volumen

¿Por qué flota el hielo?

El hielo flota en el agua porque es menos denso.

Eso nos lleva a otras preguntas: ¿por qué el agua líquida es más densa que el agua sólida? ¿qué implicaciones tiene este hecho?

El estado de un cuerpo (sólido, líquido o gaseoso) viene determinado por la fuerza de atracción que las moléculas que lo componen experimentan entre sí.

Si esta atracción mantiene a las moléculas firmemente unidas en una posición fija, decimos que se trata de un cuerpo sólido. Pero no hay que olvidar que esas moléculas contienen cierta energía cinética o de movimiento que les permite vibrar en sus posiciones.

Si se suministra energía, por medio de calor por ejemplo, las moléculas ganan esa energía y vibran cada vez con más violencia, hasta que la atracción de las demás moléculas no basta para limitar ese movimiento. De manera que se rompen las ligaduras y las moléculas comienzan a moverse por su cuenta, deslizándose unas contra otras, chocando y empujándose. Se produce el cambio de estado y el cuerpo pasa de ser sólido a ser líquido.

Si se continúa aplicando calor, la velocidad de vibración aumenta y se produce un nuevo cambio de estado hacia el estado gaseoso.

De manera general, las moléculas de un cuerpo sólido están ordenadas de manera compacta. En una disposición que apiña las moléculas unas contra otras con muy poco espacio intermolecular. Así, cuando el sólido se funde y las moléculas se separan aumentando el espacio intermolecular, la sustancia se expande y su densidad disminuye.

Entonces, podemos decir que, de manera general, que los sólidos se expanden al fundirse y se contraen al congelarse.

Pero el agua no se comporta así. ¿Por qué?

Las moléculas del hielo están dispuestas en una formación especialmente laxa, en una formación tridimensional que tiene muchos huecos merced a los puentes de hidrógeno. En su caso, al calentarse y empezar a deslizarse las moléculas de agua, en vez de expandirse pasan a rellenar esos huecos o espacios intermoleculares, pasando a ocupar menos espacio en estado líquido que en sólido. Siendo, pues, menos denso el hielo que el agua.

Puede parecer un hecho baladí, pero no lo es en absoluto. Esta circunstancia resulta ser muy afortunada para la vida en la Tierra.

Cualquier hielo que se forme en una masa de agua flota en la superficie, aislando las capas más profundas del frío exterior y preservando el calor bajo la superficie. Esa capa aislante permite la vida bajo el hielo.

Además, al concentrarse en la superficie está más expuesto a  los rayos solares, siendo mayor la posibilidad de que se funda por efecto del Sol.

Su fuera al contrario y el hielo fuese más denso, se hundiría y dejaría expuesta al frío al agua de la superficie, que se congelaría y se depositaría en el fondo a su vez, lejos de los rayos solares que la podrían fundir. Si el hielo fuese másn denso que el agua, las reservas acuáticas del planeta estarían casi todas congeladas sin permitir gran parte de la vida que conocemos.

Así pues, esta característica del agua la hace especialmente útil para la vida.

 

 

Nota sabionda: Al fundirse un centímetro cúbico de hielo se forman 0,9 centímetro cúbicos de agua.

Nota sabionda: Cualquier trozo de hielo flota en el agua, con una décima parte por encima de la superficie y nueve décimas partes por debajo. Ver iceberg.

www.sabercurioso.es

El porqué del efecto óptico (6)

En el porqué del efecto óptico (2) se habló acerca del efecto de la bailarina y de su sentido de giro.

Ahora vemos una nueva ilusión consistente en una esfera a la que también podemos hacer girar en uno u otro sentido a voluntad.

En realidad no se trata de una esfera, sino de una nube de puntos en movimiento que nuestro cerebro interpreta como una esfera, dotando de tres dimensiones a una imagen que solamente tiene dos. Así funciona nuestro cerebro… ¿se mueve?… entonces tiene volumen.

Pero, ¿hacia donde gira?

Pues, en realidad, en ningún sentido. Así que unas veces nos parece que gira hacia la izquierda y otras hacia la derecha, es decir, levógiro unas veces y dextrógiro otras.

Con un poco de paciencia y algo de práctica, puedes hacer cambiar el sentido de giro de la esfera. ¡Pruébalo!

www.sabercurioso.es

Voces para el canto

caja laríngea

La voz es el sonido producido por el aparato fonador humano. Si no existen problemas físicos basta con abrir la boca y expulsar aire por nuestra garganta. La laringe, las cuerdas vocales, la boca y demás órganos fonadores se encargan de dar forma al sonido.

Pero no trataremos ahora la voz en sí, sino el canto. Esa armoniosa y melodiosa ondulación de la voz.

¿Cuántos tipos de voz hay? ¿A qué grupo pertenece la mía (es decir, la tuya)?

Muchos son los aspectos a valorar en una voz: el timbre, la resonancia, la coloratura, el vibrato, la tesitura, la intensidad… pero desde el siglo XVI las diferentes voces se clasifican en reducidos grupos, atendiendo a valores comunes. Y esto es así, porque en los cantos eclesiásticos se introdujeron las composiciones polifónicas.

Esta nueva técnica de composición necesitaba diferenciar las voces según la función a desempeñar dentro de la totalidad de la obra. Con la música de cuatro voces surgía la categorización por cuatro tipos básicos de voz: sopran ‘soprano’ y altus ‘contralto’ (femeninas) y tenor y bajo (masculinas).

Más adelante, en el siglo XIX, se hizo necesario agregar dos voces intermedias entre ambos pares: mezzosoprano (femenina) y barítono (masculino).

¿Y qué diferencia unas voces de otras en esta clasificación? Pues el registro de notas que son capaces de producir, lo que se denomina tesitura, es decir, la parte de la extensión vocal en la cual se pueden realizar sonidos controlables y utilizables musicalmente.

Así que, para saber dentro de qué categoría se encuentra nuestra voz, hay que pulsar teclas en el piano e intentar emitir la misma nota con nuestro canto. Ver cuáles son nuestros límites nos indicará que tipo de voz poseemos para el canto.

Para ayudarnos en tal tarea podemos apoyarnos en las siguientes imágenes y en los siguientes valores:

soprano
soprano

contralto
contralto


tenor

bajo
bajo

Soprano: desde el do3 (el do central del piano) hasta el re5
Mezzosoprano: desde el la2 hasta el la4
Contralto: desde el sol2 hasta el fa4
Tenor: desde el do2 hasta el si3
Barítono: desde el sol1 hasta el fa3
Bajo: desde el mi1 hasta el re3

NOTA.- Éstos son los valores presentados en la Wikipedia. En otras fuentes aparecen otras notas límite, aunque difieren poco.

 

 

Nota sabionda: Del sonido producido inicialmente en la laringe sólo un 20% es emitido efectivamente como sonido vocal, el resto lo suprime el tracto vocal.

Nota sabionda: En el Libro Guiness de los Récords aparece Mariah Carey como la cantante que puede emitir la nota más aguda. Es capaz de cubrir todas las notas del rango vocal de contralto y todas las de una soprano de coloratura, además de poseer la capacidad de cantar notas altísimas usando el registro de silbido. Se dice que su voz tiene un rango de cinco octavas, aunque otros dicen que también alcanza las ocho octavas. Sea como sea, una voz maravillosa.

Imagen de previsualización de YouTube

www.sabercurioso.es

Entrada elaborada a partir de la información ofrecida en varios artículos de la Wikipedia.

El theremín

Charlie Clouser de Nine Inch Nails con su theremín

¿Qué es un theremín? El theremín es un instrumento musical que se toca sin tocarlo.

Bueno, ya está. Ya está captada la atención de cualquier curioso que se precie, quiero decir.

¿Y cómo es eso de “que se toca sin tocarlo”? ¿Cómo funciona?

El theremin es un aparato electrónico que consta de dos antenas que crean un campo electromagnético cada una. El intérprete desempeña el papel de un conductor eléctrico e interactúa con esos campos sin llegar a ser necesario el contacto físico con el instrumento.

Al acercar la mano a la antena vertical aumenta la frecuencia del sonido consiguiendo notas más agudas y al alejarla disminuye la frecuencia y se consiguen notas más graves. Al acercar la otra mano a la antena horizontal disminuye el volumen del sonido hasta que deja de sonar y al alejarla aumenta el volumen progresivamente. Es la armoniosa conjunción de intensidades y tonos bien mesurados la que arroja como resultado la música, como en cualquier otro instrumento musical.

Hypnotique León Thérémin


así suena el theremín

El theremín es un instrumento monófono, eminentemente melódico, con un sonido característicamente vibrado y deslizante que en cierta manera se asemeja a una mezcla entre una soprano lírica y un violín. Es algo complicado de explicar, pero es un instrumento fácilmente reconocible, pues se ha usado profusamente en películas de terror o ciencia ficción de los años 40 a los 60.

