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 018 – De ce nu există perpetuum mobile?

Un perpetuum mobile ar fi o mașină care funcționează fără a consuma energie. Cel puțin, aceasta este definiția cea mai cunoscută.

Un perpetuum mobile nu există deoarece contravine practicii și principiilor termodinamicii. Despre imposibilitatea perpetuum mobile ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Există trei tipuri de perpetuum mobile:
1. Speța I – mașină care funcționează fără a folosi energie. Este cel mai cunoscut tip de perpetuum mobile. O asemenea mașină nu există deoarece pentru a obține mișcare, sau lucru mecanic, ai nevoie să consumi energie.

Acest tip de perpetuum mobile contravine principiului I al termodinamicii care spune că energia și lucrul mecanic sunt echivalente. Cu alte cuvinte, pentru a obține lucru mecanic ai nevoie de energie.

2. Speța II – mașină ce contravine principiului II al termodinamicii care spune că nu poți converti toată energia în lucru mecanic. Se introduce noțiunea de randament, care este o măsură a cantității de energie transformată efectiv în lucru mecanic.

Randamentul este mereu mai mic decât 1 deoarece apar pierderi pe parcursul interacțiunilor dintre părțile sistemului. Așadar, nu se poate transforma toată energia în lucru mecanic.

3. Speța III – este un perpetuum mobile la care sursa rece are temperatura de 0 Kelvin. Principul III al termodinamicii spune că nu poți obține 0 Kelvin.

Așadar, oriunde vezi dispozitive despre care se zice că sunt perpetuum mobile, trebuie să știi că acelea fie consumă energie de undeva, fie nu transformă toată energia în lucru mecanic.

Toate aparatele numite perpetuum mobile pe care le vezi pe internet în special consumă energie și își vor termina activitatea la un moment dat.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro
perpetuum-mobile-thumb

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

—-
Surse:
– perpetuum mobile – http://en.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_mobile
– principiile termodinamicii – http://en.wikipedia.org/wiki/Laws_of_thermodynamics
– ce este entropia 1: https://www.youtube.com/watch?v=ykUmibZHEZk
– ce este entropia 2: https://www.youtube.com/watch?v=gS_C7dM25pc
– ce este entropia 3: https://www.youtube.com/watch?v=vSgPRj207uE
– imagine eter: http://en.wikipedia.org/wiki/Ether#Trivial_Name
– imagine pasare: http://www.hp-gramatke.net/perpetuum/english/page0100.htm
– fântâna lui Heron – thumbnail – http://en.wikipedia.org/wiki/Heron’s_fountain

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC #014 – Ce este energia? [audio+video]

energia-thumb

Ce este energia? Nu se știe. Este un concept. Important este faptul că energia a apărut la începuturile Universului. Ea se conservă, respectiv nu poate fi distrusă sau creată, ci în schimb, energia se transformă dintr-o formă în alta.

Mai spunem că energia este capacitatea unui sistem de a efectua lucru mecanic sau de a face mișcare. Despre energie ne povestește domnul Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Există 16 forme de energie. Acestea sunt derivate din forme de energie de bază, precum emergia potențială și cea cinetică. De exemplu, temparatura unui corp este suma energiilor cinetice ale particulelor din acel corp. Spunem că acel corp are energie termică.

Lista de pe Wikipedia cuprinde următoarele frome de energie:
– cinetică
– potențială
– mecanică
– unde mecanice
– lucrul mecanic
– căldura
– de ionizare
– chimică
– electrică
– nucleară
– a masei
– gravitatională
– termică
– elastică
– radiantă
– magnetică

Energia se poate transforma dintr-un fel în altul, dar nu distrusă. Principiile termodinamicii spun că nu poți transforma toată căldura în lucru mecanic, din cauza pierderillor ce au loc pe parcurs, și mai spun că nu putem avea perpetuum mobile de nici o speță.

Când vine vorba de transformarea energiei aducem aminte de randament ca unitate de măsură. Acesta este mereu mai mic decât 1 și reprezintă cantitatea de energie care este efectiv transformată în lucru mecanic.

