Una persona adulta puede soportar varias semanas sin comer antes de desfallecer, pero sólo resistiría 10 días sin tomar agua. Su importancia biológica es tal que en el cuerpo de un varón adulto de unos 70kg, el 30,9% de la masa corporal total es agua intracelular (es decir, que se encuentra dentro de las células) y un 23,4% de la masa total es agua extracelular (es decir, que se halla fuera de las células).
En una mujer adulta de 60 kg, el agua intracelular y el agua extracelular representa el 25,9% y el 22,7% de su masa corporal total, respectivamente. En un lactante de 3,6kg, ¡la relación es aún mayor! 27% de su peso corporal es agua intracelular y un 42% es agua extracelular. Como verán, aproximadamente un 70% de la masa total del infante es… sí, adivinaron, pura agua.
El agua es más importante para el ser humano que cualquier diamante.
¿Qué sucedería si no tomáramos el agua suficiente que nuestro cuerpo necesita? ¡Veamos qué nos dice la biología respecto de esto!
Efectos de la deshidratación
Pérdida del 1% del peso corporal
En caso de que perdamos una cantidad de agua igual al 1% de nuestro peso corporal, comenzamos a sentir la conocida sensación de sed. ¡Atención! Es una excelente señal de que ha llegado la hora de hidratarnos. Si perdemos el 2% de nuestro peso corporal, tendremos una sensación de sed excesiva y pérdida de apetito.
Pérdida del 3% del peso corporal
La pérdida del 3% de nuestro peso corporal, nos dará debilidad y una reducción del volumen sanguíneo. Como verás, las cosas se van complicando…
Pérdida de 4% a 7% del peso corporal
Si perdemos una cantidad de agua entre el 4% y el 7% de nuestro peso corporal, aumenta la debilidad, nos darán náuseas, sufriremos una deficiencia en la regulación térmica y presentaremos dificultades para concentrarnos.
Pérdida de 8% del peso corporal
Si el porcentaje es del 8% de nuestro peso corporal, aparecerán mareos, debilidad creciente y dificultades para respirar.
Pérdida de 9% a 11% del peso corporal
Por último, si perdemos entre el 9% al 11% de nuestro peso corporal, sufriremos incapacidad para la circulación sanguínea normal, deficiencia de las funciones renales y espasmos musculares.
El agua que consumas debe ser potable. Algunas enfermedades transmitidas por el agua son la diarrea infantil, la hepatitis infecciosa, el temido cólera, la fiebre tifoidea, la gastroenteritis, entre otras. Lava bien tus alimentos y utiliza agua potable.
Algunas enfermedades transmitidas por el agua son la diarrea infantil, la hepatitis infecciosa, el temido cólera, la fiebre tifoidea, la gastroenteritis, entre otras. Lava bien tus alimentos y utiliza agua potable.
Te recomendamos la lectura del artículo “El Agua Potable” de Ensamble de Ideas.
El agua perdida durante la actividad corporal se repone durante la ingesta de alimentos; no obstante, la cantidad de agua que presentan los alimentos no es suficiente para abastecernos del agua que requerimos para vivir. Para finalizar este artículo, te presentamos el porcentaje de agua que presentan los diferentes alimentos que encontramos en el día a día. De mayor a menor porcentaje de agua, encontramos:
ALIMENTO
PORCENTAJE (%) DE AGUA
Coles
96
Lechuga
96
Rábano
95
Apio
95
Sandía
92
Remolacha
91
Leche
88
Zanahoria
87
Naranja
87
Cereales cocidos
85
Manzana
84
Pescado al horno
78
Papa hervida
77
Huevo
75
Banana
74
Maíz
70
Pollo al horno
67
Carne magra de vaca
59
Pan blanco
37
Manteca
16
Almendras
4
Galletas saladas
4
Azúcar blanca
1
Aceites
0
En conclusión, vemos que los alimentos de origen vegetal contienen más cantidad de agua que los de origen animal.
¡Y atento! Como siempre decimos en ENSAMBLE DE IDEAS, todo en exceso es malo. No te sobrehidrates, pues esto también es muy malo para tu cuerpo, pudiendo traer aparejada la muerte. Conoce tus requerimientos, investiga qué efectos produce cada nutriente orgánico e inorgánico en nuestro sitio web y tendrás, cada día, una mejor calidad de vida.
Asimismo, la Organización Mundial de la Salud ha hablado sobre Deshidratación en “Tratamiento inicial de la deshidratación en la malnutrición aguda grave” (Ashley Carmichael, 2011), disponible en https://www.who.int/elena/titles/bbc/dehydration_sam/es/
En este artículo de Ensamble de Ideas, estudiaremos las ondas en física. Como sabemos, una onda es una perturbación del espacio. En toda onda, podemos hallar diferentes características que las diferencian: valles, crestas, longitudes de onda, frecuencia, período y amplitud.
Modelo de una onda en física.
Para entender correctamente qué es una onda, debemos entonces analizar cada uno de sus componentes (expuestas en color violeta en el párrafo anterior). Para ello, requerimos definir, primero, el concepto de ciclo. En física, un ciclo es cada patrón repetitivo de una onda. Es el recorrido, que consiste en ir desde una posición extrema a la otra y volver a la primera, pasando dos veces por la posición central.
Sabiendo eso, analicemos una por una las características mencionadas al principio:
Característica
Definición
Valle
En física, un valle es la posición más baja de una onda. Es contrario a la cresta, que es la posición más alta de una onda.
Cresta
En física, una cresta es la posición más alta de una onda. Es el punto de máxima amplitud o máxima elongación de una onda. Es contraria a un valle, que es la posición más baja de una onda.
Longitud de onda
En física, la longitud de onda (denotada usualmente con la letra griega λ), es la distancia entre puntos idénticos sucesivos de una onda, como la distancia entre un valle y el valle siguiente o la distancia entre una cresta y la cresta siguiente. La unidad de la longitud de onda, al ser justamente una distancia, es el metro (con sus múltiplos y submúltiplos). Matemáticamente, se define la longitud de onda como λ=v/f , donde v es la velocidad de la onda y f es la frecuencia. Dado que f=1/T , siendo T el período de la onda, se puede definir también a λ como λ=v⋅T
Período
En física, un período es el tiempo que tarda una onda en completar un ciclo. Matemáticamente, el período se define como: T=1/f, donde T es el período y f es la frecuencia de la onda. La unidad del período en el Sistema Internacional es el segundo.
Frecuencia
En física, la frecuencia de una onda es el número de ciclos que completa la onda en un intervalo de tiempo. Si este intervalo de tiempo es un segundo, la unidad de frecuencia es el Hertz (Hz). Matemáticamente, la frecuencia está relacionada con el período según: f=1/T donde T es el período y f es la frecuencia de la onda.
Amplitud
En física, la amplitud de una onda es la medida de la magnitud de la máxima perturbación del medio producida por la onda.
Es hora de analizar las ondas con un poco más de atención. Por ello, es importante que sepamos cómo clasificarlas de acuerdo a sus características.
La clasificación de las ondas en la física.
Se puede clasificarlas según el sentido de la oscilación y la necesidad de un medio para propagarse:
SEGÚN EL SENTIDO DE LA OSCILACIÓN
Aquí encontramos dos tipos diferente de ondas:
Las ondas longitudinales: Si las partículas que oscilan lo hacen en la misma dirección en la cual se transmite la onda.
Algunos ejemplos de ondas longitudinales son:
Ondas sonoras: Cuando hablas o cuando un altavoz emite sonido, las partículas de aire vibran hacia adelante y hacia atrás en la misma dirección que la onda de sonido viaja.
Ondas de compresión en un resorte: Si tiras de un extremo de un resorte y lo sueltas, las ondas de compresión viajan a lo largo del resorte mientras las bobinas se comprimen y se expanden en la misma dirección en la que viaja la onda.
Ondas sísmicas P: Estas son ondas que se propagan a través del interior de la Tierra en caso de terremotos. Las partículas del suelo vibran en la misma dirección en la que viaja la onda.
Ondas en líquidos y gases: Cuando lanzas una piedra a un estanque, se generan ondas que se propagan hacia afuera desde el punto de impacto. Las partículas del agua se mueven hacia adelante y hacia atrás en la misma dirección que las ondas se desplazan.
Estos ejemplos muestran cómo las ondas longitudinales involucran movimientos de partículas en la misma dirección que la propagación de la onda.
Las ondas transversales: Si las partículas que oscilan lo hacen en forma perpendicular a la dirección en que se desplaza la onda. Ejemplos de éstas son las ondas causadas por un corcho que se arroja en un estanque: las partículas del agua comienzan a oscilar alrededor de su posición de equilibrio y transmiten la perturbación a las partículas vecinas, que comienzan a oscilar. La onda, por su parte, adopta un movimiento perpendicular al de las partículas del agua.
Ondas en una cuerda tensa: Si agitas un extremo de una cuerda tensa, las ondas se propagan a lo largo de la cuerda, mientras que las partículas de la cuerda oscilan verticalmente (perpendicularmente a la dirección de propagación).
Ondas electromagnéticas: La luz visible, las ondas de radio, las microondas y otras formas de radiación electromagnética viajan en forma de ondas transversales. En este caso, los campos eléctricos y magnéticos oscilan perpendicularmente entre sí y a la dirección de propagación de la onda.
Ondas en la superficie del agua: Cuando lanzas una piedra en un estanque, se generan ondas en la superficie del agua. Las partículas de agua se mueven hacia arriba y hacia abajo, perpendicularmente a la dirección de propagación de las ondas.
SEGÚN LA NECESIDAD DE UN MEDIO PARA PROPAGARSE
No todas las ondas pueden transmitirse en los diferentes medios, tales como un sólido, un fluido o, incluso, el vacío. De esta forma, clasificamos las ondas en:
Ondas mecánicas: tal como las ondas sonoras, este tipo de ondas necesita sí o sí de un medio en el cual transmitirse, ya sea sólido o un fluido, como el líquido o el gas. Esto explica por qué, en el espacio, el sonido no se escucha (pues no hay un medio material que lo transmita). ¡Oh, Star Wars, nos has mentido todo este tiempo!
Algunos ejemplos de ondas mecánicas son:
Ondas de sonido en el aire: Cuando hablas, la vibración de tus cuerdas vocales crea ondas de presión en el aire. Estas ondas viajan como compresiones y expansiones sucesivas en la misma dirección en la que se propagan, lo que constituye una onda longitudinal.
