Benditas unidades

Metros, julios, vatios, segundos, amperios, kilogramos… entre otras muchas más son las malditas rameras que cada día nos hacen la vida imposible, sobre todo a los estudiantes. Y es que, ¿quién no ha tenido problemas en el colegio o el instituto con estas pequeñas enviadas del demonio? Los profesores no nos paraban de repetir: “Poned SIEMPRE las unidades”. Es una costumbre muy típica de estudiante de secundaria o bachiller dar el resultado en número, pero sin poner unidades.

         Lo cierto es que según ha enseñado la experiencia, las unidades son como unos monstruos de increíble poder. Si no los controlas, te atacarán y acabarán por destruirte, pero si logras controlarlos, tendrás un gran poder que supondrá para ti una enorme ventaja sobre los que no lo tengan. Por ello, debemos cambiar un poco el chip, y ver las unidades desde otro punto de vista.

         Dentro de lo que cabe, hemos tenido suerte con el sistema de unidades que nos ha tocado: el Sistema Internacional (SI). Este sistema otorga un valor arbitrario a la unidad de cada magnitud, y después, con los sucesivos prefijos como centi-, kilo-, mili-, micro-, nano-, etc, se nombran los distintos múltiplos de esa unidad en un sistema decimal, con lo que su manejo es muy sencillo. Cifras que podrían ser muy altas o muy bajas, se manejan más fácilmente poniendo esos múltiplos. 

         Por ejemplo, la unidad del SI estándar para medir el espacio es el metro, pero si quisiéramos expresar la distancia que hay entre los átomos de las moléculas de agua, tendríamos que expresarlo en nanómetros: 0,0957 nm. Imagínese hacerlo en metros, estaríamos hablando de 9,57x10^-11 m, o sea 0,0000000000957 m. Una cifra difícil de manejar, y más aún si hay que hacer operaciones matemáticas con ella. Por tanto, manejando bien las unidades y sabiendo las equivalencias entre los múltiplos, facilitaremos en gran medida los cálculos.

         Cosa distinta ocurre en algunos países anglosajones, donde por pura cabezonería no adoptan el SI, y deben seguir manejándose con pulgadas, yardas, galones, pintas, etc. Que cuando se trasladan a magnitudes más complejas que el espacio o el volumen, como la presión o la densidad, se complican bastante. En verdad, para usarlo en ciencia, es un sistema poco lógico, y por tanto hemos de estar agradecidos de poder usar el SI.

         Conocer bien las unidades, también puede ayudarnos en otros aspectos, como al no conocer las fórmulas. Pues las unidades de las distintas magnitudes a veces están relacionadas entre sí, y si se conoce esa relación, muchas veces no es necesario aprender toda la batería de fórmulas físicas que se requiera, o también incluso nos pueden sacar de algún aprieto si se nos olvidase accidentalmente la fórmula. Por ejemplo: debo calcular una fuerza, pero no conozco la fórmula necesaria. En cambio, sé que la fuerza se expresa en Newtons (N), que equivalen a kg·m/s². Los kg son unidades de masa, mientras que los m/s² son unidades de aceleración. Pues voilà. La fórmula es: masa multiplicada por la aceleración.

         Por otra parte, muchas veces ocurre que creemos saber la fórmula, pero en realidad es incorrecta. En esos casos también nos ayudan las unidades. Porque en toda fórmula, las unidades de cada variable también se operan entre sí, y al final, la unidad resultante tiene que ser igual a la unidad que debería tener la solución, si no, es que hemos cometido algún error. Por ejemplo: si quisiéramos calcular la fuerza gravitatoria que ejerce la Tierra sobre una persona, habría que usar la siguiente fórmula:

Donde F es la fuerza gravitatoria, G es la constante de gravitación universal, M es la masa de la Tierra, m es la masa de la persona, y r es la distancia entre ambos. Sus unidades son, respectivamente, N, m³/kg²·s², kg, kg y m. Veamos cómo se operan:

Ahora simplifiquemos los términos:

Y recordemos que kg·m/s² eran unidades de Newtons. De igual modo, si esta operación hubiera salido mal, no sólo sabríamos que está mal, sino también qué término falta, analizando las unidades resultantes. Si hubiésemos metido la pata no poniendo la masa de la Tierra, las unidades resultantes serían m/s². Y se ve claramente que para que sean Newtons, falta un término de masa, después ya sería cuestión de localizar ese término e incluirlo.

En definitiva, demos de desterrar esta mala imagen que tienen las unidades, y empezar a usarlas en nuestro favor. Y nuestras vidas serán más sencillas. 

No es la cantidad, es la concentración

¡Saludos lectores! Lamento mi ausencia, en verdad no tengo excusa para justificarla. No obstante, ahora que tengo un tema interesante que tratar, creo que es de justicia compartirlo con ustedes.

El otro día, mientras hablaba con mi madre, me contó lo que le pasó una vez. Mientras preparaba comida, le echó demasiada sal y encontró un truco para que estuviera menos salado: echar más agua. Y le dije que en verdad lo que había pasado es que había la misma cantidad de sal, lo que había cambiado es el volumen total, por lo que la salinidad disminuye. Mi madre no me creyó, y siguió sosteniendo que la cantidad de sal había bajado.

No es tan difícil de comprender, la salinidad es la concentración de sal, que se mide en diversas unidades, como por ejemplo gramos por litro. Lo que significa esto es que se divide la masa total de sal entre el volumen total de agua, con una fórmula como ésta:

Matemáticamente hablando, hay dos maneras de bajar la salinidad, o se disminuye la cantidad de sal, o se aumenta el volumen de agua. Y volviendo al ejemplo de la comida, dado que es muy difícil extraer la sal, la solución más viable es añadir agua. De ese modo, manteniendo intacta la cantidad de sal, disminuimos la salinidad.

Y este concepto tan sencillo de entender me ayuda a enlazar con otro tema que no es tan bien comprendido por la población general. Siempre se ha hablado de la peligrosidad de los compuestos químicos. Por poner un ejemplo, envases que contengan bisfenol A. muchas personas se horrorizarían al pensar en tomar comida de un envase semejante, cuando influyen diversos factores, pero el más importante de todos es, sin duda, la dosis; es decir, qué cantidad de ese tóxico se introduce en nuestro cuerpo, y en qué volumen está diluido. Pues ocurre como en el caso de la sal. Si está muy diluido, no habrá efectos, y estos efectos aumentarán a medida que mayor sea la concentración.

Lo que quiero decir con todo esto es que un compuesto químico no es tóxico per se, sino en función de la dosis. Y que tomar la misma cantidad puede tener efectos distintos en distintos volúmenes. Por ese motivo, todos los compuestos químicos potencialmente nocivos, tienen una concentración límite que deben tener en los diversos productos de consumo. No obstante, si el límite de un compuesto es 5 mg/g, por ejemplo, no quiere decir que con 5,1 mg/g ya sea tóxico. De hecho, el margen legal que se deja es muy amplio.

También esto se puedo aplicar a gases, por ejemplo, a las emanaciones de las chimeneas de las industrias. Una fábrica, por ejemplo, está echando al aire una cantidad de tóxicos, pero si se diluye convenientemente todo ese vertido, tal y como se especifica legalmente, la concentración de tóxicos bajaría por debajo del umbral admisible, y no sería peligroso respirar ese aire. El problema, como muchas veces ocurre, es que si hablamos de sustancias muy tóxicas, el nivel de dilución a aplicar es tan grande, que resulta un problema de diseño, y hay que recurrir a otros métodos de purificación antes de emanar esos gases.   

Con lo cual, podemos estar tranquilos y no horrorizarnos si vemos que algún producto contiene bisfenol A, por ejemplo. Hay que dejar de tener miedo a las compuestos químicos, pues absolutamente todo, están formado por ellos, y gracias a ellos nuestras vidas pueden ser más fáciles. 

Guerra total

¡Saludos lectores! El tema que nos ocupa hoy es bastante interesante: Guerra total, o cómo destruir un país. La carrera armamentística hoy en día sigue más viva que nunca. Muchos países invierten grandes porcentajes de su PIB en investigación militar. Nadie sabe a dónde conducirá todo esto, si simplemente será una escalada armamentística sin fin, o si algún día estallará algo como la III guerra mundial que ponga en juego todas estas armas.

Cabe destacar que el fin de todo esto es simplemente disuasorio; es decir, tener una gran capacidad militar hará que otros se lo piensen dos veces antes de atacar. Dicho de otro modo, las armas se fabrican para no usarse, algo paradójico pero cierto. Muchos critican la utilidad o no de todo esto, pero yo lo veo más como un seguro de coche. Todos los años ustedes dedican parte de sus recursos a pagar dichos seguros, pareciendo incluso que se trata de dinero tirado a la basura, sobre todo si son buenos conductores y nunca les pasa nada. Pero… el día que pasa algo… agradecen al cielo por haber tenido seguro. Pues pasa lo mismo con las armas.

La tecnología militar ha sufrido una gran revolución desde la introducción de la electrónica, que ha permitido crear nuevos sistemas de defensa, coordinar equipos e incluso aviones teledirigidos sin necesidad de llevar piloto. La ventaja de la electrónica es brutal, por tanto, quien quiera tener un gran poderío militar debe fijarse en este aspecto, más que en reclutar soldados.

Pero, ¿cuál es el arma definitiva? ¿La que acabará con todos nuestros enemigos? Esta pregunta no tiene respuesta, ya que cada vez que surge un arma, el enemigo ya está ideando como protegerse frente a esa arma, y cuando logra hacerlo, el primero ya está investigando cómo desactivar su protección. No existe el arma definitiva, pero el truco de la guerra consiste en utilizar tus puntos fuertes y atacar los puntos débiles del enemigo, en realizar acciones rápidas e inesperadas, que den al enemigo poco tiempo de respuesta, un único ataque rápido y fulminante que decida la guerra. O también se podría hacer lo contrario, atacar los puntos fuertes del enemigo, ya que con el enemigo podría pensar que no estamos tan locos para cometer esa insensatez, y no esperarían tal acción. En definitiva, la guerra es como una partida de ajedrez.

