¿Cómo funcionan los semáforos?

​​​El rojo significa pare, el amarillo precaución y el verde avance. Gracias a los semáforos no hay muchos accidentes en las calles, pero ¿cómo funcionan estos dispositivos​ para emitir aquellas luces de colores que nos indican qué hacer en un cruce o una vía muy transitada?​​


Pregunta: Valentina Duque, 12 años.

Responde: Carolina E​scobar, estudiante de comunicación social.​

Asesor: John Jairo Agudelo Ospina, especialista en vías y transportes.

Los semáforos son importantes en las ciudades porque permiten regular el flujo de vehículos y peatones en las vías, facilitando el orden y la seguridad de los habitantes.

Estos aparatos emiten señales usando luces de tres colores: el verde indica que se puede avanzar, el amarillo es una alerta para reducir la velocidad antes de pasar al rojo, color que indica que debemos detenernos.

Su invención surgió de la necesidad de crear un sistema que permitiera, tanto a carros como a peatones, transitar por las calles de una manera segura. El primer semáforo se usó en Londres en 1898 y, 16 años más tarde, se instaló en Estados Unidos un semáforo más moderno, parecido al que conocemos hoy en día.

Luego de esto vino el semáforo peatonal, que indica con una figura humana cuando es tiempo de pasar la calle o de esperar.

Los semáforos de una ciudad se manejan desde una central donde hay un computador con un programa especial que los hace funcionar. Allí hay personas que están monitoreando constantemente, por medio de cámaras, la efectividad de los semáforos en las vías.

Este funcionamiento depende del tipo de semáforos. Los más antiguos se programan para que cada color tenga un tiempo constante durante todo el día, sin importar la cantidad de carros que transitan a determinada hora.

Los más modernos, llamados semáforos inteligentes, determinan la  duración de cada luz de acuerdo al flujo vehicular. Este puede ser detectado gracias a unos sensores ubicados en el pavimento por donde transitan los carros. Así, en una calle por la que circulan muchos vehículos a cierta hora del día, el semáforo va a darle un tiempo más largo a la luz verde para que no se acumule el tráfico.

En general, la programación de los semáforos es sencilla. En el caso de los más antiguos, se le asigna al programa unos tiempos fijos para cada luz y en el caso de los semáforos modernos, se diseña un programa que obedece a los sensores de flujo vehicular los cuales deciden cuánto tiempo durará cada luz.

La ubicación y programación de los semáforos se realiza teniendo en cuenta la importancia de las vías y los volúmenes de vehículos que se mueven por ellas. De acuerdo a esto, los tiempos de los semáforos de una intersección, es decir, donde se cruzan dos vías, pueden ir cambiando.

Actualmente, los semáforos son una solución de movilidad ante el creciente flujo vehicular. Los expertos analizan constantemente las vías, las intersecciones y el número de carros que transitan por allí, con el fin de  determinar la duración de cada luz, para permitir que tanto vehículos como peatones se puedan desplazar de una forma segura y fácil.

Sin embargo, en nuestra ciudad, la demanda de vehículos es mayor que la capacidad de las vías, lo que hace inevitables las congestiones.

¿Cómo se sostienen los satélites?

¿Alguna vez te has preguntado cómo es posible que los satélites no se caigan del espacio a la tierra? En la Universidad de los niños EAFIT nos preguntamos esto y aquí está la respuesta.

Responde: José Ignacio Marulanda, doctor en Ingeniería Eléctrica.

Muchas de las cosas que usamos en nuestra cotidianidad necesitan satélites que sirven como puente para captar señales y registrar información desde el espacio, en una constante comunicación con la Tierra. Sin estas señales no podríamos seguir investigando el Universo, o dejarían de funcionar muchos medios de comunicación de la Tierra como los celulares o la televisión satelital.

Datos para curiosear...

 

BBC Mundo 2011

En definitiva, hablar de satélites es hablar de la modernidad de nuestras comunicaciones, investigaciones e incluso seguridad. Sin embargo, aunque hacen parte de nuestro día a día, poco se sabe de su funcionamiento. Por ejemplo, ¿alguna vez se han preguntado cómo es posible que estos aparatos se sostengan en el espacio? Decir que un satélite está en órbita implica que permanece en un constante equilibrio para que no caiga a la Tierra o inicie un viaje por el espacio.

En otras palabras es el recorrido que realiza alrededor de la Tierra. Es como flotar alrededor del Planeta. Pero antes de entrar en este tema, primero necesitamos saber cómo son enviados al espacio. La respuesta está en los cohetes. Lo primero que necesita un satélite y su cohete para salir de la Tierra es velocidad, y claro, muchísimos cálculos matemáticos.

 

Una vez la nave sale de la atmósfera, se ubica en cierta posición y comienza a orbitar la tierra. Este momento es crucial porque determinará qué tan posible es que el satélite quede en la posición deseada, y eso depende de su velocidad en el espacio, la gravedad y la inercia. La gravedad es la fuerza de atracción que ejerce toda masa sobre otra, y entre más masa tiene, mayor será.

Por eso los satélites son continuamente atraídos hacía la tierra. Por otro lado, la inercia es la fuerza que los mantiene en un movimiento recto, empujándolos hacia el espacio. Pero, ¿cómo funciona la gravedad y la inercia juntas para evitar que los satélites caigan a la tierra? Es gracias a la gravedad que el satélite se mantiene en órbita, debido a que el movimiento recto generado por la inercia lo sacaría de curso. La gravedad lo frena y acomoda con respecto a la curvatura de la tierra.

 

Por otro lado, para que el equilibrio entre gravedad e inercia se mantenga, ahora sí, entran a jugar un papel muy importante el cohete y el impulso con el que este lanza el satélite al espacio, ya que este debe moverse con cierta fuerza para que el equilibrio entre la gravedad y la inercia se mantenga. La velocidad con la que es impulsado el satélite debe ser muy precisa.

Si el satélite se mueve muy rápido, este se saldrá de la órbita hacia las profundidades del espacio. En cambio, si se mueve muy lento, la gravedad lo traerá directo hacia a la Tierra. ¿Te imaginas que cayera en tu vecindario? Para concluir, es importante saber que la clave para que un satélite permanezca en su órbita es la interacción perfecta entre: inercia, gravedad y velocidad. Estos son los factores que generan el equilibrio y la fuerza que mantendrán el satélite en curso.

¡Ahora a jugar! Simula qué pasaría si cambias las condiciones de masa, velocidad y movimiento entre la Tierra y un satélite artificial.

 

¿Cómo inventamos a partir de la naturaleza?

¿Qué relación hay entre un tiburón y un traje de baño? o ¿en qué se parece el pico de un Martín pescador a la punta del tren más veloz del mundo? En la Universidad de los niños EAFIT nos preguntamos esto para entender cómo podemos inventar objetos a partir de la naturaleza.​​

Responden: Alexander Ossa, doctor ​​Cambridge University Engineering department y Susana Estrada​​, ​magíster en Ingeniería.

¿Cómo inventaron el celular?

Pregunta: Érica María Sánchez, 14 años.

Responden: Camilo Vieira y Juan Diego Restrepo, Ingenieros de Sistemas.

Voz: Juan Felipe Araque, asistente de comunicaciones Universidad de los niños​.

¿Cómo nacen los objetos?

Con la ayuda del investigador Juan Diego Ramos, magíster en Ciencias de la Administración, en la Universidad de los niños EAFIT descubrimos cómo nacen los objetos y esta es la respuesta.​


Responde: Juan Diego Ramos, magíster en Ciencias de la Administración, Universidad EAFIT​.

Estamos rodeados de cosas, algunas necesarias, otras quizá no tanto. Para comer utilizamos cubiertos, para estudiar libros o computadores, y para divertirnos, balones, disfraces o el equipo de sonido para que suene algo música. Pero, aunque tenemos y usamos tantas cosas, pocas veces pensamos de dónde vienen o cómo se inventaron. Desde el lápiz hasta tu cepillo de dientes tuvieron un origen, un nacimiento. 
A todos estos objetos que utilizamos como herramientas, como medios para hacer algo, les llamamos tecnología. ¡Sí! Tecnología no son solo los celulares inteligentes y los robots, también son las gafas que usa mamá para ver televisión o las tijeras para cortar el pelo.

La tecnología es el conjunto de conocimientos científicos ordenados que se utilizan para resolver un problema o para facilitar la adaptación del hombre a un entorno. Es a través de la tecnología que el hombre crea e innova muchas soluciones para su vida diaria. Por eso, y porque es muy importante para nuestras vidas, muchos académicos se han dedicado a estudiarlas.

Por ejemplo, algunos historiadores se ocupan de estudiar la tecnología y su papel en el desarrollo de las civilizaciones. Lo mismo ocurre con los ingenieros, o incluso, ciertos sociólogos que se preocupan por evaluar el impacto que tiene en cierta comunidad. Una, de tantas posibles perspectivas, es la arqueología industrial, una disciplina encargada de estudiar los desarrollos tecnológicos de artefactos creados desde la Revolución Industrial hasta hoy.

La arqueología industrial se encarga de responder preguntas como ¿cuál fue el primer objeto que creó el hombre? o ¿cómo fue el proceso de creación de las máquinas de afeitar? Incluso se podría remontar mucho antes, a los tiempos en los que el hombre dominó algunas de las primeras tecnologías que se le atribuyen a nuestra especie: el dominio del fuego y la producción de cuchillos y puntas afiladas.

Una de las cuestiones centrales de la arqueología industrial es el detonante del desarrollo, responder a la pregunta ¿qué motivó a estos hombres y mujeres a crear este objeto? En principio, el surgimiento de la tecnología se explica por la necesidad de sobrevivir, de alimentarse en condiciones precarias, defenderse de los peligros o protegerse de los cambios climáticos. Pero las cosas no terminan ahí.

Con cada nuevo desarrollo, se abren nuevas posibilidades para que estos inventos evolucionen y continúe el proceso creativo. Por eso, algunos arqueólogos industriales afirman que los objetos tienen el ADN de sus ancestros. ¡Como una familia pero de artefactos!


Los arqueólogos industriales son entonces una especie de detectives que le siguen la pista a los objetos. Para realizar sus investigaciones se valen de recursos como entrevistas; visitas a fábricas, museos y colecciones; revisiones de memorias, catálogos, correspondencia y archivos corporativos; o incluso el estudio de viejas fotografías

Con el tiempo, ellos se han dado cuenta que los objetos pueden nacer de muchas formas distintas e impulsados por infinidad de motivaciones. Sin embargo, existen algunas constantes que casi siempre están detrás de la aparición de una nueva creación, dos puntos de partida que comparten algunos inventos:


La inercia de una invención, es decir, el impulso que se da con la aparición de un objeto, que comienza a ser mejorado, transformado y rediseñado para dar inicio a nuevos dispositivos

¿Cómo se forman las estrellas?

​​​​​​​​​¿Cómo se forman las estrellas? ¿De qué están hechas? ¿Cómo y por qué mueren? Al parecer ellas reciben gran cantidad de las inquietudes que nos llegan a la red de las preguntas y despiertan la curiosidad de muchos niños y niñas.

Preguntan: Juan Camilo Rodríguez - Andrea Correa Villada​​ - Sofía Correa - Valentina Pabón​ - Jhon Estrada - ​​​​Sara Hernández - ​​Andrés Arroyave - Verónica Giraldo ​- Elías Toro Gaviria.

Responde: Juan Felipe Henao - Integrante del Grupo de Astronomía de la Universidad EAFIT Quasar.

En esta serie de videos damos respuesta al proceso de formación, funcionamiento y muerte de las estrellas, un proceso en el que surgieron aún más dudas. ¿Cuál fue la primera estrella? ¿Qué pasará cuando se termine el combustible de las estrellas? ¿Cómo nació el Universo? Te invitamos a navegar por el siguiente video y a que disfrutes de la magia del espacio.

 

¿Cómo se creó la primera computadora?

Pregunta: Daniela Tabares, 14 años

Responde: Jesús David Montoya Londoño, estudiante de Ingeniería de Sistemas

Cuando aún no se habían inventado los sistemas numéricos escritos, los humanos contaban las cosas con lo único que tenían al alcance: los dedos de sus manos. Y para números mayores, utilizaban ramas, piedras o semillas para indicar la cantidad. Antes de que nacieran los sistemas de numeración se utilizaban dispositivos para contar, como el ábaco, y artefactos que servían para contar grandes cantidades de cosas y que en esencia fueron los ancestros de los computadores modernos.

En el momento en el que las Matemáticas se volvieron mucho más complejas, surgió la necesidad de crear dispositivos que hicieran esos cálculos automáticamente, de una manera más rápida y eficiente.

Las computadoras modernas no entienden el lenguaje humano, aunque parezca que lo hacen, solo entienden un sistema numérico llamado sistema binario, compuesto por ceros y unos (0 y 1). Su nombre proviene, precisamente, del latín computare, que significa ‘calcular’. Además, pueden, a través de esos cálculos precisos, hacer múltiples tareas, como mostrar una imagen, reproducir la voz de una persona, reproducir videos, crear documentos como el que estoy escribiendo ahora y muchas otras cosas más.

La ENIAC se ha considerado, históricamente, como la primera computadora de propósito general, aunque el título le pertenece en realidad a la computadora alemana Z1. Además guarda una estrecha relación con la computadora COLOSSUS, que se usó para descifrar mensajes en código de los alemanes, generados por la máquina ENIGMA durante la Segunda Guerra Mundial.

El proyecto ENIAC (Computador e Integrador Numérico Electrónico), originalmente conocido como “Proyecto PX”, se diseñó  y construyó entre 1943 y 1945 en la escuela Moore, de la Universidad de Pensilvania. En él trabajaron John Mauchly y John Presper Eckert, junto a un equipo de ingenieros que incluía a Robert F. Shaw, Chuan Chu, Thomas Kite Sharpless, Arthur Burks, Harry Huskey, Iredell Eachus Jr. y Jack Davis.

Esta computadora estaba compuesta por una gran cantidad de elementos, entre los cuales se destacan los tubos de vacío (aproximadamente 17.500), inventados por el físico Inglés John Ambrose Fleming en 1904.

Estos tubos de vacío eran ineficientes debido a que duraban muy poco tiempo en funcionamiento y se debían reemplazar en períodos de tiempo muy cortos. La mayor parte de los fallos  se producían al encender o apagar la máquina. Debido a esto se decidió no apagar nunca el ENIAC, lo cual redujo el fallo a un tubo de vacío cada dos días. El período más largo de operación del ENIAC sin un fallo fue de casi cinco días.

Los tubos de vacío fueron reemplazados más adelante por transistores, menos costosos, de duración más larga y mucho más pequeños que los tubos de vacío, y que son usados en la construcción de las computadoras modernas integrados a la Unidad Central de Procesamiento (CPU), núcleo principal de las mismas.

La ENIAC ocupaba un cuarto de aproximadamente 167 m2, pesaba 30 toneladas, era capaz de e​jecutar en un segundo aproximadamente 5.000 sumas, 357 multiplicaciones o 38 divisiones. Por su tamaño y complejidad se requería de todo un equipo de personas para manipularla. Reprogramarla podía tomar semanas.​​​

Imagen 1: Computadora ENIAC. ( http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html   )
Imagen 2: Evolución del procesador. ( http://www.zttsoft.com/c19/ss1/ss1_dsr_presentacion.htm ​)​​

¿Cómo se creó el Sol?

Pregunta: Juliana Lopera, 8 años.

Responde: Sebastián Peláez, ingeniero de diseño de producto​.

Esto es el SOL

Por: Pixabay, disponible aquí.

 

El Sol es una estrella que se encuentra ubicada en el centro del sistema solar y conforma la mayor fuente de radiación electromagnética de dicho sistema.

 

Está constituida en sus tres cuartas partes de hidrógeno y helio, que son los elementos más abundantes de su masa; y de oxígeno, carbón, neón y hierro; que tienen menos protagonismo pues sus cantidades son más reducidas.

Por: R.J. Hall, disponible aquí.

 

A partir de un colapso gravitacional, toda la materia que se encontraba alrededor en una nube molecular se acumuló en todo el centro de la masa del Sol y empezó a volverse más densa y más caliente, lo que le dio lugar al inicio de una fusión nuclear.

Por: Wikimedia Commons, disponible aquí.

 

El día que en el núcleo de esta estrella se detenga la fusión de hidrógeno, ésta sufrirá rigurosos cambios y se podría convertir en una gigante roja.

 

Por: Wikimedia Commons, disponible aquí.

Si esto sucede, se cree que el Sol se convertiría en lo suficientemente grande para devorarse por completo las órbitas de Venus, Mercurio y posiblemente de la Tierra. ¡Descubramos en este video cómo nace nuestra estrella más importante!

 

¿Cómo produce calor el Sol?

Álvaro Andrés Velásquez Torres, físico de la Universidad de Antioquia, nos explica cómo produce el ​​S​​ol su calor y energía para iluminar ​nuestra galaxia.​​

El Sol desde la Tierra. ​Imagen: NASA.

Pregunta: Camilo Andrés Olmos, 15 años.

Responde: Álvaro Andrés Velásquez Torres, físico de la Universidad de Antioquia; redacta: David Vásquez M y Melissa Cárdenas, profesional y prácticante de comunicaciones de la Universidad de los niños EAFIT, respectivamente.

El Sol es una estrella, como cualquiera de las que vemos en el cielo de una noche despejada, pero lo vemos más grande que otras porque está más cerca de nosotros. Todos los planetas del sistema solar, como el nuestro, giran alrededor de él. La Tierra se encuentra ni muy lejos, ni muy cerca de él, justo en la zona con suficiente luz y calor para que haya vida en ella. Pero ¿cómo se producen la luz y el calor?​

 

De Kelvinsong - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, Enlace.

 

El Sol tiene tres partes: la más interna es el núcleo, cubierto por la zona radiativa y, la más externa, la zona de convección. Ahora imagina poner el peso de diez millones de piscinas​​ olímpicas encima de cuatro baldosas. Pues bien, ¡así de fuerte es la presión que produce la gravedad del Sol en su núcleo!. Esta presión extrema hace que el núcleo también esté a una temperatura tan alta que es difícil de imaginar: 150 mil veces más caliente que el a​​gua cuando hierve​​.

 

Formación de un átomo de helio a partir del choque entre dos átomos de hidrógeno.

Ahora, el Sol está compuesto por hidrógeno gaseoso. Cuando dos átomos de este gas choc​an entre sí a estas presiones y temperaturas tan altas, se fusionan formando otro elemento químico: el helio. Esta reacción de fusión libera grandes cantidades de energía en forma de luz y más calor. Por eso, la parte exterior del Sol, la zona convectiva, se mantiene a unos 6000° C, es decir, 600 veces la temperatura del agua cuando hierve.

Así, la luz y el calor liberados son tan fuertes que alcanzan a llegar a la Tierra. Pero el Sol emite ondas de luz que pueden ser de varios tipos y algunos son perjudiciales. Hay ondas de luz que podemos ver como los colores, otras que podemos sentir como calor (luz infrarroja) o convertir en sonidios (ondas de radio) y otras que, por transportar tanta energía, pueden ser dañinas para nuestra salud (rayos X y rayos gama).

En resumen, la fusión de átomos de hidrógeno en el Sol libera mucha energía en forma de calor y ondas de luz; algunas de estas ondas deben ser filtradas para que haya vida en la Tierra.

 

¿Qué pasa mientras dormimos?

Pregunta: Juan Andrés Flórez Bermúdez, 11 años.                                                                              

Responde: Juan Gonzalo Gómez Lopera, médico neurólogo.​

Mientras dormimos, nuestro cuerpo se comporta de manera diferente a cuando estamos despiertos: tenemos una postura reclinada, los ojos cerrados, hay una disminución de los movimientos y una respuesta menor a estímulos extremos.

Para estudiar el cuerpo cuando dormimos, los expertos realizan un examen llamado polisomnografía, que registra los cambios en el comportamiento de los ojos, el cerebro, el corazón, los pulmones y los músculos durante las cinco fases del sueño que experimentamos y que se repiten cuando estamos dormidos.

Con la fase uno y dos, inicia el ciclo del sueño; en esta perdemos la conciencia y el control del cuerpo. Los músculos comienzan a relajarse y la frecuencia respiratoria y cardiaca son más lentas; así como la actividad cerebral. Los ojos se mueven lentamente y el estado de alerta del organismo disminuye, aunque es posible despertarse ante estímulos fuertes.

En las fases tres y cuatro, el cuerpo entra en un sueño profundo. La frecuencia respiratoria y cardiaca son regulares y muy lentas, la actividad del cerebro también lo es. Los ojos se mueven y los músculos están muy relajados.

La quinta fase es conocida como REM que, por sus siglas en inglés, significa Movimientos Oculares Rápidos, porque los ojos se mueven en todas las direcciones. El cerebro está en su máxima actividad, incluso más que cuando estamos despiertos. Los latinos del corazón y la frecuencia respiratoria son rápidos e irregulares. Por el contrario, los músculos se encuentran tan relajados que no pueden moverse; el cuerpo está paralizado.

Estas cinco fases conforman un ciclo de sueño; para que una persona duerma bien, se deben repetir de 3 a 7 veces por noche. Además, es necesario que se cumplan los ciclos completos para reparar el cuerpo; si se interrumpen, nos despertaremos cansados.

La cantidad de sueño necesaria para descansar depende de cada persona. En los adultos, el promedio es de 7 a 8 horas y 10 en los niños. Factores genéticos, ambientales y las actividades realizadas durante el día también determinan las horas que debemos dormir.

La edad es el principal factor que afecta la duración de los ciclos. Por ejemplo, los bebés duermen el doble de tiempo de un adulto. En la vejez, disminuye el sueño profundo y se despierta con mayor frecuencia y por más tiempo durante la noche.

Dormir es importante para el cuerpo porque le posibilita descansar y reemplazar lo consumido durante el día, como los nutrientes de las células y los neurotransmisores gastados.

Si nuestro cuerpo no ha descansado lo suficiente durante algunos días, podemos recuperar ese sueño durmiendo por un tiempo más prolongado. Esto es posible gracias al mecanismo homeostático, un proceso de autorregulación del organismo.
Cuando dormimos, nuestra temperatura baja, lo que permite que el cuerpo se refrigere y el corazón descanse. Además, ocurre la reparación de los músculos y la limpieza del cerebro.

Además, al dormir, el cerebro guarda lo aprendido durante el día y se consolida la memoria; esto ocurre en la fase REM.​

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