Mateadas científicasUniversidad Nacional de General Sarmiento

Dudas e intrigas físicas

Agustín RelaCapacyt

22 de abril de 2010

Preguntas que en el mundo de hoy todos nos hacemos sobre los hechos

cotidianos y sus explicaciones

Versión del 17 de abril de 2010

curiosidad.

(Del lat. curiosĭtas, -ātis).

1. f. Deseo de saber o averiguar alguien lo que no le concierne.

2. f. Vicio que lleva a alguien a inquirir lo que no debiera importarle.

3. f. Aseo, limpieza.

4. f. Cuidado de hacer algo con primor.

5. f. Cosa curiosa o primorosa.

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Ignoro algunas respuestas

• ¿Para qué sirven los recovecos de las orejas?• ¿Cuántas puntas tiene una estrella?• ¿Por qué los gatos caen parados? • ¿Hay magnetismo animal?• ¿Ahorran nafta ciertos filtros magnéticos?• ¿Para qué sirven los logaritmos?• ¿Por qué vuelcan los ómnibus de dos pisos?• ¿Es mala la energía nuclear?• ¿Por qué no usamos energías alternativas?• ¿Cómo fue la electrocución de Temperley? • ¿Causan cáncer las líneas y torres?• ¿Se puede crear la ingravidez?• ¿Es hueca la Tierra?

Recovecos de las orejas

Oído externo

s

Frecuencia

Velocidad del sonido

Longitud de onda

m

sm

003,0

/300

100 kHz

Puntas de estrella

Tapiz de 1066 que representa el paso del cometa Halley.

Adorno de Navidad.

Manuscrito bizantino

Estrella de siete puntas en el enigmático manuscrito de Voynich, de origen y significado desconocidos.

La imagen de Sirio más popular en Internet, con artísticos rayos.

Fotos sin efectos

Caída de gatos

Y cómo hace un astronauta ingrávido para darse vuelta sin apoyarse en ningún objeto, ni arrojar materia.

mr

J = m r 2

N

Dibujos de Javier Joaquín, 2000.

S

Economizador magnético de combustible

Magnetismo animal

Franz Mesmer (1733–1815) popularizó el término magnetismo animal, hoy llamado mesmerismo para distinguirlo de lo realmente magnético. En medios científicos se lo consideró curandería.

Brújula de campaña militar que usó Shih Huang Ti, el

primer emperador de la China, en el siglo iii aC. El brazo del muñeco apunta

siempre hacia el sur.

Los herreros del siglo XVI sabían que si se golpea un trozo de hierro orientado de norte a sur, se imanta.

(Septentrio y avster significan norte y sur.)

Imanes muy fuertes de neodimio, hierro y boro,

desarrollados en 1983 por Metales Especiales Sumitomo, en el Japón,

y por General Motors, en los Estados Unidos.

Sostienen una maza de varios kilos. Si se los acerca

demasiado a través del tejido humano, pueden causar

heridas.

Curioso comportamiento de una suspensión de partículas de hierro, cobalto y níquel.

Supuestamente, el conjunto de imanes haría que el coche ahorre combustible.

Aseguran que la utilidad del dispositivo no se limita a la retención de partículas ferrosas, que quedarían, de todos

modos, en los filtros.

¿Por qué se vende, se compra, y se usa?

Porque es barato, y no daña.

Bacterias magnetotácticas descubiertas por el estudiante graduado Richard P. Blakemore, cuando era investigador

auxiliar en microbiología, en 1975.

Curioso comportamiento de una suspensión de partículas de hierro, cobalto y níquel.

El campo magnético terrestre es vertical en los polos, horizontal en el ecuador, e inclinado en las demás localidades.

Las bacterias anaeróbicas nadan en cualquier dirección y sentido, y les conviene hacerlo hacia abajo, donde el ambiente acuático es pobre en oxígeno. Su tamaño es tan pequeño, que no les servirían órganos como los humanos, basados en la gravedad, para la orientación espacial. Detec-tan magnéticamente el abajo.

El campo magnético terrestre es vertical en los polos,

horizontal en el ecuador, e inclinado en las demás

localidades.

