Categoría: Ciencia

Otro problemita que da mucho que hablar: el avión sobre la cinta transportadora. EC-JPR nos lo dejó el otro día en un comentario:

Tenemos un avión en una pista de despegue, la cual se mueve a la misma velocidad que el avión pero en sentido contrario (similar a una cinta transportadora). ¿Podrá despegar el avión?

Este curioso experimento apareció hace unos meses en Microsiervos, y en un primer momento allí creían que no podría. De hecho, la inmensa mayoría de la gente cree que no podría en un primer momento, incluso aunque se lo expliques; porque, obviamente, la respuesta es que SÍ despega.

Una vez más, no entendemos lo que no vemos: el avión es impulsado por el desplazamiento de aire, no por las ruedas. El inconveniente mayor de este problema es ver que las ruedas lo único que hacen es minimizar el rozamiento con el suelo, pero no mueven el avión. Lo primero que se suele imaginar uno al leer el enunciado es un avión sobre una cinta transportadora quieto con respecto a nosotros. Eso es lo que le pasaría a un coche, porque la fuerza la ejercen sus ruedas sobre el pavimento, pero un avión no funciona así. Funciona más parecido a un barco: éste último impulsa el agua hacia atrás, con lo que el resultado es que el barco adquiere velocidad hacia adelante; el avión impulsa el aire hacia atrás, y adquiere movimiento hacia adelante. Esto es independiente de las ruedas y de la cinta transportadora. Por lo tanto, esa concepción del problema es errónea: el avión avanzará independientemente de la cinta.

Entender este hecho es fundamental, porque el problema fue realizado experimentalmente por Cazadores de Mitos y recogido en un vídeo, y en Microsiervos se especulaba con que ¡el experimento estaba mal realizado porque el avión se movía! ¡Claro que se mueve! Se impulsa mediante los reactores/hélices/etc., no con las ruedas. Así que el experimento de Cazadores de Mitos es perfectamente válido.

Evidentemente, como me apuntaba un amigo, el avión gastará más combustible, porque tiene que hacer frente a esa fuerza de rozamiento extra de las ruedas al moverse más rápido. Concretamente al doble de velocidad, según el enunciado: si el avión avanza (porque ya lo hemos dejado claro, lo hace, se mueve) a 70 km/h y la cinta a -70 km/h, las ruedas se moverán a 140 km/h. Esto supone desgaste mayor de las ruedas y un poco más de rozamiento, luego mayor gasto de combustible. Por eso las pistas de despegue están quietas. ;-)

Seguro que, llegados a este punto, alguno de vosotros todavía no lo veis claro. Por eso voy a poneros un ejemplo que, creo yo, es bastante aclaratorio:

Imaginaos que vais andando por suelo firme junto a una cinta transportadora que va en sentido contrario, y por ella arrastráis una maleta con ruedas, como se ve en el dibujo.

Sí, ya sé, el dibujo es un poco cutrecillo, dejad de reíros. A lo que vamos: ¿Acaso no podéis andar? ¿No podéis arrastrar la maleta? Pues es el mismo caso. Podéis arrastrar la maleta porque la fuerza que la impulsa no la hacen las ruedas, sino vosotros. Las ruedas girarán más rápidamente, y generarán un rozamiento extra que os hará hacer un poco más de fuerza de la normal, pero la arrastraréis. El quid de la cuestión radica en que vosotros podéis con el peso de la maleta y aunque la cinta transportadora gire más y más deprisa y las ruedas no den más de sí, llegará un momento en que las ruedas patinarán, pero vosotros seguiréis avanzando con la maleta.

Con el avión pasa igual. Los motores tienen una fuerza descomunal. El rozamiento de las ruedas, aunque grande, es insignificante comparado con los motores.

Otro ejemplo, por si todavía os queda algún resquicio de duda: ¿No existen aviones que despegan y aterrizan en el agua? Estos aviones son capaces de despegar independientemente de la velocidad a la que circule el agua bajo sus… «cosas» (¿flotadores?). Sin que haya olas de cuarenta metros que lo vapuleen, se entiende. Pues el caso de la cinta transportadora es el mismo.

Otra pequeña observación: ¿qué pasa si al avión le ponemos ruedas encima y al despegar nos ponemos a moverlas en sentido contrario a la del despegue? Que estamos haciendo el tonto, claramente, ¿no? Pues poniendo la cinta transportadora hacemos el tonto de la misma manera.

Conclusión: EL AVIÓN DESPEGA. Espero haber despejado todas las dudas al respecto. Y si no, os compráis un avión y experimentáis. :P

¿Qué palabra más fea, no? ABUCHEAR. Suena mal de por sí, pero ahora viéndola escrita aún me parece más fea… En fin, a lo que íbamos, que me lío.

¿Os habéis preguntado alguna vez por qué abucheamos tal y como lo hacemos? Se empieza con murmullos, ruidos, se pasa a las voces, gritos y se acaba silbando. Silbar, he aquí el quid de la cuestión, señores: realizamos instintivamente el gesto más inteligente para nuestro propósito. Y es que el oído humano es mucho más sensible a las frecuencias altas, a los sonidos agudos, que a los sonidos graves. Por eso todo abucheo que se precie tiene que tener pitidos, puesto que de esta manera se hace totalmente insoportable. De hecho, cuando vemos un debate por televisión y de repente se ponen todos a hablar a la vez formando un batiburrillo ininteligible, siempre hay alguien que sobresale del resto y a quien se le entiende perfectamente todo lo que dice: la típica contertulia con voz de pito (hablo en femenino porque las voces son más agudas) que además suele ser la que peor nos cae…

Así que, ya sabéis, si queréis sabotear a un orador, no hay nada más efectivo que una sonora pitada. Y si este post no os ha gustado, siento deciros que silbar no os servirá de nada. ;-)

Imaginaos la siguiente situación:

Tenemos una balanza en la que situamos un balde lleno de agua en un lado y una pesa en el otro. La balanza está perfectamente equilibrada, esto es, tanto la pesa como el balde con agua pesan exactamente lo mismo. A continuación, introducimos la punta del dedo en el agua. ¿Qué ocurrirá?

¿Sencillo, no? Pues parece que no es tan obvio como pudiéramos pensar en un primer momento, dado que la respuesta más extendida es que «no ocurre nada», basándose en que el peso lo sostenemos con el brazo y no incide sobre él. Pero esto no es correcto: en realidad, la balanza se desequilibra del lado del balde.

Efectivamente, el peso del dedo no juega ningún papel aquí; sin embargo, no estamos teniendo en cuenta las demás fuerzas existentes en el sistema. El principio de Arquímedes afirma que «todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado»: el agua ejerce una fuerza sobre el dedo que es igual al volmen desalojado por el dedo, multiplicado por la densidad del agua y por la aceleración de la gravedad. Lógicamente, y por la Tercera Ley de Newton, para que el dedo se mantenga dentro del agua nosotros tenemos que hacer una fuerza igual y hacia abajo. Así que con nuestro brazo estamos manteniendo todo el peso de nuestro dedo menos esa pequeña cantidad que ejerce el agua. De la misma manera, el agua tiene que apoyarse en algún sitio para ejercer esa fuerza contra nuestro dedo: el balde. Y el balde, a su vez, ejerce esa fuerza sobre la balanza. En consecuencia, esa pequeña fuerza incrementa el peso del lado del balde y hace que la balanza se desequilibre.

No sé por qué sorprende tanto que se pueda empujar un líquido. ¿No empujamos sólidos? Al fin y al cabo, podríamos ver el agua de ese balde como un solido muy deformable, con lo cual la fuerza de empuje es mucho menor, pero existe.