Capítulo 4, Versión 3, Electricidad.
Este párrafo tomado de: http://juanmacias.net/2011/05/11-curiosidades-sobre-el-comercio-electronico/
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1. El comercio electrónico se inventó en el año 1979
Cuando la mayoría de mis lectores andaban con pañales, ya se había inventado el comercio electrónico, aunque pasaron dos años, hasta que una agencia de viaje introdujo el comercio electrónico en UK en el año 1981.
2. La venta por catálogo, se dice que empezó en el Oeste
Algunos dicen que la venta por catálogo es el antecesor de la venta online, y que se inició en el viejo oeste, en los tiempos de las diligencias que recorrían todo USA. Pero claro, si nos ponemos a pensar…. Marco Polo también vendía por catálogo
3. En 1982 el eCommerce irrumpe en Francia
Permite reservar en restaurantes, reservar vuelos, operar con los bancos, etc.. dicen que Internet supuso un retraso sobre el comercio electrónico en Francia, hace 30 años hacían cosas que hoy en España no se pueden hacer.
4. El comercio electrónico (con éxito) por Internet nació en 1994
Lo primero que se vendió por internet fue un disco de Sting (Ten Summoner’s Tales), seguido de una Pizza de PizzaHut. Y hoy en día nos asombramos cuando pedimos una pizza en el Telepizza por internet.
(En el año 1993 conseguí vender software por internet, con pago por reembolso, pero la venta fue con software ilegal, con lo cual, no cuenta, ¿no?)
5. Apple tiene una patente sobre tiendas virtuales 3D
En 2008, año patentó la venta online 3D, curioso que nadie lo hubiera hecho antes…. Y sin embargo, hay mucha gente desarrollando proyectos similares y no saben que tendrían que pagar a Apple. De todos modos, es algo, que no ha tenido éxito.
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Capítulo 4
La mecánica nos resulta familiar porque vemos los movimientos, las fuerzas y las aceleraciones. En la electricidad podemos experimentar como las baterías eléctricas hacen funcionar a los celulares o a las máquinas de fotos. También vemos como se enciende una lámpara, o como funciona la heladera, cuando la conectamos a la red eléctrica de la casa.
Vimos el resplandor de los rayos y sospechamos que es algo eléctico. Nuestro propio pelo se carga de “algo” los días secos y produce chispas. Tenemos una vaga idea de que es la corriente, la tensión y la potencia. Trataremos de que tales ideas sean un poco mejor, más exactas, claras y significativas.
4.1.2-Las cargas y de las corrientes de electrones
La corriente eléctrica es un flujo de electrones que se desplazan por los cables metálicos y por ciertos líquidos (ionizados). Veremos que los metales tienen un núcleo positivo (compuesto por los protones y neutrones) y una serie de capas de electrones, tal que la carga eléctrica total de cada átomo es neutra (los electrones igualan a los protones). Los electrones de un átomo se distribuyen en capas, las más internas muy ligadas el núcleo y la capa externa, muchas veces tan poco ligada que pueden desplazarse libremente.
4.1.3-¿Qué es la corriente eléctrica?
Entonces los electrones de la capa exterior de los metales son los responsables de la corriente eléctrica (además de la actividad química). Algunos metales más que otros tienen los electrones externos muy poco atraídos a sus núcleos, tal que pueden pasar de un átomo a otro y así circular por toda su estructura cristalina o amorfa. En promedio no van hacia ninguna parte mientras no haya un potencial (un pila, por ejemplo). Una batería tiene dos electrodos, uno positivo (+) y otro positivo (-), Si los unimos por un cable circula corriente, generalmente mucha corriente (cortocircuito), tal que el cable se funde de tanto que se calienta y puede gastar toda la batería, consumir toda su energía. Si el cable es muy muy fino se opone o resiste al paso de la corriente.
4.1.4-Similitud con la corriente de agua.
Un tanque de agua tiene presión que puede trasmitir al agua mediante una manguera. El agua circula con más fuerza cuanto más alto está el tanque. La altura del tanque es equivalente al voltaje de la batería, y la cantidad de agua en el tanque es equivalente a la cantidad de carga que tiene la batería. Una manguera fina se opone más al paso del agua, como también un cable fino se opone al paso de los electrones. Si la manguera horizontal tiene tapones en sus dos extremos entonces no hay forma de que el agua circule porque sus extremos están al mismo potencial. Lo mismo pasa con un cable que no está conectado a nada.
4.1.5-Tensión y voltaje es lo mismo, pero ¿que es?
También llamada “fuerza electro motriz” (fem) es la fuerza que hace circular a los electrones. No es lo mismo una pila de 1,5 volts que una de 12volts, esta produce mayor corriente de electrones cuando se la aplica al mismo conductor o resistor. Un cable muy fino se opone más al paso de la corriente (igual que una mangera de poca sección dificulta el paso del agua). Se fabrican también elementos especiales llamados “Resistores o Resistencias” como lo es una estufa eléctrica, cuya misión es generar calor. La corriente se mide en Amperios y un amperio equivale 6.200.000.000.000.000.000 (igual a 6,2x10 potencia 18 o 6,2x10^18) electrones que pasan por un cable en cada segundo. Las resistencias se miden en Ohmios, Si a una resistencia le aplicamos un voltio y circula una corriente de un amperio, entonces la resistencia es de un Ohmio: R= V / I. Resistencia es igual al voltaje aplicado dividido la corriente que circula.
4.1.6-Corriente alternada (CA).
Por varias causas (facilidad de la producción, ventajas en el uso, generadores y motores son rotativos) es mejor producir y distribuir CA. Muchos aparatos como la Computadora consume corriente continua, pero existen las llamadas “fuentes” que transforman la CA (corriente alternada) en CC (corriente contínua). La energía eléctrica que consumimos de la red que viene de los cables de la calle, es alternada. Imaginemos una pila que la hacemos girar a razón de 50 giros por segundo tocando los contactos. En ese caso los electrones cambian de dirección con esa frecuencia. La corriente alterna cambia de polaridad con esa frecuencia pero varía desde un máximo positivo hacia el negativo en forma de sinusoide. Eso facilita en lugar de complicar, sobre todo para los motores eléctricos. Para producir luz, da lo mismo. En el caso de la corriente alterna se puede decir que los electrones en lugar de circular, vibran dentro de los cables. En este caso a razón de 50 vibraciones por segundo. Veremos que se lo puede hacer vibrar a frecuencias mucho mayores.