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

AUDIO:Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

—-
Surse:
– energie – http://en.wikipedia.org/wiki/Energy
– forme de energie – http://en.wikipedia.org/wiki/Forms_of_energy
– randament – http://ro.wikipedia.org/wiki/Randament_%28fizic%C4%83%29
– principiile termodinamicii – http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics#Laws_of_thermodynamics
– nimeni nu e mai presus de legile termodinamicii – http://www.sciencefriction.ro/2011/11/22/nimeni-nu-e-mai-presus-legile-termodinamicii/
– despre perpetuum mobile – http://en.wikipedia.org/wiki/Perpetual_motion#Classification
– imagine: http://en.wikipedia.org/wiki/Potential_energy

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC #013 – Putem depăși viteza luminii? [audio+video]

new-thumb-lumina
Deocamdată nu s-au descoperit metode prin care să se depășească viteza luminii.

De fapt, lumina sau undele electromagnetice sunt singurele care au viteze luminii în vid.

Orice alt obiect din Univers, atât timp cât are masă de repaus diferită de zero nu poate ajunge nici măcar până la viteze luminii.

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

S-a stabilit că viteza luminii este de 299 792 458 m/s. Această viteză este o constantă a Universului și este notată cu c.

Valoarea vitezei luminii a fost stabilită prin diverse experimente iar, în filmul de față, aflăm despre ecuația care ne dă această valoare:
c = 1 / ε0 µ0
ε0 – permitivitatea electrică a vidului
ε0 = 8.8541878176.. × 10^−12 F/m
µ0 – permeabilitatea magnetică a vidului
µ0 = 4π×10^−7 H/m

Lumina, dat fiind că are masă de repaus zero va zbura mereu cu viteza c, adică aproximativ 300 000 km/s.

Dacă un obiect are masă de repaus diferită de zero, atunci Einstein ne învață în teoria relativității speciale, faptul că masa crește odată cu creșterea vitezei:
m = m0 * γ
γ – este factorul Lorentz
lorentz-factor-ktuy6yv
(via MathURL.com)
După cum se vede din ecuație, dacă v, viteza obiectului, este egală cu c, atunci vom obține m = m0/0, respectiv o mașă infinită.

Cum o masă infinită are nevoie de energie infinită pentur a fi pusă în mișcare, aflăm că este imposibil să accelerăm un obiect cu masă de repaus ne-nulă până la viteza luminii.

Viteza luminii este o constantă, dar și o barieră care nu paote fi trecută de nici un obiect din spațiu.

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes
———-
Surse:
– viteza luminii – http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light
– permitivitatea electrică – http://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity
– permeabilitatea magnetică – http://en.wikipedia.org/wiki/Permeability_(electromagnetism)
– dispersia luminii, lumina undă – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_dispersion_conceptual_waves.gif
– factorul Lorentz- http://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_factor
– masă variabilă cu viteza, relativitatea specială – http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity

Categories
Stiinta YouTube

De ce este cerul albastru?


Într-un articol mai vechi am aflat că cerul pe Marte este albastru atunci când nu este poluat de praf. Acest lucru m-a determinat să aflu de ce este cerul albastru pe planeta noastră. Cerul este albastru pentru că difuzia Rayleigh a luminii care face ca lumina albastră să fie răspândită peste tot în atmosferă iar culorile roșu și galben ajung la sol.

Cel care ne povestește despre aceste fenomene este nimeni altul decât domnul Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

În momentul în care lumina de la Soare ajunge în atmosfera terestră lumina albastră este reflectată peste tot în atmosferă de către atomii de oxigen și azot. Aceștia sunt mult mai mici ca dimensiune decât lungimea de undă a luminii și de aceea doar lumina albastră, cea cu lungimea de undă cea mai mică, este difuzată în aer.
rayleigh
Lumina galbenă și cea roșie nu sunt difuzate, ele fiind mult mai mari decât lumina albastră și ajung astfel la nivelul solului. Din acest motiv noi vedem Soarele ca fiind galben-portocaliu, deși acesta emite unde electromagnetice în întregul spectru și este, astfel, alb ca și culoare.

SDIM0241b
Atunci când Soarele este la apus noi îl vedem roșu ori galben tot datorită difuziei Rayleigh (se citește “rei-lii”) pentru că, în acest caz, lumina galbenă și roșie este difuzată de particule mult mai mari decât lungimile lor de undă. Este vorba aici de particule de praf din apropierea scoarței terestre.

