea săptămânii, care vine de la Carmen, din Făgăraș. Am primit întrebarea pe pagina de Facebook și spune așa: Manuel, de ce zici că suntem mai mult bacterii decât oameni?

Ei bine, Carmen, întrebarea este foarte potrivită și am o știre dezamăgitoare pentru mulți fanatici ai purității corporale: noi suntem înconjurați peste tot de bacterii. Pe piele, în urina noastră, în stomacul nostru și în intestinele noastre. Peste tot sunt bacterii.

Toate aceste bacterii formează microbiomul iar noi suntem într-o relație de simbioză cu el. Bacteriile de pe pielea noastră ne protejează de atacuri bacteriene din afară iar cele din intestinele noastre ne ajută la digerarea fructelor și legumelor.

Microbiomul numără 100 de mii de miliarde de celule iar corpul nostru are numai 10 000 de miliarde de celule. 90% din celulele din noi sunt celule de bacterie, dar ele sunt foarte mici, astfel că microbiomul cântărește maxim 3% din greutatea noastră.

În caz că nu știai noi, dar și multe animale de pe Terra, cum ar fi vacile, de exemplu, nu putem digera vegetalele. De aceea avem nevoie de bacterii care să digere acele vegetale pentru noi.

În schimbul vegetalelor bacteriile eliberează substanțe nutritive și vitamine pe care corpul nostru le folosește.

Avem aici un ajutor reciproc, tocmai de aceea când auzi de tehnici detox care scot toate bacteriile din intestine, să te ferești de ele. Acelea aruncă la gunoi bacteriile bune din noi.

Un lucru interesant: apendicele, despre care se știa că nu are vreun rol semnificativ, are, de fapt, rolul de a menține o rezervă de bacterii bune. Acele bacterii bune sunt eliberate în intestin după ce suferim de diaree, de exemplu.

Un alt lucru de știut: ai auzit des că preparatele din carne putrezesc în noi. Nimic mai fals. Carnea de dizolvă complet în stomac. Vegetalele sunt cele care au nevoie de mai multă muncă, muncă depusă de microbiom. De fapt, și aici fi atentă, fenomenul de putrefacție are loc în intestine, unde vegetalele sunt prelucrate de bacterii.

Sorry să îți zic, dar noi ne hrănim cu resturi de la bacterii. Asta-i viața!

Vei putea afla mai multe despre asta în transcriptul acestei emisiuni.

Extra

Microbiomul, locuitorul din noi care ne protejează


http://www.gnolls.org/1444/does-meat-rot-in-your-colon-no-what-does-beans-grains-and-vegetables/

Mulțumesc, Carmen, pentru întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri secrete despre laser de la cineva care lucrează cu lasere în fiecare zi.

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[Interviu]

3. Știri

1. Animalele pot fura gene de la bacterii

Îți mulțumesc că ai urmărit interviul despre laser. Acum te invit să fii alături de mine la cele trei știri importante ale ediției.

Prima știre pe azi: animalele pot fura gene de la bacterii. Cu toate că pare incredibil, să nu uităm că aproximativ 8% din codul nostru genetic își are originea în ADN-ul de virus.

Exact, visurile oamenilor care se cred puri tocmai au fost aruncate la gunoi.
img-las-s1-01-HIV_Virion-en-2 (Small)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Structure_and_genome_of_HIV )

Extra:
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2014/04/darwins-dna-eight-of-human-genome-comes-from-rna-viruses-weekend-feature.html
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/12/the-virus-planet-earths-invisible-world-that-would-reach-out-100-million-light-years-weekend-feature.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_genome#Mobile_genetic_elements_.28transposons.29_and_their_relics

Oamenii au interacționat cu virusurile timp de sute de mii de ani. În încercarea de a ne proteja de virusuri corpul uman a evoluat și a fost în stare să acapareze cod genetic de la ele.

Extra:

Suntem mai mult viruși și bacterii decât oameni


http://www.newscientist.com/article/mg22129583.300-origin-of-organs-thank-viruses-for-your-skin-and-bone.html?cmpid=RSS|NSNS|2012-GLOBAL|online-news#.VHyCOzFlkUd

New Scientist a publicat în 2013 un studiu din care aflăm că, datorită virusurilor, animalele au putut crea organe. Organele se creează prin procesul numit fuziune celulară iar această fuziune este facilitată de către proteina EFF-1, similară cu o proteină folosită de virusuri pentru a intra în celule.

Felix Rey, de la Institutul Pasteur din Paris, a descoperit că EFF-1 provine dintr-o clasă de proteine care și au originea în virusuri. Proteina are rolul de a crea pielea viermelui numit Caenorhabditis elegans prin procesul de fuziune celulară.

Studiind prezența proteinei în mai multe animale echipa lui Rey a putut stabili faptul că virusurile au lăsat urme în codul lor genetic.

Mai mult, dacă se stabilește fără urmă de îndoială că proteinele provenite de la virusuri au facilitat fuziunea celulară, acest lucru ar însemna că virusurile de pe Terra sunt responsabile pentru existența vieții multicelulare.

Elizabeth Chen de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland, SUA caută să găsească proteina responsabilă pentru fuziunea celulală în mușchiul uman. Ea spunea, în 2013, că ne mai trebuie date în favoarea ipotezei că virusurile sunt catalizatorii vieții multicelulare.

Una dintre cele mai recente confirmări a ipotezei a fost publicată în noiembrie 2014 de către Joseph Mougous, profesor în cadrul Departamentului de Microbiologie al Universității Washington.

Extra:
http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html
Nature, DOI: 10.1038/nature13965
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13965.html#close

Acesta a publicat în revista Nature, pe 24 noiembrie, faptul că gene din bacterii au ajuns în animale prin procesul numit transfer orizontal de gene. Acest fenomen este des întâlnit între bacterii care își pot transmite gene între ele, dar este rară trecerea genelor de la bacterii la animale.

Unul dintre candidații principali este căpușa care poate transmite boala Lyme, numită și Ixodes scapularis.
img-las-s1-02-animalssteal (Small)
(sursa http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html )
Acesta a reușit, de-a lungul timpului, să fure genele Tae de la bacteria Borrelia burgdorferi și poate crea antitoxina numită proteina Tae (VI secretion amidase effector (Tae) proteins).

Proteina Tae poate ucide bacteria astfel că acea căpușă este în siguranță. Studiind fenomenul transferului orizontal de gene cercetătorii vor putea crea medicamente mai performante și vor putea răspune la întrebarea: cum s-a trecut de la viața unicelulară la cea pluricelulară pe Terra.

2. Medicament sub forma unui implant electronic care se dizolvă

http://phys.org/news/2014-11-wireless-electronic-implants-staph-dissolve.html
img-las-s2-01-implant (Small)

Acum este momentul să aflăm despre un implant electronic care dozează medicamentul și, după perioada de folosire, se dizolvă în piele. Nimic mai interesant decât un implant care dispare după ceva zile.

Cercetătorii de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au creat un implant din mătase și magneziu care a eliminat infecțiile bacteriale din șoareci. Implantul a fost activat wireless și s-a dizolvat fără a lăsa urme pe pielea șoarecilor.

Implantul a curățat pielea de microbi cu ajutorul căldurii însă cercetătorii spun să se pot integra antibiotice în același implant. Un asemenea dispozitiv ar fi necesar pentru a elibera antibiotice în corp la intervale stabilite.

Pacientul nu ar mai avea nevoie să ia medicamentele la intervale prestabilite pentru că implantul ar elibera antibioticele în mod automat la stimulul unul semnal WiFi. După terminarea antibioticelor implantul se poate dizolva în corp.

Fiorenzo Omenetto, profesor de inginerie biomedicală, și Frank C. Doble de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au afirmat că vom avea un viitor al furnizării de medicamente cu ajutorul undelor WiFi.

La 24 de ore după folosirea implantului pielea șoarecilor de laborator era vindecată de bacterii iar implantul s-a dizolvat în termen de 15 zile.

Implanturile de azi au nevoie de operații și nu se pot dizolva. După folosire ai nevoie de o nouă operație chirurgicală pentru a le scoate. Viitorul sună WiFi, lucru valabil și la medicamente.

3. ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic

Extra:
http://www.science20.com/astro_watch/blog/dna_may_survive_spaceflight_study_finds-150092
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid
http://ro.wikipedia.org/wiki/Plasmid%C4%83
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0112979
http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2014/dna-uebersteht-den-kritischen-eintritt-in-die-erdatmosphaere_en.html

În ultima știre a ediției vei afla că ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic. Cora Thiel și Oliver Ullrich de la Universitatea din Zurich au demonstrat că plasmidele pot supraviețui unei călătorii în spațiul cosmic.
img-las-s3-01-DNA_methylation (Small)
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation )
Plasmidele sunt molecule de ADN care nu se află în cromozomi, ci în corpul celulelor. Cei doi au pus cod ADN de la plasmide pe diferite suprafețe ale rachetei TEXUS-49 iar codul a fost recuperat la aterizarea rachetei.

Racheta a ajuns în spațiu, a făcut un zbor suborbital și a revenit pe Terra. În tot acest timp plasmidele au supraviețuit decolării și reintrării în atmosfera planetei noastre.

Experimentul s-a numit DARE – DNA atmospheric re-entry experiment – și s-a folosit de racheta TEXUS-49 lansată de la Centrul Spațial Esrange din Kiruna, nordul Suediei.

Aproximativ 53% din ADN plasmidelor a fost utilizabil și s-a putut replica după realizarea experimentului.
img-las-s3-02-2000px-Plasmid_(english).svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid )
Acest experiment scoate în evidență faptul că ADN-ul, dacă ar exista în alte locuri din Univers, ar putea fi adus de către meteoriți pe Terra. Se știe că peste 100 de tone de meteoriți ajung zilnic pe planeta noastră.

De altfel, experimentul DARE a scos în evidență necesitatea regândirii misiunilor spațiale. Dat fiind că ADN-ul poate suporta condiții extreme viitoarele misiuni către planeta Marte vor avea grijă să nu contamineze planeta cu bacterii sau virusuri provenite de pe Terra.

Date fiind aceste descoperiri se contureaztă tot mai mult ideea că viața ar putea fi mult mai abundentă în Univers decât s-a crezut. Acest lucru este valabil chiar dacă ar fi vorba numai de niște bacterii pe un satelit al planetei Jupiter, de exemplu.

Știința ne uimește zilnic cu știri din ce în ce mai interesante.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Stiinta

Tehnocultura TVS 006 – Vaccinurile


Vaccinurile, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 03 februarie 2015, orele 20:30.

Știi ce sunt vaccinurile și de ce se folosesc? Cine a venit primul cu ideea vaccinurilor? Câte vaccinuri există? Poți să te îmbolnăvești de la vacicnuri? Câte vaccinuri poți face într-o zi?

Vaccinurile sunt folosite pentru prevenția bolilor provocate de bacterii și virusuri. Ele sunt cea mai eficientă metodă de a preveni moartea a zeci de milioane de oameni de pe toată planeta.
Citește mai multe pe tehnocultura.ro: http://tehnocultura.ro

Invitat special:
Oana Falup Pĕcurariu (se citeşte Păcurariu)
Medic primar pediatru
Doctor în Știinte Medicale
Sef lucrări pediatrie la Facultatea de Medicină
Universitatea “Transilvania” Brașov

Filmul cu atomi de la IBM Research

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============
Sunt Manuel Cheța, de la Tehnocultura.ro, și te invit să vii alături de mine în lumea vaccinurilor. Probabil că știi deja faptul că vaccinurile salvează anual sute de milioane de vieți prin prevenirea bolilor. Luxul acesta nu și l-au permis oamenii în urmă cu 200 de ani.