Ondas sísmicas S: Durante un terremoto, las ondas sísmicas S viajan a través de la Tierra. Estas ondas de corte hacen que las partículas del suelo se muevan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Ondas en una cuerda tensa: Al tocar una cuerda de guitarra, se generan ondas mecánicas transversales. Las partículas de la cuerda se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda, creando patrones de crestas y valles.
Ondas en un resorte: Si sujetas un extremo de un resorte y lo agitas, se propagarán ondas a lo largo de él. Las partículas del resorte se moverán perpendicularmente a la dirección en que viajan las ondas, comprimiendo y expandiendo el resorte.
Ondas en la superficie del agua: Cuando arrojas una piedra en un estanque, se forman ondas que viajan a través del agua. Las partículas de agua se mueven hacia arriba y hacia abajo, perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
Anímate a escribir en comentarios cuáles de las ondas anteriores corresponden a longitudinales y cuáles a transversales.
Ondas electromagnéticas: tal como la luz, este tipo de ondas no necesita obligatoriamente de algún medio para transmitirse. Puede hacerlo tanto en el vacío, como en un líquido, sólido o en un gas. Te recomendamos leer el artículo sobre las diferentes ondas electromagnéticas que existen en la naturaleza para saber más sobre este tema.
Si bien puedes ver todos los tipos de ondas del espectro electromagnético en nuestro link específico, te dejamos algunos ejemplos de ondas electromagnéticas:
Luz visible: La luz que vemos todos los días es un ejemplo de onda electromagnética. Las ondas de luz viajan a través del vacío del espacio y también pueden propagarse a través del aire u otros medios transparentes. En una onda de luz, los campos eléctrico y magnético oscilan perpendicularmente entre sí y a la dirección de propagación de la onda.
Ondas de radio: Las ondas de radio, utilizadas para transmitir señales de radio y televisión, también son ondas electromagnéticas. Estas ondas pueden viajar a través del espacio, la atmósfera terrestre y otros materiales no metálicos.
Microondas: Utilizadas en comunicaciones inalámbricas, radar y cocinas de microondas, las microondas también son un tipo de onda electromagnética. Se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a su capacidad para penetrar en materiales no metálicos y transmitirse a través de la atmósfera terrestre.
Rayos X: Los rayos X, utilizados en medicina para la radiografía y en diversas aplicaciones industriales, también son ondas electromagnéticas. Tienen longitudes de onda más cortas y energías más altas que la luz visible y pueden penetrar en la materia con mayor facilidad.
NTICx en la escuela
En el applet “Introducción a Ondas” del PhET Colorado, disponible en https://phet.colorado.edu/sims/html/waves-intro/latest/waves-intro_es.html, podrán trabajar y estudiar las ondas de una manera didáctica y dinámica. Modifiquen las amplitudes y frecuencias de las diferentes ondas de sonido, ondas de luz y ondas en el agua para afianzar los conceptos. Jueguen, descubran y creen sus propias actividades. ¿Se animan a contarnos qué sucedió?
En algunos organismos, las células que lo conforman pueden agruparse y organizarse formando tejidos, los cuales pueden formar órganos y estos, a su vez, sistemas de órganos con funciones específicas para ese animal. La organización del cuerpo de los seres vivos puede ser estudiada por niveles. Lo interesante es que cada nivel presenta características únicas que no están presentes en niveles anteriores, o bien presentan funciones que el nivel anterior no puede realizar por sí sólo.
Estas características son propiedades emergentes que van surgiendo a medida que estudiamos niveles cada vez más complejos. Por ejemplo, las características que puede presentar una molécula no son las mismas que las de un átomo por separado, o bien las funciones de un sistema de órganos no son las mismas que la de un órgano independiente de otros.
Estos niveles de organización van desde lo invisible o microscópico a lo visible o macroscópico, pudiendo ser esudiados en uno u otro sentido. Veamos cuáles son:
Los niveles de organización
¿Qué son los niveles de organización?
Los niveles de organización se refieren a la jerarquía estructural que existe en los sistemas biológicos, desde las moléculas más pequeñas hasta las estructuras más complejas. Estos niveles están organizados de manera ascendente en complejidad y abarcan distintos niveles, cada uno con características y funciones específicas. Los principales niveles de organización incluyen:
1. Nivel molecular: Constituido por moléculas básicas como átomos y compuestos químicos, como los lípidos, proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos.
2. Nivel celular: Las moléculas se organizan para formar células, las unidades básicas de la vida. Aquí se encuentran diferentes tipos de células con funciones específicas, como células musculares, neuronas, etc.
3. Nivel tisular: Las células se organizan y se especializan para formar tejidos, como tejido muscular, nervioso, epitelial y conectivo.
4. Nivel de órganos: Los tejidos se combinan para formar órganos con funciones específicas y estructuras distintivas, como el corazón, el cerebro, el hígado, entre otros.
5. Nivel de sistemas de órganos: Varios órganos trabajan juntos para llevar a cabo funciones corporales complejas y específicas, como el sistema cardiovascular, el sistema nervioso, etc.
6. Nivel de organismo: Es el nivel completo de un individuo, en el que todos los sistemas de órganos funcionan en conjunto para mantener la vida y realizar funciones vitales.
7. Nivel de población: Conjunto de organismos de la misma especie que interactúan entre sí en un área determinada.
8. Nivel de comunidad: Incluye todas las poblaciones de diferentes especies que coexisten en un área específica.
9. Nivel de ecosistema: Se refiere a la interacción de todos los organismos vivos con su entorno físico, incluyendo factores abióticos como suelo, agua, clima, entre otros.
Estos niveles muestran cómo los sistemas biológicos están organizados, desde la estructura molecular hasta la complejidad de las interacciones entre organismos y su entorno.
Entre los niveles de organización mencionados arriba, nos ocupremos de los primeros seis niveles en el siguiente apartado. Muy pronto, accederás a un artículo en donde estudiaremos los siguientes niveles de organización desde el punto de vista de la ecología.
Nivel atómico
Formado por átomos, que están formados a su vez por partículas subatómicas como protones, neutrones y electrones. Los átomos conforman toda la materia y existen diferentes clases de ellos llamados elementos. Algunos elementos son esenciales para la vida y conforman gran parte de todo un organismo. Estos elementos son llamados bioelementos.
Átomo de Sodio.
Aquí hay tres ejemplos:
a) Átomo de Carbono: El carbono es un elemento esencial para la vida, formando el esqueleto de los compuestos orgánicos. Se une a otros átomos, incluyendo hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, para crear las diversas moléculas necesarias para la vida.
b) Átomo de Oxígeno: El oxígeno es vital para la respiración, el proceso mediante el cual los organismos obtienen energía de los alimentos. Los átomos de oxígeno se combinan para formar moléculas de oxígeno (O2) que respiramos para apoyar las funciones celulares y proporcionar energía.
c) Átomo de Sodio: El sodio es un electrolito que ayuda a mantener el equilibrio de líquidos en nuestro cuerpo. Los átomos de sodio, combinados con otros elementos, participan en los impulsos nerviosos y las contracciones musculares, desempeñando un papel crítico en el funcionamiento de nuestro cuerpo.
Nivel molecular:
Formado por conjuntos de átomos, llamados moléculas. El agua, por ejemplo, que es tan importante para la supervivencia de un organismo vivo (a tal punto que sin agua no existiría la vida en la Tierra) es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O).
Molécula de Benceno
Vamos a explorar tres ejemplos:
a) Molécula de ADN: El ácido desoxirribonucleico (ADN) lleva la información genética en los organismos vivos. Consiste en una estructura de doble hélice formada por la unión de bases de nucleótidos: adenina, timina, citosina y guanina.
b) Molécula de agua: El agua (H2O) es una molécula simple pero crucial para la vida. Actúa como disolvente, regula la temperatura, participa en reacciones químicas y facilita el transporte de nutrientes dentro de los sistemas vivos.
c) Molécula de glucosa: La glucosa es una molécula fundamental utilizada por los organismos como fuente de energía. Juega un papel central en la respiración celular, proporcionando combustible para la producción de ATP (adenosín trifosfato).
Nivel celular
En este nivel de organización, se estudia la organización de las células como la unidad funcional, estructural y de información hereditaria más pequeña de un organismo vivo. En la base de la organización de la vida se encuentra el nivel celular, donde las células individuales forman los bloques fundamentales de los organismos vivos. Las células son unidades microscópicas notables, cada una con su propia estructura y función única.
Modelo tridimensional de una neurona.
Vamos a explorar tres ejemplos de este nivel:
a) Células animales: Las células animales son las unidades fundamentales de los organismos animales. Poseen varios orgánulos, como el núcleo, las mitocondrias y el retículo endoplasmático, cada uno con roles específicos en el mantenimiento de las funciones celulares.
b) Células vegetales: Por otro lado, las células vegetales exhiben características adicionales, como los cloroplastos para la fotosíntesis y una pared celular rígida que proporciona soporte estructural. Estas adaptaciones únicas permiten que las plantas generen su energía y prosperen en diversos ambientes.
c) Células bacterianas: Las bacterias son organismos unicelulares que existen en diversas formas y tamaños. Carecen de un núcleo distinto, pero contienen material genético en forma de ADN. Las bacterias desempeñan roles esenciales en los ecosistemas, algunas son beneficiosas mientras que otras causan enfermedades.
Nivel de tejidos
En el nivel de tejidos, un grupo de células parecidas cumplen una función específica. Ejemplo de esto lo encontramos en el tejido nervioso, cuyas células –llamadas neuronas- están especializadas para transmitir impulsos eléctricos.
Tejido muscular.
Las células con estructuras y funciones similares se unen para formar tejidos, creando grupos especializados que trabajan en armonía para llevar a cabo tareas específicas. Vamos a explorar tres tipos de tejidos:
a) Tejido muscular: El tejido muscular permite el movimiento y la locomoción en los animales. Los músculos esqueléticos, los músculos lisos y los músculos cardíacos son tipos distintos de tejidos musculares con funciones especializadas.
b) Tejido epitelial: Los tejidos epiteliales cubren las superficies de los órganos y protegen las estructuras subyacentes. Ejemplos incluyen la epidermis de la piel, el revestimiento del tracto digestivo y el sistema respiratorio.
c) Tejido nervioso: El tejido nervioso está compuesto por células especializadas llamadas neuronas, que transmiten impulsos eléctricos permitiendo la comunicación dentro del cuerpo. Este tejido desempeña un papel crucial en la coordinación y regulación de las funciones corporales.
Nivel de órganos
Este nivel es un conjunto de tejidos que se asocian y se organizan para llevar a cabo una función en común. De esta manera, el riñón, por ejemplo, presenta una actividad específica que resulta de la combinación e integración de múltiples procesos que llevan a cabo los tejidos que lo componen.
Nivel de Órganos: Cuando diferentes tipos de tejidos se combinan, forman órganos: estructuras distintas con funciones específicas que contribuyen al bienestar general de un organismo. Aquí tienes tres ejemplos de órganos:
a) Corazón: El corazón, un órgano vital, actúa como una poderosa bomba, circulando sangre rica en oxígeno por todo el cuerpo. Está compuesto por tejido muscular cardíaco, tejidos conectivos y células especializadas que regulan los latidos del corazón.
b) Pulmones: Los pulmones, compuestos por tejidos respiratorios, facilitan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono durante el proceso de respiración. Suministran oxígeno al torrente sanguíneo y eliminan gases de desecho.
c) Estómago: El estómago es un órgano del sistema digestivo. Está compuesto por tejido muscular, tejido epitelial y glándulas que producen enzimas digestivas. El estómago desempeña un papel crucial en la descomposición de los alimentos e inicia la digestión.
Modelo Bidimensional de un Riñón. El nivel de órganos es uno de los niveles de organización de la biología.
Nivel de sistema de órganos
En este nivel, más de un órgano trabajan cooperativamente para llevar adelante una función específica.
Modelo bidimensional del esqueleto de un reptil. El sistema de órganos es uno de los niveles de organización de la biología.
Los sistemas de órganos son grupos de órganos que trabajan juntos para realizar funciones específicas necesarias para la supervivencia de un organismo. Vamos a explorar tres ejemplos:
a) Sistema Respiratorio: El sistema respiratorio incluye órganos como los pulmones, la tráquea, los bronquios y el diafragma. Facilita el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, permitiendo una respiración eficiente.
b) Sistema Digestivo: El sistema digestivo está compuesto por órganos como el estómago, los intestinos, el hígado y el páncreas. Procesa los alimentos, extrae nutrientes y elimina desechos, asegurando una nutrición adecuada y energía para el cuerpo.
c) Sistema Musculoesquelético: El sistema musculoesquelético comprende órganos como los huesos, los músculos, los tendones y los ligamentos. Proporciona soporte, protección y permite el movimiento, permitiéndonos caminar, correr, levantar objetos y participar en diversas actividades.
Nivel de organismo
Entre los niveles de organización que existen, éste es el más conocido. Así como en un perro, un humano o una jirafa, interaccionan todos los sistemas de órganos de manera integrada, relacionándose entre sí y funcionando como un todo.
Fotografía de organismos complejos.
En los niveles más altos de organización, tenemos el nivel de organismo. Este nivel abarca todo el ser vivo, ya sea una planta, un animal o un humano. Involucra la coordinación de todos los sistemas de órganos para mantener la vida. Aquí tienes tres ejemplos:
a) Roble: Un roble es un organismo que consta de raíces, tronco, ramas, hojas y estructuras reproductivas. Realiza la fotosíntesis, se reproduce e interactúa con su entorno, sosteniendo su propia vida.
b) Delfín: Los delfines son organismos acuáticos que poseen un cuerpo aerodinámico, aletas, una aleta dorsal y un espiráculo. Navegan a través del agua, se comunican entre sí utilizando la ecolocación y tienen estructuras sociales complejas.
c) Humano: Los humanos somos organismos notables con una estructura corporal compleja y sistemas de órganos. Tenemos la capacidad de pensar, razonar, crear y experimentar una amplia gama de emociones. Participamos en actividades que promueven el crecimiento, la reproducción y el bienestar general.
Resumen de contenidos
Actividades
Indiquen qué niveles de organización alcanza cada uno de los siguientes ítems. En caso de no saber qué son, pueden hacer click sobre las palabras remarcadas o buscarlas tanto en una enciclopedia como en Internet para ayudarse con la consigna.
2. ¿A qué llamamos propiedades emergentes y por qué son tan importantes a la hora de estudiar los diferentes niveles de organización? Escribe una oración que explique el término. Puedes ayudarte con la introducción de este artículo.
3. Investiga en otras fuentes qué son y qué niveles de organización alcanza un Treponema pallidum , una esponja de mar y una planaria. En cada caso, dibuja en tu carpeta cada organismo indicando su nombre y nivel de organización. Investiga al menos cuatro características principales de cada organismo. En “Mesografía Sugerida” tienes fuentes confiables de donde sacar tu información, pero puedes añadir otras fuentes más.
¿Necesitás conocer las respuestas? Envíanos un mail a ideas.ensamble@gmail.com con asunto: “Niveles de organización” y te enviaremos las respuestas en menos de un minuto, tan sólo por 1 dólar o el equivalente en tu moneda local. Aceptamos PayPal, transferencia bancaria en dólares o pesos argentinos y transferencia a billeteras virtuales.
Los cambios físicos son aquellos cambios que no modifican la naturaleza de la sustancia, es decir, las sustancias involucradas son las mismas antes y después del fenómeno. Los cambios químicos, por otro lado, son aquellos cambios en los que se modifica la naturaleza de la sustancia.
En este artículo, veremos qué son los cambios físicos y los cambios químicos. Caracterizaremos y daremos ejemplos de cada uno. ¡Adéntrate con nosotros a conocer sus diferencias!
Los fenómenos en la naturaleza
¿Qué significa todo esto? ¿Por qué es tan importante diferenciar correctamente ambos tipos ? ¿Conocés transformaciones que ocurran frecuentemente a tu alrededor? Para introducirnos en el tema, veamos la siguiente imagen:
En la naturaleza.
Ahora imaginemos que pasan unos minutos y volvemos a sacar una fotografía desde el mismo lugar, sin haber movido la cámara. ¿Veremos exactamente lo mismo? No. Posiblemente veremos que: las flores, por acción del viento, estarán en diferentes lugares con respecto a la fotografía original. Algún insecto podría estar volando por encima de ellas. Además, ¿quién dice que, quizás, un grupo de amigos no podrían estar jugando por el fondo del paisaje?
Todo lo dicho anteriormente son cambios. Algunos, son rápidos y fácilmente visibles. Otros, pueden ser lentos o invisible a nuestros ojos. Pero eso invisible es esencial para nuestra existencia (aquí El Principito nos daría la razón). Por ejemplo, el pasto que vemos en la imagen sufre múltiples transformaciones en su interior que permiten que, a partir de dióxido de carbono, obtengan oxígeno que se libera al ambiente y permite que vivamos oxigenados. ¡Es incontable la cantidad de fenómenos que ocurren en la naturaleza! En todos los tipos de cambio que existen, está involucrada ni más ni menos que la energía. Sin energía, no hay cambios. Pero de ello nos encargaremos en otros artículos. ¡Te invitamos a verlo pinchando aquí!
Debido a la infinidad de cambios que existen, su estudio es tan importante, pero la gran cantidad de ellos hace que sea necesario clasificarlos.
Los TIPOS DE CAMBIOS en la naturaleza
Los cambios físicos
De acuerdo a la definición presentada en los primeros párrafos de este artículo, en un cambio físico las sustancias involucradas son las mismas antes y después de dicho cambio. Como ejemplo, tenemos a los cambios de estado. Durante la solidifación, el agua líquida se congela y se torna sólida. Ocurrió un cambio evidente, que cambio totalmente las propiedades organolépticas de la materia. Sin embargo, el agua sigue siendo agua, pues la sustancia no cambió. Todos los cambios de estado -como la fusión, la condensación, la sublimación o la evaporación- son físicos. Otros ejemplos de cambios de estado ocurren cuando un cuerpo es cambiado de un lugar a otro o bien cuando se parte un cuerpo en múltiples pedazos.
Cortar una pizza en porciones es un cambio físico: no cambia la naturaleza de las sustancias que la componen.
Los cambios químicos
Por su parte, de acuerdo a la definición presentada, en un cambio químico las sustancias involucradas no son las mismas antes y después del fenómeno. Los cambios químicos ocurren mediantereacciones químicas, que pueden ser modelizadas mediante ecuaciones químicas. Como todo cambio, involucran energía para que suceden. Muchos cambios químicos absorben energía, mientras que otros liberan energía. Es por ello que las reacciones químicas pueden ser clasificadas en reacciones exotérmicas (si liberan energía) o reacciones endotérmicas (si absorben energía). En conclusión, todas las reacciones químicas son cambios químicos. Por ejemplo, la fotosíntesis es un cambio químico, pues se obtiene O2 y glucosa a partir de CO2 y H2O en presencia de luz solar en los cloroplastos de las plantas.
La combustión de un fósforo (o cerilla) es un cambio químico, como todas las combustiones.
Muchas veces, los movimientos rectilíneos uniformes y uniformemente variados se combinan en un solo fenómeno que deben ser estudiados por tramos. Por ejemplo, cuando una persona se sube a un ómnibus o colectivo, éste comienza a moverse desde el reposo (es decir, presenta una velocidad inicial nula) y, luego de acelerar por unos segundos, comienza a transitar con velocidad constante hasta que se deba detener. La detención se produce con desaceleración constante.
Otro caso podría ser el de un móvil que avanza con velocidad constante hasta alcanzar un valor máximo. Luego, desciende bruscamente su velocidad hasta detenerse.
En forma gráfica, lo que estaría sucediendo en ambos ejemplos sería algo parecido a lo siguiente:
Fig 1: Gráfico de movimiento de varios tramos.
En estos casos, debemos estudiar nuestros movimientos en varios “tramos” o segmentos.
Análisis teórico de movimientos de varios tramos.
Es útil, con un lápiz, separar cada tramo desde el gráfico original. Nos quedarán los siguientes tramos para el caso del móvil del gráfico presentado antes.
Fig 2: Gráfico de movimiento de varios tramos, separado por tramos.
El primer tramo debe ser estudiado de acuerdo con las fórmulas del MRUV(existe aceleración constante). En nuestro caso, este primer tramo va desde t=0s hasta t=1s.
El segundo tramo debe ser estudiado de acuerdo con las fórmulas del MRU (existe velocidad constante, aceleración nula). Algunas aclaraciones a tener en cuenta son que, en primer lugar, la posición inicial de las ecuaciones de este tramo es igual a la posición final de las ecuaciones del primer tramo. Lo mismo sucede con el tiempo: el tiempo inicial de las ecuaciones de este tramo es igual al tiempo final de las ecuaciones del primer tramo. Para nuestro ejemplo del móvil, el tiempo inicial es t=1s y finaliza en t=3s.