4.1.7-Potencia y energía eléctrica
En mecánica vimos que una fuerza aplicada a un cuerpo produce aceleración (que es el aumento de la velocidad). Vimos que la aceleración es proporcional a la fuerza aplicada. Lo vemos en los coches: cuando uno acelera a fondo es cuando el motor aplica la máxima fuerza a las ruedas. Durante un trayecto cualquiera la potencia o aceleración va cambiando de acuerdo al tránsito. En cada fracción de segundo la energía gastada es igual a la potencia dividido por el tiempo transcurrido. La energía total gastada en ese trayecto es igual a la suma de todas las energía en cada una de esas fracciones de segundo.
4.1.8-Es importante la energía eléctrica.
Cuando compramos lámparas eléctricas, las pedimos de 60 o 100 vatios u otro valor. Por ejemplo, una lámpara de 100 vatios consume 1 Kilovatios-hora (KW-h) por cada 10 horas de funcionamiento. Si multiplicamos la potencia por el tiempo de funcionamiento, entonces tenemos la energía total consumida durante ese tiempo
La empresa eléctrica nos factura Kilovatios-hora (KW-h) que es el total de la energía que consumimos durante ese período. Como siempre la energía total es la suma de las pequeñas energías en cada fracción de segundo. En una casa se puede consumir del orden de 5 o 10 KW-Hora por cada día o más.
En mecánica vimos que la energía se mide en Kgm (kilográmetros), pero bien podría medirse en KW-hora.
Existe una gran cantidad de unidades de energía, vean:
http://www.fisica.netii.net/equivalencias/equivalencia-entre-unidades-energia.html
(buscar: unidades de energía)
4.1.9-La energía aparece en todas las ramas de las ciencias naturales.
La nafta, otros combustibles como el gas oil, o el carbón o la misma leña, contienen energía química. Al quemarlos devuelven la energía produciendo calor. El motor del coche usa esa energía quemando el combustible en los cilindros, y los gases que se producen dan la fuerza que mueven los pistones del motor.
Para cocinar podemos quemar el gas que nos proveen. La energía química siempre produce además, elementos no deseados, como la ceniza o el CO2 y muchos otros. La energía eléctrica no produce esos restos y por ese motivo su uso se incrementa constantemente. y no es contaminate, Cada vez son más las cocinas eléctricas, la calefacción y hasta los coches usan energía eléctrica,
4.1.10-El problema de los coches eléctricos es el almacenamiento de la electricidad.
Las baterías tradicionales, de plomo, son poco eficientes por ser muy pesadas. Se hacen inviables para el transporte. Ahora se está trabajando mucho con las baterías de Litio, pero el costo de fabricación es todavía muy alto, y el Litio poco abundante. Argentina es un país rico en Litio y debemos saber explotarlo como un recurso nacional importante. Ya veremos el problema de la ecología, Tenemos la preocupación de ver la ciencia unificada y enfocada en los problemas reales.
4.1.11-Una ventaja de la energía eléctrica es que existen muchas formas de obtenerla.
La tradicional es quemando combustibles fósiles: petróleo y sus derivados, gas natural o carbón de piedra. Ahora la energía atómica casi iguala en precio total, aunque no es muy popular. Ya está usándose el molino de viento y la producción térmica proveniente directamente del sol,
4.1.12-Simples calentadores solares.
Son paneles con una serpentina plana para captar el calor del sol. Mayor calor capta cuanto mayor es la superficie. Su uso puede ser combinado con un termotanque eléctico o a gas para precalentar el agua. El agua caliente circula al termotanque por sin motores, por termosifón. O puede tener una bomba de circulación. Con este sencillo sistema puede ahorrarse una cantidad apreciable de energía aprovechando el calor directo del sol.
4.1.12-Las redes eléctricas
El costo de la energía a la salida de las usinas productoras es mucho menor que lo que debemos pagar los usuarios. Controlarla, transformarla a 220 volts CA, transportarla a grandes distancias, distribuirla casa por casa, administrarla, cobrarla,... es casi todo el costo que pagamos los usuarios. Debemos aprender a hacer mejor todos esos pasos. En las usinas, por ejemplo donde están los saltos de agua, se produce corriente alternada de 50 ciclos/seg o Hertz a un voltaje relativamente bajo. Luego mediante transformadores, se eleva la tensión hasta millones de voltios (los famosos cables de alta tensión), luego para distribuirla hay que bajarla hasta 220 volts que es lo que consumimos. Se eleva la tensión para bajar la corriente de las líneas y con ello las pérdidas en el cable.
De todos modos, creo que a la larga es mejor usar energía electrica y no gas en los hogares. por varias razones.
4.1.14-Fuentes alternativas de energía.
Vimos la hogareña de aprovechar el calor del sol para calentar el agua. Hay muchas variantes para aprovechar fuentes no convencionales, pues es indispensable dejar de consumir el petróleo por razones del calentameinto global. En esencia es el sol el que provee todas las formas de energía. La energía del viento también proviene del sol, pues origina todos los fenómenos atmosféricos. Todavía resulta más económico quemar los combustibles fósiles. Pero en el largo plazo puede resultar mucho peor por los daños en el planeta tierra. Es necesario trasmitir la idea que, para conservar el planeta los humanos debemos actuar de forma inteligente, sin obligar a nadie. Por ese motivo es que todos tenemos que aprender los peligros que corremos si no lo cuidamos.
La energía total que consumimos los 7.000.000.000 de seres humanos es bastante menos del 1% del total de la energía que llega a la tierra desde el sol.