Seguro que si piensan en guerra del futuro, les vienen a la cabeza las bombas nucleares, Hiroshima y Nagasaki, Chernóbil, etc. Momentos de la historia que queremos borrar de nuestra memoria pero que podrían repetirse. Existen dos tipos de bombas nucleares, las de fusión y las de fisión. Las de fusión constan de un núcleo de algún material radiactivo, átomos de alta masa atómica, como el uranio o el plutonio. La idea consiste en lograr que el núcleo supere la masa crítica en el momento de la detonación. Entonces, los átomos se vuelven inestables y se fragmentan en átomos más pequeños, generando así la fragmentación de átomos vecinos y una rápida reacción en cadena. Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía, que es la que genera tales destrozos.

Por otra parte tenemos las armas nucleares de fusión, que están basadas en la energía desprendida al fusionar átomos de hidrógeno, por lo que se conoce popularmente como bomba H. Consta en su interior de una pequeña bomba de fisión y un combustible de algún isótopo de hidrógeno (deuterio o tritio). Cuando se detona la bomba de fisión, el combustible alcanza temperaturas termonucleares, que producen la fusión de los isótopos de hidrógeno, con la consecuente liberación de neutrones y la propagación de dicha reacción, liberando gran energía. Por tanto, no se trata de una bomba de fusión, sino más bien de fusión/fisión, y a veces suele incorporarse material fisible, por lo que se añade otra etapa de fusión, siendo una bomba de fusión/fisión/fusión. Y por tanto, con efectos mucho más devastadores que las de sólo fusión. De hecho, la bomba nuclear más potente jamás detonada, fue la bomba del Zar, por la URSS en 1961, y era una bomba de fisión, que alcanzó el récord de los 50 megatones.

Queda patente pues el enorme poderío de estas bombas, ¿pero por qué aún no se han usado para destruir objetivos enemigos? (exceptuando claro, el caso de Hiroshima y Nagasaki). Porque el efecto de estas armas es tan devastador que existe un miedo generalizado a usarlas, ya que un solo lanzamiento, podría generar una escalada de lanzamientos como respuesta, que dejaría ambos países totalmente destruidos en menos de una hora, según algunas estimaciones. Muchos han denominado esta hora como la hora del Armagedón, aunque a mí me gusta más llamarlo la hora del Juicio Final, en alusión a la película Terminator 3, y sería la duración total de una guerra nuclear, increíblemente corta, pero increíblemente devastadora.

Eso sí, una cosa es tener la tecnología apropiada para destruir un país, pero otra cosa es saber cómo enviar la bomba a su destino. Una opción es montar las bombas en aviones, posicionarse sobre el objetivo y lanzarlas, con los evidentes inconvenientes de tener que desplazar tal pesada carga y riesgos de ser derribados por fuerzas antiaéreas. Lo más efectivo sería montar las bombas sobre misiles balísticos intercontinentales y lanzarlos. Pero se podría dar un paso más allá. En el pasado, cuando surgió la aviación, dominar el cielo era una ventaja estratégica sobre países menos avanzados en ese sentido. Ahora todos los países tienen una fuera aérea, pero sólo dentro de la atmósfera. La dominación del espacio exterior puede dar una ventaja decisiva en una guerra nuclear. Quien domine el espacio podrá atacar impunemente cualquier parte del planeta, sin preocuparse de que le devuelvan el golpe, ya que pocos países tienes la facultad de enviar objetos al espacio, y menos aún con la suficiente precisión y rapidez para destruir un blanco. Además no sólo es útil como estrategia ofensiva, sino también como defensiva, ya que supone una base de misiles perfecta para detectar y neutralizar misiles balísticos intercontinentales que sean lanzados por el enemigo.

Pero no sólo, existen otras armas muy devastadoras. Una que en concreto me ha llamado la atención es el Multi Pulso Electromagnético de gran altitud o HEMP en inglés. Se trata de un arma con el que ya estamos muy familiarizados, pues aparece constantemente en la saga Matrix. Dicha arma crea un campo electromagnético a su alrededor que inutiliza cualquier máquina dentro de su perímetro de acción. Así es como las naves de Sion podían defenderse de los centinelas que le acosaban. Por ejemplo, los asteroides y meteoritos son capaces de generar un EMP. Al impactar contra la Tierra liberan grandes cantidades de energía. Si hubiera alguna ciudad cerca, ésta se quedaría a oscuras.

Sin embargo, las armas nucleares son capaces de generan un multipulso cuando son detonadas. El proceso conlleva tres componentes. En el primero, conocido como E1, la radiación gamma de la bomba ioniza átomos de la alta atmósfera, cuyos electrones salen disparados al 90% de la velocidad de la luz sobre el área afectada. Esto produce una corriente inducida alto voltaje en los circuitos que literalmente los dejan fritos.

El siguiente componente, el E2, que está producido por rayos gamma inelásticos y rayos gamma provenientes de neutrones. Tiene unas características similares a las de un rayo, por lo que los circuitos a menudo están protegidos contra ellos.

Y por último tenemos el E3, que es bien distinto a los anteriores, está causado por la distorsión magnética temporal que genera la detonación, este magnetismo genera una corriente eléctrica de alto voltaje en los circuitos que los inutiliza.

