Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 033 – De ce nu mor parașutiștii?

Atunci când parașutișii se aruncă de la înălțimi de kilometri, de ce nu mor la contactul cu pământul? În ce mod ajută parașutele și care este principiul lor de funcționare? De ce fenomen fizic depind parașutele pentru a funcționa și pentru a salva viața oamenilor?

Despre modul în care parașutiștii pot supraviețui căderii libere și despre viteza limită ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brașov, Laboratorul de Fizică Aplicată și Computațională.

Pentru a explica modul în care parașutiștii supraviețuiesc se folosește exemplul unei bile lăsată să cadă liber de o o înălțime H. În cădere forțele care actionează asupra acesteia sunt forța de gravitație G, orientată în jos, și forța de rezitentă la înaintare, adică o forță de frecare cu aerul, numită Fr.

La un moment dat cele două forțe devin egale în modul și astfel se anulează. Bila va avea în acel moment o viteză constantă, nu accelerată, ca până în acel punct. Acea viteză se numește viteză limită, vl.

Astfel, asupra corpului acționează :
G = mg, gravitatie
și
Fr = kv, forța de rezitență la înaintate
k – coeficient crae depinde de forma obiectului și de tipul de fluid și
v – viteza de cădere.

Atunci când cele două forțe se anulează, viteza devine constantă.
G = Fr
mg = kv
adica v = mg/k

Astfel se poate afla viteza limită pentru un obiect cu coeficientul de formă k.

Pentru parașute forța de rezistență la înaintare are formula Fr = k’ * v^2.

Datorită forței de rezistență la înaintare, lucru ce determină apariția vitezei limită la un moment dat în căderea obiectului, putem fi fericiți că stropii de apă nu se sparg capul. Stropii de apă ajung la o viteză limită și cu acea viteză continuă către suprafața Terrei.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.

Audio podcast: https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
——
Referințe:
– stropi de apa: https://en.wikipedia.org/wiki/Drop_(liquid)
– cădere liberă: https://en.wikipedia.org/wiki/Free_fall
– viteză limită: https://en.wikipedia.org/wiki/Terminal_velocity

Categories
Stiinta

Tot ce trebuie să știi despre materia întunecată într-un film scurt


De ceva decenii bune se încearcă detectarea particulei de materie întunecată. Din calcule șo observații reiese că acea particulă este prezentă peste tot în jurul nostru, dar ca interacționează extrem de greu cu celelalte particule.

I se zice materie întuncată pentru că nu se știe din ce este constitutită și pentru ca nu interacționează prin electromagnetism, forța nucleară tare sau forța nucleară slabă, ci doar prin intermediul gravitatiei. Colecții mari de materie întunecată pot fi identificate tocmai prin curbura spațiului ce o creează în zonele în care sunt localizate.

Se consideră că galaxia noastră este într-un nor de materie întunecată și că cea mai mare parte a acestei materii întunecate este grupată în centrul galaxiei. Simulările pe computer arată că dacă materia întunecată se grupează în interiorul Soarelui, atunci ar trebui să genereze neutrini care să fie detectați pe planeta noastră.

Tocmai de aceea există o serie de detectoare de neutrini care să verifice fașcicolele venite din direcția Soarelui. Deși nu știm exact ce este aceată materie întunecată, aceste particule care interacționează foarte slab trebuie să aibă câteva caracteristi foarte bine determinate pentru a exista.

Din ipoteze legate de comportamentul materiei întunecate rezultă că:
– materia întunecată nu este barionică, adică formată din neutroni sau protoni
– particulele de materie întunecată ar trebui să fie masive (masă mare, dimensiuni foarte mici)
CERN ar putea crea asemenea particule de materie întunecața și le-ar putea detecta prin lipsa unor energii din calculul final al ciocnirilor de la LHC
– este posibil să fie chiar neutrini
– în viața Sistemului Solar influența materiei întunecate este chiar mică

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 032 – De ce există mișcare în Univers? [Acțiune versus reacțiune]

Dacă există forțe de acțiune și reacțiune conform legii a treia a lui Newton, atunci de ce mai există mișcare în Univers? Principiul al treilea al mecanicii lui Newton spune că atunci când un corp acționează asupra altui corp cu o forță (numită forță de acțiune), cel de-al doilea corp acționează și el asupra primului cu o forță (numită forță de reacțiune) de aceeași mărime și de aceeași direcție, dar de sens contrar.

