Explain like I'm five: respuestas sencillas a preguntas

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Este es el hilo de dudas simples, ELI5. Lo que se logra preguntando dudas complejas aquí es que otra gente con dudas más sencillas no las transmitan por pensar que pueden quedar en "evidencia" dada la "sencillez" de su pregunta; y nada más lejos de la realidad.

Para algo concreto más allá de lo simple, recomendamos crear un nuevo hilo. Intentemos fomentar que la gente que tenga dudas simples de matemáticas vengan a este hilo. Quienes tengan dudas simples de física a este otro. Y quienres deseen una explicación sencilla de algún fenómeno a este otro. Intentemos hacer de Ciencia un subforo accesible y donde todos sientan que pueden aportar.
hda

#209 o de Cómo se refleja la luz en un espejo. Voy a intentar simplificarlo bastante.

Para empezar, toda materia refleja en mayor o menor medida la luz. La reflexión está conjugada con la absorción del medio. Eso tiene que ver con el coeficiente de absorción óptica. Para esta explicación, vamos a imaginar un material que no absorba. (NOTA: Es decir, que tras la interación devuelva toda la energía y no se quede nada)

Cuando un fotón indice en una superficie, éste es absorbido por un átomo (por un electrón del átomo), el cual sube cierto nivel su energía y acaba liberándolo: decae el electrón del estado excitado al fundamental. Al decaer se emite un fotón, y como en este ejemplo no consideramos transferencia de energía al medio, la energía del fotón incidente y la emitida será la misma. (Si derivásemos por aquí, podríamos justificar por qué las cosas "tienen color").

Por otra banda hemos de tener en cuenta que los fotones tienen momento (o cantidad de movimiento). Una ley física conocida es la Ley de conservación del momento. Se entienden los choques elásticos: Pensemos en un juego de billar, si la mesa no tuviese rozamiento, cuando dos bolas chocan cambiando sus trayectorias y velocidades, la energía total del sistema final es igual a la energía del sistema inicial.


Choque entre dos monedas y conservación del momento lineal

El caso es que la luz tiene momento, como digo. Para el que no lo supiese o le cueste entenderlo, existe el curioso instrumento conocido como el radiómetro de Crookes: En una bombilla al vacío se dispone de una pequeña aguja, para minimizar el rozamiento, y en equilibrio sobre ésta habrá cuatro placas ortogonales dos a dos las cuales, bajo influjo de la luz (de su momento), empezarán a girar.


Radiómetro de Crookes en funcionamiento gracias al momento de la luz

Debido al momento de la luz y a la conservación del momento, un rayo de luz incidiendo en una superficie pulida ideal dará cuenta de la ley de reflexión. Si la superficie es rugosa, lo que tenemos es luz difusa, es decir, las reflexiones con la superficie serán en direcciones aleatorias perdiendo la direccionalidad del haz (menciono aquí el interesante y curioso efecto Speckle).


Reflexión (en una superficie lisa) y scattering (en una superficie rugosa)

Muy bien hda, buena chapa nos has dado, pero entonces... ¿Qué es un espejo y por qué refleja la luz? Con lo dicho un espejo es una superficie muy pulida y poco absorbente en la cual, transferida la energía de un fotón incidente, excitado el electrón con ella, decaído el electrón después, liberado un nuevo fotón y teniendo en cuenta la ley de reflexión gracias a la conservación del momento, obtenemos esa cualidad por la que nos son tan importantes los espejos: su muy buena reflexión.

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Hipnos

#211 Muy bien explicado, pero hay un detalle que no entiendo.

¿Por qué la luz, cuando no es absorbida, prefiere ser rebotada a atravesar el medio?

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hda

#212 ¿me estás preguntando por qué un material es más o menos transparente?

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Hipnos

#213 Es que a ver, me has explicado que un material puede, o no, absorber un fotón para elevar su nivel energético.

Pero entonces, ¿por qué al no absorberlo directamente no lo atraviesa sin más? Puedo entender que en un metal se hace de pantalla y no deja pasar una onda electromagnética...

¿Pero un dieléctrico?

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B
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hda

#214 quizás me haya explicado mal: todos los materiales absorben los fotones en función de su energía. Ahora algunos materiales se quedan con parte de esa energía absorbida y al decaer el electrón a su estado fundamental emite un fotón de energía inferior al incidente.

Es más, dependiendo de la longitud de onda del fotón, el material absorberá más o menos energía. Es decir, puede que un material absorba muy bien, por ejemplo, el azul pero no el rojo. De aquí podemos ir a la dispersión cromática (cuando se transmite el haz) y al color (cuando se refleja solamente parte del haz y la otra parte se transmite o la absorbe el medio de otra forma).