Es posible proteger los circuitos contra estos ataques, aunque evidentemente esta protección es limitada, y además el coste de proteger todos los circuitos de un país sería astronómico, con lo cual sería un ataque muy eficaz. El modo de ataque sería cargar la bomba en un misil balístico intercontinental y enviarlo al país objetivo, haciéndola estallar a gran altitud sobre éste, de esa manera, el multipulso se propaga sobre la superficie. Cabe mencionar que tras un ataque como éste, el país estaría completamente indefenso. Sin electricidad, sin luz, sin teléfonos, etc. Todos los equipos de defensa y ataque quedarían inservibles, y el país totalmente vulnerable a una ofensiva exterior. Pero no sólo eso, también estaría muy expuesto a ataque desde el interior, revueltas, disturbios, pillajes, saqueos, etc. Una situación realmente caótica, que nos haría entender cuán elevada es nuestra dependencia de la electricidad.  

Estas son las posibles formas que podrían adoptar las guerras del futuro. Y por último me gustaría despedirme con una frase de Dwight Eisenhower: “La única manera de ganar la III Guerra Mundial es evitarla”.

Viajes en el tiempo

¡Saludos! Querría disculparme por mi ausencia tanto tiempo, pero mis actividades académicas requieren mucho tiempo. Por ello he decidido hacer una breve entrada sobre un tema que me ha fascinado mucho, y seguro que a muchos otros también: los viajes en el tiempo.

Todos estamos familiarizados con los viajes en el tiempo, la ciencia-ficción los ha retratado de múltiples maneras hasta la saciedad. Hoy en día, gracias a la Ciencia, sabemos que los viajes en el tiempo son físicamente posibles, pero tecnológicamente hablando se encuentran astronómicamente fuera de nuestro alcance. Por lo que sólo podemos los “amateurs” imaginar, y los físicos elucubrar con complejísimas ecuaciones.

Físicamente hablando, existen dos maneras de viajar en el tiempo. La primera y más sencilla, ya ha salido anteriormente en este blog. Consiste en viajar cerca de la velocidad de la luz, con lo que se producirá una dilatación temporal que hará que el objeto “cuasi-lumínico” perciba que el tiempo pasa más despacio, mientras que fuera el tiempo pasa más rápido, es como viajar al futuro. Aunque se trata de un viaje en una sola dirección, pues no permite regresar al pasado.

La otra manera es a través de los agujeros de gusano. Se cree, aunque es una hipótesis muy aceptada en la comunidad científica, que los agujeros negros están interconectados por unos extraños agujeros de gusano, que transcienden el tejido espacio-tiempo. Dicho en otras palabras, los agujeros negros conectan dos zonas distintas del espacio-tiempo. Si pudiésemos adentrarnos en un agujero negro, saldríamos en otro punto del Universo, en un tiempo remoto, ya sea pasado o futuro. Como imaginarán, como teoría está bien, pero tomar estos principios y aplicarlos a una tecnología humana capaz de realizar viajes en el tiempo es otra cosa.

Pero imaginemos que es posible, que disponemos de la tecnología adecuada. Algo que ha suscitado mucho el interés público han sido las paradojas temporales. La más famosa, sin duda, la del abuelo. “Y si volviese al pasado y matase a mi abuelo antes de que concibiera a mi padre, yo no habría nacido, entonces mi abuelo no habría muerto, yo podría haber nacido”. Un problema muy complejo de resolver.

A mí me gusta considerar dos teorías temporales que resolverían este misterio. La primera la llamo “Teoría del tiempo fijo”. Consiste en que la línea temporal es única y totalmente inmutable, cualquier intento de modificarla está condenado al fracaso. En la ciencia-ficción, como ejemplo de esta teoría, me gusta considerar la película de Star Wars, la venganza de los Sith. En ella, Anakin Skywalker está atormentado por las visiones del futuro en que su amada Padme muere durante el parto. Aunque no se trata de un viaje temporal, podemos considerarlo como tal, como si Anakin hubiera ido al futuro y regresado con esa información. Durante la película, Anakin se obsesiona por salvar a su mujer, hasta el punto que cae en el lado oscuro de la Fuerza y se convierte en Darth Vader. Es esto precisamente lo que hizo que Padme muriera en el parto; es decir, el intento de Anakin por salvar a su mujer sólo contribuyó a matarla. Así es como funciona el tiempo fijo, da igual todas las veces que intentemos regresar al pasado y cambiar las cosas. Todo lo que hagamos sólo contribuirá a que las cosas salgan como al principio. Esto llevado el ejemplo del abuelo, significa que como el abuelo está vivo y me engendró a mí, todo lo que hice yo para intentar matarlo en el pasado no dio resultado, y por tanto sigo vivo.

La otra es la “Teoría del tiempo variable”. Aquí sí que podemos cambiar el pasado, pero al cambiarlo, surgirá una nueva línea temporal alternativa. Este hecho se explica muy bien en Regreso al futuro, cuando Biff regresa al pasado para entregarse a sí mismo el Almanaque deportivo y así ganar todas las apuestas durante 50 años. En la pizarra, Doc explica cómo en 1955 la línea temporal se bifurca. De ese modo, tenemos dos realidades paralelas, y ambas ciertas. Esto conecta con la teoría de los universos paralelos. Según esta teoría, existen infinitas realidades alternativas a la nuestra donde algún factor está cambiado. Esta teoría surge de la cuántica, que afirma que pueden existir múltiples estados para un mismo sistema. Algo difícil de entender mediante la lógica (porque algo no puede ser una cosa y la contraria a la vez), aunque podríamos verlo mediante el ejemplo del gato de Schrödinger. Un gato en una caja que antes de abrirla tiene un 50% de probabilidades de estar vivo o muerto. Antes de saberlo, la solución del sistema sería una superposición de ambos estados: vivo y muerto.