De la Ask A Mathematician am aflat pentru prima oară că cerul este albastru pe Marte. Vezi în poza de mai jos, făcută de misiunea Viking 1, pe Marte, în august 1976:
marte-cer-albastru-viking-1-aug-1976

În filmul de mai sus se vorbește și de efectul Tyndall, descoperit de John Tyndal în anul 1959. Legea Tyndall ne spune că putem vizualiza traiectul luminii într-o cameră întunecată în care intră lumina printr-un orificiu pulverizând particule fine în aerul din cameră.

Tot astfel vedem razele de lumină ziua, când facem praf prin casă.

Află mai multe despre Univers prin Fizică la Tehnocultura pe YouTube.

Categories
Stiinta

Știai că există un forum a fizicienilor din zona Brașov?

Stăteam azi de vorbă cu conf. dr. Crețu Nicolae, de la Universitatea “Transilvania” din Brașov, loc unde predă fizica viitorilor ingineri, și am aflat de Forumul Fizicienilor Brașoveni. Este un forum al profesorilor de fizică, dar și al cercetătorilor din domeniul fizicii din zona Brașov și toată lumea poate citi ceea ce se publică acolo.

Forumul a văzut lumina zilei de curând, dar abia aștept să văd mișcare pe acolo, mai ales că există desigur, multe întrebări pe care oamenii le pun legat de Universul înconjurător. Din ce am înțeles o parte din profesorii de fizică din zonă și-au primit datele de acces așa că o să fiu atent să văde ce se mai zice acolo.

De altfel, prea puțini știu faptul că Revista de Științe a Liceului Andrei Mureșanu din Brașov și Colectivul de Fizică al Universității Transilvania din Brașov au, în comun, o revistă de fizică ce apare de două ori pe an.

Revista se numește CROMATIC și se poate citi gratuit pe net. Clic pe imaginea de mai jos să vezi ce publică fizicienii brașoveni:
revista-cromatic-fizica-brasov

De altfel, nu uita că au apărut cele mai noi numere ale revistelor de știință și tehnică: Science World și Știință și Tehnică #40.

Categories
Tehnologie

Elysium Sat: Proiectul satelitului brașovean

Brașovul se poate mândri cu cele mai inteligente minți din țară. De ce? Pentru că a pus la punct o echipă de studenți (și nu numai) care să construiască un satelit studențesc.

Citisem știrea aceasta cu ceva timp în urmă la Adevărul, Adevărul.es și la Bună Ziua Brașov. Și mi-am zis că este super tare că niște studenți fac un lucru extraordinar. Și apoi am uitat totul.

Iată că în urmă cu aproape două săptămâni am ajuns să particip la vreo trei competiții inginerești organizate de BEST Brașov (Board of European Students of Technology) iar la două nu am ajuns pe podium, dar la una dintre ele echipa noastră s-a calificat pentru etapa națională. Etapă care va avea loc anul viitor în Chișinău.

Curios lucru, tocmai pentru competiția la care am câștigat echipa noatră era cuprinsă din Dan (coleg de grupă la master) și subsemnatul, așa că au trebuit chemați alți doi participanți.

Pentru a completa echipa i-au chemat pe Alex și Dan, Alex (Alexandru Ghinea – foto dreapta) fiind de fapt responsabilul de proiect și de proiectare de design pentru Elysium Sat.

Cu astfel de coechipieri a fost clar că am câștigat competiția, bineînțeles fiecare făcându-și jobul în cadrul echipei. Eu am fost în grupa teoreticienilor :D.

Abia după ce s-a terminat competiția mi s-a spus cu cine am avut ocazia de a face echipă și, dat fiind că sunt un pasionat al tehnologiei (vezi numele blogului :D), nu am putut sta deoparte așa că vreau să fac cunoscut că și românii pot ajunge în cursa spațială, măcar cu un satelit în genul Cubesat, clasa nanosateliților studențești.

Petruț Mălăescu (foto stânga) este cel de-al doilea membru fondator al Proiectului Elysium Sat și este responsabil de postul de Hardware Engineer. L-am cunoscut și pe el datorită faptului că este implicat în competițiile inginerești organizate de BEST Brașov.

Încep să cred că, dacă stau în preajma lor, poate chiar ajung astronaut, așa cum mi-am dorit de mic… Întorcându-ne la turma noatră, cei doi sunt studenți la Universitatea Transilvania din Brașov, la Facultatea de Inginerie electrică și Știința Calculatoarelor iar satelitul lor va fi un deschizător de drumuri pentru studenții români.

Satelitul va face parte din clasa nanosateliților și va fi construit pe o platformă universal folosită, și anume Cubesat. Este vorba de crearea unui satelit din module în formă de cub cu latura de 10 cm care să cântărească nu mai mult de 1,1 kg. La cât este de mic un asemenea satelit nici nu ai zice că face treabă. Ba dimpotrivă, tehnologia este capabilă să facă lucruri mari cu obiecte mici. Iată mai jos cum arată un astfel de satelit:

Elysium va fi în stare să facă următoarele:

  • să facă studiul spectrului electromagnetic;
  • să analizeze interacțiunile particulelor cu câmpul magnetic al Pământului;
  • să detecteze distorsiunile gravitaționale ale stelelor învecinate din clasele K, G, F, A;
  • să permită accesul tuturor studenților din România la date de primă mână, de la o sursa proprie de analiză.

La testele de laborator făcute în data de 15 moiembrie au reușit să testeze partea de server simulând 4400 de conexiuni simultare, echivalentul a cinci universități care caută date. Rezultatele sunt promițătoare.

O parte din sistemele componente ale satelitului vor fi cumpărate iar o altă parte va fi compusă din elementele la care lucrează echipa. Pentru finalizarea întregului proiect până la sfârșitul anului 2013 echipa lucrează la dezvoltarea softului românesc, a părții de hardware și la colectarea fondurilor. Lansarea va avea loc în 2014.

O parte a elementelor constituente ale satelitului sunt:

  • două camere de filmat: una în spectrul vizibil, una în spectrul infra-roșu și ultra-violet;
  • detector de particule;
  • spectrometru;
  • sisteme proprii de colectare și stocare a datelor;
  • panourile solare, pentru alimentarea cu energie electrică;
  • sistemul de gestionare a energiei electrice;
  • sistemul de emisie/recepție.

O listă explicată pe îndelete poate fi văzută aici. De asemenea, dacă vrei să susții proiectul poți scrie un articol despre el, poți cumpăra niște tricouri cu logo-ul Elysium sau, dacă îți permiți, poți lua legătura cu ei pentru a-i finanța. Nu cred că în România nu se pot strânge banii necesari pentru îndeplinirea unui vis care este, în esență, un vis al generației noastre.

Susține Elysium cumpărând tricouri, răspândind vestea sau finanțând proiectul. Websit: http://elysiumsat.net/.

Din fericire ei au avut ocaiza să vorbescă public și prin intermediul televiziunilor. Poți vedea în filmul de mai jos alte detalii legate de acest proiect incredibil și frumos deopotrivă.

Îți propun să intri chiar acum pe websitul proiectului ElysiumSat.net și să ctești mai multe legate de viziunea acestor tineri care vor să ducă numele României până în spațiu.

Acum au o echipă de șapte oameni formată din (în imaginea de mai jos de la stânga la dreapta): Alexandru R. Ghinea – Project Leader&Hardware, Andra T. Tonie – Hardware Design&Marketing, Petruț Mălăescu – Hardware Engineer, Cristian Banciu – Software Engineer, Valentin Costianu – Computer Science Engineer, Oliver Aldulea – Hardware Engineer și Alice Șerbănescu – Human Resources. Pentru mai multe detalii legat de echipă accesează acest LINK.

Pot să spun că sunt bucuros că avem studenți întreprinzători și dedicați visurilor lor. Când ei își vor îndeplini visul atunci vom câștiga și noi, ca și generație. Iată mai jos bannerul oficial al proiectului. Ar conta mult dacă i-ai susține afișând bannerul la tine pe blog.

Adresa către care să trimită bannerul este : http://elysiumsat.net/.
banner-elysium-satellite

Eu zic să fim uniți și să îi susținem cu toții cum știm mai bine, pentru că merită. La anul vor lansa un ballon-sat, experiment intermediar din care să obțină cât mai multe date pentru pregătirea proiectului final. Cum ți se pare ideea unui satelit românesc pe orbită?