Los ingenieros eléctricos se ocupan de la electricidad como fuente de energía, La producción en ucinas, la transmisión a grandes distancias, los motores eléctricos, las instalaciones eléctricas, la distribución y otros problemas. Los Ingenieros electrónicos se ocupan más que otras cuestiones, de la electricidad como un mecanismo para controlar y trasmitir información. Por ejemplo, se ocupan de de los aparatos electrónicos como las radios, los televisores y otros. Se ocupan de los micrófonos, parlantes y de otros tipos de transductores. Estos son dispositivos que transforman diversos tipos de información a eléctrica.
4.2.2-Los transductores.
Es una palabra genérica que se aplica a los aparatos que transforman algo a electricidad o de electriciad a eso mismo. Por ejemplo sonido a electricidad, manteniendo todas las características del sonido, como frecuencia, intensidad y timbre en todo instante. Eso hace el micrófono. la operación contraria la hace el parlante. De esa forma el sonido se puede transportar y almacenar mucho tiempo. Los antiguos discos eran transductores de sonido a electicidad y luego a los surcos. Con las imágenes puede hacerse cosas parecidas. también nuestros sentidos son transductores de altísima calidad y así llegan las señales al cerebro. Muchos equipos pueden verse como transductores. Es una operación que comprende muchos mecanismos y aparatos diferentes.
4.2.3-¿Como funciona una radio?
Fue uno de los primeros desarrollos de la electrónica. Consiste en lo siguiente: En la estación se emiten sonidos (música o voz humana) que captan los micrófonos. Estos llevan la información de las ondas sonoras en forma de ondas eléctricas. Esta ondas de sonido “modulan” una “portadora”, que es una onda electromagnética que se propaga por el aire a la velocidad de la luz. Desde la antena transmisora llega a la antena receptora del usuario. Ya dentro del aparato de radio, la onda se demodula por procesos electrónicos y se obtiene nuevamente la onda eléctrica, similar a las variaciones de presión del aire original del audio de la emisora y esa señal ahora se la manda al parlante que hace el proceso inverso al micrófono. Y el parlante reproduce el sonido original. Esto fue un ejmplo para dar una idea, pero para saber bien los diversos procesos hay que estudiar formalmente.
4.2.4-Como funciona la televisión.
La TV funciona en forma similar a la radio. Si miran una pantalla con atención verán una serie de rayas horizontales. Cada raya horizontal compuesta por muchos puntos y cada punto con su color. Lo mismo pasa en una cámara para captar una imagen. La debe captar punto por punto. Todos esos puntos o pixel forman como una onda para cada color. Desde allí en adelante se trasmite con el mismo mecanismo que para la onda acústica.
Seguro que han escuchado hablar del “ancho de banda” y lo han asociado correctamente a la cantidad de información que se puede trasmitir por segundo. También correctamente lo han asociado con la velocidad de respuesta a nuestros pedidos en Internet. Todo eso para decir que la cantidad de información contenida en las señales de TV es mucho mayor que las señales acústicas y por lo tanto, “mayor ancho de banda”. También eso equivale a decir que llevar a digital la TV consume muchos más bits de información que las señales de voz o música.
Este trabajo no da para profundizar más en este tema, simplemente quise dar una idea.
El aire está compuesto por una cantidad enormemente grande de partículas infinitamente pequeñas, que no son más que las moléculas que componen el aire. Imaginen a este como compuesto de partículas elásticas. Si uno mueve el aire con las cuerdas vocales, o con un parlante o con cualquier ruido, esa acción empuja al aire cercano, que a su vez empuja al aire que está algo más alejado y así siguiendo. Eso origina una onda, que llega a nuestros oídos y escuchamos. Son algo así como las olas del mar. No confundan las ondas sonoras con el viento que es otra cosa.
Algunos dispositivos generan ondas puras como el diapasón que solo sabe vibrar, por ejemplo, a razón de 400 veces por segundo.Pero todos los otros sonidos (instrumentos) vibran en varias frecuencias a la vez. frecuencia fundamental y armónicos). Nuestro oído tiene la habilidad de escuchar un rango amplio de frecuencias, desde muy graves hasta muy agudos.
4.3.-Los instrumentos musicales:
De donde sale el sonido de la guitarra: ¿de las cuerdas o de la madera? Son las cuerdas las que determinan la frecuencia fundamental, y en parte el contenido armónico. pero es la madera, con su forma, la que modifica ese sonido para hacerlo agradable al oido. Lo mismo pasa con todos los instrumentos musicales. De la construcción del instrumento depende su calidad. El oído humano es un excelente receptor que distingue finísimas diferencias de sonidos.
4.3.1-Los campos.
Quizás hayas oído hablar de “campo eléctrico” o magnético. No es un uso común de la palabra campo, es científico y técnico. Significa el espacio (3D) en que existen ciertas fuerzas. Por ejemplo, la tierra crea un campo gravitatorio sobre todas las “masas” según lo aclaró Newton. O sea que todas las masas que están en el campo gravitatorio de la tierra sufren la fuerza de atracción según la ley de gravitación universal. En la luna la tierra influye muy poco en comparación con el de la luna... Algo parecido sucede con las cargas eléctricas, solo que las cargas elécticas pueden ser positivas o negativas. Una carga positiva signifíca que el cuerpo (PE un vidrio) ha perdido electrones, entonces ejercerá una fuerza de atracción sobre los electrones y de repulsión sobre las cargas negativas.
4.3.2-El campo electromagnético.
Ya dijimos que el campo gravitatorio es una zona del espacio donde las masas se ejercen fuerzas mutuas de atracción. En cambio en un campo electromagnético son las cargas positivas y negativas que se ejercen fuerzas mutuas. Por el hecho de estar en una determinada posición, ambas cargas se ejercen fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas circulan, están en movimiento aparecen las fuerzas magnéticas y también se ejercen sobre otras cargas en movimiento. Un imán es un material, pe. el hierro, que tiene una inmensa cantidad de cargas (electrones) todos girando en el mismo sentido. (con la misma rotación) Eso genera los polos norte y sur del imán. La fuerza magnética existe siempre que haya movimiento de cargas, y es perpendicular tanto a la línea que une las dos cargas como a la dirección del movimiento (principio de los motores)(buscar fuerza magnética)
4.3.4-La carga oscilante.