Por lo que, si volvemos en el tiempo, y cambiamos algo, ¿no será como viajar a otro universo paralelo? Entonces, en la paradoja del abuelo, yo habría matado no a mi abuelo, sino al “mi abuelo” de otra realidad alternativa, y sería mi otro yo el que no habría nacido.

Sea como fuere, estas sólo son hipótesis y elucubraciones, pasarán siglos y más siglos hasta que podamos descubrir qué es lo que se esconde realmente tras los viajes en el tiempo. 

FELIZ NAVIDAD

¡Saludos a todos! En una fecha tan señalada como ésta, mi intención era de desearles unas felices fiestas. Soy consciente de que últimamente no he prestado atención a ninguno de mis dos blogs, pero he tenido un diciembre muy ajetreado con mis actividades académicas, y las Navidades también lo serán, pero intentaré publicar alguna entrada en la medida de lo posible.

Así que ya sólo me queda desearles feliz Navidad y un próspero 2014 de parte de Res Publica y Horizonte de eventos, que sea mejor que el 2013, y que ojalá que crezcamos y baje el paro. ¡Hasta pronto!

El hundimiento del Titanic

Hoy he decido hablarse de un tema que me ha rondado por la cabeza todos estos días, y al final he decidido hacerlo: el hundimiento del Titanic, uno de los barcos más famosos de la historia.

Olympic y Titanic

Como muchos de ustedes sabrán, el Titanic era un gigantesco transatlántico perteneciente a la White Star Line, con una eslora de 269m, era el barco más grande del mundo. Su construcción comenzó en 1908. La White Star Line quería ser referente mundial en tecnología marítima, y por ello puso en juego todo su patrimonio para lograrlo. Construyó dos barcos, el Olympic y el Titanic, que serían sus buques insignia y su orgullo.

El 5 de abril de 1912, el Titanic ya estaba construido y zarpó del puerto de Southampton hacia Nueva York. Edward John Smith sería el capitán encargado de dirigir aquel mastodonte a lo largo del Atlántico. Se trataba de su último viaje, y su pretensión era jubilarse por todo lo alto.

Por desgracia, durante aquel año, los icebergs navegaron más al sur que de costumbre, interceptando las rutas marítimas. La noche del 14 de abril de 1912, el Titanic recibió un mensaje del SS Californian. Decían que estaban parados debido al hielo, pero el mensaje no llegó a puente y el Titanic continuó su rumbo a una velocidad imprudente.

La noche era muy calmada, y no se podían ver olas rompiendo contra el iceberg al que se acercaban. En cuanto lo vieron, los vigías dieron la alarma al puente de mando. El puente estaba a cargo del oficial Murdoch, quien ordenó invertir la marcha y virar a babor para rodear el iceberg. Pero era demasiado tarde, el Titanic rozó contra el iceberg, sentenciándolo de muerte. El informe de daños reveló que habían sido abiertas varias vías de agua a lo largo del casco, y que se hundiría en unas dos horas. Se puso en marcha entonces el dispositivo para evacuar a los pasajeros en los botes, y los telegrafistas enviaron mensajes a cualquier barco que pudiera rescatarles. 

RMS Carpathia

El SS Californian, al parecer el barco más cercano, incluso podían verlo a simple vista, tenía la radio apagada, por lo que la comunicación era imposible. El barco más cercano que respondió fue el RMS Carpathia, que se puso inmediatamente rumbo al Titanic, pero estaba aún demasiado lejos, y tampoco podía correr mucho por riesgo de chocar también con un iceberg, cuatro horas tardó finalmente en llegar. Para entonces, el Titanic descansaba en el fondo oceánico, y los que no pudieron subirse a ningún bote, se congelaron en las gélidas aguas.

La tragedia conmocionó al mundo, y abrió un amplio debate sobre la seguridad en el mar. Poco después, la White Star Line hizo grandes modificaciones en el Olympic para hacerlo mucho más resistente. Pero la duda que muchos se hicieron entonces fue: ¿Era el Titanic un barco seguro? ¿Podía haberse evitado la tragedia? No fue hasta 1984, cuando se hallaron los restos del Titanic y se pudo someter al barco a una “autopsia”. Lo más llamativo que hallaron fue que el barco se había partido por la mitad, algo que varios pasajeros afirmaron ver, pero fueron silenciados.

