Fenómenos físicos en la naturaleza

La naturaleza nos sorprende con diversos fenómenos: el crecimiento de los árboles, el estallido de los truenos, la caída de la lluvia, la formación de remolinos de vientos, la putrefacción de los alimentos y muchos más que habitualmente no conocemos. Descubramos cuáles son los fenómenos físicos y cuáles los más curiosos.

Los fenómenos físicos son aquellos donde una sustancia realiza un proceso (desplazarse, aumentar su temperatura, etc.) sin cambiar sus propiedades, es decir, sin modificar sus características, su naturaleza, su composición.

Un ejemplo cotidiano que refleja esta situación es la disolución de sal en agua. Cuando se incorpora sal común en agua, tiene lugar un proceso físico, tras el cual la sal y el agua siguen teniendo las mismas características. Para comprobarlo, se podría recuperar la sal vertida en el agua por calentamiento. En conclusión, en el proceso de disolución no se altera la naturaleza de las sustancias que se disuelven. Lo mismo ocurre con otras disoluciones como azúcar en leche, alcohol en agua, al mezclar arena y aserrín, etc.

Otro ejemplo muy común es el congelamiento del agua, la cual tiene la misma composición (H₂O) en estado líquido o sólido (hielo). Esto quiere decir que el agua no se altera físicamente con los cambios de temperatura.

Otros fenómenos físicos son el desplazamiento de un vehículo, la velocidad de un objeto, la aceleración, el paso de la electricidad por los cables, la dilatación de un cuerpo al ser calentado, el paso de la luz a través de los cristales de una ventana o de una lente, el magnetismo de un mineral, etcétera.

El agua en estado sólido o líquido tienen la misma composición:
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, H₂O.

CARACTERÍSTICAS DE LOS FENÓMENOS FÍSICOS

Analizando la diversidad de ejemplos, se puede concluir que los fenómenos físicos se caracterizan por ser fácilmente reversibles mediante otro fenómeno. Consideremos que es posible separar la sal del agua mediante el calentamiento de la disolución; también el hielo puede transformarse en líquido tras someterse al calor.

Otras características son:

• No se transforma la materia;
• Es observable a simple vista;
• Se mantiene la misma porción de materia;
• Es reversible y cambia a nivel subatómico.

Un fenómeno físico es cualquier fenómeno natural observable y posible de ser medido con algún aparato o instrumento donde las sustancias que intervienen, en general, no cambian.

La lluvia es un proceso físico que se produce debido a la condensación del agua que se encuentra en estado gaseoso en las nubes. Todos los cambios de estado son fenómenos físicos.

DIFERENCIAS CON LOS FENÓMENOS QUÍMICOS

Son los cambios que presentan las sustancias cuando reaccionan unas con otras, y modifican sus características originales y dan lugar a otra sustancia con propiedades diferentes. Son también sucesos observables y posibles de ser medidos, pero en los cuales las sustancias intervinientes “cambian” al combinarse entre sí. Ejemplo:

Combustión: La quema de un papel es un fenómeno químico. Inicialmente se dispone de papel y oxígeno; luego, tras concluir el cambio químico, se obtienen cenizas y dióxido de carbono, sustancias diferentes a las iniciales.

Corrosión: La oxidación del hierro es un fenómeno químico. Al quedar a la intemperie se transforman las sustancias iniciales (hierro y oxígeno) en óxido de hierro.

FENÓMENOS FÍSICOS CURIOSOS

Aurora boreal y austral

Son fenómenos de luminiscencia atmosférica que captan la atención de cualquier observador porque el efecto producido es hermoso y particular. Se producen cuando una eyección de masa solar, esto es una onda de radiación y viento solar, choca con los polos norte y sur de la magnetosfera terrestre. Como consecuencia surge la aurora, una luz difusa proyectada en la ionósfera terrestre, compuesta de partículas protónicas que difunden el color.

Debido a la duplicidad que se produce entre partículas positivas y negativas, la misma luminiscencia que se produce en el Polo Norte se produce en el Polo Sur, al mismo tiempo. Por eso se habla de dos auroras: la que se genera en el hemisferio norte recibe el nombre de boreal, y la que se observa en el hemisferio sur se denomina austral. Ambas pueden generar colores diversos, dependiendo de la oblicuidad con que las partículas solares choquen contra un polo.

Aurora boreal.

Aurora austral.

Rayo

Es una descarga eléctrica natural y muy intensa que ocurre durante las tormentas eléctricas, o cuando hay posibilidades de que se produzcan erupciones volcánicas o tormentas de arena. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque.

Fuego de San Telmo

Fue bautizado como el “Fuego de San Telmo” hacia 1886, en honor al patrón católico de los marineros, que ya en la Antigüedad observaban este fenómeno en los mástiles de los barcos durante las tormentas eléctricas en el mar.

Físicamente, se trata de un destello brillante blanco azulado, provocado por la ionización del aire dentro de un fuerte campo eléctrico, que puede tener el aspecto de un fuego. A menudo está formado de dobles o triples rayos que se desprenden de estructuras altas como mástiles, pináculos y chimeneas.

En los aviones, al pasar por tormentas, se pueden observar estos rayos en las puntas de las alas y en los cristales.

Prandtl-Glauert

Es un efecto que puede observase detrás de un móvil que se mueve a velocidad transónica o supersónica en un ambiente húmedo. El efecto que se genera consiste en la formación de una nube; esto es consecuencia de la generación de una zona de baja presión, la cual produce la condensación del vapor de agua que se encuentra presente en el aire.

Fenómeno del cielo azul

¡Cuántas veces al mirar el cielo, nos hemos preguntado por qué el cielo es azul! Es azul porque la atmósfera terrestre está formada por infinidad de gotas de agua diminutas que provocan el mismo efecto que un prisma de vidrio. Entonces, cuando los rayos de luz blanca atraviesan las gotas, los rayos de luz violeta y azul sufren una mayor dispersión que los de color amarillo y rojo. Por este motivo si el Sol se encuentra en lo alto del cielo, al mirar al horizonte se ve que el cielo es azul. Con la misma lógica, se explica el color rojizo del atardecer, que más allá de las partículas de polvo que se encuentran en suspensión y colaboran con este rojizo, la luz del atardecer se ve así debido a que los rayos correspondientes a la luz roja y amarilla no se dispersaron demasiado.

Atardecer. Se puede apreciar que los rayos correspondientes al color rojo y amarillo no se han dispersado lo suficiente como los de color azul que se aprecia en la zona más alta del cielo.

Arcoíris

El arcoíris es un fenómeno óptico que se produce cuando la luz del Sol atraviesa las gotas de lluvia o agua en suspensión. La luz del Sol es un rayo que, tras atravesar la gota, se desvía a unos 138 grados de su dirección original; a este proceso se lo conoce como refracción. Acto seguido, comienza el proceso de la reflexión, en la que los colores que conforman la luz se van reflejando en el cielo. El fenómeno es similar al funcionamiento de un prisma, la luz se descompone en su espectro de luz visible (los 7 colores que la componen).

El científico inglés, Isaac Newton (1643 - 1721), más conocido por establecer las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre, fue el primero en demostrar que la luz blanca, al atravesar una superficie transparente, refleja las ondas que la conforman en distintas direcciones y velocidades, produciendo luces monocromáticas o unicolores. Sin ser consciente, estaba explicando las causas del fenómeno natural mundialmente conocido como Arcoíris.

El arcoíris se observa como un arco debido a que el horizonte corta la imagen; pero desde un avión podríamos ver una circunferencia.

Tolbanera

Es un remolino que se puede observar en la capa inferior de la atmósfera. Es fácilmente visible por la cantidad de polvo, arena o residuos que levanta sin una conexión directa con una nube conectiva. Habitualmente se desarrolla en días calurosos y sobre terrenos secos, como consecuencia, del calentamiento de la superficie y por la presencia de un pequeño “embolsamiento” de aire más frío. Esto último produce el ascenso más rápido que en el entorno del aire de la superficie, lo que da lugar a un efecto de aspiración y de movimiento giratorio.

Corrientes de Foucault

Se trata de un fenómeno que se produce en los metales cuando éstos son expuestos a la corriente eléctrica. Cuando un metal es introducido en una bobina conductora, por la cual circula una corriente alterna, el metal queda sometido a un campo magnético variable creado por la corriente. En consecuencia, se producen dentro del metal corrientes llamadas corrientes de Foucault, o también corrientes parásitas. Lo que generan estas corrientes es calentar el metal hasta tal punto que se funde. Para evitar esto los núcleos de los transformadores que están compuestos por un metal dentro de una bobina, son laminados para que las corrientes parásitas se anulen entre sí.

Transformadores.