Els materials polimèrics

Des de sempre, s'han emprat els polímers naturals, com el cotó o la fusta. En el segle XIX es van començar a fer servir els p. derivats del naturals, com ara el cel·luloide (nitrat de cel·lulosa) per a la fotografia i la cinematografia. El 1909, Leo Baekeland va desenvolupar la baquelita; material que en no dependre de manera directa de les substàncies naturals (es forma per reacció del fenol i el formaldehid) es pot considerar un polímer sintètic. Els plàstics actuals són força inerts químicament i presenten una notable resistència mecànica. Les grans molècules dels plàstics (macromolècules) s'ordenen difícilment i és per això que solen donar materials amorfes, gens o poc ordenades (amb un grau petit d'ordre cristal·lí). Plàstics: Per fabricar els plàstics (polímers sintètics) es barregen polímers amb additius adequats (plastificants, colorants, antioxidants, etc.) El fabricant de polímers ofereix el seu producte en forma granulada, matèria que les industries processadores, tracten de diverses maneres per tal de donar-li la forma adequada. Termoplàstics. Es poden ablanir i fondre per escalfament. Donen el nom genèric de plàstics als polímers sintètics. Entre altres, solen ser poliolefines i poliamides. Termostables. Són més durs i resistents al calor que els termoplàstics. Si s'eleva la temperatura, no es fonen, sinó que es degrada el material. A més a més de les resines fenol-formaldehid, cal esmentar les resines epoxídiques (emprades en adhesius i pintures) i la família de les melamines (emprades com a fòrmica, en la fabricació de mobles) Elastòmers o gomes. Cal esmentar els derivats del cautxú natural i d'altres de sintètics, com ara els derivats de polibutandiè (neumàtics i soles de sabata), policloroprè (mànegues i cables), neoprè i alguns poliuretans (teixits de licra). Composites: S'obtenen a partir de dos o més materials que, quan s'uneixen, constitueixen un material amb propietats millorades. Així, per exemple, la barreja de palla, argila i grava dóna un material de bones prestacions emprat des de ben antic. També és un bon exemple el formigó (barreja de ciment, sorra i grava). Més modernament, cal remarcar materials que es caracteritzen per l'elevada resistència mecànica i la baixa densitat, és a dir, la seva resistència específica és superior a la dels metalls: fibra de vidre barrejada amb resina de polièster (matriu polimèrica) fibra de carboni en matriu polimèrica (com ara la resina epoxi)