A mediados de los 90 se extrajo un trozo del casco del Titanic, para someterlo a ensayo, y comprobar si el material usado era el adecuado. El casco del Titanic estaba hecho de acero, un material muy usado. Pero en aquella época las técnicas de purificación del acero no eran tan buenas como las actuales. Se descubrió que tenía una elevada proporción de azufre, pero ¿era suficiente para que el acero no aguantase el golpe? Hay que tener en cuenta que el acero es un material dúctil; es decir, que cuando se rompe, sufre una deformación, causada por la energía absorbida. Por tanto, un acero dúctil, al absorber más energía, se hace más resistente a los impactos. No obstante, la ductilidad disminuye con la temperatura, y el material pasa a ser frágil; es decir, que rompe sin deformación, en trozos que encajan perfectamente, y es menos resistente a los golpes. El agua del mar estaba a -2ºC aquel 14 de abril, por tanto, había que determinar cuál era el comportamiento del acero del Titanic a esa temperatura, dúctil o frágil.

Ensayo Charpy

Para determinar esto, se hizo un ensayo Charpy, que consiste en golpear un trozo de acero con una maza que lo rompe. En función de cuánto sube la maza después del golpe, se conoce la energía absorbida. La prueba se hizo a -2ºC para reproducir a la perfección las condiciones del día de la tragedia, y determinó que el acero a esas temperaturas era muy frágil. Con lo cual, quedó probado que el acero del Titanic no era el más adecuado.

Sin embargo, viendo más de cerca los detalles del casco del Titanic, vemos que hay cosas que no cuadran. Pues las planchas de acero no estaban rotas, sino más bien separadas entre sí. Se dudaba de si el ensayo Charpy era adecuado para reproducir las condiciones del choque con el iceberg. Dado que según el testimonio de muchos pasajeros, no fue un choque, sino más bien un roce. Por tanto, se empleó el ensayo de flexión, que consistía en apoyar un fragmento de acero sobre dos soportes, e inducir una presión en el centro, que curve el material hasta partirlo. De este ensayo se sacó la conclusión de que el acero del Titanic era casi tan resistente como cualquiera de los aceros modernos. De modo que, ¿cómo pudo hundirse el Titanic?

Ensayo de flexión

Para averiguarlo, hay que saber cómo está construido el Titanic. Su casco está compuesto por varias planchas de acero, unidas entre sí por remaches, que eran una especie de clavos insertados al rojo vivo en los agujeros correspondientes, uniendo las planchas. Y es que en aquella época no existía la soldadura, luego no había otro modo de hacerlo. Los remaches eran de acero, y eran fijados gracias a una enorme máquina remachadora. Pero había un problema, en la proa y en la popa, donde el casco del barco se curvaba hacia adentro, no había espacio suficiente para la máquina, y tuvo que hacerse a mano y usando remaches de hierro forjado, no de acero. El hierro forjado era bastante más frágil que el acero, y más aún en agua fría. Al rozar contra el iceberg, la enorme presión producida sobre las planchas se tradujo en que las cabezas de estos remaches fuesen saltando, haciendo que sus vecinos tuvieran que soportar más carga de la prevista, lo cual hacía que éstos también saltaron. Se produjo un efecto dominó que fue separando las planchas de acero entre sí, dejando una vía de agua.

El barco tenía una serie de compartimentos estancos a lo largo de su eslora. Era capaz de flotar con cuatro de ellos inundados, pero la rotura se extendió sobre los primeros cinco compartimentos. Además, los mamparos que los separaban no llegaban más que a la cubierta G, con lo que el nivel del agua pudo rebosarlos e inundar otro compartimento. Así, el peso de la proa se hizo tan grande que se hundió por ese lado, elevando la popa, hasta que la estructura tuvo que soportar una carga para la que no estaba preparada y el barco se partió por la mitad.

¿Podía haberse evitado la tragedia? Lo que no cabe duda, es que el hundimiento del Titanic fue un cúmulo único de casualidades que desembocaron en el fatal final. Si el Titanic hubiese ido más despacio… Si los vigías contasen con prismáticos y hubieran visto antes el iceberg… Si el barco hubiese sido más resistente, con los mamparos más altos… Si ese año los icebergs no hubiesen viajado tan al sur… Si Murdoch hubiese chocado de frente con el iceberg, y sólo se hubiera inundado el primer compartimento… Si Murdoch no hubiese ordenado la contramarcha, la velocidad de giro sería mayor… Si los oficiales del Titanic hubiesen prestado más atención a las alertas de hielo… Si el SS Californian hubiera acudido en ayuda del Titanic… Si el Titanic llevase más botes…

Todo esto en conjunto produjo la tragedia, pero aparte de esto, existen numerosas teorías conspiratorias, que no forman parte de la versión oficial. La más llamativa es ésta que voy a contar a continuación.

Como ya saben, la White Star Line se endeudó en demasía por construir sus buques insignia. Para colmo, en 1911, el Olympic chocó con el HMS Hawke, produciendo grandes daños. En juicio se falló contra la White Star Line, con lo que tuvo que hacerse cargo de los daños, cosa imposible.

RMS Olympic

El Olympic y el Titanic eran casi idénticos, salvo por algunos detalles. El Titanic tenía la cubierta A parcialmente abierta, mientras que el Olympic la tenía totalmente abierta, amén de otros detalles menos visibles a simple vista. El Titanic estaba asegurado por una cuantiosa suma de dinero, que sacaría a la empresa de la quiebra. La idea era dar el cambiazo; es decir, cambiarle al Titanic su nombre por Olympic y viceversa. Así, podrían mandar al Olympic (con la bandera de Titanic) a hundirse en el mar, y cobrarían el seguro. Con lo cual, se hicieron unas mínimas reparaciones en el Olympic para que pudiera se botado como Titanic.