El tercer tramo (en el que el móvil se va deteniendo) debe ser estudiado con las fórmulas del MRUV (existe aceleración constante, de carácter negativo, pues el móvil se está parando). Nuevamente, la posición inicial de las ecuaciones de este tramo es igual a la posición final de las ecuaciones del segundo tramo. Lo mismo sucede con el tiempo: el tiempo inicial de las ecuaciones de este tramo es igual al tiempo final de las ecuaciones del segundo tramo. Para nuestro ejemplo del móvil, el tiempo inicial es t=3s y finaliza en t=4s.
Vemos que existe, en el gráfico, un cuarto tramo cuya velocidad es 0m/s. El tiempo inicial de las ecuaciones de este tramo es igual al tiempo final de las ecuaciones del tercer tramo. Asimismo, la posición inicial de las ecuaciones de este tramo es igual a la posición final de las ecuaciones del tercer tramo. Como puedes observar, como la velocidad es 0 m/s, no hay avance de posición este tramo.
Análisis práctico de movimientos de varios tramos.
Analicemos ahora qué pasa en cada tramo por separado, en términos de velocidad, posición y aceleración.
Cálculo de posición en cada tramo de un movimiento de varios tramos.
TramoI
Para el tramo I, comenzamos con x=0m, ¿pero en qué posición finaliza? Podemos averiguarlo aplicando un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado.
Como es un MRUV, las fórmulas originales nos decían que:
Aquí nos surge un problema, ¿qué colocamos en “a“? ¿Cuál es la aceleración del sistema? Debemos recurrir a la Ec. 2 para poder hallarla y, luego, reemplazarlo en nuestra Ec 1:
Esto significa que nuestro móvil ha recorrido 2,50 m en el lapso de 1s.
Tramo II
Por otro lado, es hora de analizar el tramo II, pero teniendo en cuenta que la posición inicial ya no será 0m sino 2,5m, es decir, la posición final del tramo I. Asimismo, el tiempo inicial será de 1 segundo, pues es el tiempo inicial del primer tramo.
Aplicando las ecuaciones del MRU, ya que hay velocidad constante, tenemos:
\( x_f=x_i+v\cdot (t_f-t_i)\)
\( x_f=2,50m+5m/s\cdot (3s-1s)\)
Observemos que el tiempo final es 3s (este dato lo obtenemos del gráfico) y el inicial es 1s.
\( x_f=12,5m\)
Si la posición final fue de 12,5m, significa que ha recorrido unos \( \Delta x=x_{f_2}-x_{f_1}=12,5 m – 2,50m=10m\) durante el tramo II (hemos calculado la diferencia entre la posición final del tramo II y la del tramo I). Esto se conoce como distancia recorrida y es un término del cual hablaremos más adelante.
Tramo III
Hagamos lo mismo que lo anterior para el tramo III.
Como es un MRUV, calculamos la aceleración usando los datos proporcionados por el gráfico y, con eso hallado, calculamos la posición final.
¿Te animas a calcular cuánto fue la distancia recorrida en el tramo III?
Tramo IV
Durante el tramo IV, no es necesario realizar cálculos porque vemos que la velocidad se mantuvo constante en 0m/s. Esto significa que el móvil no avanzó ni retrocedió entre los 5s y los 7s.
Finalmente, podemos dejar en claro que la posición final del móvil fue de 15m respecto del origen.
Cálculo de distancia recorrida por el móvil en un movimiento de varios tramos.
Existen varios métodos con los que podemos hallar distancias recorridas. Probaremos dos de ellas.
El método analítico consiste en sumar las distancias recorridas en cada tramo mediante el cálculo de las posiciones finales e iniciales de cada tramo. En particular, esto ya lo hemos hecho arriba en el ejemplo del móvil. Sólo basta poner sobre la mesa toda la información con la que contamos y, luego, sumar por tramo.
Para el tramo I:
La posición final fue de 2,50m y la inicial fue de 0m. Luego, \( \Delta x=x_f-x_i=2,50 m – 0 m = 2,50 m \)
Para el tramo II:
La posición final fue de 12,5 m y la inicial fue de 2,50m. Luego, \( \Delta x=x_f-x_i=12,5 m – 2,50 m = 10m \)
Para el tramo III:
La posición final fue de 15 m y la inicial fue de 12,5 m. Luego, \(\Delta x=x_f-x_i=15 m – 12,5 m = 2,50m \)
Para el tramo IV:
La posición final fue de 15m y la inicial también fue de 15m (no hubo cambio de posición) Luego, \( \Delta x=x_f-x_i=15 m – 15 m = 0m \)
Ahora, contamos con los siguientes datos:
Distancia recorrida en primer tramo: 2,50m Distancia recorrida en segundo tramo: 10m Distancia recorrida en tercer tramo: 2,50m Distancia recorrida en cuarto tramo: 0m
Sólo es necesario sumar todos los datos:
Distancia recorrida total: \( \Delta x = 2,50 m + 10 m + 2,50 m + 0 m =15 m.\)
No es casualidad que nos haya dado igual que la posición final del recorrido, mas esto no tiene por qué ser siempre así, pues puede suceder que, en alguna parte del proceso, nuestro móvil retroceda. Este, como vemos en el gráfico al no notar velocidades negativas, no es el caso.
Cálculo de desplazamiento del móvil en un movimiento de varios tramos.
El método gráfico es mucho más sencillo y rápido. La idea es calcular las áreas o superficies de cada tramo directamente viendo el gráfico de la Fig. 2. Vemos que se forman figuras geométricas sencillas de analizar, tales como triángulos, rectángulos o cuadrados.
Tramo I
Para el tramo I, nos queda un triángulo como vemos en la figura 3. Si obtenemos el área de ese triángulo, obtenemos la distancia recorrida por el móvil.
Figura 3. Tramo I.
Obtengamos el área de dicho tramo. Como sabemos, el área de un triángulo es \( A=\frac{b\cdot h}{2} \) En nuestra notación, A es el área; B, la base del triángulo y h es la altura del triángulo. La base corresponderá a la diferencia entre tiempo final y tiempo inicial para ese tramo. La altura corresponde a la diferencia entre la velocidad final y la velocidad inicial. Entonces:
Como era de esperarse, coincide con la posición final del primer tramo que ya habíamos calculado antes.
Tramo II:
Debemos obtener el área del rectángulo que observamos en la figura 4:
Figura 4: Tramo II.
El área de un rectángulo es \( A = b \cdot h\). Nuevamente, hemos notado como b a la base y h a la altura. Conociendo esos datos del gráfico, operamos:
\( A = b \cdot h=(3s-1s)\cdot (5\frac{m}{s}-0\frac{m}{s})=2s\cdot 5\frac{m}{s}=10m \)
Significa que en el tramo II ha recorrido 10 metros.
Tramo III:
Debemos obtener el área del rectángulo que observamos en la figura 5:
Figura 5: Tramo III.
A=-2,50m
El área nos da negativo. En el tercer tramo, el movimiento es hacia la izquierda, ya que la velocidad inicial es hacia la derecha y la velocidad final es cero. La distancia recorrida en este tramo es 2,5 metros, pero en dirección opuesta al movimiento en el primer tramo, por lo que el desplazamiento en este tramo debía darnos negativo, tal como nos dio.
Tramo IV:
No es necesario obtener el área de este tramo, pues es evidente que no hubo cambio de posición, ya que la velocidad fue de 0 m/s a lo largo de los dos segundos que duró el tramo.
Por último, sumamos todos los desplazamientos (áreas) de cada tramo:
\( 2,50m+10m+(-2,50m)+0=10m \)
¿Sencillo, verdad?
Gráficos de posición vs. tiempo: x(t)
Observemos el siguiente gráfico de un móvil, en el que observamos cómo evoluciona la posición del mismo a través del tiempo en varios tramos:
Fig. 5. Gráfico de posición en función del tiempo en movimiento de varios tramos.
Si quisiéramos, a grandes rasgos, ver gráficamente cómo se comporta la posición, la velocidad y la aceleración en este movimiento, debemos analizar cada tramo, ya que como presenta varios tramos podemos separarlos tal cual hicimos antes.
En el segundo tramo, la posición forma una función lineal creciente, pues la velocidad es constante.
En el tercer tramo, la posición es una función lineal, nuevamente (por lo que forma una recta decreciente), sólo que la velocidad es negativa.
Si te perdiste en cómo darte cuenta cuándo las velocidades son positivas o negativas, cuándo las aceleraciones son positivas o negativas, etc., te dejamos un pequeño resumen de cómo se interpreta cada gráfico:
Gráficos de velocidad vs. tiempo: v(t)
Fig. 6. Gráfico de velocidad en función del tiempo en movimiento de varios tramos.+[note]Hecho en base a la información de x(t) presentada en la Fig. 5.[/note]
En la Fig. 6, observamos que, para el primer tramo, la velocidad forma una función lineal creciente, pues la aceleración es constante. En el segundo tramo, la velocidad forma una función lineal constante, es decir, el valor de la velocidad se mantiene igual durante el lapso de tiempo. Es positiva, pues nuestro móvil aumentaba su posición conforme pasaba el tiempo, de acuerdo a lo que vemos en la Fig. 5. Por último, en el tercer tramo, la velocidad es una función lineal constante, pero negativa, porque el móvil iba presentando una posición cada vez menor.
Gráficos de aceleración vs. tiempo: v(t)
Fig. 7. Gráfico de aceleración en función del tiempo.[note]Hecho en base a la información de x(t) presentada en la Fig. 5.[/note]
En la Fig. 7, el que corresponde a aceleración en función del tiempo en este movimiento de varios tramos, vemos que, para el primer tramo, la misma forma una función lineal constante y positiva. Esto es así pues el objeto se movía con aceleración constante en un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV). Recordemos que notamos eso debido a que la función que describía el móvil era cuadrática en el primer tramo de la Fig. 5. En cambio, la aceleración es nula para el segundo tramo (pues es un MRU) y lo mismo para el tercer tramo (también es un MRU).
Ejemplo 2:
Pensemos juntos un segundo ejemplo.
Un móvil parte del reposo con aceleración constante y, a los 10 segundos, continúa el recorrido con velocidad constante. 20 segundos más tarde, el móvil habrá recorrido 375 m desde que inició el movimiento, tal como se muestra en la figura a continuación. A) ¿Cuál es la aceleración que tuvo el móvil al iniciar el movimiento? B) ¿Cuál es la aceleración que tuvo el móvil al finalizar el recorrido? C) ¿A qué distancia del principio el móvil comenzó a tener velocidad constante?