Supongamos que en un péndulo ponemos una carga eléctrica. Esa carga genera un campo eléctrico por el solo hecho de estar ubicada en un lugar del espacio. Si ahora hacemos oscilar al péndulo, la carga se mueve. Ahora el cámpo es eléctrico y también magnético, originado por el movimiento de las cargas (electromagnético). Si el péndulo continúa oscilando se genera una onda electromagnética que se propaga en el espacio. Igual que la onda sonora, se hace más débil a medida que se aleja del lugar de emisión. La onda sonora propaga energía que se hace más debil mientras nos alejamos. Un micrófono debe mover una membrana con esa energía, cosa que no podrá hacer cuando esté muy lejos de la fuente. Algo parecido sucede cuando una radio está lejos de la emisora.
4.3.5-La onda electromagnética (onda EM)
Nosotros captamos los sonidos desde los 20 hasta unos 20.000 ciclos por segundo. Las ondas electromagnéticas van a frecuencias mucho más altas. Un hertz es una onda EM que llega a razón de un ciclo por segundo (un ciclo es una sinusoide completa). Un megahertz es la onda que trasmite 1.000.000 de ciclos por segundo. Cuando escuchamos una FM la onda que capta nuestra radio es del orden de los 100 Megahertz. (Mhz) La onda sonora va a unos 343 metros cada segundo, mientras que las EM van a 300.000 KM cada segundo, o sea que para los efectos prácticos, en la tierra es instantánea.
4.3.6-Comparación entre onda electromagnética y acústica.
La onda acústica se vale de la vibración del aire. La EM no necesita nada. Se dice que lo que vibra es el campo eléctrico y magnético, que solo se nota si hay cargas elécticas. Las ondas EM tienen un rango de frecuencias útiles mucho más amplio: ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, ondas de colores visibles, rayos ultravioletas, rayos X, rayos gama, son de naturaleza electromagnética. Las ondas acústicas se transforman en ondas elécticas, pero para trasmitirlas hay que “montarlas” sobre las ondas EM. Hay diversos mecaniemos electónicos para hacerlo.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&13.5
Luis: -Tio, ¿es cierto que las ondas de los celulares pueden causar el cáncer?
Horacio: De lo que estoy seguro que el efecto de todas las ondas de radio son investigadas a fondo para determinar los efectos biológicos. En la práctica las investigaciones no detectan efectos sobre los humanos (dentro de los niveles de intensidad permitidos).
L: -Pero dicen que al menos el microondas es peligroso. Si metés un gato adentro y lo hacés funcionar, lo matás. ¿Es cierto?.
H: - Es posible, porque las ondas elevan la temperatura del gato más allá de lo que su organismo puede soportar. Es una cuestión de intensidad. Justamente, la onda es de gran intensidad porque su objetivo es calentar!. La intensidad es muchísimo menor en el caso de los celulares.
L: ¿cómo sé yo cual es la intensidad de una onda?. Ni se que es!!.
H: La luz también es de la misma naturaleza y nuestros ojos son las antenas que la pueden captar. Es lo mismo: cuanto más lejos estás del emisor de luz, menos es la intensidad. Es algo así como la potencia que pasa por metro cuadrado.
L: ¡Que misterio!. Vos dijiste que los llamados rayos X que son también ondas pueden ser malos para la salud.
H: Claro, en ese caso las frecuencias son muy altas y las longitudes de onda muy pequeñas. Los rayos ultravioletas de la luz no son frecuencias tan altas y también hay que cuidarse. Resulta que a medida que las longitudes de onda se acercan a las dimensiones de los átomos se hacen más peligrosas pues puede haber mayor influencias en los electrones de las moléculas. La longitud de onda de los rayos X están en las dimensiones de los átomos y los gama de los núcleos atómicos. Como las ondas producen corrientes es posible que interactuén con las particulas cargadas de los átomos
L: Decime, eso que tiene que ver con las embarazadas que no les permiten hacerse radiografías.
H: Un feto tiene mucha más división celular (mitosis, reproducción asexual) que un adulto, pues justamente es un organismo en formación. Existe en el feto mucha actividad química biológica. En ese estado las células en formación son muy sensibles tanto a la radiación como a los productos químicos como los del cigarrillo y los medicamentos.
Lo siguiente fue tomado de: http://curiosidadesguinness.wordpress.com/2010/03/03/tata-vista-ev-coches-electricos-a-la-venta-en-europa/
Medidores inteligentes
Los medidores inteligentes, utilizados en fase experimental ya por varios gobiernos, están diseñados para ayudar a los usuarios a tener un verdadero control en tiempo real del uso energético.
Los medidores inteligentes están reemplazando los antiguos medidores manuales. Éstos tienen una pantalla que muestra un promedio del uso de electricidad y el costo cada 30 minutos.
La idea es que los medidores inteligentes incluyan conexiones para computadoras, de modo que las personas puedan acceder a la información directamente desde las notebooks o las computadoras de escritorio. Esto permitirá un análisis más detallado y eficaz del uso de la energía.
Por ejemplo, podrás tener una idea de cuánta energía está usando tu antiguo refrigerador y si éste se genera buena parte del importe de tu factura de luz. Asimismo, estos datos te permitirán evaluar si vale la pena comprar un nuevo refrigerador.
Los medidores inteligentes han sido probados en diversos países desde Suecia a los Estados Unidos. Estas pruebas han demostrado que pueden reducir el importe de la factura de electricidad entre un 5% y un 10%. Asimismo, con el medidor inteligente una casa está mejor preparada para el advenimiento de la energía solar y eólica.
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Este párrafo tomado de: http://juanmacias.net/2011/05/11-curiosidades-sobre-el-comercio-electronico/
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1. El comercio electrónico se inventó en el año 1979
Cuando la mayoría de mis lectores andaban con pañales, ya se había inventado el comercio electrónico, aunque pasaron dos años, hasta que una agencia de viaje introdujo el comercio electrónico en UK en el año 1981.
2. La venta por catálogo, se dice que empezó en el Oeste
Algunos dicen que la venta por catálogo es el antecesor de la venta online, y que se inició en el viejo oeste, en los tiempos de las diligencias que recorrían todo USA. Pero claro, si nos ponemos a pensar…. Marco Polo también vendía por catálogo
3. En 1982 el eCommerce irrumpe en Francia
Permite reservar en restaurantes, reservar vuelos, operar con los bancos, etc.. dicen que Internet supuso un retraso sobre el comercio electrónico en Francia, hace 30 años hacían cosas que hoy en España no se pueden hacer.
4. El comercio electrónico (con éxito) por Internet nació en 1994
Lo primero que se vendió por internet fue un disco de Sting (Ten Summoner’s Tales), seguido de una Pizza de PizzaHut. Y hoy en día nos asombramos cuando pedimos una pizza en el Telepizza por internet.
(En el año 1993 conseguí vender software por internet, con pago por reembolso, pero la venta fue con software ilegal, con lo cual, no cuenta, ¿no?)
5. Apple tiene una patente sobre tiendas virtuales 3D
En 2008, año patentó la venta online 3D, curioso que nadie lo hubiera hecho antes…. Y sin embargo, hay mucha gente desarrollando proyectos similares y no saben que tendrían que pagar a Apple. De todos modos, es algo, que no ha tenido éxito.
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Capítulo 4
ELECTRICIDAD, ELECTRÓNICA Y ONDAS DE RADIO
4.1-ELECTRICIDAD.
4.1.1-La electricidad tiene antiguas raíces.La mecánica nos resulta familiar porque vemos los movimientos, las fuerzas y las aceleraciones. En la electricidad podemos experimentar como las baterías eléctricas hacen funcionar a los celulares o a las máquinas de fotos. También vemos como se enciende una lámpara, o como funciona la heladera, cuando la conectamos a la red eléctrica de la casa.
Vimos el resplandor de los rayos y sospechamos que es algo eléctico. Nuestro propio pelo se carga de “algo” los días secos y produce chispas. Tenemos una vaga idea de que es la corriente, la tensión y la potencia. Trataremos de que tales ideas sean un poco mejor, más exactas, claras y significativas.
4.1.2-Las cargas y de las corrientes de electrones
La corriente eléctrica es un flujo de electrones que se desplazan por los cables metálicos y por ciertos líquidos (ionizados). Veremos que los metales tienen un núcleo positivo (compuesto por los protones y neutrones) y una serie de capas de electrones, tal que la carga eléctrica total de cada átomo es neutra (los electrones igualan a los protones). Los electrones de un átomo se distribuyen en capas, las más internas muy ligadas el núcleo y la capa externa, muchas veces tan poco ligada que pueden desplazarse libremente.
4.1.3-¿Qué es la corriente eléctrica?
Entonces los electrones de la capa exterior de los metales son los responsables de la corriente eléctrica (además de la actividad química). Algunos metales más que otros tienen los electrones externos muy poco atraídos a sus núcleos, tal que pueden pasar de un átomo a otro y así circular por toda su estructura cristalina o amorfa. En promedio no van hacia ninguna parte mientras no haya un potencial (un pila, por ejemplo). Una batería tiene dos electrodos, uno positivo (+) y otro positivo (-), Si los unimos por un cable circula corriente, generalmente mucha corriente (cortocircuito), tal que el cable se funde de tanto que se calienta y puede gastar toda la batería, consumir toda su energía. Si el cable es muy muy fino se opone o resiste al paso de la corriente.
4.1.4-Similitud con la corriente de agua.
Un tanque de agua tiene presión que puede trasmitir al agua mediante una manguera. El agua circula con más fuerza cuanto más alto está el tanque. La altura del tanque es equivalente al voltaje de la batería, y la cantidad de agua en el tanque es equivalente a la cantidad de carga que tiene la batería. Una manguera fina se opone más al paso del agua, como también un cable fino se opone al paso de los electrones. Si la manguera horizontal tiene tapones en sus dos extremos entonces no hay forma de que el agua circule porque sus extremos están al mismo potencial. Lo mismo pasa con un cable que no está conectado a nada.
4.1.5-Tensión y voltaje es lo mismo, pero ¿que es?
También llamada “fuerza electro motriz” (fem) es la fuerza que hace circular a los electrones. No es lo mismo una pila de 1,5 volts que una de 12volts, esta produce mayor corriente de electrones cuando se la aplica al mismo conductor o resistor. Un cable muy fino se opone más al paso de la corriente (igual que una mangera de poca sección dificulta el paso del agua). Se fabrican también elementos especiales llamados “Resistores o Resistencias” como lo es una estufa eléctrica, cuya misión es generar calor. La corriente se mide en Amperios y un amperio equivale 6.200.000.000.000.000.000 (igual a 6,2x10 potencia 18 o 6,2x10^18) electrones que pasan por un cable en cada segundo. Las resistencias se miden en Ohmios, Si a una resistencia le aplicamos un voltio y circula una corriente de un amperio, entonces la resistencia es de un Ohmio: R= V / I. Resistencia es igual al voltaje aplicado dividido la corriente que circula.
4.1.6-Corriente alternada (CA).
Por varias causas (facilidad de la producción, ventajas en el uso, generadores y motores son rotativos) es mejor producir y distribuir CA. Muchos aparatos como la Computadora consume corriente continua, pero existen las llamadas “fuentes” que transforman la CA (corriente alternada) en CC (corriente contínua). La energía eléctrica que consumimos de la red que viene de los cables de la calle, es alternada. Imaginemos una pila que la hacemos girar a razón de 50 giros por segundo tocando los contactos. En ese caso los electrones cambian de dirección con esa frecuencia. La corriente alterna cambia de polaridad con esa frecuencia pero varía desde un máximo positivo hacia el negativo en forma de sinusoide. Eso facilita en lugar de complicar, sobre todo para los motores eléctricos. Para producir luz, da lo mismo. En el caso de la corriente alterna se puede decir que los electrones en lugar de circular, vibran dentro de los cables. En este caso a razón de 50 vibraciones por segundo. Veremos que se lo puede hacer vibrar a frecuencias mucho mayores.
4.1.7-Potencia y energía eléctrica
En mecánica vimos que una fuerza aplicada a un cuerpo produce aceleración (que es el aumento de la velocidad). Vimos que la aceleración es proporcional a la fuerza aplicada. Lo vemos en los coches: cuando uno acelera a fondo es cuando el motor aplica la máxima fuerza a las ruedas. Durante un trayecto cualquiera la potencia o aceleración va cambiando de acuerdo al tránsito. En cada fracción de segundo la energía gastada es igual a la potencia dividido por el tiempo transcurrido. La energía total gastada en ese trayecto es igual a la suma de todas las energía en cada una de esas fracciones de segundo.
4.1.8-Es importante la energía eléctrica.
Cuando compramos lámparas eléctricas, las pedimos de 60 o 100 vatios u otro valor. Por ejemplo, una lámpara de 100 vatios consume 1 Kilovatios-hora (KW-h) por cada 10 horas de funcionamiento. Si multiplicamos la potencia por el tiempo de funcionamiento, entonces tenemos la energía total consumida durante ese tiempo
La empresa eléctrica nos factura Kilovatios-hora (KW-h) que es el total de la energía que consumimos durante ese período. Como siempre la energía total es la suma de las pequeñas energías en cada fracción de segundo. En una casa se puede consumir del orden de 5 o 10 KW-Hora por cada día o más.
En mecánica vimos que la energía se mide en Kgm (kilográmetros), pero bien podría medirse en KW-hora.
Existe una gran cantidad de unidades de energía, vean:
http://www.fisica.netii.net/equivalencias/equivalencia-entre-unidades-energia.html
(buscar: unidades de energía)
4.1.9-La energía aparece en todas las ramas de las ciencias naturales.
La nafta, otros combustibles como el gas oil, o el carbón o la misma leña, contienen energía química. Al quemarlos devuelven la energía produciendo calor. El motor del coche usa esa energía quemando el combustible en los cilindros, y los gases que se producen dan la fuerza que mueven los pistones del motor.
Para cocinar podemos quemar el gas que nos proveen. La energía química siempre produce además, elementos no deseados, como la ceniza o el CO2 y muchos otros. La energía eléctrica no produce esos restos y por ese motivo su uso se incrementa constantemente. y no es contaminate, Cada vez son más las cocinas eléctricas, la calefacción y hasta los coches usan energía eléctrica,
4.1.10-El problema de los coches eléctricos es el almacenamiento de la electricidad.
Las baterías tradicionales, de plomo, son poco eficientes por ser muy pesadas. Se hacen inviables para el transporte. Ahora se está trabajando mucho con las baterías de Litio, pero el costo de fabricación es todavía muy alto, y el Litio poco abundante. Argentina es un país rico en Litio y debemos saber explotarlo como un recurso nacional importante. Ya veremos el problema de la ecología, Tenemos la preocupación de ver la ciencia unificada y enfocada en los problemas reales.
4.1.11-Una ventaja de la energía eléctrica es que existen muchas formas de obtenerla.
La tradicional es quemando combustibles fósiles: petróleo y sus derivados, gas natural o carbón de piedra. Ahora la energía atómica casi iguala en precio total, aunque no es muy popular. Ya está usándose el molino de viento y la producción térmica proveniente directamente del sol,
4.1.12-Simples calentadores solares.
Son paneles con una serpentina plana para captar el calor del sol. Mayor calor capta cuanto mayor es la superficie. Su uso puede ser combinado con un termotanque eléctico o a gas para precalentar el agua. El agua caliente circula al termotanque por sin motores, por termosifón. O puede tener una bomba de circulación. Con este sencillo sistema puede ahorrarse una cantidad apreciable de energía aprovechando el calor directo del sol.
4.1.12-Las redes eléctricas
El costo de la energía a la salida de las usinas productoras es mucho menor que lo que debemos pagar los usuarios. Controlarla, transformarla a 220 volts CA, transportarla a grandes distancias, distribuirla casa por casa, administrarla, cobrarla,... es casi todo el costo que pagamos los usuarios. Debemos aprender a hacer mejor todos esos pasos. En las usinas, por ejemplo donde están los saltos de agua, se produce corriente alternada de 50 ciclos/seg o Hertz a un voltaje relativamente bajo. Luego mediante transformadores, se eleva la tensión hasta millones de voltios (los famosos cables de alta tensión), luego para distribuirla hay que bajarla hasta 220 volts que es lo que consumimos. Se eleva la tensión para bajar la corriente de las líneas y con ello las pérdidas en el cable.
De todos modos, creo que a la larga es mejor usar energía electrica y no gas en los hogares. por varias razones.
4.1.14-Fuentes alternativas de energía.
Vimos la hogareña de aprovechar el calor del sol para calentar el agua. Hay muchas variantes para aprovechar fuentes no convencionales, pues es indispensable dejar de consumir el petróleo por razones del calentameinto global. En esencia es el sol el que provee todas las formas de energía. La energía del viento también proviene del sol, pues origina todos los fenómenos atmosféricos. Todavía resulta más económico quemar los combustibles fósiles. Pero en el largo plazo puede resultar mucho peor por los daños en el planeta tierra. Es necesario trasmitir la idea que, para conservar el planeta los humanos debemos actuar de forma inteligente, sin obligar a nadie. Por ese motivo es que todos tenemos que aprender los peligros que corremos si no lo cuidamos.
La energía total que consumimos los 7.000.000.000 de seres humanos es bastante menos del 1% del total de la energía que llega a la tierra desde el sol.
4.2-LA ELECTRÓNICA.
4.2.1-La electrónica maneja información.Los ingenieros eléctricos se ocupan de la electricidad como fuente de energía, La producción en ucinas, la transmisión a grandes distancias, los motores eléctricos, las instalaciones eléctricas, la distribución y otros problemas. Los Ingenieros electrónicos se ocupan más que otras cuestiones, de la electricidad como un mecanismo para controlar y trasmitir información. Por ejemplo, se ocupan de de los aparatos electrónicos como las radios, los televisores y otros. Se ocupan de los micrófonos, parlantes y de otros tipos de transductores. Estos son dispositivos que transforman diversos tipos de información a eléctrica.
4.2.2-Los transductores.
