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Sobre los huevos

Wednesday, August 24th, 2011

eggs.jpgLos comemos preparados en varias maneras cada mañana.  Los utilizamos en tortas y galletas y para la merengue sobre los pasteles de limón.  El cocinero especialmente ambicioso puede usarlos para el flan o el soufflé.  (Sobre los huevos para cocinar, visita otra vez La física en la cocina.)  Pero, ¿has pensado alguna vez en lo maravilloso que es el huevo en realidad?

Todos sabemos que los huevos deben ser tocados con cuidado porque las cáscaras son muy finas.  Deja caer un huevo a una corta distancia y tendrás un desastre pegajoso que limpiar.  Basta sólo un pequeño golpecito en el borde de la mesa para romper la cáscara.  Pero prueba este experimento: agarra un huevo en la mano y envuélvelo con los dedos.  Ahora, apriétalo con todas tus fuerzas.

¿Se rompió?  Si no lo apretaste con fuerza, ¡vuelve y pruébalo otra vez!

¿Qué…?  El secreto de la resistencia de una cáscara de huevo consiste en el hecho que toda la superficie es curvada.  La forma más fuerte es una esfera, y el huevo es una buena aproximación a esa.  (La razón por la cual no es una esfera exacta la daré en un momento.)  El hecho de no tener puntas o lados planos para debilitarlo, las fuerzas que aplicas al huevo al apretarlo entre los dedos son distribuidas uniformemente sobre todo su superficie en vez de ser concentradas en un solo punto.

Esto funciona también en la manera siguiente.  Sostiene la parte de arriba y de abajo del huevo entre el pulgar y el índice y apriétalo.  ¿Se rompió esta vez?  En el lenguaje de la física, decimos que el huevo tiene una alta “resistencia de compresión” — estás comprimiendo el huevo, ¡pero no se rompe!  De hecho, un huevo tiene una resistencia de compresión tan alta que (con un sistema apropiado) puede sostener el peso de una pequeña persona sin romperse.

Entonces, ¿por qué los huevos no son esféricos?  La forma ovalada es creada cuando la ave pone el huevo, y ésta es una ventaja para la ave.  ¡La forma impide que los huevos se alejen rodando!  Los huevos esféricos rodarían y rodarían y rodarían… y nunca volverían.  Para las aves como los avestruces que anidan en el suelo, esto no es un problema, y sus huevos son generalmente más esféricos.  Pero las aves que anidan en los acantilados suelen poner huevos muy cónicos, los que ruedan en un círculo cerrado alrededor de la punta más estrecha y se quedan en el saliente.

¿Qué más?  ¿Cómo puedes determinar si un huevo es fresco?  El huevo contiene una bolsa de aire que se forma después de ser puesto, cuando el contenido del huevo se contrae mientras se enfría.  A medida que el huevo envejece, la humedad evapora y la bolsa de aire crece, reduciendo la densidad media del huevo.  Un objeto sale a flote en un líquido si es menos denso del líquido y un objeto más denso del líquido se hunde.  ¡Por eso podemos usar la densidad del huevo como una medida práctica de la frescura del huevo!  Funciona en esta manera.  Mete el huevo en un recipiente lleno de agua.  Un huevo fresco con una bolsa pequeña de aire se posará horizontalmente en el fondo.  La bolsa de aire en un huevo de una semana es un poco más grande — la densidad es menor — y la punta se inclinará sobre el fondo; y un huevo que tiene 2-3 semanas — aún menos denso — se quedará vertical al fondo.  ¡No comes los huevos que salen a flote!

Ahora que sabes tanto sobre los huevos, ésta es una pregunta extra: ¿qué tienen en común los huevos y los arcos romanos? 

PD: Cuando aprietes el huevo, no lleves ningún anillo, y asegúrate que el huevo no tenga ninguna grieta.  Mi huevo de “investigación” era bendecido con una grieta… ¡y acabé con un puñado de cáscaras rotas y huevo crudo colando entre mis dedos y sobre el suelo!

Mezclando el arte y la ciencia

Friday, August 5th, 2011

¿Pintas, escribes, bailas, cantas, o esculpes? ¿Eres un artista inspirado por la ciencia? El CERN puede ser el lugar para ti.

La ciencia que se hace en este laboratorio ha sido por mucho tiempo una inspiración para los artistas. Una artista actual que podrías conocer es Kate McAlpine, también conocida como la artista de rap Alpinekat. Ella ascendió a la fama con su éxito “Large Hadron Rap” que describe el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) y la ciencia relacionada a CERN. Mira el video y otros aquí.

CERN, el acrónimo francés de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, es un laboratorio de física de alta energía ubicado en su mayor parte en Suiza. Es aquí donde el acelerador más grande del mundo, el LHC, es situado. Cruza la frontera Suiza-Francés 100 m, más o menos, bajo tierra. Este instrumento es esencialmente un círculo, con un diámetro de 9 km, que consiste en una serie de imanes superconductores. Los imanes sirven para acelerar partículas que se hacen chocar en uno de numerosos detectores, cada uno grande como una casa. El resultado es una visualización espectacular de líneas de colores vivos que se parecen a algo así:

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Es fácil ver por qué aquí la ciencia puede inspirar a los artistas.

Basta ver la película Ángeles y demonios. Dan Brown fue inspirado por la ciencia del laboratorio cuando escribió su libro. En éste, los malos roban una lata de antimateria de un laboratorio subterráneo secreto a CERN, y porciones de la película fueron filmadas al experimento ATLAS al CERN (haz clic en la sección “Multimedia” de la página web).