He querido simplificar mucho la cosa, y he tratado el asunto sin tener en cuenta el carácter ondulatorio de la luz, y sobre todo, la polarización (cosa harto importante en el tema de transmisión-reflexión-absorción).

Dependiendo de la longitud de onda con la que estemos trabajando, y dependiendo del material, quizás las distribuciones energéticas de los electrones del material no dispongan de saltos cuantificados de la energía del fotón indicente, haciendo no posible esa absorción y siendo "transparente" para el medio. (Esto por medios convecionales, nos podemos venir arriba con cosas como el MPA y demás que no tiene cabida en esta explicación).

Puedo sacar algo de tiempo e intentar justificar la transparencia de un material a una longitud de onda dada y la diferencia de caminos ópticos en función de las longitudes de onda, si es menester.

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w4lk3r

Supongo que hay cosas que no se pueden explain like im 5

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Hipnos

#216 Ya veo, es que lo había entendido yo mal.

Entonces efectivamente lo "normal" es que el fotón pase de largo, sin embargo la mayoría de materiales son capaces de absorber los fotones y su momento, emitiendo a su vez fotones de igual momento pero distinto nivel de energía.

Así la excepción serían los materiales que son incapaces de absorber los fotones, dejándolos pasar y siendo transparentes. Supongo que esto tendrá que ver con los niveles de excitación de sus electrones, y que ciertos fotones de ciertas frecuencias les sean inválidos para poder excitarse más.

Aparte del tema de frecuencias, que eso me queda muy claro.

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hda

#218 equilicuá. Ya edité el primer párrafo de #211 para que quede algo más claro.

#217 Supongo que todo es hasta el nivel de detalle que te quieras meter. Yo creo que más o menos podría explicarles #211 a chavales de bachiller o de ESO como los de los coles a los que voy a hacer divulgación (claro que estos no tienen 5 años xD). En #211 intenté ser bastante gráfico explicando lo que es la conservación del momento y que la luz tiene momento. Luego la parte de los niveles de energía de los electrones... bueno, supongo que ahí podría haberme explayado un poco más.

#215 Pienso, y puede que esté equivocado, que las dudas que te asaltan son más lingüísticas que físicas (o de filosofía del lenguaje). Si definimos oscuridad (sombra) como la falta de luz, cuando hay luz no hay sombra.

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Hipnos

#219 Me resulta curioso que una pregunta tan aparentemente sencilla tenga una explicación tan compleja xD

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hda

#220 ya eh, cuando preguntaste busqué un poco por la red pero las explicaciones eran muy, muy vagas (tampoco busqué mucho). Hoy en la ducha compuse la respuesta xD

B
bloodclaw

¿qué son exactamente las alergias y como funcionan los métodos de tratamiento de estas?

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Hipnos

#223

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bloodclaw

#224 Muchas gracias por la tira, siempre me lio cuando empiezan a hablar de sistema inmune aunque me encante la biologia, aunque no entiendo como funcionan las "vacunas contra la alergia"

B
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hda

#226 el espacio es quasivacio, el color es una propiedad de la materia: la parte de haz que refleja la materia es lo que definimos como el color de esa materia. De aquí se colige que el color depende de la luz con la que iluminemos.

Además de esto, la radiación que baña el universo, conocida como fondo cósmico de microondas, es una radiación que se escapa, y mucho, de la zona que nuestros ojos son capaces de analizar. Queda muy por debajo del infrarrojo, sitúate en la propia imagen que enlazaste en #201

Por tanto, contestando a tu pregunta, no, el espacio no tiene color.

RiVeRwInD

#223 Explicado para el pueblo, las alergias son un fallo del sistema inmune el cual reacciona como si estuviera siendo atacado.

Los tratamientos normalmente incluyen una supresión del sistema inmune wn mayor o menor medida. Depende de la alergia son temporales (solo en primavera con antihistamínicos "normales" para el polen) o cronológicos (enfermedades autoinmunes y alergias graves). Dentro de ser temporales o cronológicos también hay muchos niveles.

B
4 respuestas
hda

#229 con la tecnología y con el conocimiento contrastado actual, queda muy lejos de la potencia humana.

Responder a si será posible algún día no se puede contestar. El concepto vive más en la esperanza y en la ciencia ficción que en lo conocido.

Es parecido a preguntar: ¿será inmortal el ser humano algún día? ¿Llegará el momento de la singularidad que predice el transhumanismo?

Panch

#229 Date cuenta que para viajes espaciales te puedes valer de campos gravitatorios externos y hay objetos que viajan bastante más rápido que nuestras naves.

Pero sí, alcanzar el 1% de la velocidad de la luz es algo bastante impensable para una nave, es algo inviable hoy en día.

Por ejemplo, hay púlsares que se mueven a un 25% de la velocidad de la luz. Supongamos que fuéramos capaz de orbitar uno...

Luego estaba la famosa idea de los agujeros de gusano, que no sería otra cosa que tomar un atajo entre 2 puntos del espacio-tiempo. Algo que suena muy bien en la teoría. Realmente no es que te muevas a una velocidad superior a la de la luz internamente, es que tomas "un atajo" y recorres una distancia enorme (si la recorrieras normalmente) en menor tiempo que la luz. En teoría esto también debería permitir el viaje en el tiempo (al pasado), algo que yo sigo sin ver viable (al futuro es muy fácil, cuanto más t acerques a c menos influye el tiempo sobre tí), pero soy un ignorante en la materia.

Realmente hay una clave en esto de las velocidades y el sistema de referencia que uses. Ahora mismo hay galaxias que nosotros ya no podemos ver ya que con la expansión del universo, los objetos muy lejanos se distancian de nosotros a velocidades que superan la de la luz (o nosotros de ellos, como quieras verlo ! Y sí, respecto a ellos estamos viajando más rápido que la luz!).

Sobre la posibilidad de que creemos un motor que alcance C para objetos con una masa decente, esta MUY lejos de nuestro nivel actual, quién sabe si con unos cuantos descubrimientos increíbles se podría lograr algo, pero desde luego, a corto/medio plazo, nanay...

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n3krO

#229 El problemas de los viajes en el espacio es el combustible.

El año pasado han estado estudiando el EM Drive, un motor que supuestamente crea empuje partiendo de energia electrica.

Si se confirma que dicho motor funciona y que el empuje que se esta midiendo no es debido a otras causas (calentamiento del aire, interaciones con el campo magnetico de la tierra, etc, etc), entonces podremos alcanzar velocidades muy cercanas a la luz sin problema alguno (aunque se tardaria MUCHISIMO tiempo en llegar a tales velocidades pues el empuje es muy pequeño).

#231 Cabe decir que no es que las galaxias se esten moviendo por el espacio tiempo a velocidad mayor que la luz, sino que el propio espacio tiempo se esta estirando.

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Kb

#232 y luego frena eso...

me encanta este hilo aunque si tuviera cinco años me daria de cabezazos contra el monitor xD

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RiVeRwInD

#229 Siempre que me plantean esa duda les reenvío a: La Paradoja de Fermi

n3krO

#233 No se frena, se desacelera cambiando la direción del motor.

Mitad del viaje seria en aceleracion constante y la otra mitad en desaceleracion, llegando al destino en "reposo".

Panch

#232 La clave son los sistemas de referencia como he comentado. Si usas de referencia su posición hace 100 segundos, ves que su velocidad es inferior a c. Pero si usas de referencia nuestro planeta, la cosa cambia... Y sí, es por la propia expansión del universo, que creo que quedó demostrada (aunque había cierto excepticismo a su alrededor) hace un par de años o así.

Sobre el EM Drive, cuando lo saquen al espacio y de verdad acelere, me lo creo. Creo que no hay evidencia científica del mismo aunque todo el mundo atribuye experimentación a la NASA encuentra alguna referencia oficial (en nasa.gov por ejemplo).

No obstante, estoy de acuerdo en que el combustible es un gran problema (actualmente). Para viajar a la velocidad de la luz más aún, desde luego no tenemos ningún combustible que genere energía infinita xD

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B
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n3krO

#236 La NASA se niega hasta a hacer pruebas en el motor. Lo que atribuyen a la NASA es que un ingeniero de NASA supuestamente dijo que lo habian probado y que efectivamente habia cierto empuje, pero lo unico oficial de NASA que se dijo al respecto es que es imposible que tal motor funcione.

Hay 3 equipos equipos haciendo experimentos con el motor y todavia no hay ninguno que haya demonstrado que el empuje es debido a algo que esta en la tierra (que no funciona en el espacio, vamos)

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Panch

#237 Sí, bueno, es más tangible que meter una nave en un agujero de gusano, pero a corto plazo inviable total, a medio muy inviable, en el futuro quién sabe... Quizá la nuclear a pequeña escala sea más factible, pero es que todo esto son castillos en el aire xD

#238 Link de alguna publicación donde se hayan aprobado y publiquen los resultados?

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n3krO

#239 Un poquito dificil ver publicaciones en Acta Astronautica :/

Pero en el volume 116 hay una publicacion sobre el EmDrive.

Mas precisamente este paper:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576515002726

Digo yo que para que pase el Peer-Review ya puede tener algo de veracidad (?)

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