Imagen de previsualización de YouTube
“Ultimátum a la Tierra” de Robert Wise (1951)
En cambio, su utilización como instrumento musical clásico, que es para lo que fue creado, no es tan conocida. Y es en esta faceta en la que el theremín alcanza su mayor plenitud interpretativa, una más amplia variedad sonora y una mayor expresividad, como se puede apreciar en el siguiente vídeo.

Imagen de previsualización de YouTube
“Claro de luna” de Debussy interpretado por la thereminista rusa Lidia Kavina

 

 

Nota sabionda: El físico y violonchelista ruso Lev Sergeievitch Termen (posteriormente conocido como León Thérémin) fue el inventor del théremin en 1919. Clara Rockmore, discípula de Thérémin, fue una virtuosa del instrumento que inventó en los años 30 la “digitación”, que es la actual técnica de ejecución.

Nota sabionda: Muchos compositores y bandas musicales han utilizado theremines en sus discos. Algunos de ellos son: Radiohead, Alice Cooper, Rolling Stones, Blur, Marillion, Cyndi Lauper, Simon & Garfunkel, Elvis Costello, King Crimson, La oreja de Van Gogh, Talking Heads, Led Zeppelin, Marilyn Manson, Nine Inch Nails, Pink Floyd, Spice Girls, Jean-Michel Jarre…

www.sabercurioso.es

Entrada elaborada a partir de la información ofrecida aquí, aquí, aquí y en otros sitios más.

¿Y si se derriten los polos?

Hielo polar

Es un hecho comprobado que la temperatura media mundial aumenta. El masivo uso de combustibles fósiles, el incremento de la actividad industrial, la deforestación y otros aspectos de la actividad humana han incrementado la presencia en la atmósfera de dióxido de carbono, de óxido de nitrógeno y de otros compuestros como los clorofluocarbonados que atacan la capa de ozono y que han provocado el efecto invernadero.

Pero no vamos a hablar ahora de las causas sino del efecto de este aumento de temperatura en los hielos perpetuos de los polos.

El hielo de los casquetes polares se derrite de forma cada vez más acelerada. El volumen de hielo polar que se derrite como consecuencia del calentamiento global se ha duplicadpo en los últimos 13 años. Y se derrite más rápidamente —entre 3 y 4 veces— en el polo norte que en el polo sur, debido a que el hemisferio norte está más poblado y en él se emiten más agentes contaminantes.

Si todo el hielo se derritiera, el nivel del mar subiría. Hay varias estimaciones, pero los cálculos se sitúan alrededor de los 100 metros, suficiente para inundar muchas grandes ciudades costeras y para afectar a un alto porcentaje de la población mundial.

Pero contra lo pudiera parecer de entrada, es diferente que el hielo proceda de un polo o de otro. El del Polo Norte no aumentará el nivel del mar y el del Polo Sur sí. ¿Cómo es eso?

El hielo del Polo Norte está en gran parte flotando en el agua, pues el agua al congelarse se expande cerca de una undécima parte de su volumen, de manera que la misma cantidad de moléculas ocupan un espacio mayor. Así el hielo deviene menos denso que el agua y por ello flota.

Pero cuando se derrite, se contrae hasta su volumen original, que es exactamente equivalenrte a la parte del hielo que se mantiene sumergida bajo el agua. Y si ocupa el mismo volumen, el nivel del mar no aumenta.

Por contra, el hielo del Polo Sur, el de la Antártida está sobre tierra y su deshielo sí que aumentaría el nivel del mar. Igual ocurriría con el de Groenlandia, pues son un volumen añadido.

Para comprobar este punto nada más fácil que un sencillo experimento: poner un cubito de hielo en un vaso con agua y luego, con cuidado, llenar el vaso hasta el borde de agua, de tal manera que quede el vaso lleno al máximo sin rebosar y con el cubito de hielo flotando. El hielo se derretirá pero el agua no rebasará el borde del vaso.

 

 

Nota sabionda: Se estima que la temperatura media de la Tierra crecerá durante el siglo XXI entre 1 y 3,5º C, el mayor cambio climático de los últimos 10.000 años.

Respuesta a una consulta de viky

www.sabercurioso.es

Entrada elaborada a partir de la información ofrecida aquí, aquí, aquí y en otros sitios más.