Cada vez con mayor interés se mezclar el arte y la ciencia, ahora un nuevo experimento se realiza al CERN. Se llama Great Arts for Great Science (Grandes Artes para Grande Ciencia); la meta es atraer a los artistas al laboratorio donde pueden dialogar con científicos y, gracias al arte, llevar a la ciencia a un marco de cultura más amplio. Y es verdaderamente más amplio; la galería del sitio web muestra ejemplos de la escultura, la música, la fotografía, y la baila. La organizadora del proyecto es Ariane Koek, una especialista de cultura que se dedica al crecimiento del arte al CERN. Como parte de esta iniciativa, un programa de residencia al laboratorio para artistas debe comenzar este año, que punta a mejorar el paso de información entre los artistas y los científicos. Los artistas tendrán la oportunidad de visitar el laboratorio y hablar con los científicos, y reforzar sus obras artísticas con el conocimiento científico.

¿Pero no piensas que esta inspiración va sólo del científico al artista? Algo sorprendente es que el intercambio de cultura sucede en las dos direcciones. Los grandes científicos suelen utilizar el pensamiento creativo para resolver un problema particularmente difícil. Piensa a Leonardo da Vinci. Durante el Renacimiento, no habían divisiones fuertes entre el arte y la ciencia como hoy. A pesar de su trabajo como artista, da Vinci utilizaba su creatividad para proyectar diferentes tipos de barricadas, puentes y máquinas que volaban. O considera los nombres de los satélites que orbitan alrededor del planeta Urano. Los astrónomos fueron inspirados por los nombres de los personajes de las obras de William Shakespeare y Alexander Pope. Atrayendo a los artistas al CERN, los científicos tendrán la oportunidad de acceder a sus lados artísticos y podrán pensar más creativamente sobre sus proyectos y la ciencia en general.

Como dice el consejero científico para la Great Arts for Great Science, Michael Doser, “La ciencia puede dar entendimiento, mientras que el arte puede dar significado a la experiencia humana.”

Superando las diferencias entre el arte y la ciencia, podemos ver más fácilmente la relevancia de las investigaciones básicas en la sociedad y permitir a la ciencia dedicarse a un contexto más amplio de cultura. Hay una relación estrecha entre el arte y la ciencia en la cual ambos son maneras de explorar nuestra existencia: el significado de ser humano y donde estamos en el universo.

About Eggs

Tuesday, May 17th, 2011

eggs.jpgWe eat them cooked any one of half a dozen ways in the morning.  We use them in cakes and cookies and as a meringue on lemon pies.  The particularly ambitious cook may use them in a mousse or a soufflé.  (For eggs in cooking, revisit Physics in the Kitchen.)  But have you ever stopped to think about how amazing the egg really is?

We all know that eggs should be handled carefully because their shells are incredibly thin.  Drop an egg a short distance and you have a gooey mess to clean up.  One simple tap on the edge of the counter is enough to crack open the shell.  But try this experiment: hold an egg in the palm of your hand and curl your fingers around it.  Now squeeze with all your might.

Did it break?  If you didn’t believe me and didn’t squeeze with all your strength, go back and try again.

What on Earth…?  The key to an eggshell’s strength is the fact that its whole surface is curved.  The strongest shape is a sphere, and an egg is a close approximation of this.  (The reason it’s not exactly a sphere in just a moment.)  With no corners or flat sides to weaken it, the forces you apply to the egg by curling your fingers around it are distributed equally over the egg rather than concentrating at any one point. 

This works even in the following way. Hold the top and bottom of the egg with your thumb and forefinger and squeeze.  Did it break this time?  In physics terms, we say that the egg has a high “compression strength” — you’re compressing the egg, but it doesn’t break!  In fact, an egg has such high compression strength, that (with the proper setup) it can support the weight of a small person without breaking.

So why aren’t eggs spherical?  The oval shape is created as the bird lays it, and this turns out to be an advantage for the hen.  The shape prevents the eggs from rolling away!  Spherical eggs would roll and roll and roll… and never return.  For birds like ostriches that nest on the ground, this isn’t an issue, and their eggs are generally more spherical.  But birds that nest on cliffs often lay very conical eggs, which roll in a tight circle around the narrow end and remain on the ledge.

What else?  How can you tell if your egg is fresh?  Eggs contain an air pocket that forms when its contents shrink as it cools after being laid.  As the egg ages, moisture evaporates and the air cell grows larger, reducing the average density of the egg.  An object floats in a liquid if it is less dense than the liquid and an object denser than the liquid sinks.  We can therefore use the egg’s density as a handy measure of the egg’s freshness!  Here’s how it works.  Place your egg in a container of water.  A fresh egg with a small air pocket will rest horizontally on the bottom.  The air pocket in a 1-week-old egg is slightly larger — its density is less — and the end will hover slightly off the bottom, and an egg that’s 2-3 weeks old — even less dense — will rest vertically on the bottom.  Don’t eat any eggs that float!

Now that you know so much about eggs, here’s a bonus question: what do eggs and Roman arches have in common? 

PS. When squeezing your egg: don’t wear any rings, and make sure your egg doesn’t have any cracks already.  My “research” egg was blessed with a crack and I ended up with a handful of broken shell and raw egg oozing between my fingers and onto the floor!