Vaccinurile sunt coroana tehnologiei și științei în lumea medicinei. Zic acest lucru pentru că la crearea lor contribuie domenii ca imunologia, bioingineria, chimia, biologia moleculară, genetica, biochimia și încă lista continuă.
img-vac-01-Manage-a-Painful-Injection-Step-6 (Medium)
(sursa http://www.wikihow.com/Manage-a-Painful-Injection )
În evul mediu media de viață era foarte scăzută. De ce se întâmpla acest lucru? Pentru că, deși oamenii de atunci trăiau aproape la fel de mult ca azi, mortalitatea infantilă extrem de mare.

Pe atunci, în afară de faptul că nu existau remedii pentru boli, copiii erau secerați pe capete de bolile copilăriei.

Dacă vrei să alegi un înger păzitor pentru copii, atunci în mod sigur vaccinurile ocupă primul loc.

UNICEF anunță că, în 2011, 1,5 milioane de copii au murit în Africa și Asia din cauza unor boli ce pot fi prevenite cu ajutorul vaccinurilor. Din păcate pojarul încă face peste 400 de victime printre copii zilnic în cele două mari zone.

Tot prin acele zone vaccinurile au salvat 2-3 milioane de vieți în 2011 pentru că i-a ferit pe copii de difterie, tetanos și tusea măgărească. Adoptarea unor programe de imunizare la nivel național va ajuta la salvarea multor vieți în Africa.

Extra:
http://www.unicef.org/immunization/files/UNICEF_Key_facts_and_figures_on_Immunization_April_2013%281%29.pdf

Dat fiind că noi avem programe naționale prin care se fac vaccinuri copiilor nu vedem asemenea statistici triste în România. În imaginea alăturată vezi ce fel de vaccinuri se fac și când.

img-vac-02-program-imunizare (Medium)
( Sursa http://www.srped.ro/wordpress/wp-content/uploads/2012/11/Recomandari-de-vaccinare-in-Pediatrie.pdf )

În volumul “Recomandări de vaccinare în pediatrie”, creat de către Asociația Română de Pediatrie și publicat de Editura Amaltea, găsești o mulțime de informații legate de bolile des întâlnite la noi și vaccinurile folosite pentru a le preveni. De pe site-ul tehnocultura.ro sau din descrierea Youtube a acesui episod vei putea descărca această carte.
img-vac-03-Recomandari de vaccinare in Pediatrie-500x500 (Medium)
(sursa http://www.amaltea.ro/ghiduri-medicale/recomandari-vaccinare-pediatrie )

Să revenim la vaccinuri. Ce le face magice? De ce ne bazăm atât de mult pe ele? Ce le face atât de eficiente în lupta împotriva bolilor?

1. Ce sunt vaccinurile?

Vaccinurile sunt o metodă prin care păcălești corpul că este sub atacul microbilor. Când corpul nostru crede să este atacat el pornește apărarea și distruge substanțele din vaccin.

Atunci când face acest atac celule ale sistemului imunitar numite limfocite memorează informația despre presupușii atacatori. În acest fel, când adevărații microbi intră în corpul nostru sistemul imunitar știe cum să ne protejeze.
img-vac-04-SEM_blood_cells (Medium)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/White_blood_cell )
Situația este aceeași ca atunci când trimiți niște soldați la război fără a-i antrena din timp. Majoritatea vor avea o moarte rușinoasă.

Dacă, în schimb, îi antrenezi din timp, atunci ai mai multe șanse să îi aduci vii acasă. La fel și cu sistemul imunitar: vaccinurile sunt antrenamentul pentru infecțiile reale.

Vaccinurile se bazează pe principiul că, odată ce ai introdus o substanță străină în corp, chiar și o toxină, corpul va reacționa pe loc.

Lucru acesta a fost cunoscut pe alocuri de mai bine de 2000 de ani. Prin zona Persiei sau a Indiei oamenii se imunizau înțepându-se cu vârfuri ascuțite care erau trecute mai înainte prin puroiul unor oameni vindecați de anumite boli.

Procedura era inexactă și era supusă multor riscuri. Totul s-a schimbat prin anul 1796 când doctorul Edward Jenner, din Anglia, a observat că femeile care mulgeau vaci infectate cu variolă bovină erau imune la variola normală care afecta oamenii.
Edward Jenner
img-vac-05-be061553 (Medium)
(sursa http://www.missedinhistory.com/blog/missed-in-history-edward-jenner/ )

Practic, în timp ce femeile mulgeau vacile infectate cu variola bovină se infectau și ele cu acea boală, dar se vindecau repede. Variola bovină este mai ușor de combătut decât variola întâlnită la oameni.

Știind lucrul acesta Andrew Jenner a luat puroi de la o asemenea femeie și l-a infectat pe fiul unui angajat. Acel băiat a arătat semne de îmbolnăvire, dar și-a revenit. Când doctorul a încercat să îl infecteze cu variola umană a văzut că acel băiat nu se îmbolnăvea.

Doctorul Edward Jenner descoperise cum se poate face imunizarea în mod sistematic. De fapt, el este cel ce a inventat termenul de vaccin, de la latinescu Vacca, adică vacă.

Au trebuit să treacă mai bine de 150 de ani până când tehnica s-a perfecționat, mai ales că prin anii 20 și 30 vaccinurile conțineau substanțe nocive ori chiar suficient de multe bacterii și virusuri active încât să îmbolnăvească pacienții. Au murit o serie de oameni pe la începutul secolului XX, însă nu se mai pune această problemă azi.

Pentru a asigura protecția publicului vaccinurile de azi trec prin trei mari teste:
– teste de laborator
– teste clinice în trei faze (I, II, III)
– teste post-vânzare
img-vac-06-drug_approval_revised2.0 (Medium)
(sursa http://www.vox.com/2014/9/18/6136637/why-we-should-manage-our-expectations-about-getting-an-ebola-virus-vaccine )

Testele durează ani de zile și se fac pe mii sau zeci de mii de oameni. Chiar dacă un vaccin este în vânzare de ceva decenii bune el este încă verificat în așa fel încât să nu reprezinte un pericol public. Rarele incidente ce apar sunt datoritate metodei de fabricație care are un defect, ori a aplicării greșite a vaccinului ori din cauza unor reacții extrem de atipice ale pacienților.

Sistemul imunitar

Până să vorbim mai multe despre vaccinuri, hai să vedem ce este sistemul imunitar, cel care ne protejează. Sistemul imunitar este complex, însă voi pomeni doar despre leucocite sau celulele albe. Aceste leucocite sunt generate de măduva spinării și se află peste tot în corpul nostru: în piele, în sânge, în sistemul limfatic.
img-vac-07-2014-11-24_1812 (Medium)

Extra:
– video https://www.youtube.com/watch?v=zQGOcOUBi6s#t=64
– sis imunitar http://tehnocultura.ro/2014/07/09/sistemul-imunitar-sau-de-ce-nu-mori-in-fiecare-secunda-a-vietii-tale/

Leucocitele sunt de mai multe feluri, dintre care cele mai importante sunt:
– celulele macrofage – ele digeră intrușii
– limfocite sau celulele T și B – care au rolul de a da alarma în corp și de a ține minte caracteristicile intrușilor
img-vac-08-tmpa83a4 (Medium)
(sursa http://what-when-how.com/rheumatology/introduction-to-the-immune-system-the-immune-system-in-health-and-disease-rheumatology-part-3/ )

Extra:
– http://en.wikipedia.org/wiki/White_blood_cell
– La celule T și B avem asaȘ T helper cell da semnalult si apoi in naive B cell genereaza un plasma B cell care genereaza anticorpi impotriva antigenului din vaccin. Aoi celule B de memorie retin caracteristicile antigenului. Pe de altă parte, dacă vaccinul are o componente virus inactiv, atunci T helper cells activeaza naive T killed cells care devin celule T killer active și apoi ele distrug celulele in care se ascunde virusul. La final avem celule de memorie de tipul T, B și helper T.
– http://www.historyofvaccines.org/content/how-vaccines-work

Când microbii sunt detectați de limfocite, atunci celulele B generează anticorpi iar celulele T atacă celulele deja infectate de către microbi.

Microbii, adică virusuri sau bacterii, au la suprafața lor anumite substanțe, astfel că celulele albe îi pot descoperi ușor. Acele substanțe de la suprafața microbilor se numesc antigeni.
img-vac-09-ant1 (Medium)
(sursa http://www.thevaccinemom.com/category/beautiful-immune-system/ )
Când celulele albe descoperă acei antigeni în corp ele generează niște proteine numite anticorpi. Acei anticorpi se lipesc de microbi și au rolul de a bloca creșterea lor, ba chiar îi și distrug.

Acesta este modul în care lucrează sistemul imunitar. Pare simplu, dar nu este.

Despre vaccinuri

Cei care se întâlnesc odată cu boala dezvoltă celule T și B de memorie care țin minte detaliile despre intrus. Principiul acesta este folosit la vaccinuri.

Vaccinul este substanța ce se injectează în corp și are două componente principale:
– antigenul – are rolul de a alarma sistemul imunitar
– adjuvantul – are rolul de a amplifica răspunsul dat de sistemul imunitar

În funcție de antigenul folosit sunt șase tipuri mari și late de vaccinuri:
1. vaccinuri cu virusuri sau bacterii moarte:cele împotriva polio și hepatita A
2. vaccinuri ce conțin doar părți din virusuri sau bacterii: cele împotriva hepatita B și human papiloma virus
3. vaccinuri ce conțin doar proteine și zaharuri din acei microbi numite vaccinuri conjugate: ele combat meningococi sau pneumococi
4. unele care conțin toxine inactive numite toxoide: acestea se luptă cu tetanosul și difteria
5. vaccinuri ce au virusuri/bacterii vii, dar slăbite: pe cum este ROR, vaccin oral polio, cel anti-varicela
6. vaccinuri ce conțin virusuri sau bacterii înrudite cu microbii țintă: precum sunt cele care combat tuberculoza și lepra

Extra:
– tipuri vaccinuri, intrebari Asociaía Australiana de Științe
http://www.sciencearchive.org.au/policy/documents/AAS_Immunisation_FINAL_LR_v3.pdf

Unele vaccinuri se dau imediat după naștere, pe cum este cel împotriva hepatitei B, iar altele se dau după 12 luni, pe cum este ROR, împotriva rubeolei-oreionului-rujeolei. După decenii întregi de verificat vaccinuri cercetătorii știu când să recomande folosirea unui anumit vaccin.

Sistemul imunitar are între 4 -11 miliarde de celule albe/litru de sânge. Tocmai de aceea el este gata de război și se pot face multe vaccinuri în același timp.

Extra:
– http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003643.htm
– http://en.wikipedia.org/wiki/White_blood_cell

Din acest motiv există vaccinuri:
– monovalente, doar un singur vaccin odată
– plurivalente: Dintre cele plurivalente amintim
– hexavalente: cu numele acesta lung – DTaP-HBV-VPi/Hbi – împotriva a șase boli – difterie, tetanos, pertussis, hepatita B, polio și haemophilus influenza b
– trivalente: ROR, rubeolă-oreion-rujeolă
– tetravalente precum RORV, ROR + varicelă.

