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Archivo de diario: 7 marzo, 2018

Sobre errores frecuentes, desatinos y otros disparates. Crónica del despropósito III: masa, peso y principio de Arquímedes.

Publicada en 7 marzo, 2018 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01.01. Conceptos Fundamentales.

¿Qué pesa más, un kilogramo de paja o un kilogramo de plomo?

Otra pregunta trampa. Es la típica pregunta que se hace en el cole a los niños cuando se explica la densidad. Como el plomo es más denso que la paja, 1 kg de paja ocupa un volumen mayor (abulta más) que 1 kg de plomo, por lo que los más competitivos (los rapidillos, vamos…) contestan los primeros: “¡1 kg de paja! Y no se han preguntado más. Bueno, son niños y aún no saben de esta distinción entre masa y peso.

La pregunta tiene más miga de la que parece y para responder a ella hay que tomarse tiempo. La trampa comienza en el momento en que masa y fuerza (el peso lo es) se miden con una magnitud que se llama igual: el kg. El kg es la unidad en que se mide la masa en el Sistema Internacional y es la unidad en que se mide la fuerza en el Sistema Técnico.

Se necesita más información: ¿a qué kg se refiere la pregunta, a 1 kg de masa o a  1 kg de peso?

Si se refiere al peso, la respuesta correcta es que pesan lo mismo.

Pero si se refiere a la masa, se ha de tener en cuenta el Principio de Arquímedes: “todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un fuerza vertical y hacia arriba (llamada “empuje”) que es igual al peso del fluido que desaloja”. Date cuenta de que el empuje disminuye el peso. Quizás alguien piense que hay que meter el kg de paja y de plomo en agua para poder aplicar el Principio de Arquímedes porque, no se sabe por qué razón, se relaciona a Arquímedes con agua. Pues no. En ningún sitio está escrito en el Principio de Arquímedes que el fluido en que están sumergidos los cuerpos tenga que ser agua. ¿Entonces?

Pensemos un poco más. Todos nosotros y todo lo que nos rodea está sumergido en un fluido: aire. Todos nosotros y todo lo que nos rodea está en el fondo de una inmensa “piscina” de aire (la atmósfera), y donde estamos nosotros, y cualquiera de los objetos que nos rodean, no puede estar el aire. Ni nada ni nadie más. Si nos quitamos, sí. Nos podremos poner en otro sitio y alguien o algo podrá venir y ocupar el sitio que teníamos, pero el sitio en el que estemos nunca podrá ser ocupado por otra cosa: ni por aire. El volumen que ocupamos es el volumen de aire que desalojamos.

Ahora pensemos en nuestro kg de paja y en nuestro kg de plomo. El volumen que ocupan es el volumen de aire que desalojan. ¿Cuál de los dos ocupa más volumen? El menos denso, que es la paja. Entonces, ¿cuál de los dos desaloja más aire? La paja. Y, siendo así, ¿cuál de los dos experimenta un empuje mayor? Pues la paja. ¿Cuál pesa menos? 1 kg de paja pesa menos que 1 kg de plomo, si el kg al que nos referimos es el kg de masa.

Y como somos como somos, Ingenieros, con esta mente tan numérica (se nos tiene que aceptar y querer como somos, qué le vamos a hacer), no nos quedamos tranquilos si no le ponemos números a las cosas. Así, si la densidad del plomo, \rho_{Pb}, es \rho_{Pb}=11300\frac{kg}{m^3}, la densidad de la paja bien comprimida, \rho_{Paja}, es \rho_{Paja}=150\frac{kg}{m^3} y la densidad del aire, \rho_{a}, es \rho_{a}=1,250\frac{kg}{m^3}, tendremos, empleando la definición de densidad, \rho=\frac{m}{V}, y la del peso, P, como P=mg,

Volumen de 1 kg de plomo:

V_{Pb}=\frac{1 kg}{11300\frac{kg}{m^3}}=8,850\times10^{-5} m^3 =8,850\times10^{-2} l =88,50cm^3.

Volumen de 1 kg de paja:

V_{Paja}=\frac{1 kg}{150\frac{kg}{m^3}}=6,667\times10^{-3} m^3 =6,667 l =6667 cm^3.

Masa de aire desalojada por el volumen de 1 kg de plomo:

m_{a,Pb}=1,250\frac{kg}{m^3}\times8,850\times10^{-5} m^3 =1,1063\times10^{-4} kg.

Masa de aire desalojada por el volumen de 1 kg de paja:

m_{a,Paja}=1,250\frac{kg}{m^3}\times6,667\times10^{-3} m^3=8,3338\times10^{-3} kg.

Peso de la masa de aire desalojada por 1 kg de plomo (empuje para el plomo):

E_{a,Pb}=1,1063\times10^{-4} kg\times9,81\frac{m}{s^2}=1,0853\times10^{-3}N.

Peso de la masa de aire desalojada por 1 kg de paja (empuje para la paja):

E_{a,Paja}=8,3338\times10^{-3} kg\times9,81\frac{m}{s^2}=81,7546\times10^{-3}N.

Peso de 1 kg de plomo:

P_{Pb}=1 kg\times9,81\frac{m}{s^2}-1,0853\times10^{-3}N=9,8089 N=0,99989 kg.

Peso de 1 kg de paja:

P_{Paja}=1 kg\times9,81\frac{m}{s^2}-81,7546\times10^{-3}N=9,7282 N=0,99167 kg.

Así que la respuesta a la pregunta es que siendo rigurosos, una masa de 1kg de plomo pesa más que una masa de 1 kg de paja. Poco más, pero pesa más.

Sobre errores frecuentes, desatinos y otros disparates. Crónica del despropósito II: masa y peso.

Publicada en 7 marzo, 2018 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01.01. Conceptos Fundamentales.

¿Cuántos kilogramos masa son cuatro kilogramos peso?

¿A quién no le han hecho esta pregunta alguna vez? Y ¿quién no ha respondido? Con un par, claro que sí. Competitividad ante todo y luego ya se verá…

Bueno, pues es una pregunta absurda. Tan absurda como si te preguntan qué distancia hay a cien kilómetros por hora. Absolutamente absurdo. No se pueden cambiar unidades cuando la magnitud que miden esas unidades es distinta. O, mejor dicho, por poder… se pueden cambiar, pero está mal.

¿Cuál es, entonces, la pregunta correcta? Fácil: ¿qué masa pesa cuatro kilogramos? Respuesta: cuatro kilogramos. Pero no tan rápido: mejor con calma. ¿O tienes prisa? Yo, ninguna. Te están dando el peso en kg. Todas las ecuaciones (que no “fórmulas”; esta distinción la abordaré en próximas entradas) funcionan perfectamente bien, siempre que se emplee el mismo sistema de unidades y se sea coherente con los prefijos, cuando se utilicen éstos.

El peso, P, viene dado por P=mg. Despejando m, resulta

m=\frac{P}{g},

de donde, para contestar a la pregunta, lo primero que tenemos que hacer es obtener ese peso en Newton (N), que es la unidad en que se mide la fuerza (el peso lo es) en el Sistema Internacional. Para ello, disponemos de la relación entre kg y N que, de la definición de kg como la fuerza con la que la Tierra atrae a una masa de 1 kg, es

1 kg = 9,81 N.

De esta ecuación, el factor de conversión que se puede emplear para pasar de kg a N es, en este caso (de los dos posibles), el segundo de los que se indican a continuación

1=\frac{1 kg}{9,81 N}=\frac{9,81 N}{1 kg}

Así, el peso es

P=4 kg\times1=4 kg\times\frac{9,81 N}{1 kg}=39,24 N

Y sustituyendo el peso en la ecuación de la masa m, queda

m=\frac{39,24 N}{9,81 m/s^2}=4 kg

Listo.

Pero cuidado. Porque si te lo preguntan al revés, tiene más veneno aún. La pregunta trampa es: ¿cuánto pesa una masa de cuatro kilogramos? Ojo: te están preguntando por un peso y, como tal, es una fuerza. Concretamente te están preguntando por la fuerza con que la tierra atrae a una masa (P=mg). Y la fuerza, en el Sistema Internacional, se mide en Newton (N), como ya he dicho. La respuesta correcta debe ir en unidades del Sistema Internacional, salvo que te pidan expresamente que emplees otro sistema de unidades. Por tanto, la respuesta correcta es:

P= {4 kg}\times{9,81 m/s^2} =39,24 N

Si te piden que expreses la fuerza en kg o, lo que es lo mismo, que emplees el Sistema Técnico en tu respuesta, has de saber que si es fuerza (insisto; el peso lo es), los kilogramos por los que te preguntan son kilogramos fuerza y, por tanto, no es necesario que te repitan la palabra “fuerza” (se podría hablar de kilopondios, pero hace tiempo que no se habla de kilopondios y hay que adaptarse). De los dos factores de conversión obtenidos anteriormente, el más adecuado, en este caso, para cambiar N a kg es el primero.

Y así, entonces,

P=39,24 N\times 1=39,24 N\times\frac{1 kg}{9,81 N}=4kg

Total, que hemos acabado respondiendo lo mismo que hubiera respondido muy rápido alguien muy competitivo, pero nosotros conociendo estos matices que, como se puede fácilmente deducir, son importantes y que, de no quedar bien claros, dejan lagunas de arenas movedizas en las que tarde o temprano te vas a hundir en el fango. Porque, quien ha respondido rápidamente quizás no responda correctamente a la pregunta ¿cuántos kg pesa una masa de 4 kg en la Luna donde g=1,625 m/s^2? La respuesta NO es 4 kg, listillo. Si has respondido 4 kg , has caído. Debes leerte otra vez (y mejor que como lo has hecho hasta ahora, que si has respondido 4 kg has leído en diagonal, melón) la definición de kg como unidad de fuerza. Si no has respondido 4 kg, ¿qué has respondido?

Aunque… llegados a este punto… a quién puede importar los kg que pesen esos 4kg en la Luna…

Sobre errores frecuentes, desatinos y otros disparates. Crónica del despropósito I: competitividad y competencia.

Publicada en 7 marzo, 2018 de Juan-Ramón Muñoz Rico Publicado en: 01. Ingeniería Térmica I:, 01.01. Conceptos Fundamentales.

Aquí inicio una serie de entradas en el foro (lo que se ha dado en llamar “posts”… más adelante me ocuparé del uso de anglicismos y acrónimos inútiles) con las que quiero ir abordando algunos errores frecuentes, desatinos y otros disparates habituales cuya corrección debería constituir una parte importante de la formación de cualquier universitario, pero mucho más, si se me apura, de cualquier Ingeniero. Lo he dado en llamar “Crónica del despropósito”. Sin más preámbulo, vamos con el primero.

Quien no ha sufrido a esos profesores que piden una respuesta rápida a todo lo que preguntan y que valoran más a quien responde antes que a quien responde mejor… Y quien no ha sufrido, también, la exigencia de respuesta (y rápida, encima) a una pregunta mal formulada. Para dar la respuesta correcta, hay que hacer la pregunta correcta. Si no se hace así, la respuesta es tan absurda como la pregunta.

Yo también fui alumno y fuera del entorno académico, sigo siendo alumno: de la vida. Y sigo sufriendo la necedad exigida por quien me pide respuestas rápidas, aunque sean erróneas, en lugar de esperar el tiempo que requiere la meditación de una respuesta correcta. Y, a menudo, a preguntas mal hechas.

Hay muchos males frecuentes que dificultan nuestra comunicación y que, en general, hemos de corregir. Es un mal frecuente el de no dar tiempo a que el preguntado piense y se exprese. También es un mal frecuente el de no esperar a que quien formula la pregunta, termine de formularla con corrección. Y también es un mal frecuente interrumpir. Los medios de comunicación no suelen ayudar porque, en definitiva, esto es lo que se ve en muchos programas de televisión y se escucha en algunos programas de radio.

Nunca hay que hablar encima y nunca hay que interrumpir: es inadmisible, además de ser la manifestación de una carencia educativa notable.

Pero, como digo, a menudo todo esto se hace. ¿Y por qué se hace? Ciertamente no lo sé, pero he encontrado una respuesta en algo que supone una confusión muy habitual: competitividad y competencia. Parece más competitivo quien responde antes, aunque responda mal a una pregunta errónea. Parece menos competitivo quien responde más tarde, aunque responda correctamente matizando, incluso, el desacierto de la pregunta errónea cuando es así.

Veamos qué dice el Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua al respecto de estas dos palabras:

Competencia:

competencia (1).
Del lat. competentia; cf. competir.
1. f. Disputa o contienda entre dos o más personas sobre algo.
2. f. Oposición o rivalidad entre dos o más personas que aspiran a obtener la misma cosa.
3. f. Situación de empresas que rivalizan en un mercado ofreciendo o demandando un mismo producto o servicio.
4. f. Persona o grupo rival. Se ha pasado a la competencia.
5. f. Am. Competición deportiva.
a competencia
1. loc. adv. a porfía.

competencia (2).
Del lat. competentia; cf. competente.
1. f. incumbencia.
2. f. Pericia, aptitud o idoneidad para hacer algo o intervenir en un asunto determinado.
3. f. Ámbito legal de atribuciones que corresponden a una entidad pública o a una autoridad judicial o administrativa.

Competitividad:

1. f. Capacidad de competir.
2. f. Rivalidad para la consecución de un fin.

Como se aprecia, en ambas definiciones aparecen frecuentemente alusiones al verbo “rivalizar”. De ahí la confusión, bajo mi punto de vista.

Las acepciones más acertadas en lo referente a lo que aquí estoy tratando, son las que he indicado en negrita y cursiva.

Competitividad y competencia tienen un orden. Antes de ser competitivo, y estar en condiciones de mantener cualquier rivalidad para la consecución de un fin (como dice la definición) hay que ser competente, es decir, hay que tener la pericia, aptitud o idoneidad para hacer algo o intervenir en un asunto determinado.

¿Se puede ser competitivo sin ser competente? No se debería. Pero, ciertamente, el estado actual de las cosas es que nos encontramos, y con más frecuencia de la que desearíamos, personas que siendo auténticos incompetentes, son muy competitivos. De hecho, se habla ya de unas cuantas generaciones como las mejor formadas, las más competitivas. Quizás realmente sean, efectivamente, las que más títulos universitarios acaparan y, por tanto, las más competitivas pero… ¿realmente son las más competentes?

El estado actual de la educación, valorando la calidad más por el número de aprobados que por otros indicadores mucho más representativos, pero ciertamente más complicados de medir y, probablemente, más incómodos para quienes nos “mandan” (en los que ahora no voy a entrar), dejan la respuesta en entredicho. Ciertamente, lo deberían ser pero la realidad es que no lo son, y ésto lo desvirtúa todo y me lleva a pensar que incluso ésto que estoy escribiendo, es inútil. Lo es, sin duda. Pero quizás te haya servido para meditar un poco sobre el tema. Si has llegado a leer hasta aquí, ya es un logro. Otro tema que abordaré es el de la ortografía, la expresión… en definitiva, la “no-lectura”… pero ni de nuestros textos, los de contenido ingenieril y/o científico.

Lee, estudia, trabaja, esfuérzate… fórmate. Pero fórmate para saber, fórmate en el conocimiento para ser competente. No te formes sólo para ser competitivo porque si lo haces así, no tardando mucho se descubrirá que realmente eres un incompetente.

Competitivo ya lo serás… cuando seas competente.

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