N S

N N

N S

N S

Si se corta un imán a lo largo, las partes que resultan se rechazan,

por tener los nuevos polos del mismo lado. Si se lo corta

transversalmente, las partes se atraen, porque resultan polos

enfrentados de polaridades opuestas. Así, a lo ancho, se

dividen las bacterias cuando se reproducen.

La polaridad de las bacterias es hereditaria.

Limpieza de lechos de ríos contaminados, con la ayuda de bacterias magnetotácticas.

La orientación geográfica de las aves es hoy motivo de estudio, y parece depender de factores múltiples, entre ellos el visual y el magnético.

Hay truco

Logaritmos

Carlos Pérez

¿Qué hago yo con saber qué es un logaritmo? ¿Voy a un restaurante y digo «déme un logaritmo con salsa golf»? ¿Qué hago con eso? ¿Me lo meto en el c***, al logaritmo? En el supuesto de que yo alguna vez sepa lo que es un logaritmo (y yo ya tenía la sensación de que en la p*** vida lo iba a saber, aunque me rompieran las b****)... lo estudié; te juro que en una época, por cinco minutos, por el c***** del examen, ¡lo supe! Y después se me borró a la m*****.

Enrique Pinti, Salsa Criolla, 1985

El logaritmo, en algunos casos, es sólo la cantidad de ceros:

log(1.000.000) = 6log(100) = 2log(10) = 1log(1) = 0log(0,1) = –1log(0,001) = –3

Moneda de mil australes, que en 1991 valía menos de 0,1 dólar. Cinco años antes, si hubiera

existido, habría valido mil.

La depreciación monetaria argentina es sólo aproximadamente geométrica.

Barras truncadas

Barras completas. Es que la devaluación de 2001 fue (es)

espantosa.

La representación en perspectiva cónica, central o fotográfica ofrece al ojo una experiencia mecánica similar a la que

brindaría la realidad.

La Anunciación, de Guido di Pietro Da Mugello (Fra Angelico, 1400 –1455).

Su representación en perspectiva utiliza la progresión geométrica.

Visión de una esquina a través de

un vidrio plano

transparenteVidrio

Observador

Vidrio

El ojo barre 90 grados cuando pasa de un punto de fuga al otro. Eso ocurre sólo

desde cierta distancia del dibujo.

BC

A

D

Calcado de una fila regular de objetos iguales sobre un vidrio (en azul en la figura).

Se elige O de modo que el dibujo del objeto que está más cerca duplique en tamaño el del mas alejado.

O

Vidrio

El dibujo del poste más cercano tiene un tamaño doble del que corresponde al más alejado. (En verde, las diagonales de una supuesta fila de baldosas cuadradas, a 45

grados de la fila de postes.)

Trece tubos de la misma medida que los dibujos anteriores suenan como la escala musical dodecafónica

del Clave bien temperado, de J. S. Bach.

En rojo, la nota do.

Tubos

Tapones optativos

Dividen por dos la frecuencia

El antiguo siku, antara o zampoña andina, es conocido universalmente

Siku de tubos ajustables para afinar el tono. Los de cañas tapadas abajo se pueden afinar con arena.

¿Por qué vuelcan los ómnibus de dos pisos?

“La altura de los micros, sumada a su volumen, los expone más fácilmente a los vuelcos”

La Nación, 2 de abril de 2000

Energía nuclear

El despiadado Mr. Burns (El Sr. Quema), dirige una central atrómica contaminante. Esa

sátira antinuclear proviene de una de las potencias industriales que más combustibles

fósiles quema actualmente.

Mala prensa para la energía nuclear

Se prohíbe el ingreso al territorio nacionalde residuos actual o potencialmente peligrosos,

y de los radiactivos.

Constitución Nacional Argentina, 1994, artículo 41.

Una mujer embarazada controla la radiactividad de los alimentos en Alsacia,

después de la tragedia de Chernóbyl.

Chernóbyl, Ucrania,

26 de abrilde 1986.

Principales causas de enfermedady de muerte

Principales causas, por orden alfabético, de enfermedad y muerte de adultos a fines del siglo xx.

AlcoholAntibióticosAnticonceptivosAutomóvilesAviación en generalAviación comercialBicicletasCazaCirugíaColorantes de alimentosConservadores de alimentosConstrucción

Cortadoras de motorElectricidadElectrodomésticosEnergía nuclearEsquíExtintores de incendiosFerrocarrilFútbolMontañismoMotocicletasNataciónPesticidasPistolasRayos XTabacoTareas policialesVacunas

Opinión del público sobre el orden de importanciade esas causas.