Por el enunciado, podemos asegurar que, durante el primer tramo, el móvil presentó un Movimiento Rectilíneo Uniformente Variado (MRUV) pues la aceleración -que deberemos hallar- es constante. En el segundo tramo, presentó un Movimiento Rectilíneo Uniforme, pues la velocidad es constante. Con sólo esta información, estamos en condiciones de afirmar que:
LA ACELERACIÓN EN EL SEGUNDO TRAMO VALE CERO (pues la velocidad es constante).
Esto contesta la pregunta B. ¿Pero acaso no debemos responder primero la A? No está de más dar un rápido vistazo de la información con la que contábamos sin hacer grandes cuentas y, de acuerdo con el enunciado, ya podíamos afirmar que la aceleración que tuvo el móvil al finalizar el recorrido era nula.
Continuemos con lo más complicado. Para ello, es hora de poner sobre la mesa todas las ecuaciones con las que contamos para cada tramo, que llamaremos tramo I y tramo II.
Tramo I:
Como es un MRUV, las fórmulas originales nos decían que:
Para el tramo II (Quizás sea importante que leas las notas al pie):
\( v =?\) Esta velocidad, que es constante, es la misma que \( v_f\) del tramo I.
\(x_i=?\) Esta posición inicial es la misma que \( x_f\) del tramo I. Esto será muy importante para la resolución de este tipo de ejercicios.
\( x_f=375m\)
\( t_i=10seg\)
\( t_f=30seg\) Hemos colocado que \( t_f=30seg\) pues el enunciado expresa: “Un móvil parte del reposo con aceleración constante y, a los 10 segundos, continúa el recorrido con velocidad constante. 20 segundos más tarde, el móvil habrá recorrido 375 m desde que inició el movimiento”. Por lo resaltado, podemos asegurar que el movimiento total duró 30 segundos.
REEMPLAZO DE DATOS EN EC.1, EC. 2, EC. 3 Y EC. 4:
Con los datos anteriores, reemplacemos en las cuatro diferentes ecuaciones los valores que tenemos:
Como es un MRU, las fórmulas originales nos decía que:
(Ec. 3) \( 375m=x_i+v\cdot (30seg-10seg)\)
(Ec. 4) \( v=\frac{375m-x_i}{30seg-10seg}\)
Realizando las cuentas pertinentes, concluimos que:
Tramo I:
(Ec. 5) \( x_f=\frac{1}{2}\cdot a\cdot(10seg)^2\)
(Ec. 6) \( v_f=a\cdot (10seg)\)
Tramo II:
(Ec. 7) \( 375m=x_i+v\cdot (20seg)\)
(Ec. 8) \( v=\frac{375m-x_i}{20seg}\)
PLANTEO DE LA RESOLUCIÓN
Analicemos teóricamente lo que debemos hacer. En primer lugar, debemos darnos cuenta que la posición final del primer tramo es la posición inicial del segundo tramo. Entonces, tengamos presente la Ec. 5 y la ec. 7. En ellas, justamente nos aparece \( x_f\) del tramo I y \( x_i\) del tramo II. Para poder utilizar correctamente la Ec. 7, debemos primero despejar \( x_i\), según:
(Ec. 9) \( x_i=375m-v\cdot (20seg)\)
Una vez hecho esto, será cuestión de igualar la Ec. 5 y la Ec. 9:
Vemos que es una única ecuación que tiene como incógnita a a y a v. Pero si prestamos atención, vemos que la Ec. 6 nos dice que \( v_f=a\cdot (10seg)\). Esta \(x v_f\) del tramo I es la velocidad que se mantendrá constante en el tramo II, por lo que podemos reemplazar la Ec. 6 en la Ec. 10:
Y así hallamos que la aceleración vale 1,5 m/s2 en el primer tramo.
Actividades con respuesta
Puedes ver las respuestas de cada uno expandiendo la flecha en cada ejercicio.
1. Un coche parte del reposo y comienza a moverse en línea recta con una aceleración constante de 2 m/s² durante 10 segundos. Luego, mantiene una velocidad constante de 20 m/s durante 30 segundos. Finalmente, reduce su velocidad uniformemente hasta detenerse en 10 segundos. Calcula:
a) La velocidad del coche al final de cada tramo. [expand] La velocidad del coche al final de cada tramo es de 20 m/s, 20 m/s y 0 m/s respectivamente. [/expand]
b) La distancia total recorrida por el coche. [expand] La distancia total recorrida por el coche es de 100 m + 600 m + 100 m = 800 m. [/expand]
c) Grafica x(t), v(t) y a(t) para el movimiento completo.
2.
Un ciclista parte del reposo y comienza a pedalear en línea recta con una aceleración constante de 3 m/s² durante 8 segundos. Luego, mantiene una velocidad constante de 15 m/s durante 20 segundos. Finalmente, reduce su velocidad uniformemente hasta detenerse en 12 segundos. Calcula:
a) La velocidad del ciclista al final de cada tramo. [expand]La velocidad del ciclista al final de cada tramo es de 24 m/s, 15 m/s y 3 m/s, respectivamente. [/expand]
b) La distancia total recorrida por el ciclista. [expand] La distancia total recorrida por el ciclista es de 96 m + 300 m + 108 m = 504 m. [/expand]
c) Grafica x(t), v(t) y a(t) para el movimiento completo.
En la sección “Kinematics” (Cinemática) de la página, encontrarás contenido confiable sobre los temas de MRU y MRUV, con explicaciones, ejemplos resueltos y simulaciones interactivas para ayudarte a entender mejor los conceptos y desarrollar habilidades de resolución de problemas.
Además, también puedes encontrar en la página una sección sobre Laboratorio Virtual, donde se realizan simulaciones que puedes ejecutar en línea para entender conceptos y fenómenos físicos de manera más efectiva.
En los animales, es muy importante para la supervivencia de la especie las conductas que desarrollan con otros miembros de la misma especie. Al conjunto de estas conductas las llamamos comportamiento social y abarca, a grandes rasgos, tres grandes ítemes que debemos explicar en este artículo.
LOS COMPORTAMIENTOS DE DEFENSA.
Por un lado, los comportamientos de defensa son pueden llegar a proteger no sólo al individuo, sino también a la población entera. Algunos animales pueden tener conductas agresivas o bien estar alera para percibir posibles peligros. Si bien las conductas pueden ser muy variadas, podemos encontrar algunas que ocurren frecuentemente en la naturaleza. Por ejemplo:
Rebaño altruista.
Es un comportamiento que beneficia a todo el grupo, dado que pone en alerta a toda la población. No obstante, aumenta la probabilidad de que el individuo que da la alarma atraiga sobre sí la atención del predador. Esto sucede, por ejemplo, en algunos tipos de aves.
Rebaño cooperativo.
Aprovechando alguna característica física de la manada, muchos animales toman un comportamiento que beneficia a toda el griupo. Por ejemplo, los predadores no logran distinguir a las cebras, a la distancia, cuando ellas se disponen en fila. Esto sucede por la superposición de las rayas hace que la imagen se vea borrosa.
Rebaño egoísta.
Cuando un animal reduce la probabilidad de ser atrapado acercándose a otros animales de la misma especie, estamos en presencia de un rebaño egoísta. Este comportamiento, típico en algunas especies de anfibios, minimiza el riesgo de que un individuo sea atrapado. Esto sucede porque ahora se forma un grupo más numeroso, lo cual es una ventaja para la defensa.
LA ELECCIÓN DE LA PAREJA
Cuando se acerca la época reproductiva, las hembras eligen a los que consideran los “mejores” machos. ¿Qué significa esto? La selección de pareja reproductiva se basa en el comportamiento de los machos durante el cortejo, en ciertas características físicas y en el resultado de posibles luchas para atraer a las hembras. Por ejemplo, los ciervos machos luchan entre ellos con sus cornamentas. El macho vencedor será el que tendrá la posibilidad de aparearse con las hembras. La evolución de una especie se ve influenciada directamente por la elección de la pareja, rasgo que se conoce como selección sexual.
LA COMUNICACIÓN
La comunicación permite a los animales obtener información de otros individuos de la población. Esta comunicación no tiene por qué ser exclusivamente visual (como la luz de las luciérnagas o las gesticulaciones de una persona) o auditiva (como ladridas o el habla humano), sino que puede darse de diferentes formas. Entre ellas están:
Señales auditivas: el estímulo que procesa el animal es la energía sonora proveniente de otros animales. Por ejemplo, los aullidos de un lobo o el llanto de una cría.
Señales visuales: posturas, gestos o movimientos puden dar mucha información acerca de un individuo o una población.
Señales táctiles: ocurren cuando los animales se encuentran muy próximos. La diversidad de información que transmite la danza de las abejas en una colmena involucra señales de este tipo.
Señales químicas: suelen perdurar en el tiempo y viajar largas distancias. Muchos insectos algunos mamíferos liberan feromonas al ambiente que indican, por ejemplo, el período fértil de ese animal.
Señales eléctricas: el reconocimiento de la especie, el estatus social, el sexo, etc., pueden ser informadas mediante señales eléctricas en animales que presenten electrorreceptores, como el tiburón. También están involucradas en la búsqueda de alimentos y hasta en el cortejo. ¡Curioso!
Más información sobre el Comportamiento Social de los Animales.
Seguramente, pensar en respuestas de las plantas a estímulos externos parezca un poco complicado. No estamos muy acostumbrados a ver, en los vegetales, las ágiles respuestas que presentan otros organismos frente a estímulos, como la luz o la presencia de agua. Sin embargo, las plantas presentan diversas respuestas que quizás pasamos por alto, pero son importantísimas para su supervivencia, tal como sucede en animales, protistas, etc.
Estas respuestas pueden provenir tanto de estímulos externos a la planta, como la energía lumínica del Sol (tan importante para la fotosíntesis), como de estímulos internos a la planta (producidas por lo que se llama reloj biológico). La mayoría de las respuestas se expresan de forma reversible y rápida, o bien de forma lenta e irreversible. ¡Veamos cuáles son estas asombrosas respuestas!
Nastias
Son respuestas que no dependen de la dirección del estímulo y representan respuestas rápidas y reversibles (lo que significa que los movimientos de la planta son pasajeros). ¿Qué significa todo esto? Muy sencillo. ¿Alguna vez has visto una planta llamada “mimosa”? Esta especie cierra sus hojas cuando son tocadas y, luego, vuelven a abrirlas al cabo de un tiempo. Esto es un ejemplo perfecto de nastia: es una respuesta momentánea y no importa la dirección de donde provenga el estímulo mecánico (es decir, el “toque”). Las hojas se cierran independientemente de dónde las toques.