Ahora nos movemos en terreno moral pantanoso. ¿Envió la White Star Line a toda esa gente a morir? Aquí las versiones de la historia difieren un poco. Algunas fuentes afirman que la idea era impactar contra otro barco (posiblemente el SS Californian) y que los pasajeros fueran rescatados por barcos cercanos (no había), y cuando vieron el iceberg, comprendieron que era una coartada más creíble y fueron contra él. Esto resulta inverosímil, ya que aquella noche la visibilidad era bajísima, y el carácter del choque fue muy fortuito. Ni demasiado a estribor para que el impacto no fuese muy directo, ni demasiado a babor para que no chocaran contra el iceberg. Tal precisión con un buque tan grande y tan poca visibilidad es poco creíble. Otras versiones dicen que la idea era hundirlo en viajes posteriores, en lugares con más posibilidades de rescate, pero el iceberg se presentó por sorpresa. Sea como fuere, el Titanic se hundió, llevándose consigo 1.500 almas.

SS Californian

Después del naufragio, hubo un juicio para depurar responsabilidades. Muchas de las culpas recayeron sobre el SS Californian, por no ayudar a los supervivientes. Se afirmaba que ambos barcos estaban a la vista uno de otro, pero esto no está del todo claro. Pues el capitán afirmó que el barco que vieron parecía más pequeño, y que además se movía, mientras que el Titanic estaba parado. Con lo cual, el SS Californian debía estar más lejos de lo que se pensaba, y que ese barco que veían, era el mismo que se veía desde el Titanic, un barco fantasma cuya identidad hoy se desconoce. De todos modos, ya fuera el SS Californian, o el barco desconocido el que vieron, está claro que ninguno acudió en ayuda del Titanic.

A modo de anécdota, me gustaría añadir que después del hundimiento, como se ha dicho, se sometió al Olympic a varias mejoras, como establecer más botes, doble casco y aumentar la altura de los mamparos. Para que se hagan una idea de la resistencia que ganó, en 1918, durante la primera guerra mundial, el barco había sido confiscado por la Royal Navy para operaciones de guerra. Ocurrió que un submarino alemán atacó al Olympic con un torpedo, pero el barco consiguió esquivarlo. El submarino, emergió entonces para encañonar al Olympic, pero éste dio la vuelta rápidamente y embistió al submarino, haciendo que se fuera a pique, y todo esto sin que el Olympic sufriera daños significativos.

Y así, queridos lectores, fue como se hundió el Titanic, o mejor dicho, la versión más plausible, pues nunca sabremos la verdad completa del naufragio más famoso de la historia.

Tópicos de la Ciencia-Ficción III

¡Saludos lectores! He decidido volver a la carga para ofrecer la tercera entrega de esta interesante saga de los tópicos de la ciencia-ficción.

¿Explotan lo cuerpos en el espacio?

Seguro que es algo que habrán visto muchas veces en las películas. Un pobre hombre acaba en el espacio exterior sin protección, y explota en mil pedazos. Ya anteriormente hemos mencionado y descartado el tópico de que los cuerpos se congelen. Pero, y esto, ¿es verdad? Veámoslo.

Muchas veces se afirma, y con mucho rigor científico además, que la sangre hierve y se expande, destrozando el cuerpo. Pero, ¿cómo ocurre esto? No quiero dar una clase muy aburrida de Química-Física, pero hemos de saber un poco. El agua se congela a 0ºC y hierve a 100ºC, esto no ocurre siempre, sólo si estamos a presión atmosférica, que es lo más normal, pero al variar la presión, esto cambia. Es así, como para facilitar los cálculos, se han construido los llamados diagramas de fase, que muestran el cambio de los puntos de fusión y ebullición a distintas presiones. El manejo es muy fácil. En el eje horizontal tenemos la temperatura, y en el vertical la presión. Si se traza una línea horizontal a un determinado valor de presión, la línea cortará en algunos puntos la curva de la gráfica, y esos puntos, mirando hacia el eje horizontal, nos darán las distintas temperaturas de ebullición y congelación. Hagan la prueba. Fíjense cómo la línea de 1 atm (presión atmosférica) corta la gráfica a 0ºC y 100 ºC. Nosotros podemos “jugar” con las presiones y obtener distintas valores de temperatura. Si la línea sólo corta una vez el gráfico, significa que se pasa directamente de fase sólida a gaseosa (sublimación). 

En el espacio la presión es de 0 atm. Por tanto si cogemos la línea de 0 atm, que coincide con el eje horizontal, vemos que desde temperaturas muy bajas, por debajo de 0ºC, el agua ya es gas. No olvidemos que la sangre no es más que agua con otras sustancias disueltas. Entonces, si nos expusiéramos en el espacio, nuestros vasos sanguíneos reventarían por acción del gas de agua expandiéndose debido a la falta de presión. Así que en teoría es plausible. En la práctica, no ocurre, y ya se han hecho experimentos que los han demostrado. Porque el propio cuerpo ejerce una presión sobre la sangre que evita que se evapore súbitamente. Lo que sí, mucho cuidado con la saliva de la boca, que sí se evaporaría, y el aire de los pulmones, que se expandiría violentamente. Lo más sensato sería abrir la boca y dejarlo salir. Lo que sí, los tejidos más externos sí que podrían tener agua en estado gaseoso, con lo que se producirían burbujas en el sistema circulatorio. El sujeto moriría principalmente por asfixia o problemas cardíacos derivados de esas burbujas. 