Se marcan las posiciones que ocupan en esa lista los rayos X y la generación nucleoeléctrica.

1. Energía nuclear 2. Automóviles3. Pistolas4. Tabaco5. Motocicletas6. Alcohol7. Aviación en general8. Tareas policiales9. Pesticidas10. Cirugía11. Extintores de incendios

12. Construcción13. Caza14. Montañismo15. Bicicletas16. Aviación comercial17. Electricidad18. Natación19. Anticonceptivos20. Esquí21. Rayos X 22. Fútbol23. Ferrocarril24. Conservadores de alimentos25. Colorantes de alimentos26. Cortadoras a motor27. Antibióticos28. Electrodomésticos29. Vacunas

Orden de causas, pero esta vez informadopor especialistas en salud humana, según estudios de

organismos internacionales independientes de gobiernos y de empresas comerciales.

1. Tabaco2. Alcohol3. Automóviles4. Pistolas5. Electricidad6. Motocicletas7. Natación8. Cirugía9. Rayos X 10. Ferrocarril11. Aviación en general12. Construcción

13. Bicicletas14. Caza15. Electrodomésticos16. Extintores de incendios17. Tareas policiales18. Anticonceptivos19. Aviación comercial20. Energía nuclear 21. Montañismo22. Cortadoras a motor23. Fútbol24. Esquí25. Vacunas26. Colorantes de alimentos27. Conservadores de alimentos28. Pesticidas29. Antibióticos

Fuente

Programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente

Radiación; dosis, efectos, riesgos

Reproducido por la Sociedad Argentina de Radio Protección, miembro de la

International Radiation Protection AssociationBuenos Aires, 1985

Energía nuclear

ConvencionalAgotableDe baseLimpia

Por oposición a:

AlternativaRenovableDe punta

Contaminante

alternativo, va.(Del fr. alternatif, y este der. del lat. alternātus).

1. adj. Que se dice, hace o sucede con alternación.

2. adj. Capaz de alternar con función igual o semejante. Energías alternativas.

3. adj. En actividades de cualquier género, especialmente culturales, que se contrapone a los modelos oficiales comúnmente aceptados. Cine alternativo. Medicina alternativa.

Real Academia Española, edición 22.

• Energía convencional: La que más se usa. En 1960, la nuclear no era convencional.

• Energía alternativa: La que menos se usa, a veces con motivos.

• Energía de base: La que está siempre en operación, con potencia (o ritmo) constante.

• Energía de punta: La que se genera en los horarios de mayor demanda.

• Energía renovable: La que renueva sus recursos (la hídrica, la de los biocombustibles).

• Energía agotable: La que consume recursos que no se repondrán en tiempos humanos.

Consumo horario en la Argentina, un día de verano de 2008. (Grafico de CAMMESA)

¿Cuál energía es mayor?

• ¿La que obtenemos de los alimentos?• ¿La que resulta de quemar combustibles en los ...motores de coches y trenes?• ¿O la que tomamos de la red eléctrica?

Son aproximadamente iguales; unos 180 kilovatios hora por bimestre y por habitante.

125 W125 W 125 W

125 W

La producción de energía está cada vez más ligada a la problemática ambiental: el

calentamiento global, el agotamiento de recursos, y la contaminación química y

electromagnética.

En rojo, el calen-tamiento global.

En azul, temperatura global estimada por Craig Loehle, a partir del contenido de CO2

de la atmósfera, relacionado con la acidez de los sedimentos geológicos.

Térmica de combustibles fósiles

Convencional, agotable

Principio de funcionamiento de las centrales térmicas: generan vapor que impulsa turbinas, y éstas hacen

girar generadores de electricidad.

Torres enfriadoras de agua. El humo blanco es vapor de agua condensado. Ese método de enfriamiento se puede usar en cualquier central térmica, sea nuclear,

o de quema de combustibles fósiles.(Atucha y Embalse, en cambio, enfrían en ríos.)

Reactor, o caldera

Ambiente

Calor tomado

Calor cedido

Turbina

Trabajo útil

H

Hídrica Renovable, convencional

Geotermal, o geotérmica

Alternativa, renovable.

Eólica Alternativa, renovable

1 MW; 1.000.000 USD; 30 km/h; 100 m

Buenos Aires,2 GW, ó 2000 MW,

2000 molinos,pero sólo soplan 10 km/h,

1/3 1/3 1/3 = 1/27entonces, harían falta 54.000 molinos,

54.000 hectáreas,23 km 23 km,

toda la ciudad cubierta de molinos, que costarían 54.000 millones de dólares.

Solar térmica Alternativa, renovable

Tidal, o mareomotriz Alternativa, renovable

Solar fotovoltaica

Alternativa, renovable

Central térmica nuclear, refrigerada en un río

Convencional, agotable

Núcleo

Esquema de un átomo. En rojo, los protones, positivos. En blanco, los neutrones, sin carga; y en azul, los electrones, negativos. El dibujo está muy fuera de escala. En proporción, el núcleo de protones y neutrones es como un alpiste en medio de una cancha de fútbol.

Núcleo

Electrones

Desintegración de un núcleo de uranio 235, compuesto inicialmente por 92 protones y 143

neutrones. El núcleo emite dos neutrones y dos protones, combinación llamada partícula alfa, o

núcleo de helio 4. Queda un núcleo90 P + 141 N, llamado torio 231.

Símbolos antiguo y moderno de la radiactividad

Píldoras cerámicasricas en uranio

Elemento combustible

Agrupaciónde vainasVaina metálica

Píldora de uranio de un centímeto de diámetro, encapsulada en acrílico, en un adorno de escritorio.

Reactornuclear

Agua pesada

Elementos combustibles

protón electrón

H

protón neutrón electrón

D

H2O

D2O

H H

O

D D

O

Molécula de agua ordinaria

Molécula de agua pesada

Reactor nuclear

Esfera de seguridad del reactor

Uranio agotado de U 235

Uranio agotado de U 235

Suministro de UF6

Salida de uranio enriquecido

Enriqueci-miento de

uranio

Hexafluoruro de uranio

U 238U 235Mezcla

Es difícil hacer un reactor grande; los recipientes grandes no soportan bien la presión. Para la

central Atucha I se había pensado, por eso, en poner dos reactores chicos bajo la misma

envoltura: un huevo con dos yemas.

El CAREM (concepto argentino de reactor modular), de muy baja potencia, pero de

construcción robusta y sencilla. El agua circula naturalmente, sin bombearla.

Ahorro de espacio en el ordenamiento de los elementos combustibles.

Atucha usa una carga diaria que cabe en una camioneta. Si usara carbón, necesitaría cuatro trenes diarios de cien vagones cada uno, y emitiría gran cantidad de gases.

Se planea, hasta 2020 ó 2005, elevar la potencia de generación nuclear al triple de la actual.

En una época alcanzó el 15 % del total, pero no creció al mismo ritmo que otras formas de generación, y hoy

representa sólo el 12 %. La industria nuclear estuvo casi paralizada desde 1995 hasta 2005.

Hídrica

Combustibles fósilesNuclear

Alternativas

Otras aplicacionesde los materiales nucleares

• Trazadores• Pararrayos• Medidores de espesor de chapas• Gammagrafía industrial• Tratamiento del cáncer• Radiofármacos parea diagnóstico y tratamiento• En otros países, juguetes y herramientas domésticas, ...y relojes luminosos• Investigación básica• Esterilización de instrumental quirúrgico• Esterilización de alimentos perecederos.

Centellograma de la glándula

tiroides, obtenido en

1998 en el Hospital Italiano.

Imágenes computarizadas de dos glándulas tiroides. Izquierda, normal. Derecha, crecida.

Con radiaciones de reactores y de fuentes radiactivas se matan gérmenes del moho. También se evita que

papas y cebollas broten en los depósitos y transportes.

Energía nuclear de fusión

Núcleo del

átomo

Fisión

Átomo

Fusión

En rigor, el Sol es una fuente de energía nuclear de origen extraterrestre. Su calor tiene el mismo origen que el de una bomba H, o el de un reactor de fusión.

D + D = He más energía

NP

NP

He

P

D

N N

P

D

He

NP

NP

P

D

P

D

N N

+ E = m c2

NP

NP

He

P

D

N N

P

D

Tokamak: Acrónimo de тороидальная камера с магнитными катушками, toroidal'naya kamera s

magnitñymi katushkami, en ruso cámara toroidal con bobinas magnéticas.

Toroidal: con forma de toro, dough-nut o rosquilla, cuerpo geométrico semejante a una cámara inflada.

El reactor de fusión de cámara toroidal.

Hasta ahora sólo funcionó, en China, durante tres segundos. Sería una energía alternativa y

renovable.

Posiblemente la generación y transporte de energía del futuro cercano sean casi

gratuitos, y el costo que prevalezca sea el de su control: conexión, interrupción y

protección.

Interruptores de alta seguridad, que cortan la corriente en caso de fallas, o de intervención

de la voluntad humana.

Electrocución1

1 De electrocute: electro y execute.

Pregunta de docente:¿Qué efectos tiene la electricidad?

Respuestas esperadas:

• térmicos• dinámicos• ópticos• magnéticos• acústicos• químicos• biológicos• etcétera

Respuestas de estudiantes:

Los efectos de la electricidad son dos:la electrocución y el cortocircuito.

Ef ex (effects).Efectos especiales cinematográficos.

efecto.

(Del lat. effectus).

1. m. Aquello que sigue por virtud de una causa.

~s especiales.

1. m. pl. En la técnica de algunos espectáculos, trucos o artificios para provocar determinadas impresiones que producen ilusión de realidad.

(Real Academia Española, Edición. 22 de 2001.)

fxEf ex (effects).Efectos especiales de escena.

Al gato Scratchy, elec-trocutado por su ami-go, el ratón Itchy, en una sátira de Los Simpson, se le ve el es-queleto, rasgo humo- rístico que identifica la electricidad con los ra-yos X, de invención contemporánea, a fines del siglo XIX.

Info Región, 17.Ago.2008

Un joven se electrocutó al subirsea un tren eléctrico en Temperley.

El menor de 16 años resultó gravemente herido al treparse al techo del vagón y tomar contacto con el cable que da energía al transporte. El joven está internado en estado crítico y tiene quemaduras en el 90 por ciento de su cuerpo.

La Nación, 18.Ago.2009

Electrocutado en el techo de un tren

Al ser alcanzado por el arco voltaico, hubo una explosión, llamaradas, y el joven cayó gravemente herido, según indicó. El joven, identificado como Juan Manuel, ingresó en el hospital "consciente, con las piernas, los genitales y el rostro carbonizados y quemaduras en casi todo el cuerpo", según detallaron fuentes del centro de salud.

Crítica - 18.08.2008

Electrocutado en tren sigue grave

Sufrió quemaduras en el 90% de su cuerpo al recibir una descarga de 25.000 voltios. Habría subido por una apuesta de 50 pesos.

El adolescente de 16 años, que ayer sufrió graves quemadu-ras en el 90% de su cuerpo al recibir una descarga de 25.000 voltios, se encontraba hoy en estado "sumamente grave" y con un pronóstico "altísimamente reservado", informó una fuente médica.

El adolescente, identificado como Juan Manuel, permanecía internado en el Sanatorio Privado del Centro, en Pueyrredón 845, con "asistencia respiratoria mecánica, hidratación y hemodinámicamente muy inestable", informó a la prensa el médico Jaime Masciangioli.

La Síntesis Saladillo, 19.Sep.2008

Murió el joven que se había electrocutado al subir al techo de un tren

Estaba internado en una clínica privada de Capital tras recibir el domingo una descarga de 25.000 voltios cuando estaba sobre una formación en la estación de Temperley.

Documenting reality, 28.May.2009

En un absurdo accidente, un pasajero que viajaba sobre el techo del rápido de Mahananda se electrocutó en

Etawah, Uttar Pradesh.

El viajero, de quien se dice que estaría perturbado mentalmente, viajaba sobre el techo de la formación, y tocó el cable de alta tensión cuando el tren se hañllaba detenido

enla estación de ferrocarril Etawah.

Accidente eléctrico

16 000 V

R1

R2 R3

R4 R5

25 000 V

20 000 V

8 000 V

0

12 000 V

12 000 V

5 000 V

Electricidad, electrónicay medio ambiente

Teclados estadouni-denses en

desuso.

Monitores japoneses

antiguos.

Varios millones de celulares chinos en proceso de destrucción.

Torre de telefonía celular.

Célula, o celda de un monasterio, célula vegetal y

célula telefónica en una ciudad.

Teléfono móvil de 1978, con su pesada batería en la valija, y el más compacto “ladrillo” de 1995.

Pequeño celular de 2007. A medida que

aumenta la cantidad de torres, disminuye la

potencia necesaria para la comunicación.

Cabeza de muñeco, que imita la humana, junto a un celular que emite 125 mW. En rojo, cero decibel, una referencia correspondiente a 9,5 W/kg. En anaranjado, casi diez veces menos. El aparato cumple los límites higiénicos europeos, de 2 W/kg, los norteamericanos, de 1,6 W/kg, y los argentinos, de 4 W/kg localizados, ó 9,4 W/kg computados en promedio en todo el cuerpo; pero sólo en relación con los órganos internos, ya que la piel y el hueso están excedidos. (El decibel es el décimo de la unidad logarítmica.)

0–9

–18

–36–27

Las cocinas de inducción desarrollan una potencia aproximada de 1 kW, que repartida en un área de 400 cm2, representa una densidad de potencia de 2500 mW/cm2. Pero, como operan con 20 ó 30 kHz, sólo calientan los metales, y no el cuerpo.

En cambio, sólo 5 mW/cm2 de un horno de microondas, que funciona con dos o tres gigahertz, puede tener efectos

de riesgo en el cuerpo humano. Para la artritis y otras dolencias, se aplican potencias electromagnéticas de

1 kW/kg, durante breve lapso. El equipo de onda corta Radarmed 2500 CP, de 5 MHz, es cinco mil veces más

potente que un celular.

La tasa específica de absorción, SAR, tiene un límite legal de 1,6 a 2 W/kg, según los países.

La densidad de potencia, en W/m2, se computa independientemente de que los tejidos absorban o no la radiación. Para la frecuencia de la telefonía celular, se

admite un máximo de 1 mW/cm2.

Una torre celular irradia 25.000 mil veces más potencia que un teléfono móvil. Pero por la gran diferencia de

distancias, el humano recibe más energía de su propio aparato, que de la antena.

Se cree que ninguna de esas dos potencias causa daño.

El primer color que se usó en los diarios fue el amarillo,

porque los otros se transparentaban mucho en el

papel de la época. El Pibe Amarillo (The Yellow Kid),

personaje sarcástico y malhablado de Richard F.

Outcault aparecía, en 1898, en algunos diarios

sensacionalistas estadounidenses, que

exageraban o inventaban noticias. De ahí surgió,

quizás, el mote de prensa amarilla.

Ingravidezingravidez real, ingravidez aparente, microgravedad

http://ciencia.astroseti.org/nasa/articulo.php?num=719

Llama de una vela con gravedad

terrestre normal, y a bordo

de una nave espacial

(fotos de la Nasa)

Germinación en microgravedad simulada

La Tierra hueca

Google Earth

Esta especie de caverna medía cien pies de longitud por ciento

cincuenta de altura. El terreno se había movido

violentamente por una sacudida subterránea. El bloque de tierra se había

dislocado cediendo a alguna gran fuerza y dejó este amplio espacio en el que entraban por primera

vez habitantes de la Tierra.

Viaje al centro de la TierraJulio Verne, 1864

Athanasius Kircher

1602 - 1680

El mundo subte-rráneo según

Kircher

¿Quién fue Kircher?

Fuie un científico alemán, sacerdote jesuita, autor de más de cuarenta libros sobre muy

variados asuntos; astronomía, medicina, idioma chino, jeroglíficos egipcios (no los pudo

interpretar), geología, física, matemática e historia. Le enviaron para interpretar el

misterioso manuscrito de Voinich, pero no respondió la consulta.

Astrolabio

Viajes extraterrestres

de Teodidacto y Cosmiel

Reloj de Francis Line (1695 - 1675), de funcionamiento

supuestamente magnético, que demostraría la

rotación terrestre.

Kircher demostró que escondía un

mecanismo hidráulico.

Agustín Rela

agusrela(arroba)yahoo.comhttp://agusrela.260mb.comhttp://elistas.net/lista/divagacioneshttp://slideshare.net/agusrelahttp://slideshare.net/revistaqedhttp://www.capacyt.edu.ar/experimentos