Les coles i els adhesius moderns

Antigament es feien servir substàncies naturals, com ara la cola de fuster (que cali preparar al bany maria) i, més endavant, diverses coles que eren una mica més fiables que la primera, com ara les coles a la caseïna (fosfoproteïna, present per exemple en el formatge de llet de vaca) o d'altres a base de urea i formol. Cap de les antigues coles, però, tenia la fiabilitat dels adhessius moderns. Les modernes coles o adhesius poden classificar-se en dos grups: les d'un sol component, i els de dos components els quals s'han de barrejar per que actuïn. Els adhesius actuen en produir-se una variació en els paràmetres ambientals: la temperatura o la humitat, per exemple. Els adhesius d'un sol component actuen per evaporació del dissolvent: en evaporar-se el dissolvent es produeix un refredament; és així, per exemple, com actuen els cianocril·lats (de gran rapidesa). Els dissolvent en alguns adhesius monocomponents pot ser l'aigua o bé un altre tipus de dissolvent més volàtil (actuen més ràpidament); naturalment, amb aigua com a dissolvent, la cola tardarà més a assecar-se. Els cianocril·lats polimeritzen (la reacció és exotèrmica) degut a la pròpia humitat de l'ambient, a diferència, dels adhesius anaerobis que polimeritzen per la presència del metall, que actua com a catalitzador, és per això que els adhesius anaerobis són adequats per empegar peces de metall. Els adhesius de dos components actuen per reacció química entre tots dos components (no actuen per evaporació d'un dissolvent com els monocomponents) quan s'hi afegeix una petita quantitat de polimeritzador (també anomenat popularment enduridor): un molt petita quantitat de polimeritzador és suficient per iniciar la reacció. La temperatura és un paràmetre molt important: cada fabricant especifica el rang de temperatures en què es produeix la reacció de manera adequada. Per sota, d'una determinada temperatura s'atura el procés de polimerització, la qual cosa permet guardar en una nevera una quantitat de barreja que hagi sobrat en una feina. Per contra, dit sigui de passada, a alta temperatura entre 50º i 70º, el procés de polimerització es fa més ràpid i en pocs minuts s'enllesteix. En aquest sentit, és possible, en part, liquar un pegament ja sec elevant la temperatura convenientment, però és aquesta una feina delicada. Vegem, tot seguit, alguns dels adhesius que es fan servir normalment: Cola blanca [acetat de polivinil (PVA)]: emprada per als treballs de fusteria. Cal distingir entre la cola blanca ràpida (s'asseca en minuts perquè està feta de poliuretà i dissolvents volàtils) i la normal (s'asseca més lentament que la primera perquè està feta de polivinil i es fa servir aigua com a dissolvent. Totes dues es poden dissoldre en aigua, però cal tenir en compte que la ràpida modifica les seves propietats físiques si es dissol després d'haver-se assecat. S'aplica en cordó o a pinzell. També es pot fer servir la cola blanca per protegir la fusta dels fongs. Pegament cel·lulòsic. En modelisme es fa servir poc si es compara amb l'elevat ús de la cola blanca; si de cas, més que com a pegament, es fa servir com a vernís, diluït convenientment. S'aplica en cordó o amb un pinzell. Pegament de contacte. No es poden rectificar les posicions de les peces, una vegada assecat, procés que és molt ràpid i, com el seu nom indica, actua sense que s'hagi de fer molt pressió (no cal sergents o pinces ni altres estris de pressió) entre una peça a encolar i l'altra. Es fa servir en treballs d'unió de planxes. S'aplica amb pinzell o una espàtula. Adhesius epòxids bicomponents (resines polimèriques termostables). És d'alta resistència a l'esforç de cisallament, més que la fusta. És molt util per reomplir buits perquè es pot barrejar amb altres material: serradures, talc, etcètera. No es pot aplicar en superfícies verticals perquè regalima. Hi ha adhesius epòxids ràpids i lents (tarden al voltant de 20 h a assecar-se). S'aplica a espàtula o pinzell i quan encara és tendre es pot retirar amb aigua i sabó. Com a norma general, cal proteir-se els ulls, les vies respiràtories i la pell. Cianocril·lats. Ràpid (instantani) i resistent, tant al cisellament com a la tracció. S'utilitza també en cirurgia per suturar ferides. N'hi ha de més o menys densitat: amb materials porosos, cal fer ús del de major densitat. Polimeritza amb la humitat i, per això, és convenient humitejar prèviament les superfícies a encolar. Sense humitat no polimeritza. Pot ajudar la humitat de l'alè. Per fer retocs, abans que s'assequi, es pot mirar de retirar amb oli d'oliva. Cal protegir-se els ulls, les vies respiratòries i la pell. Es pot aplicar per goteig amb una agulla de dosificar. Factors a tenir en compte quan s'encolen les peces: Rugositat de les superfícies: si es fan servir coles clàssiques o bé epòxida, com més rugoses - més superfície -, més s'adheriran; per contra, amb els cianocril·lats és al contrar: més adherència com més pulides estiguin les superfícies, ja que no aquests pegaments no serveixen per omplir els buits. Tipus d'ensamblatges entre les peces Quantitat de cola Subjecció i pressió de contacte adequada (no pot ser ni excessiva ni escassa)

Moviment relatiu

El concepte de velocitat relativa és, certament, un important concepte, que ens permet resoldre alguns problemes senzills de cinemàtica molt ràpidament. Ara mostraré la resolució d'un problema ben senzill, fent ús també del concepte de velocitat relativa i estalviant-nos la típica resolució que passa per plantejar una equació (inevitable quan no fem ús del concepte de moviment relatiu). Com podrem veure de seguida, la manera de resoldre'l permet fer-ho fent càlcul mental, prescindint de plantejar equacions i, per tant, prescindint del llapis i el paper. I, a més, amb una mica de destresa per al càlcul mental de les operacions aritmètiques que apareixeran (multiplicacions i divisions), fins i tot, podrem prescindir de la calculadora. Vegem-ho. La descripció de la següent situació recorda una mica les històries de corsaris. Us imagineu en el Mediterrani Occidental, a final de segle XVIII, navegant en un ràpid bergantí corsari, amb totes les veles desplegades i perseguint un pesant i lent vaixell mercant ? A les pel·lícules tot això passa molt de pressa, però a la realitat, les persecucions podien durar moltes hores, a vegades més d'un dia: no sempre hi havia prou vent per tal que els corsaris poguessin navegar a la màxima velocitat per poder apropiar-se ràpidament del botí. Sovint, la presa, malgrat ser més lenta, s'escapava, perquè aconseguia refugiar-se a temps a redòs de la protecció que els oferien les bateries de costa d'algun port proper. Per descomptat, el capità corsari feia els seus càlculs - els mateixos, si fa no fa, que els que veureu en aquest problema - i en funció dels resultats, decidia enraonadament si pagava la pena continuar, o no, la persecució. Us comento això per posar-li una mica de sal al problema i que així deixeu anar la fantasia, que no està pas renyida, ni de bon tros, amb la Ciència i les Matemàtiques, ans ben al contrari !. Enunciat: Una embarcació A navega en línia recta a una velocitat de 3 nusos. En un moment donat, una segona embarcació B, que es troba a una distància de 12 milles nàutiques de A, comença a seguir-la, navegant a una velocitat de 5 nusos. Quant de temps tardarà a donar-li abast? Quina distància haurà recorregut des del moment que comença la persecució fins que B doni abast a A ? (Observació. Fem ús d'unitats nàutiques, tal i com es fa realment en navegació: la unitat de distància és la milla nàutica ( 1 milla nàutica = 1852 m); la unitat de velocitat és el nus (1 nus = 1 milla nàutica/h) Resolució: Fent ús del moviment relatiu, farem com si l'embarcació A estigués parada i B navegués a una velocitat de 5 – 3 = 2 nusos (velocitat relativa). Llavors, per donar-li abast, tardarà 12 milles nàutiques /(2 nusos) = 6 h. La distància navegada per B serà igual a 5 nusos . 6 h = 30 milles nàutiques; la distància navegada per A (des del moment que B comença a perseguir-la) serà de 3 nusos · 6 h = 18 milles nàutiques.$\square$