Dacă se vor face mai multe injecții în aceeași zi, atunci se vor alege locuri adiacente unde să se facă injecțiile. Dat fiind numărul enorm de celule albe ale sistemului imunitar acesta poate face față cu brio și unor vaccinuri în care ai pregătite doze pentru zeci de alte vaccinuri la un loc.

Vorbim aici de micrograme sau miligrame de antigen din vaccin. În același vaccin încap multe tipuri de vaccinuri și s-a recurs la metoda aceasta pentru a nu crea un discomfort prea mare copiilor chemați prea des la doctor pentru imunizări.

Teste făcute de-a lungul timpului au constatat că locul cel mai potrivit pentru injectarea vaccinurilor este fie sub piele, subcutanată, fie în mușchiul feselor sau de la mână. Mușchii sunt suficient de mult irigați de sânge așa că ajung acolo destule celule albe. De asemenea, inserând vaccinul în mușchi doctorii se asigură că antigenii rămân mai mult timp în corp.

De obicei este nevoie de repetarea vaccinului la anumite intervale pentru a menține protecția. Se folosesc așa numitele vaccinuri rapel, adică vaccinuri mai slabe care se dau la un an după vaccinurile inițiale.

După ce se obține imunizarea aceasta ține de la ani de zile până la zeci de ani. În acest fel, când copiii se întâlnesc cu cineva deja bolnav, ei sunt apărați de acea boală.

Doctor Bogdan Ivănescu, cel care are emisiunea Dr. MIT la Romania TV în fiecare sâmbătă la 23:45, atrage atenția asupra faptului că imunizarea cea mai potrivită se obține folosindu-ne de vaccin, nu lăsând copilul să se îmbolnăvească efectiv de boală pentru a obține acea imunizare.

img-vac-10-dr-mit (Medium)

Extra:

Injecția de Dr. Mit este aici: mărul ține doctorul departe iar anesteziile și vaccinurile sunt utile


– video Dr MIT – https://www.youtube.com/watch?v=Wxkut1VX6po
– site dr Mit http://www.doctormit.ro/

Atunci când copii sau adulții nu sunt vaccinați și se preferă metoda îmbolnăvirii riscul de complicații de tipul comei, cancerului sau paraliziei, ca în cazul poliomielitei, sunt de mii de ori mai mari decât orice risc posibil asociat vaccinării.

Cel mult, vaccinurile pot provoca reacții alergice în 1-4 copii dintr-un milion. Dacă un copil sau mama acestuia nu au fost vaccinați împotriva bolilor copilăriei, există riscul să se ajungă la:
– encefalită, comă și apoi deces în cazul rujeolei (1 la 1000 de copii nevaccinați)
– malformații ale nou-născutului, dacă mama face rubeolă în timpul sarcinii și nu a fost vaccinată (85% dintre cazuri)
– herpes-zoster în caz de varicelă (1 din 10 oameni care fac varicelă suferă apoi de boala herpes-zoster)
– glomerulonefrita în caz de scarlatină (1 din 100 000 de cazuri)
Un lucru ce l-am observat adesea în dicuțiile online este teama că vaccinurile ar putea duce la autism. Autismul are cauze genetice, de cele mai multe ori, și s-a demonstrat că acesta are începuturi încă înainte de naștere. Ba chiar vârsta înaintată a tatălui are un rol important în acest caz.

Aaron Carrol, doctor din SUA care prezintă emisiunea Healthcare Triage, ne-a adus aminte că s-au făcut studii pe 1,5 milioane de copii și nu s-au găsit legături între vaccinuri și autism.

Sursele studiilor pot fi găsite online pe tehnocultura.ro, loc de unde poți afla de ce autismul nu are legătură cu vaccinurile.

Extra:
– http://theincidentaleconomist.com/wordpress/healthcare-triage-vaccines-and-autism/
– https://www.youtube.com/watch?v=o65l1YAVaYc#start=0:00;end=7:56;cycles=-1;autoreplay=false
– http://tehnocultura.ro/2014/03/26/adevarul-despre-vaccinuri-ele-nu-cauzeaza-autismul/
– http://www.medicalnewstoday.com/info/autism/
– http://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2812%2901240-8
– http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1307491?query=featured_home&
– http://www.bbc.com/news/health-26750786

Există câteva contraindicații, când vine vorba de vaccinuri:
– acestea nu se dau oamenilor care au o alergie la unul dintre componentele vaccinului ori dacă au avut o alergie la un vaccin anterior.
– boli moderate sau severe
– sistem imunitar scăzut

Trebuie să vorbești cu medicul de familie pentru a vedea ce vaccinuri poți face, mai ales că a început campania de imunizare pe 2014. Copii și vârstnicii pot primi vaccin antigripal gratuit, așa că nu mai pierde timpul. 35 de lei costă vaccinul antigripal pentru noi restul.

Extra:
– 35 lei antigripal http://www.zoso.ro/antigripal/

După ce faci injecția poți avea umflătură în zona respectivă și chiar febră. Acest lucru înseamnă că sistemul imunitar lucrează și nu că vaccinul te-a îmbolnăvit.

Mulțumesc că m-ai urmărit până aici. Despre vaccinuri și într-un alt episod. Citeste mai multe pe
https://provaccin.wordpress.com/
http://insulaindoielii.ro/category/vaccinuri-2/

Sunt multe de zis despre vaccinuri, dar haide să vedem ce întrebare avem săptămâna aceasta de la Manuel, din Brașov: de ce nu putem vedea atomii?

Ei bine, dragă Manuel, atomii au o mărime de numai 0.2 nm, adică o cincime de miliardime de metru. Ochii noștrii pot vedea doar lucruri care au cel puțin 10 micrometri, adică de grosimea unui fir de păr.

Microscoapele optice măresc de 1000x, dar au și ele o limită. Ajungem la microscopul cu electroni, care poate mări de 100 000 de ori, dar nici acesta nu este cel mai tare.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Naked_eye

How does an electron microscope work? Check Jeol JSM T200


http://interestingengineering.com/the-worlds-smallest-movie-made-with-atoms/

Cel mai bun microscop ce există este microscopul cu efect de tunel și are o rezoluție de 0,1 nm. Cu el poți vedea inclusiv cei mai mici atomi. Un asemeea microscop a fost folosit de cei de la IBM în 2013 pentru a face cel mai mic film din lume, film în care au manipulat atomii bucată cu bucată.

Te invit să îl vezi cu mine:

Mulțumesc, Manuel, de întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde și la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla despre importanța vaccinurilor chiar de la un medic.

Fii o sumă de atomi curioși.

****

[Interviu]

Știri

1. Pastile anti-ebola

http://www.compoundchem.com/2014/11/18/eboladrugs/

Mulțumesc că ai urmărit interviul despre vaccinuri. Te invit acum la știrile săptămânii.

În 2014 am aflat că epidemia de Ebola a ucis deja 10 000 de oameni în Africa de Vest. Comparativ cu milioanele de oameni care cad anual victimă malariei, febrei galbene și foametei, ebola este copil mic, dar atrage atenția prin modul ciudat în care mor oamenii.
ímg-vac-s1-01-ebola (Medium)
(sursa http://www.nbcnews.com/storyline/ebola-virus-outbreak/second-u-s-ebola-case-confirmed-caregiver-remains-isolation-n223976 )
Ebola atacă sistemul imunitar și, în faze avasate, duce la hemoragii interne și hemoragii prin orificii precum ochi sau urechi. Din fericire se transmite numai prin contact direct, nu prin aer.

În Africa de Vest 70-80% din cei infectați cu Ebola mor. Dacă ar fi fost o boală care se transmitea pe calea aerului, atunci am fi avut un dezastru de mii de ori mai mare.

Ce face transmisia prin aer așa de periculoasă? Dacă un om strănută, picăturile de salivă se duc pe pereți și apoi se depun, nu? Ei bine, la boli transmisibile pe calea aerului avem de-a face cu picături Flugge (0.1 – 0.2 mm), ele sunt eliminate în aerul din cameră și sunt inițiat umede, dar se usucă și apoi rămân în aerul din cameră pentru mai bine de 2 ore. Cine intră acolo este infectat automat.

Dat fiind că teama unei epidemii de Ebola este mare, s-a ajuns la folosirea a două vaccinuri împotriva Ebola în Africa de vest: brincidofovir și favipiravir.
img-vac-12-Trial-Drugs-for-Ebola (Medium)
(sursa http://www.compoundchem.com/2014/11/18/eboladrugs/ )
Brincidofovir, folosit adesea împotriva variolei, a fost folosit pe unul dintre bolnavii trimiși în SUA și a eliminat virusul Ebola. Încă se fac teste, dar sunt promițătoare.

Al doilea vaccin, favipiravir, este un vaccin antiviral cu efecte bune în cazul virușilor ARN precum sunt cei care generează gripa sau febra galbenă. A salvat viața asistentei franceze care a fost infectată în Liberia de curând. Încă este în teste.

Este important de știut că bolnavii de Ebola au o speranță cât de mică. Felicitări creatorilor acelor vaccinuri!

2. Tampoane Gecko

http://phys.org/news/2014-11-gecko-pads-climb-glass-wall.html

Acum ai să aflăm cum reușesc spionii să se urce pe trunurile de sticlă de prin lume.

Cercetătorii de la Universitatea Stanford din SUA au creat tampoane după modelul membrelor sopârlelor Gecko. Este știut faptul că Gecko au pori foarte mici care le permit să se prindă de aproape orice suprafață.
img-vac-s2-01-ergtrthjj (Medium)
(sursa http://phys.org/news/2014-11-gecko-pads-climb-glass-wall.html )
Pe fiecare picior Gecko au firicele minuscule numite setae. Ele sunt atât de mici încât fiecare dintre ele este atras de către moleculele din perete. Dacă multiplici atracția aceasta de mii de ori, pe câte firicele de păr există pe piciorul unui Gecko, obții soluția perfectă pentru cățărat vertical.

De aceea cei de la Stanford au căutat să imite sopârlele Gecko și chiar au reușit. Deocamdată se pot cățăra numai pe sticlă, dar cercetătorii speră să facă tampoane Gecko bune de folosit și pe alte sufrațete.

3. Remediu cancer creier

https://www.youtube.com/watch?v=hxBQgfcuxak&feature=em-uploademail
http://www.insidescience.org/content/brain-cap-battles-cancer/2321

Ultima știre a acestui episod vine din lumea luptei împotriva cancerului. Chiar dacă părerea generală este că nu se fac cercetări în direcția aceasta, află că multe laboratoare din lume caută un remediu.

Problema principală în lupta împotriva cancerului este detectarea la timp și tratarea acestuia. Din păcate oamenii folosesc soluții homeopate sau naturale, pe cum zic ei, în loc să apeleze la medici în caz de cancer. Apoi, când situațiile se agravează, apelează la medici. Dar este prea târziu.

La fel a fost și cazul lui Steve Job care ar fi avut șanse de supraviețuire folosind chimioterapia, dar a preferat să folosească remedii naturiste și a murit.