Cu alte cuvinte, forțele se anulează, corpurile nu se miscă unul față de celălalt, dar nu vedem un Univers blocat, ci unul în care mișcarea este omniprezentă.

La rezolvarea acestui mister ne ajută Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brașov, Laboratorul de Fizică Aplicată și Computațională.

Atunci când un corp acționează asupra altuia cu o anumită forță, cel de-al doilea corp reactionează și, astfel, nu avem mișcare.

Însă cele mai multe interacțiuni nu au loc numai între două corpuri, ci între mult mai multe. Dacă legi o sfoară de o cutie și tragi acea cutie către tine iar între tine și prima cutie este o altă cutie, vei observa că cele două cutii vin ambele către tine.

Secretul stă în recunoașterea forțelor interiore unui sistem, adică acțiunea și reactiunea dintre cele două cutii, dar și în recunoașterea forțelor care acționează asupra întregului sistem, adică forța cu care trag eu de sfoară.

Astfel avem mișcare în Univers.

Dacă notăm cu m1 masa primei cutii și cu m2 masa celei de-a doua cutii, atunci vom avea următoarele forțe ce acționează asupra celor două cutii:
1. forța F a sforii cu care trag cutia 1
2. forța F12 cu care cutia 1 acționează asupra cutiei 2
3. forța F21 cu care cutia 2 reacționează asupra cutiei 1

Avem, astfel o sumă de forțe care acționează pe orizontală.

Asupra cutiei 1:
F-F21 = m1 * a

Asupra cutiei 2:
F12 = m2 * a

Când însumăm forțele pe orizontală:
F – F21+F12 = m1* a + m2* a, cu F21 = F12 în modul, adică în valoare
sau

F = (m1+m2) * a
sau
a = F / (m1+m2)

Cu alte cuvinte, cu toate că cele două corpuri sunt în repaus unul față de celălalt, ambele se deplasează cu accelerația a.

Reamintim cele trei legi ale lui Newton:
1. Orice corp își menține starea de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă atât timp cât asupra sa nu acționează alte forțe sau suma forțelor care acționează asupra sa este nulă.
2. O forță care acționează asupra unui corp îi imprimă acestuia o accelerație, proporțională cu forța și invers proporțională cu masa corpului:
3. Când un corp acționează asupra altui corp cu o forță (numită forță de acțiune), cel de-al doilea corp acționează și el asupra primului cu o forță (numită forță de reacțiune) de aceeași mărime și de aceeași direcție, dar de sens contrar.
4. Dacă mai multe forțe acționează în același timp asupra unui corp, fiecare forță produce propria sa accelerație în mod independent de prezența celorlalte forțe, accelerația rezultantă fiind suma vectorială a accelerațiilor individuale.

miscare-newtoniana

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.

Audio podcast:
https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
——
Referințe:

– legile lui Newton: https://ro.wikipedia.org/wiki/Legile_lui_Newton

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 031 – Ce este sunetul? Analiza Fourier.

Ce este sunetul? Ce este analiza Fourier a semnalelor? Ce este timbrul vocal? Cum ajută analiza Fourier la înțelegerea sunetelor?

Despre sunet și analiza Fourier ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brașov, Laboratorul de Fizică Aplicată și Computațională.

Analiza Fourier a semnalelor înseamnă descompunerea unui semnal complex într-o serie de semnale simple caracterizate de funcții ușor de calculat.
Fourier_decomposition

Semnalele pot fi neperiodice sau periodice, iar cele periodice pot fi nearmonice și armonice. Vom discuta despre semnalele periodice armonice, cum este sunetul, și vom înțelege de ce orice sunet, oricât de complex, este o sumă de sunete simple.

Atunci când auzim o notă muzicală graficul funcției pentru acel sunet este format din multe munți și văi apropiate, însă, aplicând analiza Fourier, descoperim că la baza acelei note muzicale se află o serie de sunete sinusoidale de frecvențe multipli întregi a unei frecvențe numită frecvența de bază.
harmonics

Acele frecvențe multipli întregi se numesc armonice. Cu cât există mai multe armonice într-un sunet generat, de exemplu, de vocea umană, cu atât mai plăcut este sunetul perceput.