La Normandie ( les falaises )

La Normandie (les falaises)

Retalls d'història sobre la mesura del meridià

Abans que es duguessin a terme les famoses mesures del meridià Dunkerke-Barcelona fent ús intensiu del mètode de les triangulacions geodèsiques (resolució d'un triangle a partir de les mesures de dos angles i un costat) realitzant nombroses mesures angulars preses amb el "cercle de Borda" (dit també "cercle repetidor", inventat pel matemàtic, astrònom i navegant Jean-Charles Borda, 1733-1799) - l'instrument de mesura més precís que fins aquell moment s'havia construït - en els punts propers, per cada costat, als del meridià, tot pujant als cims dels Pirineus, als turons més alts, i a les torres i campanars més elevats de les planures. Com és sabut, aquesta formidable empresa la dugueren a terme científics com Pierre Méchain, Jean Delambre, François Arago, Jean Biot, Jean-Charles Borda ... just en el període de temps que comença amb la revolució francesa i s'esten fins el final de les guerres napoleòniques; aquestes mesures geodèsiques van permetre l'establiment del metre patró.

Abans, però, Jacques Cassini ja havia fet algunes mesures en el meridià de Paris (~ 1713) les quals també van servir per preparar altres expedicions geodèsiques, com ara la dirigida per Charles-Marie de la Condamine (1735), juntament amb Louis Godin i Pierre Bouguer: expedició francesa promoguda per l'Académie des Sciences i el rei Louis XIV de França, en la qual també van participar com a comissionats del rei d'Espanya el topògraf Pedro Maldonado i dos joves oficials de marina: Antonio de Ulloa y de la Torre-Giralt (1716-1795), i el Jorge Juan y Santacilia (1713-1773) que començaven una fulgurant carrera com a navegants i científics.

L'objectiu de l'expedició de la Condamine consistia a mesurar la longitud d'un grau de meridià prop de l'Equador de la Terra - concretament, els treballs es van centrar a Quito (en aquell temps, virregnat del Perú) - per tal que, comparant aquest resultat amb la mesura d'un grau de meridià en latitud boreals - per més detall, a Lapònia, a càrrec d'una altra expedició dirigida pel físic suec Anders Celsius i el matemàtic Pierre Maupertuis -, es pogués resoldre la disputa científica entre el model d'el·lipsoide terrestre aplanat pels pols que havia proposat Isacc Newton i el model d'el·lipsoide amb més estretor a l'equador de la Terra, posició defensada per Jacques Cassini -. El resultat demostrà que l'el·lipsoide terrestre està aplanat pels pols.

Plegant la gènova al garatge

Funcionament d'un sextant

font: Wikipedia (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/Using_the_sextant_edit1.gif)

Quant a la precisió dels sextants cal dir que els més precisos tenen una resolució màxima de 0.2' d'arc. Per fer-nos una idea del que això suposa en la determinació de la longitud per l'antic mètode de les distàncies lunars (de gran importància històrica, atès que és el que s'emprava per determinar l'hora TU i la lognitud de l'observador abans de la introducció del cronòmetre), quan hom mesura la distància entre la Lluna i un estel fix, val a dir que l'interval de temps d'imprecisió - tinguem en compte el ràpid moviment de la Lluna sobre el fons d'estels fixos: període sideri de 27.3 dies - és de 21.84 s, la qual cosa es tradueix en una imprecisió en la longitud calculada de 5 milles nàutiques, pel cap baix.