Este tipo de respuesta involucra movimientos pasajeros de tallos y hojas producidos por la acumulación o eliminación de agua de las células vegetales.
La mimosa púdica es una planta que se cierra instantáneamente frente al contacto.
Otro ejemplo de este tipo de respuesta muy conocido por todos es el de las plantas carnívoras. Las plantas carnívoras cierran sus hojas cuando algún insecto se posa sobre ellas; luego, las vuelve a abrir.
Tropismos
Al contrario del caso anterior, los tropismos son respuestas lentas e irreversibles, lo que significa que, una vez producidos los cambios en las plantas, estos son permanentes.
Estos tipos de respuestas pueden ser clasificados como positivos (en caso de que la respuesta sea de acercamiento al estímulo, como los tallos que se acercan a la luz) o negativos (como las raíces que se alejan de la luz). Siempre, en todos los tropismos, los cambios se producen hacia condiciones que le sean favorables a las plantas.
Otro ejemplo de esta respuesta ocurre en las raíces de árboles, las cuales se ven atraídas hacia el agua o sustancias químicas que le sean nutritivas a la planta. Increíble, ¿verdad?
Ritmos Circadianos
Los ritmos circadianos son respuestas de las plantas que ocurren periódicamente, es decir, son cíclicas. Por ejemplo, se puede mencionar el hecho de que algunas plantas presentan movimientos rápidos de las hojas al anochecer o al salir el sol.
¿Qué clases de nastias y tropismos existen?
Ahora que saben clasificar las distintas respuestas que una planta puede realizar, es hora de subclasificar a las mismas de acuerdo al tipo de estímulo. Es sencillo pues sólo basta colocar un prefijo para identificarlos. ¡Adelante!
Como hemos dichos, las nastias son respuestas rápidas y reversibles. Se clasifican según el estímulo en:
Fotonastia: el estímulo es la luz.
Gravinastia: el estímulo es la gravedad.
Hidronastia: el estímulo es el agua. La hidronastia se presenta en las hojas de las plantas, que involucra un rápido movimiento de cierre de los estomas en las hojas para evitar la pérdida de agua por transpiración.
Tigmonastia: el estímulo es mecánico, como el contacto producido a la planta Mimosa púdica, que produce que se cierren sus hojas repentinamente.
Los tropismos, respuestas lentas e irreversibles, se clasifican de la misma manera según los estímulos:
Fototropismo: el estímulo es la luz. Los tallos de las plantas presentan fototropismo positivo, pues se acercan a la fuente lumínica (como el Sol). Las raíces presentan fototropismo negativo, pues se alejan de la fuente lumínica.
Gravitropismo: el estímulo es la gravedad. Las raíces presentan gravitropismo positivo, mas los tallos presentan gravitropismo negativo. Las plantas pueden detectar la gravedad por la posición de los estatolitos de las células de la cofia de sus raíces. La capacidad de detectar la gravedad se debe a que las células que conforman el extremo de la raíz (que se llama cofia) poseen unos receptores con granos de almidón en el citoplasma, denominados estatolitos. Estos estatolitos son capaces de moverse en respuesta a la gravedad aunque no esté claro del todo cómo funciona este mecanismo.
Hidrotropismo: el estímulo es el agua. Las raíces presentan hidrotropismo positivo, por ejemplo.
Tigmotropismo: el estímulo es mecánico. Las plantas trepadoras, por ejemplo, presentan tigmotropismo cuando están en contacto de alambres, muros o rejas que les permite usarlos como sostén.
Zarcillo de la vid de uva: un caso típico que ocurre a partir del tigmotropismo de esta planta.
Actividades:
Pensar cinco ejemplos que encuentres en la naturaleza sobre nastias y tropismos.
¿Por qué la respuesta del rayito de sol es considerada una fotonastía y no un fototropismo? Justifica tu respuesta.
En artículos anteriores de Ensamble de Ideas, hemos visto que la energía no se crea ni se destruye. La primera ley de la termodinámica nos afirmaba que la energía, esa capacidad de poder realizar un trabajo, podía transformarse de un tipo a otro, así como a partir de la energía del viento, que llamábamos energía eólica, podíamos obtener energía eléctrica. Esto es válido en todos los ámbitos y decimos que la energía se conserva.
La energía es la capacidad que tiene un sistema de producir un trabajo, esto es, la capacidad que presenta de realizar algún tipo de cambio en un sistema, ya sea físico o químico. En otras palabras, todo cambio requiere de energía para que suceda.
¿Sabes de dónde proviene la energía que utilizas en este momento para leer y comprender este texto? Continúa leyendo para enterarte de todo esto y más, pues analizaremos un caso práctico de conservación de la energía mecánica en una montaña rusa.
La conservación de la energía en la vida cotidiana.
Conservación de energía en la naturaleza
La energía que utilizas día a día en tu vida cotidiana proviene, sin duda, de los alimentos que has ingerido en las últimas horas. Por ejemplo, un almuerzo puede estar constituido por un bife de carne vacuna y algunas verduras frescas que has puesto en tu ensalada. Esos alimentos tienen, en las moléculas que lo conforman, energía química acumulada en sus enlaces. Esa energía es la que tú utilizas al leer esto, o bien al jugar un partido de fútbol o al correr el bus que te lleva a la escuela, universidad o trabajo. ¿Esa energía siempre estuvo ahí? Seguro que estás adivinando la respuesta: claro que no. (Y claro, te lo habíamos adelantado al principio de este tedioso texto.)
Es evidente que la energía presente en el animal, como la vaca o cerdo, ha provenido de los alimentos que consumió. Por ejemplo, la vaca, herbívora, ha conseguido su energía del vegetal consumido. ¿Y éste? Por fotosíntesis, ha transformado la energía lumínica proveniente del Sol en energía química. La energía lumínica se produce en el Sol por reacciones nucleares en su interior. Como vemos, todo esto es un claro ejemplo de cómo se conserva la energía.
¿De dónde proviene la energía del Sol en su interior? Te recomendamos la lectura de nuestro artículo sobre el ciclo protón-protón.
Entonces, la energía que utilizamos para bailar en un boliche, ¿proviene indirectamente del Sol? ¡Correcto! La energía siempre se conserva. ¿Puedes imaginarte qué transformaciones de la energía ocurren durante el funcionamiento de una licuadora?
La energía eléctrica que utiliza el aparato proviene de centrales eléctricas, que pueden obtener energía a partir de la energía hidráulica (como en una central hidroeléctrica), de energía eólica (como en una planta eólica), de la energía de combustibles fósiles (como las centrales térmicas), de la energía nuclear (como en una central nuclear), de la energía solar, etc. Esta energía eléctrica es transformada en otros tipos de energía, tal como la energía cinética con la que se licúan nuestros alimentos.
¿Toda la energía eléctrica es transformada en energía cinética en una licuadora? Claro que no. Lamentablemente, la eficiencia de los artefactos eléctricos no es del 100%, sino que una considerable parte de la energía se disipa en forma de calor al ambiente. Muchas veces, como en nuestra licuadora, una parte de la energía eléctrica también puede transformarse en energía sonora. ¡Otro gran ejemplo de transformación de la energía! Así vemos cómo se cumple, nuevamente, la primera ley de la termodinámica.
La conservación de la energía en una montaña rusa.
Sin ir más lejos, en el día a día encontramos múltiples ejemplos de la energía y su conservación. Analicemos un último caso más.
Ante todo, recordemos algunos conceptos físicos importantes: cuando un objeto se encuentra a cierta altura, presenta energía potencial gravitatoria (\( E_{p_g}\)). Por otro lado, si un objeto se encuentra en movimiento, presenta energía cinética (\( E_c \) ). La suma de energía potencial más energía cinética es llamada energía mecánica. En conclusión, \( E_m=E_{p_g}+E_c \) .
Ejemplo de la montaña rusa.
Ahora, imaginemos una montaña rusa. En el punto más alto, antes de que se inicie la vertiginosa caída (punto al que llamaremos “A”), el carrito presenta energía potencial gravitatoria máxima, sin energía cinética pues se encuentra quieto. Según lo expresado en el párrafo anterior, la energía mecánica del carrito en “A” es igual, en este caso, a la energía potencial gravitatoria, pues la energía cinética en “A” es cero. A medida que el carrito caiga, la energía potencial disminuye (pues disminuye la altura) y la energía cinética aumenta (pues la velocidad va aumentando). Llamaremos “B” a algún punto que se encuentre entre “A” y el punto más bajo de la trayectoria.
Sin embargo, la suma de ambas energías, que es igual a la energía mecánica, se conserva en todo momento. Es decir, la energía mecánica se conserva (¡y en todo punto de la trayectoria!). Al llegar al punto más bajo, que llamaremos “C”, observamos que la energía cinética es máxima y la energía potencial gravitatoria es nula.
La suma de ambas, claro está, es la energía mecánica y vale lo mismo que en “A” y en “B”. Cuando el carrito siga su recorrido, podrá volver a alcanzar el punto más alto, pero no podrá superarlo, pues el carrito no tendrá la suficiente energía mecánica para hacerlo. Esto es válido si consideramos una montaña rusa ideal, en la que hipotéticamente no exista rozamiento entre el carrito y el riel, así como entre el carrito y el aire.
En los casos reales, parte de la energía mecánica se disipa en forma de calor al ambiente. Esto último no significa que “se pierda” energía. La energía total, la mecánica más la disipada en forma de calor -o algún otro tipo de energía como sonora o lumínica-, será constante, ¡siempre! Es decir, la conservación de la EM (Energía Mecánica)se cumplirá en cualquier situación, como establece la Primera Ley de la Termodinámica.
¿Cómo hacer ejercicios de CONSERVACIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA?
Para realizar un ejercicio de física sobre CONSERVACIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA, debemos tener en cuenta algunas cosas:
Conceptos principales sobre CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
Analicemos teóricamente, en forma de conclsusión, los principios básicos de la conservación de la EM:
(I) La energía mecánica (\( E_m \) ) es igual a la suma de energía potencial gravitatoria (\( E_{p_g} \)) más la energía cinética ( \( E_c \) ). Es decir: \( E_m = E_{p_g}+E_c) \) .
(II) La energía mecánica se conserva SÓLO si no hay fuerzas de rozamiento actuando, tales como la fuerza del rozamiento con el aire o con el piso.
(III) Consideraremos el valor de la fuerza de gravedad en la Tierra como \( \left | g \right |=10 \frac{m}{s^{2}}\) (sólo para hacer más fáciles las cuentas). En caso de que tú lo hagas con el valor de \( \left | g \right |=9,8 \frac{m}{s^{2}} \), el procedimiento es el mismo. Sólo cambia el valor de \( \left | g \right | \) por el que tú tomes. De acuerdo con esto, si estamos hablando de un ejercicio que considera que estamos en la Luna, por ejemplo, el valor de \( \left | g \right | \) corresponderá a \( 1,6 \frac{m}{s^{2}} \) .
(IV) La teoría relacionada con la conservación de energía mecánica nos dice que \(\Delta E_m=0 \).
¿Qué significa esto? Que la energía mecánica final siempre es igual a a la energía mecánica inicial. En otras palabras, ¡La energía mecánica se conserva siempre en todo el movimiento! Presten mucha atención a esta frase, pues será de gran utilidad.
Una vez que tuvimos en cuenta esas pequeñas aclaraciones, es hora de realizar algunos ejercicios:
Ejercicios Prácticos de Conservación de la Energía Mecánica
Ejemplo 1
1. ¿Con qué velocidad toca el suelo una pelota que se deja caer desde 20m de altura?
Típico ejercicio de examen. Para resolverlo, consideraremos que no hay fuerzas de rozamiento con el aire durante la caída.
Veamos la siguiente representación de lo que expresa el enunciado:
En el punto más alto, la pelota se deja caer. Es importante aclarar que “se deja caer” es equivalente a decir que la velocidad inicial de la pelota es 0, es decir: \( v_i=0\) . En ese punto, la energía mecánica estará dada por:
\( E_{m_i}=E_{p_g}+E_c \)
Como \( E_{p_g}=m\cdot g\cdot h \) y \( E_c=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^2 \) , entonces:
\( \left | v \right |=\sqrt{\frac{10\frac{m}{s^{2}}\cdot 20m}{\frac{1}{2}}}=20\frac{m}{s} \)
¡Y listo!
Ejemplo 2
2. Dada la siguiente situación de un carrito de 8kg:
El estudio de la conservación de la energía es importantísimo para comprender los cambios experimentados en una montaña rusa, tanto ideal como real.
Datos: Masa del carrito = 8 kg. X (estiramiento del resorte) = 0,81 metros. K (constante de elasticidad) = 10,2 N/m
Calcular:
La energía potencial elástica del carrito en el punto A.
La energía cinética del carrito cuando éste está quieto (v=0 m/s)
Calcular la energía potencial gravitatoria del carrito en el punto A y en el punto B.
Calcular la energía mecánica del carrito en el punto A. Tener en cuenta que la velocidad en el punto A es 0 m/s.
Calcular la energía mecánica del carrito en el punto B.
1. a) La energía potencial elástica del carrito (\( E_{p_{e}} \)) en el punto A viene dada por la expresión: \( E_{p_{e}}=\frac{1}{2}\cdot k\cdot X^{2}\), siendo k la constante elástica del resorte (k=10,2 N/m) y X, el estiramiento del resorte (X=0,81m). Reemplazando los valores:
b) La energía cinética (\( E_{c} \)) del carrito en cualquier punto viene dada por la expresión \( E_{c}=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^{2}\), siendo m la masa del cuerpo y v, la velocidad. Como el cuerpo, según el enunciado, está quieto, entonces la energía cinética vale 0J.
c) La energía potencial gravitatoria (\( E_{p_{g}} \)) del carrito en cualquier punto viene dada por la expresión \( E_{p_{g}}=m\cdot g \cdot h\), donde m es la masa del cuerpo, g es la aceleración de la gravedad (\( g=9,8\frac{m}{s^{2}}\) y h es la altura del cuerpo. Según el enunciado, la masa del cuerpo es de 8kg.
En el punto A, la altura es de 20m, por lo que la energía potencial gravitatoria será:
Mientras que en el punto B, en donde la altura es 0m, la energía potencial gravitatoria será de 0J, puesto que no hay altura.
d) La expresión de la energía mecánica es: \( E_{m}= E_{p_{g}} + E_{c} + E_{p_{e}} = m\cdot g \cdot h + \frac{1}{2}\cdot m\cdot v^{2} + \frac{1}{2}\cdot k\cdot X^{2} \). Sabiendo que, en el punto A, la altura es de 20m y la velocidad del carrito es de 0 m/s, entonces:
Este valor también podría haber sido hallado sumando los resultados obtenidos en los puntos anteriores.
e) La energía mecánica se conserva en toda la trayectoria, por lo que la energía mecánica en B será igual a la energía mecánica en A: \( E_{m_{B}}= 1571,35J\)
Actividades
En todos los casos se considerará que los fenómenos detallados ocurren en cercanías de la Tierra, a menos que se exprese otra cosa. Se considerará que la aceleración de la gravedad es de g=9,8 m/s². Los resultados pueden variar ligeramente respecto de los tuyos teniendo en cuenta el valor de g utilizado o el redondeo que hayas hecho en cada paso.
¿Qué es la energía potencial gravitatoria?
Un cuerpo de 65 kg se encuentra a una altura de 45m y luego asciende 25m. ¿En qué punto tiene el cuerpo mayor energía potencial?
¿Qué diferencia existe entre peso y masa? Definir cada término.
¿Cuál es el peso de un objeto en la Tierra cuya masa es de 5kg? Rta: 49N
Un alumno tiene una masa de 65kg. ¿Cuánto vale su peso? Rta: 637N
Si el alumno anterior se fuera a la Luna, ¿cuánto pesaría allí si la gravedad lunar es de 1,6 m/s2? Rta: 104 N
El alumno anterior, que ya está cansado de viajar a través del espacio, se va a Marte y descubre que pesa 241,15 N. ¿Cuánto vale la gravedad allí? Rta: g=3,71 m/s2.
Un objeto pesa en la Tierra unos 130 N. ¿Cuánto vale su masa? Rta: 13,27kg
Una bolsa de compras que tiene 1kg de papas adentro se encuentra colocada en un costado del supermercado. a) ¿Cuánto pesa la bolsa de papas? b) ¿Cuánto vale su energía potencial? Rta: a) 9,8N; b) 0J
Y si la bolsa que avanza por un camino es levantada a una altura de 1,5 m… Calcular: La energía potencial de la bolsa a esa altura. Rta: 14,7J
¿Cuánto vale la energía potencial de un objeto de 34kg ubicado en la terraza de un edificio de 49 m de altura? Rta: 16 326J
El peso de una bola es de 5N. Se está por tirar desde un puente a 30 m de altura. Calcular su energía potencial. Rta: 150J
La energía potencial de una pelota a 36 metros de altura es de 720J. ¿Cuál es su masa? Rta: 2,04kg.
Un cuerpo de 3,5kg de masa tiene una energía potencial gravitatoria de 112J. ¿A qué altura se encuentra? Rta: 3,26m
¿Qué es la energía cinética? ¿Qué fórmula se usa para calcularla?
¿Qué es la energía mecánica?
Pasar de m/s a km/h o viceversa según corresponda: a) 12m/s a km/h; b) 72km/h a m/s; c) 25,6m/s a km/h; d) 23m/s a km/h; e) 340km/h a m/s.Rta: a) 43,2 km/h; b) 20 m/s; c) 92,16km/h; d) 82,8 km/h; e) 94,44 m/s
¿Cuál es la energía cinética de un móvil que circula a 20m/s y tiene una masa de 500kg? Rta: 100.000J
¿Cuál es la energía cinética de un móvil que circula a 25km/h y tiene una masa de 500kg? Rta: 12.040,9J
¿Cuál es la energía cinética de un pájaro que circula a 25km/h y tiene una masa de 1000g? Rta: 24,11J
¿Cuál es la masa de un objeto que se mueve a razón de 3m/s y su energía cinética es de 11,25J? Rta: 2,5kg.
¿Cuál es la velocidad de un objeto que circula con una energía cinética de 54J y tiene una masa de 3kg? Rta: 6m/s.
¿Cuál es la energía mecánica de un objeto de 3kg que se mueve a 2m/s y se encuentra a una altura de 10m? Rta:300J
¿Cuál es la energía mecánica de un objeto de 2kg que se mueve a 5m/s y se encuentra a una altura de 2m? Rta:64,2J
¿Cuál es la energía mecánica de un objeto que pesa 20N, se mueve a 5m/s y se encuentra a una altura de 2m? Rta:65,5J.
¿Cuál es la energía mecánica del móvil del ejercicio 14? Rta: Su energía mecánica vale lo mismo que su energía potencial porque no se encuentra en movimiento. Es, entonces, 112J.
Screenshot del Applet del PhET Colorado sobre Energía Mecánica.
Con el cursor, envía a nuestro patinador hacia la cima de la rampa de patinaje.
Suéltalo y asegúrate de tener activadas la casilla de “Gráfico de Barras”, para que tu pantalla quede como se muestra a continuación:
A medida que cae, observarás que, en el gráfico de barras, se producen modificaciones. ¿Qué variables van cambiando? ¿Cómo lo hacen? Describir el cambio observado. ¿Cuál se mantiene constante?
¿Cuál es la variable que alcanza su máximo valor cuando nuestro querido patinador toca el suelo? ¿Qué valor tienen, en ese momento, las otras variables?
¿Cuál es la variable que alcanza su máximo valor cuando nuestro valiente patinador alcanza los puntos más altos de la rampa? ¿Qué valor tienen, en ese momento, las otras variables?
Modifica la masa del patinador. ¿Qué sucede con la energía total cuando la colocamos en “pequeña” y en “grande”?
En la cromatografía, se realiza un proceso de separación de los componentes de una solución, basándonos en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de las sustancias de la solución a través de un medio poroso, al ser arrastradas por el solvente cuando se desplaza. Es aquí donde distinguimos, dos fases: la fase estacionaria y la fase móvil. La fase estacionaria es el medio poroso, como puede serlo un papel secante o gel de sílice, y la fase móvil es aquélla que se desplaza.
La cromatografía es un método para separar mezclas homogéneas basado en la velocidad de movimiento de las sustancias a través de un medio poroso cuando son arrastradas por el solvente.
Los componentes de la mezcla tienen diferente afinidad por la fase estacionaria y por el solvente. Cuando mayor sea la afinidad por la fase fija y menos por la fase móvil, más lentamente se desplazarán y, a la inversa, cuanto menos afinidad tengan por la fase fija y más afinidad tengan por la fase móvil, más rápidamente se desplazarán. Esto produce la separación de los solutos de la solución, debido a que cada soluto invierte un tiempo diferente en recorrer el medio poroso. Una vez separados los solutos en el papel, estamos en presencia de un cromatograma.
Existen varios tipos de cromatografía, entre las que podemos encontrar la cromatografía de papel, de capa fina o de columna, dependiendo el soporte en el que se lleve a cabo la cromatografía.
Te recomendamos una sencilla experiencia para realizar tu propia cromatografía, donde podrás separar de manera divertida muchos pigmentos que esconde una planta como la acelga. Anímate:
Experiencia 1: Cromatografía de las hojas de la acelga.
Objetivo:
PARA EL ÁREA DE BIOLOGÍA:
Separar y analizar, mediante una sencilla cromatografía, los pigmentos que se encuentran en el interior de los cloroplastos (organelas de las células vegetales), tales como la clorofila, la xantofila y los carotenos.
PARA EL ÁREA DE FISICOQUÍMICA:
Realizar una cromatografía sencilla de las hojas de una acelga con el objetivo de separar los distintos componentes de una solución de clorofila, xantofila, carotenos y alcohol.
Materiales:
1 paquete de acelga.
1 mortero.
1 colador de red metálica (parecida a los que se utilizan, en Argentina, para hacer mate cocido).
500 ml de alcohol etílico medicinal.
1 tupper cuadrado o con forma de prisma, de tamaño mediano o grande.
1 papel secante.
Beta vulgaris var. cicla
Procedimiento:
Lavar bien las hojas de acelga. Esto no es obligatorio, pero el resultado será mucho mejor cuanto menos impurezas haya en los materiales.
Trozar las hojas de la acelga en pequeños pedazos. Es importante que cortes sólo las hojas, dejando fuera las nervaduras (es decir, las “venas” que pueden observarse en las hojas) y los tallos.
Colocar los pequeños pedazos en un mortero.
Cubrir los trozos con alcohol etílico.
Machacar la acelga, con el mortero, hasta que se obtenga un líquido de color verde fuerte.
Colar la mezcla en un tupper, haciendo uso del colador metálico.
Doblar levemente (pero no completamente) la hoja secante por la mitad, de manera que tenga la posibilidad de quedar parado cuando se lo apoya en una superficie.
Colocar el papel secante dentro del tupper delicadamente.
Esperar de dos a tres horas y observar resultados.
Conclusiones
Para el Área de Biología:
¿Qué sucedió con el papel secante? Observarás que parte de la solución verdosa comenzó a subir por el mismo, dejando una franja de color verde oscuro, que corresponde a la clorofila a que se encuentra en las hojas, un pigmento presente en los cloroplastos muy importante para la fotosíntesis de la planta. Asimismo, se verá una franja de color verde claro (que corresponde a la clorofila b), también de suma importancia para la fotosíntesis. Luego, se notará una franja de color amarillento. Esto corresponde a la xantofila. Una franja transparente vendrá después, que será alcohol, nuestro solvente. Y por último, una pequeña franja roja, que son los carotenos. Estos están presentes en gran cantidad en zapallos y zanahorias. Cabe destacar que las plantas posen todos estos pigmentos, mas algunos como la xantofila y los carotenos sólo se hacen visibles cuando llega el otoño y las bajas temperaturas no permite que se sintetice clorofila. Es decir, el verde de la clorofila “enmascara” los demás pigmentos, que no se ven fácilmente.
¿Cuál es la función en la planta de cada uno de los pigmentos presentes en los cloroplastos?
¿En qué compartimientos dentro de los cloroplastos se encuentran dichos pigmentos? Se espera que el alumno logre modelizar y describir la estructura interna de un cloroplasto, diferenciando, por ejemplo, granas, tilacoides, etc.
Células vegetales, en donde se observan claramente los cloroplastos.
Para el Área de Fisicoquímica
¿Qué sucedió con el papel secante? (Esta respuesta es idéntica a la presentada para el área de biología.)
¿Qué clase de sistema material es el líquido verde formado inicialmente? ¿Por qué decimos que es una solución?
¿Cuál es el solvente utilizado en la experiencia? ¿Podría haberse usado agua? ¿Por qué?
¿Cuáles son las características básicas de una cromatografía? ¿Cuál es la fase dispersa y la fase móvil en esta experiencia?
Intenta colocar una tiza en vez de un papel secante en la experiencia. ¿El resultado es similar?
¡También puedes realizar esta experiencia con un fibrón, siendo capaz de separ los componentes que están disueltos en su tinta! Para ello, te invitamos a hacer click en el artículo que Ensamble de Ideas te trae para ello:
Experimento 2: Cromatografía de tinta de fibrón (marcador).
Objetivo:
Realizar una cromatografía sencilla de la tinta de dos fibrones de diferente color o marca, con el fin de separar los pigmentos que poseen disueltos.
Materiales:
Dos fibrones indelebles de diferente color o marca.
Un vaso de precipitados (en su defecto, un vaso transparante de vidrio).
Dos tiras de papel secante.
Alcohol (u otro solvente similar).
Procedimiento:
Trazar una pequeña línea horizontal con un fibrón distinto en cada tira de papel a 1cm del borde.
Pegar las tiras en las paredes internas de un recipiente que contenga el solvente, como el alcohol, sin que las marcas lo toquen.
Dejar que el solvente, absorbido por el papel, ascienda por la tira de papel y arrastre los componentes del fibrón afines a él.
Observar y anotar resultados: al finalizar la cromatografía, se pueden observar en el cromatograma, separados, los distintos pigmentos (es decir, los distintos solutos) que componen cada tinta de cada fibrón.
Conclusiones
¿Qué sucedió con el papel secante?
¿Qué clase de sistema material es la tinta del fibrón? ¿Por qué decimos que es una solución?
¿Cuál es el solvente utilizado en la experiencia? ¿Podría haberse usado agua? ¿Por qué?
¿Cuáles son las características básicas de una cromatografía? ¿Cuál es la fase dispersa y la fase móvil en esta experiencia?
Cromatografía – Ensamble de Ideas – Copyright MMXXII
Existen cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza nuclear débil. fuerza nuclear fuerte y electromagnética , que logran explicar muchos de los fenómenos con los que los físicos se han encontrado en los últimos años. En este artículo analizaremos estas cuatro fuerzas para descubrir cuáles son, sus características y cómo actúan cada una de ellas.
De las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, es la gravitatoria la más incomprendida. Las demás han podido ser cuantificadas, es decir, han podido ser descriptas matemáticamente. Ya han pasado más de tres siglos desde que Newton empezó a entender cómo trabaja la fuerza gravitatoria, pero -sin duda- sigue siendo un misterio a dos voces. ¿Cómo? ¿Los científicos siguen estudiando sus enigmas? Correcto. Una hipótesis que se baraja constantemente es la idea de que existe una “quinta” fuerza (que se supone que puede ser la antimateria) que podría servir como puente entre la fuerza gravitatoria y las demás fuerzas.
¡Entendamos cada uno de ellos!
La fuerza nuclear débil
Es la responsable de fenómenos como la desintegración radiactiva y la producción de radiación y energía calórica por el Sol en los procesos de fisión nuclear.
La fuerza nuclear fuerte
Es responsable de la estabilidad del núcleo atómico, ya que permite que los protones no se rechacen entre sí. Analizando mejor la situación, cuando dos protones se encuentran muy cerca uno de otro, la fuerza eléctrica repulsiva entre ellos es muy intensa. Sin embargo, cuando están lo suficientemente cerca, comienza a actuar la fuerza nuclear fuerte, que los mantiene unidos. Cuando el núcleo es demasiado grande, se vuelve inestable, y a pesar de la existencia de esta fuerza, algunos átomos son capaces de desintegrarse y transformarse en partículas más sencillas y estables.
Modelo de fisión nuclear, fenómeno en el que el átomo se desintegra, venciendo las fuerzas nucleares fuertes.
¿Cuándo actúa la fuerza nuclear fuerte?
Esta fuerza fundamental de la naturaleza aparece cuando la distancia entre las partículas es menor que el radio de las mismas. ¡Espera! ¡Un momento! ¡Digámoslo un poco más fácil! Quizás, con algunos dibujos, esto se entienda mejor. Dos protones presentan la misma carga eléctrica (positiva), por lo que se separan debido a la fuerza eléctrica repulsiva que experimentan, tal como se ve en el siguiente modelo:
Fuerza Eléctrica Repulsiva (Fer) entre protones, de carga positiva.
Sin embargo, cuando ambas partículas se encuentran demasiado cerca, aparece entre ellas la fuerza nuclear fuerte. Observemos la imagen siguiente, en la cual se marca el llamado radio del protón:
Radio del protón.
La distancia que separa a los protones debe ser menor que este radio para que aparezca la fuerza nuclear fuerte, la cual es 100 veces mayor que la fuerza eléctrica. Por esta razón, los protones se mantienen unidos en el núcleo.
Fuerza Nuclear fuerte entre protones. La FNF aparece cuando la distancia que separa a los protones es menor que el radio del protón.
La fuerza electromagnética
La fuerza electromagnética es la fuerza fundamental del universo responsable de, por un lado, la fuerza electrostática generada entre partículas en reposo y, por el otro, el efecto combinado entre las fuerzas magnéticas y eléctricas que actúan entre cargas que se mueven. Pudiendo ser tanto atractiva como repulsiva, es una interacción más fuerte que la gravitatoria, la siguiente fuerza fundamental de la naturaleza que veremos.
La fuerza electromagnética es, en conclusión, la interacción entre partículas con carga eléctrica.
La interacción gravitatoria
La interacción gravitatoria es una fuerza fundamental de la naturaleza que es únicamente de carácter atractivo, generada por todos los cuerpos que posean masa. Es una fuerza muy débil a nivel atómico, mas su importancia es muy evidente en cuerpos masivos que se encuentran a grandes distancias, tales como las estrellas y los planetas. Es mejor conocida como fuerza de gravedad.
¿Fuerza de gravedad? Eso es muy conocido por todos: con tan sólo pensar en la manzana que se le cayó a Newton por la cabeza ya sabemos de qué estamos hablando. ¡Ah! ¡Por cierto, ese cuento es mentira! Jamás ha ocurrido, pero sigue siendo parte del imaginario de todos. ¿O no? La fuerza de gravedad es la fuerza fundamental de la naturaleza responsable de esa “hipotética” caída de la manzana.