Extra:
– Steve Jobs a folosit 9 luni medicina alternativă, ineficientă. înainte de a alege operația
http://www.sciencebasedmedicine.org/steve-jobs-medical-reality-distortion-field/

Combaterea cancerului de creier se face, mai nou, cu ajutorul unor căciuli cu electrozi. Acele căciuli au între 10 – 20 de electrozi prinși de capul pacientului și trimit semnale electrice direct în creier.
img-vac-s3-01-electrozi (Medium) (Small)
Acele semnale electrice au rolul de a inhiba creșterea tumorii, ba chiar o micșorează în timp. Terapia se numește non-invazivă, pentru că tumoarea nu este îndepărtată prin operație pe creier.

Cei de la Inside Science au raportat faptul că o femeie de 50 de ani din SUA, Karen Smith, folosește căciula cu electrozi pentru că are glioblastomă, o formă agresivă de cancer la creier care poate reveni, chiar și după vindecare.
img-vac-s3-02-glioblastoma (Medium) (Small)
Samuel Goldlust, neuro-oncologist de la Centrul Oncologic John Theurer din Centrul Medical al Universității din Hackensack, New Jersey, SUA, spune că blocând creșterea tumorilor, tu le ucizi puțin câte puțin.

Metoda este încă în teste clinice iar Karen Smith folosește căciula cu electrozi de aproape un an de zile. Este mai eficientă decât folosirea citostaticelor ori a radiației pentru a ucide tumorile.

Așteptăm rezultatele din viitor și eventual o implementare în toate spitalele.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.

Fii o sumă de atomi curioși!

*******

Categories
Emisiune TV Podcasts

Tehnocultura TVS – Ediție Specială: Tehnocultura și Intrebările Științei

Ediția specială a fost difuzată la TVS Brașov în data de 02 februarie 2015.

De data aceasta eu am fost cel chemat la interviu. Ovidiu Grădinar, directorul TVS Brașov, mi-a adresat o serie de întrebări surpriză.

I-am cerut să mă surprindă cu întrebările și sper că am dat răspunsurile potrivite. Sper să îmi fie iertate eventualele bâlbâieli.

In această ediție specială am discutat despre interesul meu pentru știință în general și cum am ajuns să scriu despre tehnologie și știință odată ce am descoprit lumea blogurilor, în 2010.

Tehnocultura.ro a luat fiintă în 2012 și este un proiect la care lucrez zilnic și care are menirea de a-i ajuta pe mulți oameni care doresc să afle mai multe despre tehnologie și știință.

Vorbim, de asemenea, și despre Intrebările Științei, emisiune care va fi lansată în curând tot la TVS Brașov. Emisiunea va avea episoare în care se răspunde, succint, la o mulțime de întrebări curioase.

Așadar, în fiecare episod se va răspunde la 3-5 întrebări de genul “De ce este cerul albastru?”, “Ce este lumina?”, “Cum s-au descoperit neutrinii?”.

Răspunsurile le vor da profesori și experți în diferite domenii ca matematică, fizică, biologie, chimie și alte științe exacte.

Subscribe in iTunes

Categories
Cultura Emisiune TV Tehnologie

Tehnocultura TVS 005 – Calculatoarele


Calculatoarele, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 20 ianuarie 2015, orele 20:30.

Ce sunt calculatoarele? De unde a apărut termenul de “computer”? Cum au evoluat calculatoarele de-a lungul timpului? Care este diferența dintre un calculator analog și unul digital?

Vom afla despre generațiile de calculatoare și modul în care aceste masini excepționale au evoluat. Citește mai multe pe tehnocultura.ro: http://tehnocultura.ro

Ambition, the movie, credits: ESA/Platige Image.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta de podcast aici sau pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============
Sunt Manuel Cheța, de la Tehnocultura.ro și te invit să afli mai multe despre calculatoare. Vei vedea că au o istorie impresionantă. Tot ceea ce pot face azi computerele se bazează pe capacitatea acestora de a face calcule de miliarde de ori mai repede decât orice om.

Ca de exemplu, calculele necesare pentru a stabili structura 3D a unei molecule cu mii de atomi, precum este lisozima din componența albușului de ou, au durat mai bine de 5 ani prin 1960. Calculatorul face același lucru azi în 5 minute. Pentru aflarea structurii insulinei Dorothy Crowfoot Hodgkin a petrecut mai bine de 30 de ani calculând, lucru pe care computerele îl pot face cât timp îți bei cafeaua.

img-pc-01 (Medium)
( sursa: http://jh290.cgsociety.org/art/molecule-lightwave-3d-molecular-photoshop-lysozyme-protein-structure-carbon-nitrogen-oxygen-ball-model-557342 )

Extra:

Cum afli structura 3D a moleculelor? Un veac de cristalografie cu raze X


http://en.wikipedia.org/wiki/Lysozyme

Și ce facem noi cu așa calculatoare? Jucăm Zuma, Angry Birds ori Tetris sau Sarpele. E relaxant, de fapt.

Totuși, cred că deja știi faptul că telefoanele mobile de azi sunt de mii de ori mai puternice decât calculatorul de la bordul Apollo 11, misiunea care i-a dus pe astronauți pe Lună și înapoi. La fel, aceleași telefoane mobile sunt de zeci de ori mai rapide decât computerele ce existau în casele oamenilor prin 2003. Știu asta pentru că mă uitam cu jind la calculatoare ce aveau procesor de 700 Mhz în 2003 și mă durea inima că eu aveam un AMD la 300 de Mhz.

img-pc-02-Smartphones (Medium)
( sursa: http://www.tekimobile.com/melhores-smartphones-mil-reais/ )

Rămâi alături de mine ca să afli cum s-a ajuns la crearea unor asemenea mașini excepționale numite calculatoare.

2. Calculatorul sau computerul

Cuvântul ‘computer’ a fost folosit pentru prima dată de către scriitorul englez Richard Braithwait în 1613 în cartea sa ‘The yong mans gleaning’ . ‘Termenul însemna ‘a face calcule’. Pe la finele secolului al XIX lea și începutul secolului XX încă existau birouri întregi de computere, dar pe la vremea respectivă computerele erau femei ce făceau calcule încontinuu 8 ore pe zi.

De fapt, primul programator a fost Ada Lovelace sau Augusta Ada Byron, care a creat un algoritm în 1842 ce putea fi folosit pe calculatorul mecanic inventat de Charles Babbage. Acel calculator, plin de roți dințate, purta numele de ‘motor diferențial’. Drept curiozitate, află că limbajul de programare ADA este numit astfel în onoarea Adei Lovelace.

Ada Lovelace

img-pc-03-Ada_Lovelace_portrait (Medium)
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Ada_Lovelace#First_computer_program )

Extra:
– Charles Babbage – http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage
– calculator mecanic – http://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_computer
– Ada Lovelace – http://en.wikipedia.org/wiki/Ada_Lovelace
– motor analitic – http://en.wikipedia.org/wiki/Analytical_Engine
– human computer – http://en.wikipedia.org/wiki/Human_computer
– primii programatori – http://knowledgenuts.com/2014/09/12/the-first-computer-programmers-were-women/

Să revenim la calculatoare. Mândrele noastre calculatoare au cunoscut 5 mari generații:
– generația 0: calculatoare mecanice / electromecanice, din 3000 îen [3000ien – 1842;1842 B- 1941 Zuse Z3]
– generația 1: calculatoare cu tuburi vidate, din 1942 [1942 ABC – 1952 LEO I -1955 IBM 702]
– generația 2: calculatoare cu tranzistori, din 1955 [1955 CADET – 1960 IBM 7090 ]
– generația 3: calculatoare cu circuitele integrate, din 1965 [1965 PDP-8 – 1970 IBM System/370 ]
– generația 4: calculatoare cu microprocesoare, din 1971 [ 1971 Intel 4004 – 2014 Intel Broadwell ]

Extra:
– http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_System/370
– history of computers timeline
http://www.computerhope.com/history/196080.htm

Calculatorul lui Babagge, calculator de generație 0, a fost un pas esențial în ceea ce avea să devină calculatorul modern la peste 100 de ani distanță, dar nu a fost prima încercare a omului de a crea calculatoare.

Motorul diferențial al lui Babbage

img-pc-4-Babbage_Difference_Engine_(the_power-supply_end) (Medium)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Babbage_Difference_Engine_(the_power-supply_end).jpg )

Calculatorul are rolul de a prelua de la om sarcina de a calcula și poate face acest lucru de mii de ori mai repede decât orice om.

Printre cele cele mai vechi instrumente de calcul se numără abacul, folosit pentru rezolvarea problemelor de aritmetica. Abacul era un instrument folosit global acum ceva mii de ani până de curând. Japonezii aveau soroban, un abac ce făcea calcule în baza 10, chinezii făceau calcule în baza 16 iar mayașii au creat propriul abac ce făcea calcule în baza 20.

Abac japonez – soroban
img-pc-5-maxresdefault (Medium)
( sursa https://www.youtube.com/watch?v=bEvwSlA88fU )

Abac chinezesc

img-pc-6-Chinese-abacus (Medium)
(sursa http://www.inspectorinsight.com/risk/beware-the-ides-of-march/ )

În viața de zi cu zi noi folosim baza 10, cu cifre de la 0 la 9, iar computerele de azi folosesc baza 2, adică doar cifrele 0 și 1.

Extra:
dar încă sunt triburi ca Nunggubuyu, din Australia, ce folosesc baza 5 sau cele nigeriene ce folosesc baza 12.

Tot prin perioada în care se folosea abacul grecii au inventat, prin anul 150 ien astrolabul, folosit pentru a calcula poziția stelelor și planetelor și poziția utilizatorului pe glob.

Exemplu Astrolab Jean Fusoris – Paris, 1400 en
img-pc-7-Jean_Fusoris_planispheric_astrolabe_in_Putnam_Gallery,_2009-11-24 (Medium)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Astrolabe )
Se presupune că, tot prin aceeași perioadă, Arhimede a creat un precursor al calculatoarelor analoage numit dispozitivul antikythera, după insula unde a fost descoperit. Un calculator analog are rolul de a prelua date de intrare într-o formă continuă și de a le transforma într-un model al problemei de rezolvat. Trebuie aleasă o scară de lucru și stabilite exact relațiile dintre componente, cum avea să fie mai târziu și cazul riglei de calcul.

Antikythera era un aparat cu 33 de roți dințate menit să prezică pozițiile stelelor și eclipsele. După pierderea acestuia în zona insulei Antikythera au trecut mai bine de 1400 de ani până s-a ajuns crearea ceasurilor astronomice în secolul al XIV-lea.

Antikythera – reconstruit
img-pc-8-0146_-_Archaeological_Museum,_Athens_-_Reconstruction_of_the_Antikythera_mechanism_-_Photo_by_Giovanni_D (Medium)
img-pc-9-0145_-_Archaeological_Museum,_Athens_-_Reconstruction_of_the_Antikythera_mechanism_-_Photo_by_Giovanni_D (Medium)

img-pc-10-0148_-_Archaeological_Museum,_Athens_-_Reconstruction_of_the_Antikythera_mechanism_-_Photo_by_Giovanni_D (Medium)
( sursa – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:0148_-_Archaeological_Museum,_Athens_-_Reconstruction_of_the_Antikythera_mechanism_-_Photo_by_Giovanni_D.jpg )

Abia prin secolul al XVII-lea calculatoarele au cunoscut o renaștere odată cu crearea riglei de calcul. Rgila de calcul e un alt calculator analog inventat prin 1620 – 1630 de către Edmund Gunter din Oxford.

