por que flotan los barcos

He aquí otra de esas cosas que vemos todos los días y que suelen tener una no muy difícil explicación, aunque pocas veces nos paramos a pensar en por qué ocurren.
Estamos acostumbrados a ver cómo los barcos se mantienen flotando sobre el agua, incluso algunos tan pesados que parecen desafiar la intuición de que se mantengan a flote.
En principio, se podría pensar que esto se debe a los materiales de los que están hechos los barcos (idea quizá más probable cuando todavía eran de madera la mayoría), pero en cuanto vemos que éstos están hechos de hierro y acero, elementos más densos que el agua y por tanto que no flotan sobre ésta, este argumento falla.
Sin embargo, a pesar de que el metal es más denso que el agua, se da una característica crucial para que el barco flote: dado que éste no contiene únicamente metal, sino que una gran parte del interior del casco es aire (ya que éste no es macizo por dentro, fundamentalmente debido a que a parte de que flote, se suele querer utilizarle para transportar cosas en su interior), la densidad total media del barco es inferior a la del agua.
Claro que únicamente con ser menos denso que el agua no es suficiente, ya que si pesase mucho, este peso no llegaría a ser compensado por este empuje que ejerce el agua sobre él debido a su menor densidad y nuestro barco se hundiría.
Pero para ver esto, hace falta entender por qué el agua ejerce dicho empuje sobre el barco y cuánto es este.

El empuje

Al sumergirse una parte del barco bajo el agua, éste está ocupando un volumen que de no estar él sería rellenado por el agua del mar. Ahora bien, al desalojar dicho volumen de agua, ésta ejerce una fuerza contra el casco del barco para sacarle del agua y poder volver a ocupar dicho volumen de agua. Esto causaría que el barco “rebotase” y fuese lanzado hacia el aire, pero esto no ocurre debido al peso que tiene el barco.
Así que el barco se sumergirá hasta la profundidad en la que el empuje del agua y su peso peso se igualen. Y esto ocurre cuando el volumen que ha desalojado, si lo llenásemos entero de agua, pesa exactamente lo mismo que el barco.
Y por lo tanto, bastaría conocer la masa del barco para calcular el volumen de éste que debe sumergirse para mantenerlo a flote, ya que su masa tiene que ser igual a la densidad del agua (o del líquido sobre el que se encuentre) por el volumen desalojado.

Si el barco tiene una densidad media superior a la del líquido, irremediablemente se hundirá en ese líquido.

Estabilidad

Por último, hay un detalle muy importante para que los barcos no se hundan, y es la estabilidad que tendrán cuando empiecen a oscilar debido a las olas o el viento.
Aquí es donde hay que observar un detalle: el empuje que crea el agua se puede considerar como si únicamente actuase sobre el centro de gravedad de la parte del barco sumergida, mientras que el peso del barco actuaría sobre el centro de gravedad de éste (realmente, cada trozo del barco experimenta un peso, pero al promediar todos los trozos del barco, es como si éste solo actuase globalmente sobre el centro de gravedad).
Debido a esto, podemos obtener dos resultados: que el punto sobre el que actúa el empuje (E a partir de ahora) esté por encima del centro de gravedad del barco (G) o por debajo.
En E, la fuerza va hacia arriba ya que el agua intenta “elevar” el barco, mientras que en G la fuerza va hacia abajo ya que la gravedad intenta hundirle más.
Y debido a esto, si E está por debajo de G, tendríamos una situación inestable ya que el punto más bajo trata de subir mientras el más alto trata de caer, por lo que a un ligero movimiento lateral que tuviera el barco (por ejemplo cuando le golpea una ola), éste se daría la vuelta poniéndose boca abajo inmediatamente. Es decir, el barco terminaría con el casco en la superficie y la cubierta bajo el agua. Esto sería semejante a si se tiene un péndulo levantado, con la masa encima. A poco desplazamiento que experimente, la masa caerá hasta ponerse lo más bajo posible, en la situación normal que solemos verlo.
Sin embargo, si G está por debajo de E, el punto que está más alto trata de subir más y el más bajo trata de bajar más, por lo que ambos movimientos se compensan y el barco guardará esa posición con un gran equilibrio. Únicamente comenzará a oscilar debido a la acción de las olas, pero, salvo que venga un huracán claro, no se dará media vuelta.

estructura del ADN

La estructura del ADN es tridimensional, por lo tanto posee tres niveles de distintas características:

• Estructura primaria: cadena de nucleótidos encadenados seguidos por una secuencia. Aquí se encuentra la información genética de la célula
• Estructura secundaria: doble hélice. Mecanismo de duplicación del ADN. Complementos en las bases nitrogenadas.
• Estructura terciaria: almacenamiento del ADN en un volumen reducido. Esto varía dependiendo la célula si es procarionte (disperso en el citoplasma) o eucarionte (almacenado complejamente en el núcleo).

El ADN posee diversas propiedades y funciones de las cuales destaca: El control de la actividad celular. Lleva la información genética de la célula la que determina las características de ésta y que puedan ser transmitidas en el proceso de división celular. Puede duplicarse en la división celular, formando células idénticas a la original. Tiene la capacidad de mutación (alteración en la información genética) entendido por un proceso evolutivo.

La secuencia de las bases nitrogenadas del ADN cumplen un papel fundamental en lo que se llama la síntesis de proteínas. La secuencia de nucleótidos es transmitida a un ARN mensajero (ARNm) en forma de codones (tripletes que contienen el código genético). El ARNm actúa sobre las moléculas del ARN de transferencia (ARNt) que contiene a los anticodones (tripletes complementarios), copiando el material genético. A cada anticodón le corresponde un aminoácido (unidad básica de la proteína), de esta manera la célula sabrá cómo ordenar la secuencia de aminoácido para formar la proteína que le sea útil. En consecuencia, la secuencia de las bases nitrogenadas es una receta que la célula debe seguir para formar la proteína necesaria.

En la actualidad, para la biotecnología el ADN cumple un papel fundamental. Por el conocimiento de su estructura, funciones y propiedades se ha llevado a cabo el fenómeno de la clonación. La famosa oveja Dolly fue el primer experimento, en el que se extrajo el material genético de una oveja y se almacenó en la célula de otra. De esta manera la oveja obtenida, Dolly, fue exactamente igual a la que le extrajeron el material genético (un ejemplo práctico que demuestra como el ADN porta lo que llamamos el código genético.

atomo

En química y física, átomo (del latín atomum, y éste del griego ἄτομον, sin partes; también, se deriva de "a" no, y "tomo" divisible; no divisible)^[1] es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
Su denso núcleo representan el 99.9% de la masa del átomo, y está compuesto de bariones llamados protones y neutrones, rodeados por una nube de electrones, que -en un átomo neutro- igualan el número de protones.
El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.1.1 El núcleo atómico

la gravedad

Tradicionalmente, se dice que la gravedad es la fuerza de atracción a que está sometido todo cuerpo que se halle en las proximidades de la Tierra.

Sin embargo, actualmente se cree que la gravedad  es, en realidad, una ilusión, como lo demostró Albert Einstein en 1915, y no una fuerza de atracción. “Un efecto de la geometría. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo”.

Esa interpretación de la gravedad forma parte de la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Sin embargo, la interpretación clásica de la gravedad es la Ley de Gravitación Universal, originalmente formulada por Isaac Newton.

“Newton”, de William Blake (1795)

Ley de Gravitación Universal:

La fuerza de atracción de la Tierra, la gravedad y la gravitación, están definidas por la ley de la gravedad (o Ley de Gravitación Universal).

La ley de la gravedad  determina que dos cuerpos con masa, sean los que sean, se atraen uno hacia el otro con una fuerza F. La fuerza con la que uno se atrae al otro es proporcional a la masa de cada uno (m y m1), y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que los separa, siendo la fórmula general:

En la cual:

• m₁ y m₂ son las masas de los dos cuerpos
• r es la distancia que separa sus centros de gravedad y  es la constante de gravitación universal.

El valor de la constante es igual a la fuerza, medida en newtons, con que dos masas de 1 kg situadas a 1 m de distancia se atraen mutuamente, o sea un valor igual a 6,67 . 10^-11 .

Es decir, que en líneas generales, los cuerpos con mayor masa y más cercanos ejercerán una fuerza de atracción mayor sobre los más pequeños, como sucede en el caso de las estrellas y sus planetas, o de los planetas y sus lunas.

Centro de gravedad:

Se define al centro de gravedad como el punto de aplicación de la resultante de todas las acciones de la gravedad sobre las partículas que componen un cuerpo.

Este punto es distinto en cada cuerpo y su posición es constante, sea el que fuere el sentido, dirección y orientación a que está sometido el cuerpo; es como si todo el peso del cuerpo se reuniera en dicho punto.

Aceleración de la gravedad:

Si un cuerpo cae en dirección a la Tierra, la velocidad de caída del cuerpo va aumentando a medida que se acerca a la superficie terrestre. Se dice entonces que el movimiento del cuerpo es un movimiento acelerado.

Esta acción de la gravedad recibe el nombre de aceleración de la gravedad, y su símbolo suele ser la letra g.

La aceleración puede definirse diciendo que es el aumento de la velocidad en m/s en cada segundo de movimiento, es decir, m/s². La aceleración de la gravedad aumenta cuando se pasa del ecuador a los polos, un poco más del 5% de su velocidad.

La aceleración normal g_n ,es decir, la aceleración a 45º de latitud norte y al nivel del mar permite establecer la gravedad en función de una unidadde fuerza.

la temperatura

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto más "caliente"que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es frío, se considera que tiene una temperatura menor. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía sensible de un sistema, se observa que éste se encuentra más "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal mono atómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificación de la actividad molecular de la materia.

El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar lasreacciones químicas.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius (antes llamada centígrada); y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine(°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente enEstados Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería.