martes, 16 de septiembre de 2014

Discusión Semana 6.- Óptica anidólica

Brinde tres argumentos para ACREDITAR o DESACREDITAR la historia de Arquímedes incendiando barcos romanos mediante el uso de espejos.

Procure usar órdenes de magnitud así como posibles aplicaciones de la óptica anidólica contemporánea, por ejemplo considere el caso del horno solar de  horno solar de Odeillo.


 













***Esta descusión semanal cierra hasta el VIERNES 19 de septiembre.

29 comentarios:

  1. 1) Resulta un tanto difícil saber si realmente Arquímides logró o no incendiar los barcos romanos ya que se desconoce la magnitud de dichos espejos. por lo que la pregunta no es si el sol podría proporcionar suficiente calor, es si Archimedes podría haber construido un mecanismo con las herramientas que tenía disponibles. en el momento de concentrar suficiente luz solar para fijar la cubierta de un barco de madera en llamas
    2) Puede ser posible que al concentrar en un foco la luz se pueda incendiar madera, o incluso un barco, sin embargo influyen una gran cantidad de factores, como la distancia, el material de los espejos, etc.
    3)Si se tratara de comparar la óptica antigua como es el caso de Arquímides y las aplicaciones de la óptica contemporanea veríamos grandes avances, ya que en la antigüedad es posible que se tuvieran los conocimientos básicos, lo que pone en duda si se conocia o no un metodo sencillo para concentrar la luz en un punto tal que pudiera quemar los barcos a distancia. En la actualidad vemos aplicaciones sorprendentes como es el caso del Horno Solar de Odeillo que se trata de una inmensa estructura de espejos utilizada para concentrar los rayos del sol y producir altísimas temperaturas. 63 espejos planos de 45 metros cuadrados cada uno (helióstatos) y se alinean de forma automática siguiendo al sol, para concentrar la luz sobre un reflector parabólico de 1830 m 2 por lo que seguramente si seria capaz de hacer arder en llamas a un barco a comparación de lo realizado por Arquimides.
    N.S 17

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    1. 1. Aunque es posible teóricamente llevarlo a la práctica, hace más de 2000 años me parece que las limitaciones de la época en cuánto a los espejos que se podían construir lo hace imposible.
      2. Ya que probablemente hayan sido espejos planos tendría apenas una concentración mínima de reflexión hacia el barco, y de cualquier forma aunque fueran espejos de sección parabólica necesitaría un seguimiento solar muy preciso lo que dificultaria aún más al momento de "disparar" hacia el barco.
      3. Por lo anterior para aumentar la probabilidad de quemar el barco enemigo sería necesario que apuntara siempre hacia el mismo punto y, como un compañero mas arriba lo menciono, la humedad de la madera absorvería en parte ésta energía calorífica y posiblemente primero veríamos vapor antes de ver plasma.
      4. Peor aún tenemos que las condiciones climatologicas tienen que ser excelentes en ese momento por lo que concluyo que es falsa ésta historia.
      NS. 10

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    2. Me parece que no era posible que haya sido contruido un espejo con las caracteristicas necesarias para poder incendiar a un barco, ya que la fabricación es algo complicada y además costosa.
      Además hubiera sido necesario que haya tenido un mecanismo lo suficientemente manejable para poder mover el espejo a su antojo y por si fuera poco necesitaría además de varios espejos que hicieran lo mismo y se movieran al mismo tiempo hacia el mismo punto, por lo que sería necesario varios hombres manejando todo el mecanismo y se perdería el punto al que estaban apuntando teniendo en cuenta que la velocidad es variable.

      Pd. Ignoren lo de arriba.
      NS. 10

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  2. Lo único que me hace dudar de si era posible incendiar o no un barco como supeuestamente lo hizo Arquímides es que se desconoce la magnitud de los espejos y la distancia, ya que no queda registro de ello, aunque sabemos que era un espejo ustorio y los materiales con los que probablemente fue elaborado, así como las propiedades del mismo, en algunos experimentos que se han hecho no han logrado incendiar barcos.
    N.S 17

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  3. 1-.Dada la época en que se llevo a cabo dicho, experimento, estaríamos hablando de un solo espejo plano, para incendiar el barco, dado que es un espejo y uno una lente no existiría una concentración de la luz.
    2-.Al reflejar la luz, el calor total en el punto, solo nos daría el doble del calor generado con la luz del sol, pues seria darlo dos vece, el que pega naturalmente y el segundo reflejado.
    3- aun si consideráramos una temperatura de radiación solar extrema, esta no supera los 70 grados, que al doble seria 140°, mientras que la madera arde a 200°, por lo tanto, no podría arder el barco.
    N.S. 21

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    1. En realidad, si uso espejos concavos, por lo que si se concentraria la energia del sol en un area mas pequeña, luego, la cosa es que del sol recivimos cierta energia por unidad de tiempo y area, por lo cual, esa energia al estar aplicandola constantemente a un punto, puede llegar a calentarlo a altisimas temperaturas (la cosa es que la rapidez con la que lo calienta debe superar a la rapidez con la que la cosa calentada regresa al equilibrio termico con el entorno...)

      N.S. 27

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  4. No considero valido tu argumento acerca de la concentración, puesto que no estas aumentando el calor con una lente, si no solo reflejando con un espejo.
    N.S. 21

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  5. 1. Faltan fuentes confiables.
    2. Es más fácil hacer arder algo de otras maneras.
    3. Se necesitan muchas condiciones; que sea un día claro, un espejo cuyo foco se conozca y que los barcos o no se muevan, o se muevan muy lentamente, que no estén tan cerca como para dispararle a quien los incinera, etc.

    No digo que Arquímides no haya incendiado varios objetos o personas así, pero dudo que haya quemado navíos en la defensa de la ciudad utilizando ese método.

    N.S.: 16.

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    1. Si, es verdad, hay métodos mas fáciles y efectivos de quemar cosas en plena guerra.
      N.S 24

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    2. Concuerdo contigo, hay muchos factores que hacen dudar si en verdad logro hacer este hecho; ya que en todo caso si hizo para defender la ciudad creo que hay maneras mas fáciles y rápidas de incendiar algo, porque es evidente que este método es muy tardado

      N.S. 1

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  6. les dejo un blog donde nos muestran , con videos un tanto actuales como se proyectan los acontecimientos de la Defensa de Siracusa

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  7. Por mi parte desacreditaría eata leyenda por las sig. Razones.
    1. Si en la actualidad es dificil hacer espejos parabólicos, lo sería aún mas hace 2200 años, dada la regular calidad de esos espejos no creo que tengan un punto focal pequeño, sino uno muy disperso por lo que no lograría concentar bien los rayos solares y no alcansaría así una temperatura extremadamente alta.
    2. Aún si tuviese un espejo parabólico muy bueno, los barcos de los romanos no se quedarían quietos para recibir los rayos del espejo, si Arquimedes quisiera que el punto focal se mantenga fijo sobre el barco él tendría que retroceder a la misma velocidad que el barco y sujetar el espejo en la misma direrccion, lo cual es difícil porque son muy pesados.
    3.se necesitaría muy buenas condiciones climatológicas para tener el mayor prendimiento, un día despejado, de preferencia caluroso, sin viento, entre otras cosas. Además, los barcos de madera suelen absorber la humedad del agua, y el agua absorme muy bien el calor, por lo que si trataran de incendiar el barco, primero se evaporaría el agua y, despues de que se seque la madera ya se podría incendiar

    N.S 5

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  8. No creo que en su epoca pudieran incendiar los barcos por que los espejos de esa epoca no reflejaban en la totalidad la luz del sol y la concentraban en un punto. Pues no eran totalmente planos y tenian deformidades en la superficie, la historia tambien mensiona charolas de plata pulidas como sustituto de los espejos n.s.12

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  9. En mi opinión la historia no se puede desacreditar por completo. En circunstancias adecuadas podría haber sido posible, aunque en realidad lo considero bastante improbable.
    1) La concentración de rayos solares es capaz de quemar madera como lo muestra el/la compañer@ n.s.9 en sus links. Sin embargo, los espejos parabolicos comunes concentran toda la luz que reflejan en un solo punto. Mas lejos o mas cerca de ese punto los rayos no se concentran, por lo tanto asumiríamos que el barco enemigo permaneció el tiempo necesario en la distancia adecuada ¿cuanto tiempo? depende de la magnitud del espejo y de lo despejado del día)
    2) Si bien espejos parabólicos mas complejos pueden variar su punto de concentración (un espejo hecho de muchos espejos moviles) se necesitaría que el barco enemigo este en un angulo respecto al sol que le permita al espejo redirigir los rayos contra el barco, en realidad no se si espejos parabólicos variables existían en aquella época, pero tampoco me atrevo a afirmar que Arquimides no podría haber construido uno ¿pero habría sido del tamaño suficiente y no haber dejado rastro o vestigio histórico?.
    3) Habría que asumir que el barco enemigo estaba a una distancia a la que no podría atacar a los operadores del espejo (el espejo necesitaría operadores para variar el punto de concentración) y que contaban con alguna manera de saber la distancia del barco respecto al espejo para variar la parábola (es decir, el espejo solo no basta)
    Mi conclusión: es difícil porque intervienen muchas variables, pero no imposible.
    N.S: 24

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  10. 1.-Es posible que utilizando espejos usorios (los que utilizo Arquímedes), puedan hacer incendiar cosas como lo demostro Conde de Buffon.
    2.-Hay que tomar en cuenta varios aspectos, como se pudo concentrar la mayor cantidad de rayos, la distancia que tenia hasta los barcos enemigos. Pero hay hechos que se toman en cuenta, por ejemplo; los barcos no estaban quietas en un lugar fijo. pero si pudo concentrar y tener una buena optimización de los rayos entonces no necesitaría mucho tiempo para prenderles fuego. Después la distancia de los espejos a las naves debería de ser casi la exacta, pero es un problema que se puede arreglar si se pueden mover los espejo.
    3.-Los espejos de Odelio son un ejemplo de que se pueden reflejar los rayos solares en un punto, claro en estos la distancia y el angulo no son para incendiar las cosas, si no que solo calientan algo sin que se incendie.
    En mi opinión Arquímedes pudo lograr incendiar algunas naves enemigas, pero no creo que sea la única forma en las que se defendió, ya que era un buen inventor de armas.
    N.S.7

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  11. Hola a todos.

    En lo personal me parece que es falso.
    Independientemente de que hay pruebas de ello, podemos verlo de la siguiente manera: Pensemos que el sol abarca uniformemente todo el barco, esto es que toda parte del barco recibe la misma cantidad de energía radiante y como sabemos el barco por el simple hecho de estar bajo el sol no se incendia. Ahora pensemos, ¿qué produce el hecho de Arquímedes refleje rayos del sol con un espejo al barco? La respuesta a esto es que simplemente habrá regiones donde la energía irradiada por el sol es doble (aproximadamente), que son las mismas regiones donde son reflejados los rayos del sol sobre el barco. Esto nos hace pensar que con esa cantidad de energía no es posible aumentar la temperatura de la región donde son reflejados los rayos como para prenderle fuego.

    Este es mi argumento. Las opiniones son recibidas.

    Saludos.

    N.S. 4

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  12. ¡Hola!,¿qué tal?

    Al igual que el número 21 concuerdo que no se trata de concentrar la energía irradiada por el sol en un solo punto, estamos hablando de espejos, y por ese importante hecho no concuerdo contigo amig@, si usáramos una lente, por ejemplo la de una lupa, entonces es factible que se le pueda encender fuego.

    Saludos.

    NS 4

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  13. pienso que es posible incendiar un barco, bajo ciertas condiciones, como un día despejado, una distancia no tan grande entre el barco y el/los espejos,etc, realmente seria muy difícil que todas las condiciones apropiadas sucedieran al mismo tiempo, sin embargo no es imposible
    1.la temperatura que alcanzan los rayos solares concentrados es demasiada, llegando a 3000° en el caso del horno de Odelio, cuando la madera necesita alrededor de 300° para arder, un espejo ustorio de 22 cm de altura es capaz de quemar madera a 68 metros.
    2. es posible reproducir el experimento y se obtienen resultados exitosos (a veces)
    3. Arquímedes no lo hizo solo, estaba dirigiendo el ataque y probablemente con ayuda de muchas personas, enfocar los rayos no era un tarea muy complicada ni muy tardada.
    NS 22

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  14. De igual forma que el compañer@ 21 pienso yo, ya que se esta reflejando los rayos del sol no los estas induciendo a esa magnitud que tu mencionas además de que pienso yo que faltan datos del espejo para saber si en verdad era el indicado para lograr eso
    Aunque esa es mi opinión. :)
    N.S.1

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  15. 1. El barco no esta seco y no esta estatico, esta en movimiento y demasiado humedo y mojado para que se queme con calor.
    2. no creo que ni aun siendo muchisimos espejos estuvieran coordinados para concentrarse en cada barco sin que quedaran expuestos a sus ataques.
    3 las distancias entre los espejos y el barco no es constante, el barco se mueve, se moja, enfria su temperatura, se aleja y se acerca y no creo que sea solo un barco.
    concluyo que fue falso
    NS 11

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  16. yo creo que seri mas facil si se pudiera concentrar todos los rayos del sol, y si el barco no se moviera y tambien que estuviese seco y tambien no tuviera tripulacion.
    NS 11

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  17. A mi esta historia de Arquimides me parece un poco imposible, no hay duda de que, con los ejemplos dados en clase, es posible incendiar lo que sea, pero cuando hablamos de incendiar o elevar la temperatura de cosas con espejos no referíamos a un cuerpo que estaba prácticamente estático, digamos despreciando el movimiento del sol ya que en estos ejemplos los espejos se movían conforme avanzaba el dia, bueno el punto es que si asi hubiera sido Arquimides hubiera tenido dos problemas. El primero cambiar en angulo del espejo conforme avanzaba el dia y la flota enemiga y el segundo que los barcos nos estaban estáticos,, no digo que no se pueda hacer, pero esas son las dos variables que Arquimides no manejaba a su voluntad, ademas de que es muy difícil reflejar un rayo cuando el espejo es totalmente plano, va a llegar un punto en el que el sol quede en una posició en la que sea imposible reflejarlo en la dirección requerida (igual dependiendo de en que cosa fue y la hora exacta del ataque, pero eso es casi irrelevante ya que el punto econtrar las razones por las cuales Arquimides pudo o no incendiar esos barcos)
    N.S. 6

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  18. 1. Aunque es posible teóricamente llevarlo a la práctica, hace más de 2000 años me parece que las limitaciones de la época en cuánto a los espejos que se podían construir lo hace imposible.
    2. Ya que probablemente hayan sido espejos planos tendría apenas una concentración mínima de reflexión hacia el barco, y de cualquier forma aunque fueran espejos de sección parabólica necesitaría un seguimiento solar muy preciso lo que dificultaria aún más al momento de "disparar" hacia el barco.
    3. Por lo anterior para aumentar la probabilidad de quemar el barco enemigo sería necesario que apuntara siempre hacia el mismo punto y, como un compañero mas arriba lo menciono, la humedad de la madera absorvería en parte ésta energía calorífica y posiblemente primero veríamos vapor antes de ver plasma.
    4. Peor aún tenemos que las condiciones climatologicas tienen que ser excelentes en ese momento por lo que concluyo que es falsa ésta historia.
    NS. 10

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  19. 1.El espejo ustorio es capaz de aumentar la temperatura en sus focos a tal grado de fundir e hierro, estos fueron los espejos que utilizo Arquímedes por lo que yo creo si es posible.

    2. los espejos, como vimos en clase son muy facil de fabricar por lo que yo creo Arquímedes tuvo centenares de espejos ustorios a su disposición para quemar tal ves no a toda la flota pero si una gran cantidad como para salvar su ciudad.

    3. Ademas Arquímedes se coloco en puntos altos que tenian gran visibilidad, los barcos en ese tiempo no podían viajar a grande s velocidades por lo que Arquímedes tuvo tiempo de quemar diversos barcos antes de que llegaran a su ciudad.

    N.S.13

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    1. Yo también creo que al colocarse en un punto lo suficientemente elevado y estable podría tener los rayos suficientes para quemarlos y como hasta nuestros días parece muy loco, dudo que los romanos al ver la luz sobre sus barcos hayan temido y aún si fue así, sus barcos no podrían alejarse lo suficientemente rápido para evitar que se incendiaran.
      N.S.15

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  20. Pienso que es posible como bien se ha visto con aplicacines similares a la original de quemar barcos de Arquímides:
    1) La temperatura alcanzada por una cantidad suficiente de espejos que reflejen de madera constante la luz solar basta para quemar madera considerando que así eran lo barcos de la época.
    2)Los barcos romanos se podían mantener fijos durante el tiempo suficiente para que la luz reflejada aumentara su temperatura lo suficiente para incendiarlo. De cualquier modo, se podía hacer que estosse matuvieran casi fijos para lograr incendiarlos con la distracción de otros barcos.
    3) Los materiales de la época so adecuados apra lograrlo. La madera de los barcos es altamente indflamable y en esa época ya se podía hacer espejos con las condiciones necesarias para lograr lo que Arquímides buscaba.
    N.S. 15.

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    1. También, el mar Mediterráneo cuenta con las condiciones ambientales adecuadas para lograrlo pues su clima es caluroso la mayor parte del año.
      N.S.15.

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  21. Primero, teniendo en cuenta que para la combustion de madera de pino, la energia de activacion E_a para la combustion es de aprox 17.6 KJoules/mol (usare este valor para mi aproximacion), y considerando una sola capa de madera de digamos .01m de ancho y un area a igual a la que es concentrada la luz solar por un espejo concavo, siendo d (digamos unos 880 kg/m^3) la densidad de la madera y m el peso molecular de ella (aprox 40% carbono y 55% oxigeno) sera entonces (.4/C + .55/O)^-1 donde C y O son los pesos atomicos del carbono y el oxigeno, m aproximadamente 1.5*10^-2 kg/mol.
    Por otro lado, la constante solar S es aprox 1400 watts/m^2, asumiendo un espejo concavo de 2 metro de diametro y circular, entonces el area de recoleccion A seria aprox pi m^2, y la energia que llegaria al area a (circular de digamos .5m de radio) sobre el barco estaria dada por:
    S*A*t donde t es el tiempo que el barco ha estado bajo ese rayo de luz. Si queremos llegar a la energia de activacion E_a, entonces S*A*t=(E_a)*(.01)*a*d/m, por lo tanto, el tiempo de que tiene que estar el barco bajo ese rayo sera:

    t=((E_a)*(.01)*a*d)/(m*S*a),

    lo cual al sustituir con los valores antes mencionados resulta ser:

    t=18438 segundos, es decir, aprox 5 horas. Ahora, si por la construccion de nuestro lente el area a se redujera a un circulo con radio igual a 10 cm, entonces el tiempo seria de aproximadamente 12 minutos, lo cual es bastante rapido. Por lo anterior, dejo a criterio del lector el juicio de si fue o no cierto, antes habiendo yo dicho por que podria haberlo sido, y por que podria no haberlo sido (todo se remite a los "tiempos de coccion")

    N.S. 27

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