Es una palabra genérica que se aplica a los aparatos que transforman algo a electricidad o de electriciad a eso mismo. Por ejemplo sonido a electricidad, manteniendo todas las características del sonido, como frecuencia, intensidad y timbre en todo instante. Eso hace el micrófono. la operación contraria la hace el parlante. De esa forma el sonido se puede transportar y almacenar mucho tiempo. Los antiguos discos eran transductores de sonido a electicidad y luego a los surcos. Con las imágenes puede hacerse cosas parecidas. también nuestros sentidos son transductores de altísima calidad y así llegan las señales al cerebro. Muchos equipos pueden verse como transductores. Es una operación que comprende muchos mecanismos y aparatos diferentes.
4.2.3-¿Como funciona una radio?
Fue uno de los primeros desarrollos de la electrónica. Consiste en lo siguiente: En la estación se emiten sonidos (música o voz humana) que captan los micrófonos. Estos llevan la información de las ondas sonoras en forma de ondas eléctricas. Esta ondas de sonido “modulan” una “portadora”, que es una onda electromagnética que se propaga por el aire a la velocidad de la luz. Desde la antena transmisora llega a la antena receptora del usuario. Ya dentro del aparato de radio, la onda se demodula por procesos electrónicos y se obtiene nuevamente la onda eléctrica, similar a las variaciones de presión del aire original del audio de la emisora y esa señal ahora se la manda al parlante que hace el proceso inverso al micrófono. Y el parlante reproduce el sonido original. Esto fue un ejmplo para dar una idea, pero para saber bien los diversos procesos hay que estudiar formalmente.
4.2.4-Como funciona la televisión.
La TV funciona en forma similar a la radio. Si miran una pantalla con atención verán una serie de rayas horizontales. Cada raya horizontal compuesta por muchos puntos y cada punto con su color. Lo mismo pasa en una cámara para captar una imagen. La debe captar punto por punto. Todos esos puntos o pixel forman como una onda para cada color. Desde allí en adelante se trasmite con el mismo mecanismo que para la onda acústica.
Seguro que han escuchado hablar del “ancho de banda” y lo han asociado correctamente a la cantidad de información que se puede trasmitir por segundo. También correctamente lo han asociado con la velocidad de respuesta a nuestros pedidos en Internet. Todo eso para decir que la cantidad de información contenida en las señales de TV es mucho mayor que las señales acústicas y por lo tanto, “mayor ancho de banda”. También eso equivale a decir que llevar a digital la TV consume muchos más bits de información que las señales de voz o música.
Este trabajo no da para profundizar más en este tema, simplemente quise dar una idea.
4.3-LAS ONDAS ACÚSTICAS Y ELECTROMAGNÉTICAS.
4.3.1-Las ondas en el aire.El aire está compuesto por una cantidad enormemente grande de partículas infinitamente pequeñas, que no son más que las moléculas que componen el aire. Imaginen a este como compuesto de partículas elásticas. Si uno mueve el aire con las cuerdas vocales, o con un parlante o con cualquier ruido, esa acción empuja al aire cercano, que a su vez empuja al aire que está algo más alejado y así siguiendo. Eso origina una onda, que llega a nuestros oídos y escuchamos. Son algo así como las olas del mar. No confundan las ondas sonoras con el viento que es otra cosa.
Algunos dispositivos generan ondas puras como el diapasón que solo sabe vibrar, por ejemplo, a razón de 400 veces por segundo.Pero todos los otros sonidos (instrumentos) vibran en varias frecuencias a la vez. frecuencia fundamental y armónicos). Nuestro oído tiene la habilidad de escuchar un rango amplio de frecuencias, desde muy graves hasta muy agudos.
4.3.-Los instrumentos musicales:
De donde sale el sonido de la guitarra: ¿de las cuerdas o de la madera? Son las cuerdas las que determinan la frecuencia fundamental, y en parte el contenido armónico. pero es la madera, con su forma, la que modifica ese sonido para hacerlo agradable al oido. Lo mismo pasa con todos los instrumentos musicales. De la construcción del instrumento depende su calidad. El oído humano es un excelente receptor que distingue finísimas diferencias de sonidos.
4.3.1-Los campos.
Quizás hayas oído hablar de “campo eléctrico” o magnético. No es un uso común de la palabra campo, es científico y técnico. Significa el espacio (3D) en que existen ciertas fuerzas. Por ejemplo, la tierra crea un campo gravitatorio sobre todas las “masas” según lo aclaró Newton. O sea que todas las masas que están en el campo gravitatorio de la tierra sufren la fuerza de atracción según la ley de gravitación universal. En la luna la tierra influye muy poco en comparación con el de la luna... Algo parecido sucede con las cargas eléctricas, solo que las cargas elécticas pueden ser positivas o negativas. Una carga positiva signifíca que el cuerpo (PE un vidrio) ha perdido electrones, entonces ejercerá una fuerza de atracción sobre los electrones y de repulsión sobre las cargas negativas.
4.3.2-El campo electromagnético.
Ya dijimos que el campo gravitatorio es una zona del espacio donde las masas se ejercen fuerzas mutuas de atracción. En cambio en un campo electromagnético son las cargas positivas y negativas que se ejercen fuerzas mutuas. Por el hecho de estar en una determinada posición, ambas cargas se ejercen fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas circulan, están en movimiento aparecen las fuerzas magnéticas y también se ejercen sobre otras cargas en movimiento. Un imán es un material, pe. el hierro, que tiene una inmensa cantidad de cargas (electrones) todos girando en el mismo sentido. (con la misma rotación) Eso genera los polos norte y sur del imán. La fuerza magnética existe siempre que haya movimiento de cargas, y es perpendicular tanto a la línea que une las dos cargas como a la dirección del movimiento (principio de los motores)(buscar fuerza magnética)
4.3.4-La carga oscilante.