Orice sunet periodic armonic are o formulă de genul:
Sunetul conform analizei Fourier:
y = D sin 2π ν T
D = amplitudinea, volumul, tăria sunetului
ν = frecvența, sunet înalt sau jos
2ν,3ν,4ν,…,nν = armonice

Fundamentele matematice ale sunetului și a analizei sunetului pot fi explorate în detaliu în volumul Mathematics for the Nonmathematician scris de Morris Kline, la Capitolul 19 – THE TRIGONOMETRIC ANALYSIS OF MUSICAL SOUNDS.

mate-morris-cline

În materie de sunet, mai specific, de tăria sunetului, amplitudinea este cea care dă tărie sau volum sunetului. Tăria unui sunet este măsurată în dB sau deciBeli. Relația dintre decibeli și intensitatea efectivă a unui sunet este următoarea:
N = 10 log I/Io
N = deciBeli
I = intensitatea curentă W/m^2
Io = intensitatea la 0 dB adică 10-^12 W/m^2

Dată fiind formula de mai sus, atunci când noi folosim butonul de la radio pentru a da sunetul mai tare noi percepem o creștere liniară, dar, în fapt, intensitatea are o creștere logaritmică (în baza 10). De aceea pentru butoanele de volum se folosesc potențiometre logaritmice care fac această transformare.

Listă cu corespondența dintre decibeli și intensitatea sunetului:

decibel

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.

Audio podcast:
https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
——
Referințe:

– analiza sunetelor din punct de vedere matematic: http://www.amazon.com/Mathematics-Nonmathematician-Dover-Books/dp/0486248232/
– analiza Fourier: https://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_analysis
– serii Fourier: https://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_series
– img descompunere sunet complex: http://powercircuits.net/the-significance-of-fourier-analysis/
– imagine: https://people.richland.edu/james/lecture/m116/logs/models.html
– imagine: https://soundphysics.ius.edu/?page_id=912
– imagine: https://soundphysics.ius.edu/?page_id=1043
– imagine https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/archive/2012/10/22/logarithmic-potentiometers
– imagine: http://why-sci.com/monster-energy/
– imagine: http://www.hsc.csu.edu.au/ipt/mm_systems/3288/digitising_sound_answers.htm
– imagine: http://users.tpg.com.au/users/battagli/sound.html
– imagin: https://www.boundless.com/physics/textbooks/boundless-physics-textbook/sound-16/
– imagine: http://jahej.com/alt/2011_11_29_the-craft-of-game-systems-part-2.html

Categories
Stiinta

Anul 2015 în știință


BBC News a făcut un reportaj scurt de 26 de minute despre cele mai importante descoperiri și realizări ale științei în anul 2015. Um an plin de lucruri extraordinare și un an în care s-a realizat vacinul anti-Ebola.

Cele mai importante date ale anului 2015 în știință conform BBC News:
1. Sonda New Horizons a ajuns la planeta pitică Pluto și a trimis imagini cu văi și munți prezentate într-un detaliu fară precedent.
2. Noi specii de oameni descoperite în Africa: Homo Naledi și Australopithecus deyiremeda, ambele pierdute în negura timpului. Nu se știe exact care dintre speciile descoperite anul acesta și în trecut este cea care a stat la originea Homo Sapiens.
3. Solar Impulse a reușit sa facă o bună parte din înconjurul lumii cu motoare ținute în viață numai de celule solare. Un record mondial.
4. John Hitchinson, cercetător englez, încearcă să afle de ce pinguinii merg clătinat. Pinguinii preistorici erau de mărimea oamenilor și aveau corpul înclinat în față, nu vertical ca cei de azi.
5. Celule stem folosite pentru a vindeca un londonez de orbire.
6. Vaccinul anti-Ebola este în lucru și se speră ca în 2016 să poată fi folosit de mase.
7. Unui pacient î se cere să cânte în timp ce o tumoare pe creier î se extirpează.
8. Copii care s-ar naște cu boli mortale din cauza mitocondriilor defecte sunt salvati de noile prevederi din Marea Britanie: copiii cu ADN de la trei persoane: se scoate nucleaul de la obulul fertilizat, se introduce acel nucleu în alt ovul și se rezolvă, astfel, problema mitrocondriilor defecte din primul ovul.
9. LHC și-a repornit motoarele în 2015 după o pauză de doi ani.
10. Construcția telescopului spațial al NASA numit James Webb Telescope se aproapie de final.
11. Olanda creează cele mai mari valuri artificiale în încercarea de a afla cum se pot proteja mai bine de furia mărilor.
12. Revoluția robotică la BBC.
13. Francezii au creat o copie fidelă a peșterii Chauvet unde se pot vedea râmășite umane și desene vechi de zeci de mii de ani. Pentru a prezenta peștera publicului larg francezii au decis crearea unei copii fidele.
14. Țestoasele din Madagascar riscă să devină o specie dispărută, așadar cei însărcinați cu conservarea acestor animale au început să deseneze coduri și modele pe carcasele țestoaselor în speranța că braconierii nu le vor mai ucide.
15. COP 21: 190 de țări membre ONU au semnat un tratat care să ducă la reducerea emisiilor gazelor cu efect de seră. Speranța este că se va reduce încâlzirea globală la mai puțin de 2 grade Celsius față de nivelul pre-industrial.
16. Tim Peake este primul astronaut al UK care să stea pe ISS

Desigur, cei care au urmărit Tehnocultura au putut vedea știrile zilei la Linkurile zilei. Multe lucruri s-au petrecut în 2015 și mult mai multe se vor petrece în lumea științei în 2-16.

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
Podcasts Stiinta Tehnologie

F@TC 029 – Ce este RMN-ul ( rezonanța magnetică nucleară)

Ce este RMN-ul? De la ce vine termenul de rezonanță magnetică nucleară? Se foloseșțe RMN-ul numai în medicină? Cum ne ajută la imagistica problemelor de sănătate?

Despre rezonanta magnetică nucleară ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

RMN-ul, rezonanța magnetică nucleară, se bazează pe faptul că nucleonii, particulele constituente ale nucleului atomic, protoni și neutroni, au moment magnetic de spin. Nucleonii pot fi considerați mici magneți pentru faptul că sunt constituiți din subparticule, quarci, care au sarcină electrică și care se rotesc în interiorul acestora.

Dacă un atom are un număr par de nucleoni, atunci nucleul nu are un moment magnetic rezultant. Acest lucru se petrece pentru faptul că, atunci când avem un număr par de nucleoni, atunci acesția se grupează doi câte doi iar momentele lor magnetice se anulează.

Dar dacă există un număr impar de nucleoni, protoni și/sau neutroni, atunci nucleul va avea un moment magnetic de spin.

Dacă punem acei atomi în interiorul unui câmp magnetic continuu, vom observa faptul că atomii vor avrea o mișcare de rotație în jurul liniilor de câmp magnetic. Acea mișcare se numește precesie.

Precesia aceasta se petrece cu o anumită frecvență numită frecvența Larmor, numită astfel după matematicianul și fizicianul Joseph Larmor (1857 – 1942), cel care a descris, pentru prima dată, distribuția liniilor spectrale într-un câmp magnetic a oscilației electronilor.

La interacțiunea dintre nucleu și câmpul magnetic apare o energie potențială de interacțiune (definită de formula ћ * ωL):
ћ * ωL = γ * μN * B

ћ – constanta lui Planck redusă ( h/2π )
ωL – pulsație Larmor
γ – factor geomagnetic nuclear
μN – momentul magnetic al nucleului
B – inducția câmpului magnetic extern

ωL = 2 * π * νL

νL – frecvența Larmor
νL = γ * μN * B / h

Pentru B de 2-4 Tesla frecvența Larmor ( νL ) este de ordinul zecilor sau sutelor de MHz (vezi tabelul PDF din secțiunea “Surse”).

Știind despre existența frecevenței Larmor, dacă înlocuim câmpul magnetic continuu cu unul alternativ ce are aceeași frecvență ca frecevența Larmor, vom vedea că au loc fenomene de absorbție de energie de la câmpul magnetic către nucleele atomice. Acea absorbiție de energie poate fi pusă în evidentă de aparatura electronică a scannerului RMN.

În acest fel se folosesc spectrometrele RMN care ajută la imagistica interiorului corpului uman. Țesuturile bolnave vor avea un conținut diferit de atomi cu nucleoni în număr impar lucru ce ajută la detectarea problemelor de sănătate.

Elementele chimice care sunt vizate în analizele cu scannerul RMN sunt: 1H, 2H, 3He, 7Li, 13C, 14N, 15N, 17O, 23Na, 31P, 129Xe.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.
Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes
SONY DSC
—–
Referințe:

– RMN: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging
– Joseph Larmor: https://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Larmor
– imagine proton ca un magnet: https://mrimaster.com/physics%20intro.html
– lista frecvențelor Larmor: http://kodu.ut.ee/~laurit/AK2/NMR_tables_Bruker2012.pdf
– ce elemente chimice se folosesc la RMN: http://bio.groups.et.byu.net/LarmourFreqCal.phtml
– spectroscopia RMN: http://radiopaedia.org/articles/mr-spectroscopy-1
– spin magnetic în nucleoni: http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Magnetic_Resonance_Spectroscopies/Nuclear_Magnetic_Resonance/NMR%3A_Theory
– diagramă scanner RMN: http://astarmathsandphysics.com/ib-physics-notes/117-biomedical-physics/1247-nuclear-magnetic-resonance-imagiing.html
– fizica RMN: https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_of_magnetic_resonance_imaging
– momente magnetice ale nucleonilor: http://phys.org/news/2015-02-magnetic-moments-nuclear.html
– precesia nucleonilor: http://www.rise.duke.edu/apep/pages/page.html?001009

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 028 – De ce anumite materiale sunt transparente?

De ce este sticla transparentă? Ce este transparența? Există transparență la toate lungimile de undă? De ce factori depinde transparența materialelor?

Despre transparență ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Transparenta este proprietatea materialelor de a permite luminii vizibile să treacă prin ele cu o atenuate foarte mică.

Sticla, anumite tipuri de plastic și acril, pietre semiprețioase și oxidul de aluminiu sunt transparente în spectrul luminos.

Transparență în toate lungimile de undă ale spectrului electromagnetic nu există, ci materialele sunt transparente doar pe anumite regiuni ale spectrului. Este vorba de lumina vizibilă, adică cea cu lungimi de undă între 400 (albastru) și 700 (roșu) de nanometri.
lumina

Lumina și lungimile ei de undă:
rgb
Sticla, de exemplu, este transparentă pentru lumină și pentru radiația de energie mai mică decât a luminii (IR, microunde, radio), dar este opacă pentru UV iar X și gamma trec parțial prin sticlă.

Dat fiind că lumina este o undă electromagnetică, adică este formată din oscilații ale câmpului magnetic și electric care se propagă din aproape în aproape, câmpul electric din aceasta interacționează cu electronii liberi și cu cei de pe stratul exterior al atomilor.
elmag

In diferite materiale, precum este metalul care este acoperit de o “mare” de electroni din zona electronilor de conducție, lumina va fi absorbită de acei electroni pentru că sunt mulți electroni liberi în acel material.

În cazul sticlei lumina nu este absorbită pentru că există foarte puțini electroni liberi iar energia luminii este prea mică pentru a determina absorbția acesteia. În schimb, radiația UV are suficient de multă energie încât să fie absorbită de electronii din atomii din sticlă.

Trebuie amintit aici conceptul de atenuare, o proprietate a materialelor de a absorbi, după o lege exponențială, energia electromagnetică incidentă. Cu alte cuvinte, absorbția crește cu cât grosimea materialului traversat de către lumină crește.

exponential
Legat de absorbția luminii, dacă folosești filtre, atunci vei observa că un filtru roșu permite trecerea luminii roșii, dar nu și a celei verzi sau albastre.
red filter
Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.
transparent
Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

Referințe:

– imagini spectrul de lumină: https://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision
– grafic lege exponențială a atenuării: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Exponential_Decay_of_Nuclei-de.svg
– imagini spectru lumină: https://en.wikipedia.org/wiki/Light
– imagine auto transparentă: https://en.wikipedia.org/wiki/Poly(methyl_methacrylate)
– imagine filtru roșu: https://www.flickr.com/photos/smercury98/6392365967/
– imagine lumină formată din vectorii E și B: http://www.answers.com/Q/Identify_the_electromagnetic_wave_with_the_longest_wavelength_and_shortest_wave_length

Categories
Stiinta

Tehnocultura TVS – Ediție specială ELI-NP, cel mai puternic laser din lume la Măgurele, București


În urmă cu ceva timp am prezentat promo ediției speciale avute la TVS Brașov legat de ELI-NP, cel mai puternic laser din lume care se construiește la Institutul de Fizică Nucleară de la Măgurele, București.

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
2. Domnul Prof. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov

Prezentarea făcută de domnul Niceolae Zamfir, directorul de proiect Eli-NP, în data de 03 aprilie 2015 este mai jos: