Después de resolver los problemas 7 y 8 de la guía 1, les sugiero que se aventuren con este problema, que aparece en el libro An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics, de R.H. Swendsen.
Como se apunta en los resueltos que subimos, hay un método sistemático para expresar derivadas como ésta en términos de cantidades fácilmente medibles en el laboratorio. El método está explicado en la sección 7.3 del libro de Callen.
Gracias a Juan Zanella por esta y otras muchas ideas.
Ya está disponible en la página de la teórica el video de la última clase, y los apuntes (¡con material adicional!) para la clase del lunes próximo. En el Campus Virtual, Guillem y yo también cargamos algunas consultas de las teóricas y de la práctica que recibimos por mail, por si otros tienen las mismas dudas.
El material adicional es un notebook que usaremos la próxima clase para jugar con caminos al azar discretos. Antes de seguir las instrucciones, asegúrense estar conectados a sus cuentas de Google Drive en sus navegadores.
El notebook está disponible en este link. Apretando en el link, y conectados a su cuenta de Google:
El notebook tiene instrucciones sobre cómo ejecutarlo, pero en la clase del lunes les voy a explicar en más detalle qué hace y cómo se usa (así que no se preocupen si nunca usaron algo parecido, o si no entienden lo que hace).
El título de este post (además de hacer referencia a una mala película con buena música), hace referencia a un tema que discutimos en la última clase: energía libre y formación de nubes (pero de gotas de agua, no de albóndigas). Para los que quieran leer un poco más, les dejo dos links:
Ya está disponible en la página de la teórica el siguiente material:
No siempre voy a cumplir con los pedidos del público, no sea cosa que piensen que soy buena persona. Lo que sí les pido es que antes de cada teórica, aún si miran los apuntes para esa clase, también repasen los apuntes de la clase previa. Así en los primeros minutos podemos resolver cualquier duda que les haya quedado pendiente.
Aprovecho este aviso para decirles algo más sobre el espíritu de esta materia, inspirado en parte en este video de Richard Feynman:
En la clase de ayer les decía que en esta materia no vamos a demostrar ni a derivar la termodinámica. Esta materia es, en cierto sentido, una materia sobre jerarquías en la naturaleza. No siempre podemos derivar un comportamiento complejo como resultado directo de leyes fundamentales. Muchas, muchísimas veces, al trabajar con sistemas complejos o extensos necesitamos hacer aproximaciones, e introducir conceptos que (aunque tienen vínculos con las leyes fundamentales de la naturaleza) tienen sentido solo en forma aproximada (¡como el calor!). Justamente en este video, Feynman dice (minuto 0:22): “For example, at one end we have the fundamental laws of physics. Then we invent other terms for concepts which are approximate, which have, we believe, their ultimate explanation in terms of the fundamental laws. For instance, ‘heat’. Heat is supposed to be the jiggling, and the word for a hot thing is just the word for a mass of atoms which are jiggling.”
Noten que Feynman no intenta convencernos de que hay una expresión formal y correcta para el calor en términos de leyes físicas fundamentales. Nos dice que el calor es un concepto aproximado para describir ciertos fenómenos en una escala macroscópica. Muchos conceptos en termodinámica son de este tipo: algunos podremos formalizarlos, para otros necesitaremos muchas aproximaciones. Y la descripción microscópica que construiremos será compatible (por diseño y construcción) con la termodinámica, porque si la violase construiriamos otra teoría microscópica. El enfoque de esta materia nos puede ayudar a entender ciertos sistemas físicos de otra forma, pero no se confundan y piensen que porque una teoría se deriva con más cuentas y trabajo es necesariamente mejor. Porque es imposible unir las dos descripciones (la macroscópica y la microscópica) sin hacer muchas aproximaciones en el medio, de forma tal que más que ser la segunda descripción más perfecta o formal, no podría existir si no comprendiésemos muy bien la primera.
Sobre este punto, en el video Feynman dice algo muy interesante, y que va contra la concepción simplista de la física que imagina que entender un fenómeno se reduce siempre a reducirlo a las leyes fundamentales que están detrás. En el video Feynman continúa hablando de sistemas cada vez mas complejos, y aproximaciones cada vez mayores. Y en el minuto 2:52 se pregunta: “Which end is nearer to the ultimate creator, if I may use a religious metaphor? Which end is nearer to God? Beauty and hope, or the fundamental laws? I think that the right way, of course, is to say that the whole structural interconnection of the thing is what we have to look at. [...] And so I do not think either end is nearer to God. To stand at either end, and to walk off that end of the pier only, hoping that out in that direction is the complete understanding, is a mistake.”
En esta materia nos van a interesar sistemas extensos, para los que vamos a tener que hacer muchas aproximaciones. La elección de qué aproximaciones son razonables, y cuales no, serán el resultado de observar la naturaleza. No espero que respondamos la pregunta de Feynmann, pero sí espero que podamos encontrar interés en estudiar ambos extremos de las jerarquías de los sistemas físicos.
Bueno, empezamos con la práctica! Ya subimos material para la guía 1, que encontrarán la pestaña Práctica: un repaso de termodinámica según el enfoque de Callen (el señor de la foto) y dos problemas resueltos, el 7 y el 8. El lunes que viene subiremos más resueltos de la misma guía. Para esta semana, ustedes deberían resolver toda la primera mitad de la guía, hasta el problema 8, y familiarizarse con este enfoque de la termodinámica, apoyándose en las notas que subimos y, si pueden, leyendo el muy recomendable libro de Callen (Thermodynamics and an introduction to thermostatistics; los capítulos más relevantes son 1-3, 5-7). Cualquier duda, consulten por mail o por el foro de la guía 1 en el campus virtual. (Aclaración: la sugerencia de que resuelvan la primera mitad de la guía es a modo orientativo para que vayan siguiendo el ritmo del curso; no tienen que entregar nada. Cuando tengan que entregar algo les avisaremos debidamente.)
Este post es para informarles de cómo vamos a organizar y evaluar la práctica de Física Teórica 3. Nuestra comunicación con ustedes se basará (además del mail) en dos páginas: ésta misma (suscríbanse!) y la del campus virtual. Para poder usar esta última, deben automatricularse: ingresan al campus virtual con su usuario (que debería ser el DNI) y clave (la misma de Guaraní), buscan la materia Física Teórica 3 en el Departamento de Física y luego siguen los pasos de automatriculación; la clave para automatricularse es “ft31c2020″.
Organización
1. Cada lunes a las 19hs subiremos material a esta página (repasos teóricos, problemas resueltos, material complementario), que encontrarán en la pestaña “Práctica”. También les indicaremos qué problemas estaría bueno que hicieran esa semana.
2. En la página del campus virtual hay un foro por cada guía. Usen esa vía (además del mail) para hacernos consultas; nosotros responderemos ahí mismo. Traten de ser muy ordenados con eso: si su consulta es sobre el problema n, fíjense primero si ya hay un tema de discusión titulado “Problema n” en el foro. Si lo hay, hagan su consulta dentro de ese tema; si no lo hay, abran un tema nuevo con el título “Problema n”. Si su consulta es de carácter general y no se encuadra dentro de ningún problema en particular, háganla dentro del tema de discusión titulado “General”. Tómense siempre un momento para averiguar si su consulta ya fue planteada antes y, en ese caso, empiecen leyendo la respuesta con atención (si aún no hay respuesta, esperen a que llegue); si su duda persiste después de eso, hagan la consulta.
3. Cada miércoles (excepto el primero) a las 19hs subiremos material de repaso para enfatizar cosas o aclarar confusiones que detectemos en las preguntas del foro. Para eso usaremos varios formatos: vídeo, sesión de zoom o texto.
4. Paralelamente a eso, iremos subiendo posts a la página principal, con material más lúdico, ejercicios extra, etc.
5. Les pedimos que nos den su feedback para ir mejorando poco a poco. ¿Quieren más vídeo y menos texto, o al revés? ¿Les gusta más zoom que las otras vías de comunicación? ¿Se les ocurre otra vía de comunicación que podría ser útil? ¡Díganlo! Hay un foro para eso en la página del campus virtual.
Evaluación
- Un solo parcial integrador con su recuperatorio al final de la cursada.
- Entrega de ejercicios durante la cursada.
- Práctica computacional.
Un consejo: dado que van a tener que entregar ejercicios durante la cursada, les recomendamos fuertemente que lleven la materia al día. ¡Esperamos que aprendan mucho y lo disfruten! Nosotros, sin duda, vamos a aprender mucho.
Les prometí que les iba a contar la historia de cómo John Snow podría salvarnos a todos del coronavirus. Pero antes tengo anuncios importantes:
Ahora sí, hablemos sobre estadística y John Snow. En 1854 John Snow salvó a Londres de un brote de cólera usando la estadística. (Pensaron que este post iba a ser sobre Jon Snow y Game of Thrones? Lo siento. Y va a ser aún mas aburrido, porque el Snow de esta historia no se revolcaba con aspirantes al trono de hierro). Y no solo salvó a Londres con la estadística, sino que por ese motivo es también considerado uno de los padres de la epidemiología moderna.
En esa época se pensaba que el cólera se transmitía por “miasmas” en el aire, que eran emitidos por material en descomposición y que enfermaban a quienes los respiraban. John Snow era médico en el Soho, y cuando se desató un brote de cólera desconfió de esta explicación. Sus vecinos lo acusaban de no saber nada (“You know nothing, John Snow”, ¡plop!), así que John Snow hizo el siguiente mapa con los casos de cólera que veía en el barrio:
Las barras negras son histogramas, y muestran el número de casos de cólera por casa (que estan sospechosamente distribuidos en forma preferencial alrededor de un punto). Snow también hizo estudios “doble ciego” usando que algunas casas usaban agua de una compañía y otras casas eran provistas con agua de otra empresa (y el número de enfermos en esas casas resultó ser diferente). Con estos datos, Snow concluyó que el cólera se debía contagiar por algún agente en el agua (Pasteur introduciría la idea de los gérmenes recién 7 años después), e identificó a la posible fuente de agua contaminada como una bomba de agua en la esquina de Broad Street y Cambridge Street (que, efectivamente, había entrado en contacto con un pozo ciego). Los interesados pueden leer mas detalles sobre esta historia acá.
Hoy la estadística se usa activamente para entender epidemias. Los modelos más sencillos de epidemias tienen compartimentos (para individuos Susceptibles, Infectados y Recuperados, o SIR), y son estocásticos. Vamos a ver modelos de este tipo cuando veamos caminatas al azar en las primeras clases. Estos modelos, en el límite termodinámico, tienden a ecuaciones diferenciales (más adelante también veremos cómo se obtiene el límite termodinámico de sistemas aleatorios) que describen bien la evolución de epidemias en poblaciones grandes. Y hoy, en el medio de la epidemia de coronavirus, todo el mundo habla de estos modelos. Los que quieran saber más sobre modelos epidemiológicos pueden ver esta página, o leer este capítulo de un libro.
Y los que se quedaron con ganas de juego de tronos, pueden seguir este link.
Been dazed and confused for so long it’s not true…
Porque todos estamos un poco aturdidos y confundidos con los constantes cambios, les dejo una nueva actualización sobre el dictado del curso:
Espero que este mensaje los deje menos confundidos, porque nada cambió.
Y de pronto, los cuadros surrealistas de Giorgio de Chirico se volvieron realistas:
Cómo mencioné en un post anterior, el cuatrimestre inicia el lunes 13 de abril. Nuestro curso comenzará en esa fecha. Pero es muy probable que, al menos en las primeras semanas, el dictado del curso sea online. La facultad está preparando herramientas para que los cursos como el nuestro puedan desarrollarse normalmente en esta modalidad, y junto con los auxiliares, haremos todo lo posible para que el curso sea casi tan bueno como un curso presencial, para que todos puedan realizar consultas, y para que todos participen.
Por lo pronto, les pido que realicen cuatro tareas antes del lunes 13 de abril:
De confirmarse el inicio del cuatrimestre en modalidad online, usaremos Zoom para todas las clases teóricas, y para sesiones de discusión y consultas masivas de trabajos prácticos. Las prácticas usuales se desarrollarán también por otros canales (incluida esta página web), para que ustedes puedan mirar ejercicios resueltos, hacer consultas a los docentes auxiliares, y pedir correcciones de sus ejercicios.
(*) Actualización importante: La facultad hoy (31/3/2020) envió un mail avisando que las inscripciones realizadas previamente para el primer cuatrimestre quedan sin efecto. Los que ya se hayan inscripto por favor verifiquen a partir de mañana (1/4/2020) que sigan listados, y en caso contrario, vuelvan a inscribirse.
Esta vez el coronavirus (SARS-CoV-2) le ganó al terror ancestral que despierta la termodinámica en los seres humanos.
Hablando de temas más serios e importantes, la facultad decidió postponer el inicio de clases por dos semanas, hasta el lunes 30 de marzo (más información acá). En estas dos semanas la facultad se preparará para cumplir con las normas más estrictas dictadas en los últimos días por el gobierno nacional y de la ciudad de Buenos Aires. Además, la UBA recomendó a sus facultades reprogramar actividades hasta el 12 de abril (ver información acá). De acuerdo a cómo avance la situación, nos veremos el lunes 30 de marzo o el lunes 13 de abril. En cualquiera de los dos casos, o si se llegara a tomar otra decisión, lo avisaremos por este medio. Mientras tanto tengan cuidado, cuiden a sus seres queridos, sigan las normas, y manténganse fuertes y sanos (ver este post para más información sobre lo que pueden hacer para colaborar).
Cuando nos veamos en el aula les contaremos algunos ejemplos de qué rol juega la estadística (y los modelos estocásticos) en la planificación y respuesta a epidemias y pandemias (de las que el virus SARS-CoV-2 es el ejemplo más reciente). ¡Esto incluye la sorprendente historia de cómo un personaje de Game of Thrones casi descubre la existencia de los gérmenes 7 años antes que el mismísimo Pasteur!
P.D.: El GIF animado fue robado (descaradamente) de un GIF que preparó Juan Zanella para otro dictado de esta misma materia.
Ante los nuevos casos de Coronavirus (COVID-19) presentes en el país, y si bien aún no se han reportado casos autóctonos, la Facultad ha establecido una serie de medidas siguiendo los lineamientos de la Universidad y los ministerios de Educación y Trabajo para contener la propagación del virus. En estos días desde la facultad y el departamento se están reforzando las tareas de limpieza, la provisión de material de aseo y la comunicación interna para ayudar a la prevención. Acá tienen la lista de recomendaciones, de las cuales la esencial es el lavado frecuente de manos con jabón.
La responsabilidad individual es esencial en estas circunstancias. Por eso les solicitamos que permanezcan durante 14 días en sus casas si vienen de alguno de los países afectados. Estos son hasta el momento: China, Corea del sur, Japón, Irán, Italia, España, Francia, Alemania y Estados Unidos. Quienes hayan estado en alguno de estos países no deben asistir a clases. Asimismo, ante la presencia de fiebre y síntomas respiratorios (tos, dolor de garganta o dificultad para respirar) se recomienda no asistir y llamar al 107.
Noten que nunca computamos las inasistencias; menos aún lo haremos por estos motivos.