Rigla de calcul ajuta la rezolvarea problemelor cu logaritmi și apoi la înmulțiri și la împărțiri. Modele actualizate sunt folosite chiar și azi de către inginerii de aviație, însă asemenea rigle nu pot rezolva probleme de adunare sau scădere.

Model de rigla de rigla de calcul – Charvoz 1969

img-pc-11-js-803 (Medium)
(sursa http://www.marksmath.com/slide-rules/ )

Extra:
– baza 10 altele – http://en.wikipedia.org/wiki/Decimal#Other_bases
– video cum folosesti abacul – https://www.youtube.com/watch?v=CvsnftXXKdw
– antykythera – http://en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_mechanism
video antikythera https://www.youtube.com/watch?v=4eUibFQKJqI
video antikythera computer vechi https://www.youtube.com/watch?v=e3gGnf5SqGY
– astrolabe – http://en.wikipedia.org/wiki/Astrolabe#History

Extra:
Odată cu inventarea calculului diferențial și integral de către Leibniz și Newton după 1650, era clar că aveam nevoie de un aparat care să preia calculele. Leibniz este cel ce a pus bazele sistemului binar și a Roții lui Leibniz, un tub metalic ce avea atașate canale cu care punea în mișcare o roată dințată ce ajuta la calcule.

Tot prin perioada respectivă Calculatorul lui Pascal făcea furori. Calculatorul numit Pascaline a fost inventat prin 1642 de către Blaise Pascal la vârsta de numai 19 ani. El era folosit pentru a calcula taxele ce trebuiau colectate de tatăl acestuia în localitatea Rouen, Franța. Înmulțirile și diviziunile puteau fi făcute mult mai ușor.

Calculatorul lui Pascal, Pascaline 1642

img-pc-12-Chapter_1-26 (Medium)
(sursa http://ds.haverford.edu/bitbybit/bit-by-bit-contents/chapter-one/1-7-pascal-and-the-pascaline/ )

Extra:
– Leibniz – http://en.wikipedia.org/wiki/Gottfried_Wilhelm_Leibniz
– leibniz wheel – http://en.wikipedia.org/wiki/Leibniz_wheel
– calc lui Pascal http://en.wikipedia.org/wiki/Pascal%27s_calculator- http://en.wikipedia.org/wiki/Pascal%27s_calculator#Precursors
– calc mecanic – http://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_calculator
– blaise pascal -http://en.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal

Un calculator mecanic este un calculator ce se folosește de piese mecanice precum roți dințate, tuburi, rigle, manete, arcuri și butoane pentru a prelua informația de intrare și pentru a o afișa. Timp de 200 de ani Calculatorul lui Pascal sau Pascaline, cum i se mai zicea, a fost rege.

Prin anul 1820 aritmometrul lui Thomas de Colmar era primul calculator mecanic care putea fi folosit pe birou mult timp și a fost primul care a devenit un succes comercial. S-au comercializat mai bine de 5500 de calculatoare între 1840 – 1890. Calculatorul lui Pascal, prin comparație a avut numai 40 de cumpărători.

Artimometrul putea face adunare, scădere, multiplicare și divizune cu usurință și a fost printre primele calculatoare mecanice care puteau face multiplicare continuă. Acesta putea calcula rădăcina pătrată a unui număr de 16 cifre în mai puțin de 1 minut iar înmulțiri a două numere de câte 8 cifre în numai câteva secunde.

Aritmometrul lui Colmar, 1870
img-pc-13-p1060924 (Medium)

( sursa http://umabusinessarchives.wordpress.com/2014/03/11/do-you-know-what-an-arithmometer-is-for-check-out-the-national-mutual-life-association-of-australasia-objects-collection-available-soon/ )

Computerele umane aveau de-acum un rival, însă abia în secolul XX oamenii au fost înlocuiți complet de mașini de calcul.

Aritmometrul a fost întrecut doar de motorul diferențial al lui Charles Babbage care putea calcula ecuații polinomiale extrem de complicate.

Charles Babbage este considerat părintele calculatorului modern pentru că motorul diferențial:
– putea primi instructțiuni sub forma unor cartonașe cu găuri
– avea metode de a primi informații și de a le afișa
– avea o unitate de control care putea face operații logice
– și o memorie separată.

Cu alte cuvinte motorul diferențial al lui Charles Babbage era exact ceea ce sunt computerele de azi, dar în formă mecanică, grea de câteva tone și care ocupa o cameră întreagă. Calculele se făceau automat, mașina fiind pusă în mișcare de către puterea aburului ori de o manivelă.

Calculatorul lui Babbage, 1842
img-pc-4-Babbage_Difference_Engine_(the_power-supply_end) (Medium)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Babbage_Difference_Engine_(the_power-supply_end).jpg )
De ce zicem că motorul diferențial este un calculator în sensul modern? Un calculator modern trebuie să facă patru lucruri:
– calcule aritmetice: +,-,*, /
– să utilizeze condiții
– să poată face lucrurile în mod repetat
– să aibă o parte de memorie

Allan Turing, fondatorul științei calculatoarelor și cel care a ajutat la descifrarea codului Enigma al armatei naziste, este cel care a stabilit principiile unui asemenea calculator. Babbage este cel care a creat un calculator de genul cu mult înainte de nașterea lui Turing. În plus acel calculator putea printa rezultatele.

Allan Turing, fondatorul științei calculatoarelor
1912 – 1954

img-pc-14-Alan-Turing-29-March-1951-picture-credit-NPL-Archive-Science-Museum (Medium)
(sursa http://blog.sciencemuseum.org.uk/insight/category/alan-turing/ )

Extra:
– Charles Babbage – http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage
– video motorul diferential al lui Babbage https://www.youtube.com/watch?v=jiRgdaknJCg
– http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage#Computing_pioneer
– Alan Turing – http://en.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing

Ada Lovelace a creat primele intrucțiuni pentru motorul diferențial în 1842, fiind primul om ce a programat un calculator. Din păcate motorul diferențial și mai târziu motorul analitic al lui Babbage au fost uitate în negura timpului din cauza lipsei de fonduri.

Motorul analitic al lui Babbage a fost gândit pentru a rezolva probleme pe baza intrucțiunilor date de utilizator, un concept de bază în ceea ce însemnaă un calculator modern.
Până la conceptul motorului analitic, calculatoarele mecanice puteau face doar operațiile pentru care fuseseră construite.

Cu această ocazie Babbage a fost cel care s-a gândit să separe software de hardware în conceptul motorului analitic. Mașina respectivă devenea, astfel, un calculator cu uz general. Cum tehnologia aceasta era mult înaintea vremii ei, ideea unui computer cu uz general a murit odată cu Babbage și a fost reînviată abia după 100 de ani.

Motorul analitic al lui Babbage, 1860

img-pc-15-Chapter_2-60 (Medium)
(sursa http://ds.haverford.edu/bitbybit/bit-by-bit-contents/chapter-two/2-7-the-analytical-engine/ )

Extra:
Video despre motorul analitic al lui Babbage 7 min https://www.youtube.com/watch?v=QVxbNZWLP60

Extra:
Pe la finele secolului al XIX-lea se puteau calcula și transformări Fourier, tipuri de calcule în care o funcție putea fi aproximată cu ajutorul unor sume ce implicau și calcularea funcțiilor sinus sau cosinus. Cu alte cuvinte, puteai folosi roți dințate și arcuri pentru a calcula funcții complexe.

Așa aparat era analizorul harmonic al lui Albert Michelson:
img-pc-16-harmonic-analyzer (Medium)

(sursa http://www.engineerguy.com/fourier/ )

Babbage și Albert Mitchelson erau cu mult înaintea vremii lor.

Situații în care tehnologii erau înaintea vremurilor lor au putut fi văzute și recent când, prin 2001, Microsoft a prezentat prima tabletă cromecială, dar oamenii nu au vrut să audă de ea. Abia prin 2010 tabletele au devenit un interes major când Apple a lansat iPAD.

Extra:
Istoria tehnologiei este plină de asemenea situații, alte exemple fiind Qube, sistemul de vot prin intermediul televizorului, inventat în 1970 și care nu a fost aplicat niciodată sau videofonul celor de la Amstrad care a prins la publicul larg numai după 2010.

Să nu uităm aici de mașina de salvare a mesajelor telefonice, inventată în 1934, dar ținută secretă de cei de la Bell Labs pentru 60 de ani de teama că invenția proprie avea să le distrugă hegemonia în domeniul comunicațiilor în SUA.

Extra:
– tehn inaintea vremii lor – http://tehnocultura.ro/2011/06/21/tehnologii-inaintea-vremii-lor/
– videophone Amstrad – http://www.amstrad.com/products/emailers/e3.html
– MS tablet – http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Tablet_PC
– ipad http://www.apple.com/pr/library/2010/01/27Apple-Launches-iPad.html
– bell labs answering machine – http://io9.com/5691604/how-ma-bell-shelved-the-future-for-60-years

Dacă invențiile acestea erau susținute și prindeau la publicul larg la data la care au fost prezentate, atunci lumea în care trăim ar fi fost fundamental diferită. Să nu îmi aduc aminte de taxiurile electrice Bersey. Acele autoturisme funcționau pe baza unor baterii rudimentare în Londra anilor 1890.

Extra:
– taxiuri electrice Londra – http://tehnocultura.ro/2014/08/08/automobile-electrice-in-1897-fa-cunostinta-cu-taxiurile-electrice-bersey-din-londra/

Revenind la calculatoare, calculatoarele mecanice au prins un avânt foarte mare odată cu folosirea lor pentru casele de marcat și pentru efectuarea calculelor științifice deosebit de complicate.

În primul caz vorbim de calculatoarele folosite la casele de marcat de la începutul anilor 1900. Acele case de marcat erau simple calculatoare aritmetice inventate de James Ritty in 1879, dar care s-au vândut într-un număr de peste 200 000 până în anul 1900. Prin comparație, numărul celorlalte tipuri de calculatoare vândute între 1800 – 1900 nu depășea 4700 de aritmometre.

Case marcat James Ritty
img-pc-17-img_1497 (Medium)
(sursa http://reboundfurnitureanddecor.com/2012/03/24/cash-and-carry/ )

În al doilea caz vorbim de o minune inginerească modernă: calculatorul mecanic Curta, inventat de Curt Herzstark in 1938 și intrat în uz în 1948. Calculatorul Curta era de mărimea unei râșnițe de piper, dar făcea calcule cu precizie extrem de mare. Puteai face înmulțirea a două numere de câte 9 cifre fiecare iar raspunsul îl primeai numai după câteva rotiri de manetă.

Calculator mecanic Curta

img-pc-18-Curta01 (Medium)

Extra:
– mec calc – http://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_calculator
– curta http://en.wikipedia.org/wiki/Curta
– video Curta la lucru https://www.youtube.com/watch?v=gef695xRNm0&list=UU1oaPQnGkMFoOt1GgKZB_8Q

Extra:
Era calculatoarelor mecanice de birou s-a terminat în anii 1970, când calculatoarele electronice au preluat controlul. Până în 1970 calculatoare mecanice de birou ca Walther WSR160, în Europa Centrală, și calculatoarele Marchant, în SUA, erau destul de des folosite.

