3 tutoriales: Hechos de tránsito video-analizados con Tracker-physics

COLISIONES vehiculares, atropellamientos y volcaduras son algunos de los incidentes que ocurren en las vías públicas; si una videocámara registra  el hecho, un programa de física puede analizarlo.

Estos acontecimientos forenses se pueden estudiar con una herramienta académica y gratuita: Tracker.

Originalmente, el software se diseñó como un complemento para los cursos de física, especialmente de mecánica clásica. En los últimos meses hemos utilizado este programa para estudiar la cinemática en la caída de un edificio, calcular la velocidad de un auto al atropellar a una persona, hasta la dinámica de dos autos en colisión.

Deseamos hacer un curso online sobre las posibilidades y límites de esta herramienta. Si estas interesado,  déjanos un comentario en este post, es importante saber quien puede utilizar el curso.

Por lo pronto, estos son los primeros videos en una lista de reproducción de YouTube.



Ya anteriormente realizamos un curso online gratuito sobre programación en Matlab. Ahora nos adentramos en la relación forense y física para hacer algo nuevo, inspirador y creativo.

Con todo, este es un movimiento, pues otros profesores utilizan Tracker en un contexto similar. Por ejemplo: dotphysics suele mostrar videos de colisiones, y Loo Kang Lawrence WEE se ha especializado en el uso de Tracker en diferentes temas.

¡Déjanos un comentario, apoya este movimiento!

Genitales, sangre y un hacha: la clase de física que salió mal para el profesor

DOS profesores del high-school en Portland, Oregon, tratan demostrar que la presión es dependiente del área de contacto. Escogen un acto clásico en los cursos de física: es peligroso, es llamativo, es claro.




Imagina tu clase del Cole o Prepa, y tu profesor favorito de ciencias se recuesta en el suelo, pone una tabla de clavos sobre su pecho, sobre ella un bloque de concreto. Luego llega otro profesor con un hacha.

En el primer movimiento, el hacha pega en una esquina del bloque, rompe un pedazo. Pero la herramienta alcanza a golpear los genitales del docente.

Ok, la demostración debe continuar.

En el segundo movimiento, el hacha rompe el bloque, pero los clavos fueron mal colocados en la tabla. Algunos se hundieron en el pecho del profesor. Un poco de sangre aparece en su playera blanca. Es hora de suspender la clase e ir a la enfermería. El profesor herido, eventualmente, estará bien. Nadie perderá el empleo, por el momento. Y las estudiantes no necesitaran mucha terapia post-traumática.

Ser profesor es peligroso.

Más si te comportas como improvisado. Aunque tengas una gran necesidad de hacer una demostración espectacular, primero hay que planear, practicar y tomar precauciones antes de intentar un acto de circo con tintes científicos.

Cómo se hace la demostración y sobrevivir.


La posición es diferente y es claro que el ejecutante debe contar con la competencia. Lo que se logra practicando mucho.

Mejorar como profesor de física requiere usar temas que enganchen a los alumnos. Pero no a costa de la salud ;)

¿Qué es lo más peligroso que realizarías por tu clase?

6 buenas razones científicas para ver la película PASAJEROS

AMAMOS las películas que nos hacen sentir, y más las que nos hacen pensar: en física; tal es el caso de Passengers (2016). Con menos de dos horas de ver el film, escribo cinco puntos de buena ciencia mostrada en el film. Cuidado con los SPOILERS, ya estas advertido.

¿De qué va la peli?

Pasajeros es una historia de amor, sin ser comedia, donde un Robinson Crusoe futurístico (interpretado por Chris Pratt), se cansa de esperar a su Viernes, por lo que propicia que aparezca su amada Dominga (encarnada por Jennifer Lawrence). La idea es que la vida en la Tierra es sensacional, pero en otros planetas es mejor. De modo que la gente se puede embarcar en viajes de 120 años en hibernación para llegar a una tierra prometida. La Nave Avalon, lleva a 5 000 personas en tal travesía; pero algo sale mal: despertando a un pasajero, a menos de la mitad del viaje. Aunque el hombre cuenta con todas las necesidades básicas cubiertas (alimento, alojamiento, ropa, etc.), le falta algo, necesita un propósito, necesita compañía. La soledad le carcome, de modo que decide arrastrar a alguien más a compartir su destino antisocial: despertando a otro pasajero.

La crítica especializada se lamenta que la obra pierda fácilmente el debate sobre el sentido de la vida en soledad y las bases éticas alrededor de propiciar cambios radicales en la vida de la gente, en pos de la complementariedad personal. Pero a todos les encanta el diseño artístico y la fotografía.

Veamos 6 momentos de física en la cinta Pasajeros.

1) Lágrimas en el espacio

Uno de los protagonistas se encuentra en medio de espacio interestelar, acongojado, una lágrima corre por sus mejillas. En principio, es correcta la representación del llanto. Aunque el líquido parece caer, nunca se separa del rostro. Efectivamente, los astronautas pueden llorar en el espacio, pero por la tensión superficial y la ausencia de fuerzas externas, las lágrimas permanecen alrededor del ojo y pegadas a la piel. Chris Hadfield, astronauta canadiense, desde la Estación Espacial Internacional, muestra en video cómo se comportan las lágrimas ingrávidas, no se separan en esferoides acuoso-salados.

2) Viaje interestelar

Le sienta bien a la película que todavía no se hayan descubierto agujeros de gusanos o atajos para viajar entre las estrellas. El guion se fundamenta en narrar un desplazamiento que dura más que la vida media de una persona. Otros films como Pandórum (2009), Alien (1979)  y sus muchas secuelas han aprovechado la idea de un sueño profundo que permite prolongar la vida durante una travesía centenaria. Hoy, la nave más rápida de la NASA, la Juno, viaja a 265,000 km/h, muy lejos de la velocidad de la luz. En el mundo futuro de la película, la nave Avalon alcanza  la mitad de la velocidad de la luz, es decir viaja a un planeta a 60 años-luz de distancia. A falta de la velocidad taquionica, la hibernación es una alternativa para el viaje interestelar. De hecho, el sueño profundo es un tema de investigación serio en el medio medico y de viajes largos

Con todo, mucho del paisaje espacial, me parece raro, pues a esa velocidad de c/2 la contracción longitudinal es de aprox. 87%, suficiente para observar cambios en el panorama, pero tal vez es una minucia en una obra de arte.

3) Gravedad artificial

La gravedad artificial por rotación es un lugar-común en el cine. Ya la película 2001: odisea del espacio (1968) muestra el concepto y la nave Avalon lo usa en un diseño precioso. Argumentando una gran longitud, desplegada en una menor área efectiva, Avalon cuenta con hélices rotantes. Según el diseñador de la película Guy Hendriz Dyas: “Las aspas rotan cada 80 segundos para producir un 1 g”, así que ya puedes hacer tus cuentas del diámetro de la nave. La representación es correcta, más aún, es viable en escenarios reales.

4) Centro de masa y conservación ímpetu

En una escena, un protagonista se ve en el espacio exterior, y tiene que lanzar un objeto masivo para que su cuerpo se mueva en sentido contrario. La representación es correcta y es la base mecánico-clásica del movimiento en naves a propulsión a chorro. Como son los globos que inflas y dejas ir de tus manos, y también de los cohetes reales que van al espacio. Este detalle físico me gusto.

5) Impulso por fuerza gravitacional

En una escena se ve a la nave pasar cerca de una estrella, Arcturus. Los escritores querían un pretexto para poner un detalle romántico, el impulso gravitacional les dio la oportunidad.  El escritor del guión, Jon Spaihtsadmite que el acercamiento a la estrella no brinda un aumento de la velocidad considerable para la nave. De hecho, la escena es rara por la cercania entre la estrella y la frágil Avalon. Pero digamos que es otra minucia.

6) Nadar en un burbuja acuosa ingrávida. 

Jennifer Lawrence realiza una escena que será parte de debates más detallados. Nadar dentro de una masa de agua, a microgravedad. La escena es compleja, tiene ciertos problemas por como se comporta la fuerza de Coriolis. Más allá de la dinámica, me hace pensar en el principio de Arquímedes y la falta de gravedad, creo que esta bien representado. En futuros posts abundaré sobre el tema que ha sido más criticado por los geeks.

Para cerrar

Estos son algunos temas científicos que capte de  la cinta. Seguramente otros críticos encontraran más y mejores tópicos, como los escudos contra-colisiones, espero que estas líneas sirvan de base para tales contribuciones. Lo que es seguro es que este film ha puesto atención a los errores de sus predecesores tempranos, que han aparecido en menos de dos años: Gravity (2013), Interestelar (2014) y El marciano (2015).

El año 2016 cierra con un film de ciencia de ciencia ficción que debes ver. Pues te da un buen pretexto para la plática geek durante la fiesta (LoL) o bien para que comiences un proyecto para impresionar a tu profesora de ciencias. En todo caso, ¿las películas son un buen pretexto para preguntarse si el comportamiento de la naturaleza está bien representado en la obra de arte?


Tres deliciosas y científicas etapas en la fuente de chocolate, ¡Yomi!

Figura del articulo. Muestra la
fuente de chocolate, partes y etapas
Lo que más amas, es lo que mejor conoces. Isaac Asimov afirmó en una entrevista: tu pasión por un tema te llevaría a saber más y más sobre él. Seguro que los amantes del chocolate saben de su origen, proceso industrial, marcas y mucho más.

Por ejemplo: ¿Por qué en lugar de caer verticalmente, la cortina de chocolate cae hacia adentro de una fuente caliente?

Es decir, el chocolate fundido debería caer libremente del domo de la fuente, haciendo una cortina recta y vertical, en su lugar, la cortina esta contraída hacia adentro. ¿Por qué?

Esta pregunta la abordaron Adam K Townsend y Helen J Wilson, del departamento de matemáticas de la University College London.

Encontraron que la dinámica del flujo del chocolate se puede describir en tres etapas:

1) Ascensión del chocolate por el tubo asciende por un tubo. Donde el efecto de la presión supera al gravitacional.

2) A partir de un efecto lubricante, el chocolate se desliza en un capa fina por el domo.

Gráfica del articulo, muestra como es el perfil de la cortina
del fluido en diferentes condiciones, con varios materiales
3) El chocolate derretido cae del domo haciendo una cortina. A causa de la tensión superficial (y también por la diferencia de presión) la cortina es jalada hacia adentro, desviando el fluido de la vertical. En esta etapa los autores se divirtieron mucho, pues experimentaron con varios tipos de chocolate, agua y nitrógeno líquido para demostrar sus ideas.

El articulo completo se puede consultar en el European Journal of Physics, Vol. 37, N. 1 con el título: The fluid dynamics of the chocolate fountain. Y un trabajo más extenso también lo puedes encontrar de la universidad de los autores.

Los autores de este articulo han aplicado matemáticas serias a un objeto divertido. Con ello se tiene una oportunidad didáctica para estudiantes de licenciatura para introducirse de dinámica de fluidos.

Las fuentes de chocolate transforman frutas, galletas y malvaviscos en deliciosas golosinas de cacao. Pero estas fabricas de sabor también pueden ser útiles para que los cursos teóricos de la universidad sean más interesantes para los estudiantes.



ResearchBlogging.org Townsend, A., & Wilson, H. (2016). The fluid dynamics of the chocolate fountain European Journal of Physics, 37 ( 1) DOI: 10.1088/0143-0807/37/1/015803

136 N fue el último golpe que recibió el luchador perro Aguayo Jr.

Captura de pantalla del análisis del video con Traker.

La lucha libre profesional es una actividad atlética y de entretenimiento de alto riesgo. Su práctica puede finalizar en consecuencias mortales, fue el caso del luchador profesional Pedro Aguayo Ramírez, mejor conocido como el hijo del perro Aguayo, en Tijuana, México el 21-marzo-2015.
El video de YouTube llamado: Muerte del perro Aguayo Jr muestra los últimos movimientos del atleta.

La gente atribuía en redes sociales a que una patada tipo "canguro" del luchador Rey-Misterio-Jr sobre su rival había sido el desencadénate de la lesión y posterior muerte. Sin embargo, todo eso eran opiniones arbitrarias. Pues los últimos movimientos de Aguayo son descordinados, posiblemente porque se lastimo momentos antes. Oficialmente, el parte medico afirma que el luchador sufrió de un traumatismo en el cuello con lesión cervical medular.

Procedimiento de la medición

En lo que a este blog respecta, nos dedicábamos a realizar mediciones biomecánicas con fines exclusivamente académicos. Por la relevancia de los atletas involucrados y la importancia de la lucha-libre en México es oportuno realizar una estimación de la fuerza de estas patadas. Este fue el proceso:

A) Desde Youtube descargamos la videograbación de un aficionado: "la muerte del hijo del perro aguayo".

B) 1) La lucha se grabó desde una posición perpendicular al movimiento, por lo que es adecuado para el análisis con Tracker. Es decir, el video cuenta con poco ángulo, el efecto de perspectiva es pequeño. 2) Carecemos de un testigo métrico, por lo que se utilizó como patrón de escala la estatura de rey misterio (1.70 m) reportada en la Wikipedia. 3) Se requieren puntos de calibración para corregir el efecto de movimiento aleatorio en el video, tal sacudida implica la ausencia de un tripie. 4) Los efectos de zoom están ausentes, pero el uso de puntos de calibración, usando los extremos de los amarres del ring, podrían corregir el efecto.

C) Una vez adecuado el video, procedimos a las mediciones. Marcamos el movimiento de las plantas de los pies de rey misterio. Nos interesa el impacto en los pies contra el HOMBRO izquierdo de Aguayo. Estos son los puntos que adquieren mayor velocidad lineal de las piernas.

D) Como RESULTADOS encontramos que: 1) Pies y hombro están en contacto en 4 cuadros del video; en otras palabras, el tiempo de contacto fue de 0.1 s. 2) De acuerdo con Tracker, la velocidad neta justo, al iniciar el contacto, fue de 1.31 m/s; y al final fue de 0.80 m/s. El cambio de velocidad es 0.51 m/s. 3) De acuerdo con la Wikipedia, Rey-misterio pesa: 79 kg; pero sus piernas y pies deben representar el 24.43% de su peso total, esto de acuerdo con el artículo: "Body Segment Parameters, A Survey of Measurement Techniques" escrito por Drillis, Contini, y Bluestein. Por tanto, la masa en las piernas de rey misterio es aprox. 26.66 kg. Con estos datos podemos obtener la fuerza en el impacto.

E) la fuerza es el cambio de momento en un intervalo de tiempo, y su fórmula (que puedes encontrar en un libro de texto) es:



Es decir, Calculamos 26.66(0.51)/0.1 = 136.0 N.

En un deporte de contacto, tal fuerza es pequeña. En mediciones similares, de golpes de KO en artes marciales mixtas alcanzan hasta 217 N. Mientras que revistas como QUO, afirman que boxeadores profesionales alcanzan los 4345 N, pero al carecer de método, comparaciones y referencias, la información de esta revista es poco fiable.

La medición aquí presentada es un indicador aproximado. Es de un momento particular con información parcial. Pero también creo firmemente que es mejor que estar usando tablas de indicación. Es decir, los médicos forenses suelen decir que este tipo de lesiones se presentan cuando alguien cae de un piso de 12 pisos o cuando chocan dentro de un auto a 60 km/hr. En ambos casos correlacionan la lesión con la velocidad, olvidando la fuerza implicada, olvidando que la información de la tabla proviene de un proceso de inducción falible y con error estadístico. Tal forma de pensar solo aumenta la ignorancia de la gente.

Ya antes hemos realizado en este blog mediciones biomecánicas sobre luchadores, y seguiremos con más deportes; pues aportan a la discusión académica. Más allá del morbo, la medición será siempre será mejor que una opinión subjetiva. ¿O no?... ¿O sí?

Como preguntas pendientes o que puede hacer nuestro amable lector, encontramos:
1) ¿Cuál es la incertidumbre asociada a esta medición?
2) ¿Qué otros métodos permiten estimar la fuerza del impacto?
3) ¿Cuales son las fuentes principales de error en este procedimiento?

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