Supongamos que en un péndulo ponemos una carga eléctrica. Esa carga genera un campo eléctrico por el solo hecho de estar ubicada en un lugar del espacio. Si ahora hacemos oscilar al péndulo, la carga se mueve. Ahora el cámpo es eléctrico y también magnético, originado por el movimiento de las cargas (electromagnético). Si el péndulo continúa oscilando se genera una onda electromagnética que se propaga en el espacio. Igual que la onda sonora, se hace más débil a medida que se aleja del lugar de emisión. La onda sonora propaga energía que se hace más debil mientras nos alejamos. Un micrófono debe mover una membrana con esa energía, cosa que no podrá hacer cuando esté muy lejos de la fuente. Algo parecido sucede cuando una radio está lejos de la emisora.
4.3.5-La onda electromagnética (onda EM)
Nosotros captamos los sonidos desde los 20 hasta unos 20.000 ciclos por segundo. Las ondas electromagnéticas van a frecuencias mucho más altas. Un hertz es una onda EM que llega a razón de un ciclo por segundo (un ciclo es una sinusoide completa). Un megahertz es la onda que trasmite 1.000.000 de ciclos por segundo. Cuando escuchamos una FM la onda que capta nuestra radio es del orden de los 100 Megahertz. (Mhz) La onda sonora va a unos 343 metros cada segundo, mientras que las EM van a 300.000 KM cada segundo, o sea que para los efectos prácticos, en la tierra es instantánea.
4.3.6-Comparación entre onda electromagnética y acústica.
La onda acústica se vale de la vibración del aire. La EM no necesita nada. Se dice que lo que vibra es el campo eléctrico y magnético, que solo se nota si hay cargas elécticas. Las ondas EM tienen un rango de frecuencias útiles mucho más amplio: ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, ondas de colores visibles, rayos ultravioletas, rayos X, rayos gama, son de naturaleza electromagnética. Las ondas acústicas se transforman en ondas elécticas, pero para trasmitirlas hay que “montarlas” sobre las ondas EM. Hay diversos mecaniemos electónicos para hacerlo.
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Luis: -Tio, ¿es cierto que las ondas de los celulares pueden causar el cáncer?
Horacio: De lo que estoy seguro que el efecto de todas las ondas de radio son investigadas a fondo para determinar los efectos biológicos. En la práctica las investigaciones no detectan efectos sobre los humanos (dentro de los niveles de intensidad permitidos).
L: -Pero dicen que al menos el microondas es peligroso. Si metés un gato adentro y lo hacés funcionar, lo matás. ¿Es cierto?.
H: - Es posible, porque las ondas elevan la temperatura del gato más allá de lo que su organismo puede soportar. Es una cuestión de intensidad. Justamente, la onda es de gran intensidad porque su objetivo es calentar!. La intensidad es muchísimo menor en el caso de los celulares.
L: ¿cómo sé yo cual es la intensidad de una onda?. Ni se que es!!.
H: La luz también es de la misma naturaleza y nuestros ojos son las antenas que la pueden captar. Es lo mismo: cuanto más lejos estás del emisor de luz, menos es la intensidad. Es algo así como la potencia que pasa por metro cuadrado.
L: ¡Que misterio!. Vos dijiste que los llamados rayos X que son también ondas pueden ser malos para la salud.
H: Claro, en ese caso las frecuencias son muy altas y las longitudes de onda muy pequeñas. Los rayos ultravioletas de la luz no son frecuencias tan altas y también hay que cuidarse. Resulta que a medida que las longitudes de onda se acercan a las dimensiones de los átomos se hacen más peligrosas pues puede haber mayor influencias en los electrones de las moléculas. La longitud de onda de los rayos X están en las dimensiones de los átomos y los gama de los núcleos atómicos. Como las ondas producen corrientes es posible que interactuén con las particulas cargadas de los átomos
L: Decime, eso que tiene que ver con las embarazadas que no les permiten hacerse radiografías.
H: Un feto tiene mucha más división celular (mitosis, reproducción asexual) que un adulto, pues justamente es un organismo en formación. Existe en el feto mucha actividad química biológica. En ese estado las células en formación son muy sensibles tanto a la radiación como a los productos químicos como los del cigarrillo y los medicamentos.
Lo siguiente fue tomado de: http://curiosidadesguinness.wordpress.com/2010/03/03/tata-vista-ev-coches-electricos-a-la-venta-en-europa/
“Tata Vista EV, coches eléctricos a la venta en Europa
Tata Motors ha presentado en el ‘Salón Internacional del Automóvil de Ginebra’ la versión eléctrica del coche más barato del mundo. Se trata del nuevo Nano, el Tata EV, coche eléctrico que es capaz de acelerar de 0 a 100 en sólo 10 segundos, y recorrer 160 km sin cargar con las 4 plazas ocupadas, una autonomía que nos da esperanzas para que un día dejemos los ‘petrocombustibles’ a un lado.
La compañía originaria de la India Tata Motors pretende lanzar su Vista EV en países de Europa, introduciéndolos desde este mismo año en el mercado europeo. Habrá que estar al tanto de las primeras experiencias con este coche eléctrico, y que las marcas europeas tomen también la iniciativa de comercializar por fin los prototipos y proyectos de coches eléctricos que siguen ‘a la sombra’.
Medidores inteligentes
Los medidores inteligentes, utilizados en fase experimental ya por varios gobiernos, están diseñados para ayudar a los usuarios a tener un verdadero control en tiempo real del uso energético.
Los medidores inteligentes están reemplazando los antiguos medidores manuales. Éstos tienen una pantalla que muestra un promedio del uso de electricidad y el costo cada 30 minutos.
La idea es que los medidores inteligentes incluyan conexiones para computadoras, de modo que las personas puedan acceder a la información directamente desde las notebooks o las computadoras de escritorio. Esto permitirá un análisis más detallado y eficaz del uso de la energía.
Por ejemplo, podrás tener una idea de cuánta energía está usando tu antiguo refrigerador y si éste se genera buena parte del importe de tu factura de luz. Asimismo, estos datos te permitirán evaluar si vale la pena comprar un nuevo refrigerador.
Los medidores inteligentes han sido probados en diversos países desde Suecia a los Estados Unidos. Estas pruebas han demostrado que pueden reducir el importe de la factura de electricidad entre un 5% y un 10%. Asimismo, con el medidor inteligente una casa está mejor preparada para el advenimiento de la energía solar y eólica.
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