Extra:
– calculator mecanic Felix in lucru – https://www.youtube.com/watch?v=uhhjIgunyFQ

Marchant, de exemplu, putea face un număr maxim de 1300 de operații pe minut dacă țineai mult timp degetul apăsat pe tasta +. Pentru a ajunge la asemenea capacitate de calcul aceste modele aveau câteva sute de roți dințate ce ajutau la calculul și memorarea valorilor ce trebuiau adunare la fiecare pas.

De la simple roți dințate cu manete, calculatoarele mecanice evoluaseră în secolul XX la calculatoare cu taste și care foloseau motoare electrice pentru punerea lor în mișcare. În plus, unele modele, precum era Olivetti Divisumma 24, din anul 1964, putea printa rezultatul pe hârtie.

Un loc special în acestă clasificare îl au calculatoarele mecanice analoage folosite de către Marina SUA, calculatoare mecanice folosite cu succes în al Doilea Război Mondial. Cu ajutorul roților dintațe, a riglelor și a bratelor metalice se puteau calcula direcția și înclinația tunurilor în funcție de direcția de deplasare a navei, de încărcătura explozivă și de greutatea obuzului.

Extra:
– video Marina SUA si calc mec – https://www.youtube.com/watch?v=s1i-dnAH9Y4

Locul calculatoarelor mecanice a fost preluat de calculatoarele analoage electronice. De data aceasta arcurile, roțile dințate, tijele erau înlocurite cu condensatori, transformatoare și rezistori. Din punct de vedere al funcționalitații ambele făceau același lucru

Extra:
– el analog comp http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_computer#Electronic_analog_computers

Calculatoarele analoage electronice sunt mai ușor de construit, mai sigure și mai ușor de modificat. Plus, puteau ocupa un spațiu mult mai mic. În plus, datorită faptului că circuitele electronice pot opera la frecvențe mult mai mari decât sistemele mecanice, se pot face mult mai multe operații pe secundă.

Extra:
AKAT-1 al inginerului polonez Jacek Karpiński era un asemenea calculator analog electronic folosit în 1959
AKAT-1

img-pc-19-AKAT-1 (Medium)

Extra: – http://en.wikipedia.org/wiki/Jacek_Karpi%C5%84ski

Calculatoarele analoage electronice aveau un panou frontal plin de mufe de intrare în care se prindeau conectori. Modul în care acești conectori erau puși pe panou reprezentau datele de intrare ale problemei. Apoi niște potențiometre pregăteau scara de lucru. Rezultatul era oferit prin mufe de ieșire și becuri.

Extra – Dat fiind că asemenea calculatoare electronice aveau limitări legate de semnalul analog de intrare, respectiv limitări ce țin de magnitudinea curentului continuu sau alternativ, de frecvență și de fază ele au fost înlocuite la scurt timp.

Ce trebuie subliniat este faptul că, în aceeași perioadă, 1930 – 1960 existau concomitent, calculatoare mecanice simple, de genul caselor de marcat sau riglelor cu șină, calculatoare mecanice de birou cu printer și calculatoare electronice.

Primii pași către un calculator digital electronic precum cel de azi s-au făcut din timpul celui de-Al Doilea Război Mondial. Calculatoarele mecanice, cu toate că deveniseră extrem ce complexe și puteau face chiar și mii de operații pe minut, nu puteau face față noilor tehnologii.

Unul dintre primii care a încercat să construiască un calculator digital modern a fost germanul Konrad Zuse, care, în 1939, a construit un calculator electromecanic ce folosea comutatori pentru a pune în mișcare componentele mecanice. Modelul se numea Z2.

Zuse Z2:
img-pc-20-Munich 247 (Medium)
(sursa http://www.humanismus.com/_/Konrad_Zuse.html )

Același inginer a creat Z3 în 1941 și era primul calculator electromecanic digital, complet automatizat și care putea fi programat. Acesta avea 2000 de relee și o frecvență de 5-10Hz. Încă suntem la generația 0 a calculatoarelor.

Zuse Z3:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Z3_Deutsches_Museum.JPG

Primul calculator digital complet electronic, ce folosea tuburi vidate pentru a face operații, a fost inventat în 1942 și se numea ABC sau Computerul Atanasoff–Berry . Folosirea tuburilor vidate în calculatoare a dat naștere generației 1 de calculatoare.

Tub vidat – trioda termionica , De forest Audion, 1906
img-pc-21-1-Triode_tube_1906 (Medium)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_tube )
ABC, 1942
img-pc-21-maxresdefault (Medium)
( sursa https://www.youtube.com/watch?v=nk7fOKt2VRA )

Extra:
– abc – http://en.wikipedia.org/wiki/Atanasoff%E2%80%93Berry_Computer

În 1943 exista deja primul calculator electronic care putea fi programat. Se numea Colossus MKI și a fost folosit pentru spargerea codului Enigma, cod folosit pentru transmiterea criptată a mesajelor între trupele nazite. Colossus a fost creat de către inginerul britanic Tommy Flowers.

MKI avea 1600 de tuburi vidate și conectori drept unitate centrală de prelucrare a datelor sau creier, nu avea memorie RAM și putea stoca informație doar pe role de hârtie iar rezultatele le printa pe hârtie.

Datele erau introduse în calculator cu ajutorul unor întrerupătoare, a unor mufe sau cu ajutorul cititorului fotosensibil.

Colossus
img-pc-22-computer-colossus-computer-pictures-code-breaking-computers (Medium)
(sursa http://www.slideshare.net/h4lo341/me-37505938 )

Extra:
– Colossus – http://en.wikipedia.org/wiki/Colossus_computer
– Tommy Flowers – http://en.wikipedia.org/wiki/Tommy_Flowers

În SUA calculatorul ENIAC, pus în funcțiune în 1945, făcea 5000 de operații pe secundă și era construit pe modelul lui Colossus. Aparatul cântărea 30 de tone, avea 18 000 de tuburi vidate și sute de mii de alte piese mai mici. Programarea pe acest calculator se făcea prin rotirea butoanelor și prin cabluri conectoare.

Extra:
ENIAC – http://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC

ENIAC
img-pc-23-fsDLj (Medium)
(sursa http://galleryhip.com/eniac-computer.html )

Un pas important s-a făcut odată cu inventarea Small-Scale Experimental Machine în 1948, primul calculator care nu avea nevoie de programare cu ajutorul cablurilor de conectare. Programele și instrucțiunile erau memorate în calculator și nu mai era nevoie de ore sau zile pentru a muta fire de colo-colo.

Calculatorul acesta a fost creat la Universitatea Victoria din Manchester de către Frederic C. Williams, Tom Kilburn și Geoff Tootill și era primul calculator creat după concepția lui Alan Turing, calculator ce trebuia să conțină programele în interiorul acestuia.

Extra -Pe baza SSEM a apărut primul calculator electronic folosit comercial pentru munca de birou: LEO I. LEO I a fost folosit de către compania britanică de catering J. Lyons & Company, companie care a creat reclame pentru a populariza conceptul de calculator de birou.

Extra: SSEM – http://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_Small-Scale_Experimental_Machine
LEO I – http://en.wikipedia.org/wiki/LEO_(computer)

SSEM
img-pc-24-SSEM_Manchester_museum (Medium)

Următorul pas mare a fost făcut în 1947 odată cu inventarea tranzistorilor de către fizicienii americani John Bardeen, Walter Brattain, și William Shockley. Tranzistorii sunt piese mult mai mici decât tuburile vidate și îndeplineau rolul de a amplifica semnalele electrice și de a fi folosiți pe post de întrerupători. Generația 2 a calculatoarelor începuse.

Primul tranzistor al celor de la Bell Labs
img-pc-25-1-transistor1 (Medium)
(sursa http://www.beatriceco.com/bti/porticus/bell/belllabs_transistor.html )

Extra:
– tranzistor http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor
– img http://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistorer_(croped).jpg

Din 1955 tranzistorii au înlocuit tuburile vidate folosite încă din 1907 la diverse aplicații, printre care și la calculatoare. Tuburile vidate purtau nume ciudate precum triodă termionică și au ajutat la amplificarea semnalelor radio și la telefonia pe distanță lungă, printre altele. Era lor era încheiată acum.

Genetația 2 a calculatoarelor putea începe. Primul calculator ce a folosit numai tranzistori a fost CADET, creat în Harwell, Marea Britanie, de către Cooke-Yarborough. Acesta era angajat la Organizația pentru Cercetările Energiei Atomice sau AERE. Anul era 1955.

Extra:
– primul comp tranz – http://en.wikipedia.org/wiki/Harwell_CADET
– ted cooke yarborough – http://en.wikipedia.org/wiki/Ted_Cooke-Yarborough
– trei mari comp gen http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/generations.html
– cele 5 comp gen – http://www.webopedia.com/DidYouKnow/Hardware_Software/FiveGenerations.asp

CADET
img-pc-25-Harwell-dekatron-witch-computer-under-resotoration-2010-03-13 (Medium)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Harwell_computer )

La nici patru ani distanță, în 1959, Jack Kilby de la Texas Instruments și Robert Noyce de la Fairchild Semiconductor au creat primul circuit integrat. Un circuit integrat presupunea micșorarea componentelor precum tranzistori, rezistori, conectori în așa fel încât să fie încorporate într-o plăcuță de silicon numită chip.

Extra:
– ic – http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit#Invention
– ic prin fotolitografie – https://www.youtube.com/watch?v=1bxf9QRVesQ
Circuit integrat

img-pc-26-Microchips (Medium)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit )

Printre calculatoarele care foloseau circuite integrate după 1959 a fost PDP-8 al firmei Digital Equipment Corporation care a lansat calculatorul în 1965. A avut succes enorm pentru vremea respectivă, vânzând peste 50 000 de unități.

Printre cei mai mari clienți de calculatoare care foloseau circuite integrate erau Forțele Aeriene a SUA și NASA care avea nevoie de calculatoare ușoare pentru programul Apollo.

Cheltuielile militare aduceau peste 37% din venitul de 312 milioande de dolari proveniți din vânzările de circuite integrate. Astfel, prețul a scăzut de la 50 de dolari bucata in 1962 la 2.33 dolari în 1968.

Acum suntem în timpul generației 4 de calculatoare unde microprocesorul este rege. De la câteva zeci de tranzistori în circuitele integrate ale anilor 60 s-a ajuns azi la câteva miliarde. La început un tranzistor avea 1-2 centimetri iar acum cei 1.4 miliarde de tranzistori ating limita inferioară de 14 nm în cadrul procesoarelor Intel, clasa Broadwell.

Primul microprocesor Intel 4004, 2300 de tranzistori, 1971
img-pc-27-1364103 (Medium)
(sursa http://pichost.me/1364103/ )

Intel i7 Haswell, 1.4 miliarde tranzistori, 2014
img-pc-28-DT_Haswell_i7_FB (Medium)
(sursa http://www.anandtech.com/show/7003/the-haswell-review-intel-core-i74770k-i54560k-tested/4 )

Cu alte cuvinte un tranzistor din calculatoarele de azi este de mii de ori mai subțire decât firul de păr. Imaginează-ți ce ar fi însemnat să ai câteva miliarde de tuburi vidate la un loc pe câți tranzistori sunt azi în procesoare.

Considerând că tuburile vidate folosite la calculatoarele vechi aveau dimensiuni de aproximativ 5x2x2 cm, 1,3 miliarde de asemenea tuburi ar ocupa 26 000 de metri cubi, fără a lua în considerare panourile de susținere, firele, încâlzirea, alimentarea cu energie electrică.

Corespondentul lui Intel Broadwell de azi, procesor ce ocupă doar 4 centrimetri pătrați, ar fi un procesor cu tuburi vidate ce ar ocupa 30 de metri lățime, 3 metri înălțime și 290 de metri lungime. Ai putea acoperi liniștit Gara Brașov sau o parte bună dintr-un cartier cu așa procesor enorm.

Luând în calcul performanța procesoarelor de azi cât de mare ar fi azi un calculator mecanic de tipul motorului diferențial al lui Babbage? Cât orașul Brașov. Dar unul care ar folosi tranzistori ca la începuturi? Cât un bloc.

Revenind la microprocesoare, primul microprocesor viabil din punct de vedere economic a fost Intel 4004 în care un tranzistor avea mărimea de 10 micrometri, cât grosimea firului de păr. Intel 4004 a fost lansat în 1971.

Extra:
– size of vaccum tube http://homepage.cs.uri.edu/faculty/wolfe/book/Readings/Reading03.htm
– marime fir de par – http://en.wikipedia.org/wiki/10_micrometres
– microprocesor – http://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor
– Intel 4004 – http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_4004

În sfârșit ne apropiem de era noastră. Pe la începuturi calculatoarele cu microprocesoare erau folosite de către companii mari sau agenții de stat ale SUA. Erau folosite în mainframes și în minicomputere și costau sute de mii de dolari sau chair milioane de dolari.

În timp, și oamenii de rând doreau calculatoare astfel că primul calculator personal a apărut în 1975 și se numea Altair 8800. Folosea procesorul Intel 4004 și era creat de către Ed Roberts. Procesorul rula 2 GHz, de mii de ori mai încep ca cel de azi.

Altair 8800 era doar in kit de calculator, nu un calculator complet.

Văzând potențialul, firma Apple a creat computerul Apple II în 1977, primul calculator personal cu succes la mase. La scurt timp, în 1981, IBM a lansat IBM-PC și a acaparat 50% din piața de computere. În 1982 a apărut Compaq pe piață.

Rivalitatea dintre marile companii de computere a ajutat Microsoft pe termen lung. Cum majoritatea calculatoarelor foloseau doar linie de comandă, Macintosh si Windows, după 1985, au stabilit standarde noi folosind interfețe grafice cu ferestre și folosirea mausului.

Extra:- part I
http://tehnocultura.ro/2014/10/21/istoria-calculatorului-personal-de-la-altair-8800-primul-pc-pana-la-lansarea-ibm-pc-part-1/

Dar era o problemă: oamenii de rând nu își permiteau asemenea calculatoare. A urmat era calculatoarelor personale.

Primul om care a creat un calculator personal viabil economic a fost Ed Roberts care a creat un kit pentru un calculator numit Altair 8800 în 1975. Acesta folosea noul microprocesor Intel 8080 care rula la 2MHz. Prin comparație, un calculator obișnuit are procesoare care rulează la cel puțin 2GHz, de o mie de ori mai rapid, și face mai multe operații per ciclu.

Extra:
Ed Roberts- http://en.wikipedia.org/wiki/Ed_Roberts_(computer_engineer)
Altair 8800 – http://en.wikipedia.org/wiki/Altair_8800
Intel 8080 – http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8080

Altair 8800 era un kit pentru calculator, nici măcar nu era un calculator complet. În plus, nu exista un software care să ruleze pe acest calculator. Pe de altă parte Microsoft avea limbajul de programare BASIC, dar nu avea un dispozitiv fizic pe care să îl ruleze.

Bill Gates și Paul Allen au creat primul lor produs software numit Altair Basic, în 1975, un program folosit pentru interpretarea comenzilor date de limbajul de programare BASIC. Prin 2001-2003 am avut ocazia să mă joc pe un calculator vechi ce avea QBasic, succesor al BASIC, instalat și puteai face liniștit animații sau rezolva diferite probleme. Turbo Pascal este un limbaj de programare care încă se învață prin licee și seamănă foarte mult cu QBasic.

Altair 8800 a trezit interesul multor entuziaști și a avut mai bine de 5000 de vânzări în 1975, dar încă era departe de ceea ce avem noi azi. Nu avea tastatură și nici mouse. În plus nu avea un ecran pe care să citești informațiile.

Extra:
– hist of pc – https://www.youtube.com/watch?v=gBz8OFdAeQk
– trascripts
http://www.pbs.org/nerds/part1.html

Prin 1976 își făcea simțită prezența Apple Computer sau Apple I, creat de către Steve Wozniak, mintea tehnică din spatele produsului și Steve Jobs, vizionarul. Apple I a fost vândut în număr de 200, dar era compus doar dintr-o placă de bază și încă îi lipseau tastatura, monitorul și carcasa. Apple I primea comenzi de la tastatură spre deosebire de Altair 8800, care avea nevoie de manevrarea butoanelor pentru a primi instrucțiuni.

Văzând interesul în Apple I Steve Job s-a gândit la crearea unui calculator care are toate componentele la un loc și, astfel, Apple II a fost prezentat public în 1977. Steve Jobs avea 21 de ani pe atunci.

Ceea ce a făcut din Apple II un succes enorm a fost programul Visicalc, program care putea fi folosit pentru o mulțime de calcule la birouri, deschizând astfel drumul către marea masă a oamenilor. Prin 1980 apăruseră deja multe companii care vindeau computere într-o piață de 1 miliard de dolari în care Apple deținea 50%.

Nedorind să rămână în urmă, IBM, companie care construise numai computere mainframe, a decis să intre în piața computeterelor personale. Apple avea acum un competitor serios în IBM, supranumit și ‘Big Blue’.

Bill Lowe este cel ce a condus echipa ce a adus pe piață IBM PC în 1981. IBM PC era construit pe o arhitectură deschisă, compus din componente care nu erau create de IBM, însă îi lipsea un sistem de operare.

Extra part II
http://tehnocultura.ro/2014/10/22/istoria-calculatorului-personal-de-la-hegemonia-ibm-pc-pana-la-imperiul-microsoft-part-2/

Sistemul de operare a fost create de către Paul Allen și Bill Gates. Mariajul Microsoft cu IBM a fost foarte lucrativ pentru Microsoft care a avut, astfel, acces la clienții IBM. Până la parteneriatul cu IBM cei de la Microsoft creaseră doar limbaje de calculator, nu și sisteme de operare.

Gary Kildall, creatorul primului sistem de operare numit CP/M (1974) i-a refuzat pe cei de la IBM, astfel că Microsoft s-a văzut în situația de a învăța cum să creeze sisteme de operare. L-au angajat pe Tim Patterson, programator care a creat pentru ei sistemul de operare QDOS, numit apoi PC-DOS 1.0.

Pentru a avea succes insă IBM avea nevoie de un program asemenea Visicalc și au folosit Lotus 123 pentru aceasta. IBM PC a fost un succes.

IBM avea 50% din piață în 1982 iar termenul de PC era sinonim cu IBM PC. Compaq a început contraatacul în 1982 și au creat o versiune portabilă a IBM PC. 47 000 de unități s-au vândut în primul an și la finele lui 1983 se vânduseră 2 milioane de bucăți.

În 1985 se vedea deja că prețurile scad cu 30%/an din cauza zecilor de companii care creau acum pc-uri. Toate acele companii își luau acum sistemul de operare de la Bill Gates (DOS și BASIC).

Prin 1985 IBM a lansat propriul sistem de operare OS/2 iar Microsoft a început munca la sistemul de operare Windows. Win 1 s-a lansat în noiembrie 1985 și folosea GUI, după ce fusese folosit cu succes de către Macintosh.

Win a fost un succes tocmai pentru că a folosit GUI, graphical user interface, lucru ce accelera munca pe computere si făcea accesibile computerele tuturor oamenilor.

Pimii ce au venit cu conceptul de GUI au fost cei de la Xerox, prin 1975, și se foloseau de maus pentru a interacționa cu informația prezentată pe ecran. Apple a văzut utilitatea unui GUI și l-a implementat în calculatorul Lisa, în 1983, dar proiectul Lisa a eșuat. Macintosh, lansat în 1984, nu a fost tocmai un succes, pentru că lipseau aplicațiile. După ce Jobs a fost data afară de la Apple, firma vindea 1 milion de unități în 1987.

Win 3, lansat in 1990, a cunoscut succesul tocmai pentru folosirea GUI. Prin 1996 Apple și IBM nu aveau un succes prea mare. Doar Microsoft se bucura de o adopție tot mai amre a Windows.

Extra:
– win 1 – http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows
win 1 – 1985, win 2 – 1987, win 3 – 1990, win 95 – 1995, win 98 – 1998, win xp – 2001, Vista – 2007, Win 7 – 2009, Win 8 – 2012, Win 8.1 – 2013, Win 10 – 2014
– Apple I http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_Apple_Inc._products
– Steve Wozniak – http://en.wikipedia.org/wiki/Steve_Wozniak
– Steve Jobs – http://en.wikipedia.org/wiki/Steve_Jobs
– hist of pc 2 – https://www.youtube.com/watch?v=bPFgWl6IWzw
http://www.pbs.org/nerds/part2.html
http://www.pbs.org/nerds/part3.html
– also comp history http://www.computerhope.com/history/194060.htm

Extra:
– http://scripting.com/davenet/1994/10/18/billgatesvstheinternet.html
– http://scripting.com/davenet/1994/10/20/itsagreatcomputersteve.html

3. Calculatorul azi

În zilele noastre există câte un calculator în fiecare telefon și în multe autoturisme moderne. Ba chiar și ceasurile de mână au devenit smartwatch, adică ceasuri inteligente care numără câți pași faci.

Un calculator de birou de azi are un monitor, tastatura, maus si unitate centrala. Unitatea centrala poate avea numai procesor, 4 GB de memorie RAM, 1TB de stocare pe HDD. Mai mult de atât nu ai nevoie.

Procesoarele de tipul Intel i3 sau AMD APU înlocuiesc cu ușurință plăcile video astfel că asemenea calculatoare pot fi cumpărate la prețuri de până la 1500 de lei, fără monitor. Cu aceste calculatoare de birou poți naviga ușor pe internet, poți vedea filme și juca jocuri relativ simple.

In 2014 s-a ajuns la crearea unor procesoare în care tranzistorii au numai 14 nm sau 14 miliardimi de metru, pe cum este linia Broadwell de la Intel. Dat fiind că un atom de siliciu are numai 0,2 nm în diametru îți poți da seama că tranzistorii dintr-un procesor Broadwell ocupă spațiul a numai 70 de atomi. Ce înseamnă asta? Un tranzistor de azi este de 720 de ori mai mic decât un grosimea unui fir de păr, grosime care este de 10 micrometri.

Asemenea performanță era imposibil de creat acum 5 ani de zile sau imposibil de imaginat în 1985, când tranzistorul de la Intel 80386 avea 1000 nm, adică era de 5000 de ori mai mare decât un tranzisor de azi.

Pe viitor vom atinge limitele fizice până la care se poate coborâ cu micșorarea dimensiunii tranzistorilor, dar nu te teme, în mod sigur tehnologia și știința vor lucra împreună pentru a trece de această barieră.

Extra:
http://www.intel.com/content/www/us/en/silicon-innovations/intel-14nm-technology.html

Intel’s 14nm Broadwell chip reverse engineered, reveals impressive FinFETs, 13-layer design

Is 14nm the end of the road for silicon chips?


http://en.wikipedia.org/wiki/10_micrometres

4. Viitorul

Ce vom face când vom ajunge la limita de jos cu micșorarea tranzistorilor? O situație ar fi să creem procesoare care ocupă mai mult spațiu pe placa de bază sau mai multe procesoare pe aceeași placă de bază.

Există o serie de tehnologii experimentale gata să înfrunte viitorul, primele dintre ele fiind quantum computing și light computing. În prima situație este vorba de folosirea mecanicii cuantice pentru a crea calculatoare foarte performante. Astfel ne folosim de superpoziția electronilor în atomi. În calculatoarele cuantice biții sunt înlocuiți de quantum bits sau qbiți.

În calculatoarele clasice 1 bit poate conține fie cifra 0, fie cifra 1, dar un qubit poate avea ambele valori în același timp. Cei doi biți oferă două numere, dar doi qubiți vor conține 4 numere.

Extra:
http://tehnocultura.ro/2013/07/27/cum-functioneaza-un-computer-cuantic-si-ce-sunt-qubitii/

Cantitatea de informație conținută n qubiți va fi egală cu 2^n biți.

Exemplu de calculator cuantic numit D-Wave:
img-pc-29-LW4A1956 (Medium)

(sursa http://www.wired.com/2013/06/d-wave-quantum-computer-usc/ )

În a doua situație se dorește folosirea luminii pentru a face calcule. Tranzistorii de azi ar putea fi înlocuiți de tranzistori optici, însă aceștia ar fi mai mari ca dimensiune și ar consuma mai multă energie electrică.

Un alt punct de luat în calcul este folosirea tranzistorilor din grafenă care ar putea opera la frecvențe de mii de ori mai mari ca cele de azi, adică la THz, mii de miliarde de operații pe secundă. Grafena este un material format dintr-un singur strat de carbon, strat ce are proprietatea că rezistă mai bine la căldură decât straturile de siliciu și ocupă mai puțin spațiu.

Exemplu tranzistor grafenă:
img-pc-30-nature09405-f1.2 (Medium)
( sursa http://www.nature.com/nature/journal/v467/n7313/full/nature09405.html )

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_computing

Is 14nm the end of the road for silicon chips?

First Ever Commercial Quantum Computer Now Available for $10 Million


http://www.extremetech.com/extreme/24854-23760-revision

Ne putem aștepta ca în 10-20 de ani calculatorul din telefonul nostru să fie de mii de ori mai performant decât ceea ce avem noi azi în casă. Nevoia de putere de calcul crește pe zi ce trece iar tehnologia trebuie să o satisfacă. Cel mai bine este că vom vedea aceste schimbări în timpul vieții noastre.

*** Intrebare

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine în scurta călătorie prin lumea calculatoarelor. Înainte de a încheia această primă parte, vreau să răspund la întrebarea lui Marcu, din Craiova, care spune așa: “Care este culoarea cerului pe planeta Marte?”

Ei bine, culoarea cerului pe planeta Marte este aceeași ca și la noi: albastră. Acest lucru se întâmplă din două motive:
– lumina venită de la Soare conține mai mulți fotoni abaștri decât fotonii din restul spectrului vizibil și
– lumina albastră venită de la Soare este reflectată peste tot în atmosferă în procesul numit dispersie Rayleigh. Dat fiind că atomii gazelor din atmosferele tuturor planetelor din Sistemul nostru Solar sunt mici, vei avea același cer albastru pe oricare dintre planete.

Motivul pentru care nu vezi asta des pe Marte este pentru că există foarte mult praf în atmosfera marțiană, dar există și zile cu cer albastru.

Mulțumesc de întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde și la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom primi sfaturi despre configurații de calculatoare în funcție de nevoile fiecăruia.

Fii o sumă de atomi curioși.
***

Stiri

1. OneWheel – skateboard-ul cu o singură roată

https://www.youtube.com/watch?v=XPKa-diadq0&feature=em-uploademail
http://www.engadget.com/2014/11/03/onewheel-handson/
http://rideonewheel.com/

img-s1-1-1W2_1242-webslider (Medium)
( sursa http://rideonewheel.com/ )

Bine te-am regăsit la secțiunea de știri. Ia să vedem ce putem afla azi.

OneWheel este un skateboard cu o singură roată și cu un motor. Datorită accelerometrelor și a giroscoapelor din placă, acest vehicul își menține echilibrul singur. Tot ce trebuie să faci este să te înclini în direcția în care vrei și vehiculul te duce oriunde.

Inventat de către Kyle Doerksen OneWheel a fost prezentat la CES 2014, conferință de tehnologie ce are loc în fiecare an în Las Vegas, SUA. Prototipul era construit din părți ce pot fi cumpărate din magazine, dar modelul final are senzori mai buni, programele sunt actualizate și are leduri roșii/albe pentru spate-față.

Cei de la Endgadget, revista online de tehnologie din SUA, au testat aparatul și spun că se poate controla foarte ușor. Cu o înclinare în față accelerezi și cu înclinare pe spate încetinești. Asta este totul ce trebuie să știi legat de controlul OneWheel:
img-s1-2- (Medium)
(sursa OneWheel Instagram – http://instagram.com/p/u_Mn6tHIPJ/ )

OneWheel folosește un motor de 500 de Watti, are un acumulator de litiu-fier-fosfat care se încarcă în 2 ore, atinge viteza maximă de 18 kmph și are o autonomie de 6-8 km. Aparatul cântărește numai 13 kg și poate încăpea liniștit în lift sau în portbagajul autoturismului.

Monociclul automat costă 1400 de dolari, la care se adaugă 300 de dolari transportul către România. Primele aparate de acest gen vor fi trimise clienților de la începutul lui 2015.

2 – Pinguini robotici ajută cercetătorii din Antarctica

https://www.youtube.com/watch?v=6bEylzIFnOE&feature=em-uploademail
http://www.bbc.com/news/science-environment-29904994
http://www.iphc.cnrs.fr/-Yvon-Le-Maho-.html
http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.3173.html

În știrea numărul 2 aflăm că pinguinii robotici ajută cercetătorii din Antarctica.

BBC, televiziunea britanică, a anunțat la începutul lui noiembrie faptul că cercetătorii au folosit un pinguin robotic pentru a analiza comportamentul pinguinilor regali din Antarctica. De fapt, pinguinul robotic nu era nimic altceva decât un robot cu patru roți, teleghidat, și care era acoperit de un costum de pinguin ca în imaginea de mai jos. Este cel din mijloc.

img-s2-1-fake-penguin (Medium)
(sursa BBC News )

Pinguinul fals are camere în loc de ochi și încă o cameră în zona pieptului. Liderul experimentului, dr. Yvon Le Maho, de la Centrul Național de Cercetări Șiințifice din Strasbourg, Franța, și-a publicat rezultatele în Nature Method și spune că micșorarea interacțiunii dintre oameni și animale este un punct central al studiului acelor animale.

Conform lui Yvon Le Maho, atunci când punguinii robotici sau rovere îmbrăcate în pinguini, cum le mai numesc cercetătorii, se apropie de animale, acesta sunt mai relaxate. Nivelul de stres este analizat cu ajutorul senzorilor de la bordul roverului și cu ajutorul camerei video.

Dacă un pinguin este speriat, inima acestuia va bate mai repede iar comportamentul va fi unul defensiv. Roverul trece peste aceste obstacole și nu deranjează coloniile de pinguini.

În imaginea următoare se poate vedea un prototip al acestui pinguin fals. Pinguinii nu s-au speriat de el iar modelul mai nou acunde roțile sub costumul de pinguin.

img-s2-3-lemaho-s1 (Medium)
(sursa imagine http://vince-crane.livejournal.com/ )

Îmi place ingeniozitatea cercetătorilor și sper să mai văd asemenea intruși robotici în cât mai multe cercetări în natură.

Iată cum arată pinguinul robotic între puii de pinguini. O imagine care face cât o mie de cuvinte:
img-s2-3-mtipingivn (Medium)
(sursa http://shangmag.com/)

3. Sonda spațială Rosetta a trimis un lander pe cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

http://phys.org/news/2014-11-rosetta-greatest-space-mission-lifetime.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_content=ctgr-item&utm_campaign=daily-nwletter

Ambition, un extraodinar film de promovare a misiunii Rosetta, a ESA


http://en.wikipedia.org/wiki/67P/Churyumov%E2%80%93Gerasimenko
http://www.livecometdata.com/comets/67p-churyumov-gerasimenko/

http://tehnocultura.ro/2014/11/14/pas-important-in-istoria-omenirii-esa-a-acometizat-un-lander-pe-67pchuryumov-gherasimenko/

Și acum, ultima știre a ediției. ESA sau Agenția Spațială Europeană a reușit să trimită un robot pe cometa 67P/Churyumov-Gherasimenko.

Rosetta, un proiect al ESA, este una dintre cele mai interesante misiuni spațiale ale omenirii din ultimele decenii. De ce? Pentru că în data de 12 noiembrie, la ora 10:35 dimineața sonda a trimis un robot să acometizeze, adică să aterizeze pe o cometă. Cometa în cauză se numește 67P/Churyumov-Gherasimenko, decoperită încă din 1969, și este un munte de rocă și gheață, cu un volum de peste 22 de kilometri cubi și greutate de 100 de miliarde de tone:

img-s3-1-Comet_67P_on_19_September_2014_NavCam_mosaic (Medium)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/67P/Churyumov%E2%80%93Gerasimenko )

Cometa se află acum la 314 milioane de kilometri de Pământ și la 284 de milioane de kilometri de Soare, puțin mai încolo de orbita planetei Marte:

img-s3-2-2014-11-08_1856 (Medium)
(sursa http://www.livecometdata.com/comets/67p-churyumov-gerasimenko/ )

În data de 12 noiembrie a avut loc acometizarea landerului Philae, robotul de la bordul sondei spațiale Rosetta. Philae are rolul de a analiza compoziția rocilor din care este compusă cometa și va trebui să verifice existența unor molecule organice.

Încă din 2013 s-a confirmat existența unor molecule organice în centrele unor galaxii, astfel că cercetătorii de la ESA vor să afle dacă și ce fel de molecule organice se pot găsi pe cometă.

Dacă se găsesc molecule organice precum cele care sunt la baza animoacizilor, atunci acest lucru va fi un motiv în plus să considerăm că viața pe planeta noastră a apărut cu ajutorul cometelor.

Deși o asemenea ipoteză încă este disputată, landerul Philae va ajuta la strângerea multor informații. Este pentru prima dată când omenirea a trimis o sondă pe urmele unei comete și pentru prima dată când un robot ne va trimite poze de pe o cometă.

Iată cum arată landerul Philae:
img-s3-4-Philae_over_a_comet_(crop) (Medium)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Philae_(spacecraft) )

Din păcate Philae nu a avut cea mai fericită acometizare și a ajuns într-o zonă cu umbră. Cercetătorii ESA caută soluții pentru activarea landerului.

Te invit să vezi filmul de promovare Ambition al misiunii Rosetta, film realizat de către Platige Image și ESA. De asemenea filme de promovare are nevoie știința:

Felicitări ESA pentru misiunea extraodinară Rosetta și pentru filmul Ambition.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.

Fii o sumă de atomi curioși!