Mirall fake

Temps de confinament, per nosaltres i pel país… i aprofitem per ordenar la casa, fer neteja, seguir sèries, mirar pel.lícules… i mirant pel·lícules trobem sovint molts nyaps i pífies científiques, aquí us en presento una que és molt, però molt, clàssica.

En el vídeo podeu veure un fragment d’un film “Love by chance” on la protagonista (Beau Garret) s’arregla i es posa bé l’arracada fixant la seva mirada en un mirall relativament petit, la càmera la grava just en el centre del mirall… si hi pensem una mica això és un fake! La protagonista en aquesta situació no pot veure emmirallada la seva cara sinó que només veu la càmera que l’està gravant.

Podeu provar-ho vosaltres mateixos tal com es veu en la segona part del vídeo.

I l’explicació és senzilla, amb un parell de dibuixos ho entendreu perfectament:

En el dibuix de l’esquerra la persona veu la imatge virtual de la càmera que l’està gravant però no es pot veure a ell mateix perquè davant seu no hi ha el mirall.

En canvi en el dibuix de la dreta, on hem corregut el mirall fins situar-lo davant la cara de la persona aquesta si que veu la seva cara reflectida (imatge virtual) però aleshores la càmera no el pot gravar ni ella pot veure la càmera a través del mirall.

Ah, i si coneixeu algun guionista o productor cinematogràfic comenteu-li aquest efecte òptic, els espectadors (científics) ho agrairan… i, en tot cas, que gaudiu força de les pel·lícules en confinament… i amb fakes científics o sense 😉

Helicòpter estroboscòpic

Pot un helicòpter volar sense moure les aspes? D’entrada sembla que la resposta lògica és que NO perquè en cas contrari ens hauríem de fer la pregunta: perquè doncs els helicòpters tenen les aspes? Però… mira el següent vídeo on un helicòpter vola i maniobra a l’aire amb les aspes gairebé immòbils…

Aquest és el mateix efecte que hem observat moltes vegades al cinema quan les rodes de les caravanes dels westerns giraven cap endarrere mentre la caravana avançava cap endavant.

Aquest efecte òptic és degut a que les pel·lícules no són filmacions contínues sinó que són seqüències de fotografies, exactament 24 fotografies per segon. Degut a la persistència retiniana (el temps en que una imatge es manté fixa a la retina) el nostre ull, o més ben dit el cervell no observa la discontinuïtat de fotografies: quan es projecta una nova imatge a la retina encara hi ha impressionada l’anterior.

En el cas de l’helicòpter (el seu rotor té 5 aspes) que observem en el vídeo resulta que en el temps que transcorre entre dos fotogrames consecutius les aspes giren exactament 72 graus (la cinquena part d’una volta) de manera que sembla que les aspes estiguin immòbils.

Si fem algun càlcul…

• Entre fotogrames t = 1/24 s = 0,0417 s i en aquest temps ha girat 72º.
• Per donar una volta (360º = 5 · 72º) tarda T = 5 · 0,0417 s = 0,2083 s (és el període de rotació del rotor).
• I per tant la freqüència del rotor ha de ser perquè les aspes es vegin immòbils:
• f = 1 / T = 1 / 0,2083 s = 4,8 Hz, és a dir el rotor ha de donar exactament 4,8 voltes cada segon.

Pots donar una ullada a un vídeo que ho explica amb detall a: https://www.youtube.com/watch?v=mPHsRcI5LLQ

 

 

Líquid màgic

Falten pocs dies perquè ens visitin els Reis d’Orient i si no saps què demanar-los ara et suggereixo un bon regal: un tub de plàstic transparent amb un líquid màgic a dins que inverteix totes les lletres… totes? Doncs no, les de color vermell no les modifica de manera que si escrivim DIOXID DE CARBONI veurem a través del tub que podem continuar llegint correctament DIOXID DE i en canvi la paraula CARBONI la veurem invertida. El mateix ens passarà si observem ADN CODI GENETIC, en aquest cas només podrem llegir correctament la paraula CODI.

Quin és aquest líquid màgic? On el puc comprar? És gaire car? El trobaré en botigues virtuals per internet? Me’l portaran els Reis si no he fet gaire bondat?

De fet, si coneixem una mica els principis de l’òptica geomètrica veurem que la ciència en aquest cas juga a favor nostre. Segur que tots hem observat a través d’una lupa (lent convergent) i veiem que si observem l’objecte entre la lent i el focus aleshores observem una imatge virtual, dreta i més gran (per això parlem que fa de lupa) però si allunyem l’objecte més enllà de la distància focal aleshores veurem la imatge invertida tal com es pot veure en la imatge.

Si fem la trajectòria dels raigs a partir de l’objecte veurem clarament la inversió que observarem.

Bé, anem al líquid màgic… en el nostre cas el cilindre de plàstic està ple d’aigua (sic) senzillament perquè el cilindre sigui una lent cilíndrica convergent, això si de focal molt i molt petita. Així doncs les paraules estan situades més enllà del focus de la lent i per tant les veurem totes, si totes, invertides. El color doncs no té cap efecte només que les paraules de color vermell les hem triat simètriques respecte l’eix horitzontal i encara que s’inverteixin (com les dels altres colors) es continuen llegint perfectament.

Aquest doncs és un joc fet amb materials molt senzills i que fa anar de cap a moltes persones (fins i tot professors i científics) fins que els més observadors diuen: ah, ja ho tinc!!!

Nota: Aquesta experiència la vaig veure per primera vegada a Ciencia en Acción i la presentava l’Antxon Anta, un bon amic i un excel·lent divulgador del País Basc, gràcies doncs Antxon 😉

Cel·lo i cel·lofana de colors

Més experiències amb polaritzadors… recordeu que no cal disposar d’una làmina polaritzant com la del vídeo doncs és cara i difícil d’obtenir, podem fer-ho amb unes ulleres de sol doncs les de més qualitat són polaritzades.

El primer que podem fer és observar que les pantalles d’ordinador, fixes o portàtils, emeten llum polaritzada amb una direcció de 45 graus amb l’horitzontal. Així doncs si observem una pantalla amb unes ulleres de sol polaritzades i inclinem el cap 45º veurem que la pantalla es torna negra perquè la direcció del polaritzador és perpendicular a la llum incident provinent de la pantalla.

Una segona part d’aquesta proposta consisteix en observar cel·lo interposat entre la pantalla i el polaritzador. Observem gruixos de cel·lo d’1, 2, 3… capes enganxades sobre un plàstic transparent i… els veiem de colors diferents segons el gruix. Si a més girem el polaritzador 90 graus observarem que els seus colors canvien justament al color complementari en cada cas. això és degut a que la cinta adhesiva és birrefringent, la llum que la travessa es divideix en dos raigs polaritzats perpendicularment i polaritza els dos rajos i la substància té per a cada raig un índex de refracció diferent.

L’explicació del fenomen és una mica complexa: Quan la llum polaritzada blanca (de la pantalla) passa a través de la cinta adhesiva (birefringent) es divideix en dues components (polaritzades perpendicularment) i cadascuna segons un índex de refracció (velocitat) diferent de manera que els dos raigs es desfasen. Aquest desfasament provoca interferències constructives o destructives segons el gruix de la làmina i la longitud d’ona de cada color de la llum. Si girem 90 graus el polaritzador aleshores el color anul·lat per interferència destructiva (oposició de fase) passa a tenir una interferència constructiva, els colors resultants solen ser els complementaris. Bé, una explicació per a pensar-hi una estona en una nit d’insomni!

Arc de Sant Martí: ara el veig… ara no el veig

Tothom ha gaudit alguna vegada de la visió de l’Arc de Sant Martí i si som una mica “frikis” de la ciència haurem observat alguns detalls interessants:

• Sempre l’observarem quan estem d’esquena al Sol i està plovent davant nostre, això es degut al fet que es forma per una doble refracció però sobretot per la reflexió (limit) que té lloc dins les gotes d’aigua (tal com es pot veure a la imatge).
• A la part interior de l’arc sempre observarem el color violat i a l’exterior el vermell.
• Quan la lluminositat és molt alta (i el fons sobre el que l’observem és bastant fosc) podem observar un doble arc sempre menys lluminós que el principal. La seqüència dels colors d’aquest segon arc és inversa a la del principal.
• L’angle d’observació sempre és de 42º respecte la recta que uneix el Sol amb nosaltres. Per això si aconseguim observar-lo des d’una alçada considerable podem veure un Arc de Sant Martí completament circular (visió clàssica des d’un avió).

Però en aquesta experiència podeu observar un fenomen que possiblement no heu descobert: la llum de l’Arc de Sant Martí és polaritzada!

Així doncs si l’observem amb unes ulleres de sol polaritzades, el podrem veure o no en funció de si posem les ulleres verticals o horitzontals, és a dir, girant el cap d’un costat a l’altre veurem com l’arc apareix i desapareix. En el vídeo s’observa clarament aquest fenomen en un Arc de Sant Martí casolà fet amb un raig d’aigua polvoritzat a la sortida d’una mànega de jardí.

Aquesta polarització es deguda a la reflexió de la llum dins les gotes d’aigua: sempre que la llum es reflecteix en qualsevol superfície no metàl·lica (vidre, plàstic, aigua…) el raig reflectit surt polaritzat i aquest efecte és màxim quan l’angle d’incidència és l’anomenat angle de Brewster (la polarització per reflexió és màxima quan la tangent de l’angle d’incidència és igual a l’índex de refracció de la substància).