¿Absorbe el vacío del espacio?

Es algo que hemos visto en muchas ocasiones, seguro que tienen en mente la película Alien, cuando el bicharraco ese es absorbido por un agujero diminuto en el casco de la nave. ¿Qué de verdad hay en esto? Se podría decir que el hecho en sí es verídico, aunque la formulación del enunciado incorrecta. Evidentemente, el espacio está vacío, no puede absorber nada por las buenas. Más bien, es un efecto desde dentro de la nave. No olvidemos, que presumiblemente una nave estaría llena de gas (nitrógeno, oxígeno…) a presión atmosférica, o sea 1 atm. Un gas, por naturaleza, se expande sin control, pues sus moléculas apenas interaccionan entre sí, y tienen una gran velocidad. Si de repente disminuyésemos la presión a cero, todo ese gas encerrado, ya no tendría restricciones de movilidad, y se expandiría violentamente hacia fuera, hacia el espacio. Esto lo vemos empíricamente con la ley de Boyle: p₁V₁=p₂V₂. Donde p es la presión y V es el volumen, en el estado 1 (antes de la rotura del casco de la nave) y el estado 2 (después). Imaginemos que el volumen del gas inicialmente es V₁=500 m³. La presión inicial es p₁=1 atm, y la presión final es p₂=0 atm, y sustituyan en la ecuación. ¿Qué sale? P₂=1*500/0=∞. Por tanto, el volumen se hace infinito al disminuir la presión a cero, y por eso la expansión ocurre de manera violenta.

En el proceso, evidentemente, arrastraría cualquier persona u objeto no fijado a la nave. De modo que no es el espacio el causante directo de este fenómeno, sino el gas de la nave. No obstante, la cantidad de gas es muy limitada. Sería más realista que esa “absorción” fuese temporal, que durase sólo hasta que se acabasen los gases de la nave. 

Ingravidez en órbita:

Por último, y aunque no es un tema de la ciencia-ficción, me gustaría hablar sobre la ingravidez, ya que me parece un asunto interesante. Todos hemos visto a esos astronautas en la estación espacial internacional, dando volteretas, ingrávidos. Y lo que nos viene a la mente es que allí arriba no hay gravedad y por eso flotan. FALSO. Lo demostraré.

La gravedad es un fenómeno de atracción físico debida a la masa, y está regida por la ley de gravitación universal, formulada por Newton: F_g=G*M*m/R²

Donde M y m serían las masas de los dos cuerpos implicados. G es una constante universal y R es la distancia entre los dos cuerpos. Todo ello genera una fuerza gravitatoria. Para el caso de una persona de 75 kg en la Tierra, M sería la masa de la Tierra, o sea, 5,97x10²⁴ kg. La constante G vale 6,67x10^-11 N·m²/kg². La R sería la distancia al centro de la Tierra, que si se está en la superficie, equivaldría a su radio, o sea, 6371 km. Y la m sería la masa de la persona, 75 kg. Operamos y obtenemos una fuerza gravitatoria de 735,777 N, algo normal. Ahora veamos el caso de una persona en el espacio, en la estación espacial internacional, a 415 km de altura. Los datos serían iguales, salvo la R, que sería el radio de la Tierra más la distancia de la superficie a la estación; es decir, 415 km. Operamos de nuevo y obtenemos 648,53 N. No ha variado mucho, de hecho la reducción de la atracción de la Tierra ha sido del 11,86%, muy poco para producir ingravidez. Entonces, ¿por qué flotan los astronautas?

La estación espacial está en órbita alrededor del planeta, se mueve en círculos a una determinada velocidad, lo cual genera una fuerza centrífuga, como cuando un coche toma una curva, que sufre una fuerza hacia fuera de la curva. También, la estación espacial está sometida a una fuerza que la aleja de la Tierra, pero a su vez hay otra fuerza que la atrae hacia ella, la fuerza gravitatoria, ambas fuerzas se contraponen, y mantienen estable la órbita. De hecho, incluso se podría calcular su velocidad, sabiendo que la fuerza centrífuga es F_c=m*v²/R. Donde v es la velocidad, m la masa de la estación, y R las distancia al centro de la Tierra. Podemos igualar las dos ecuaciones (F_g y F_c), y despejando se obtiene que v=raíz(G*M/R)=7666,67 m/s, muy próximo al real, que es 7706,7 m/s. 

Y aún no he respondido a la pregunta, ahora voy. Imagínense un cañón que dispara un proyectil a una velocidad. El proyectil traza una parábola y cae a la Tierra. Si disparásemos desde muy alto, y cada vez a más velocidad, al final la curvatura de la trayectoria coincidiría con la curvatura de la Tierra, y el proyectil caería perpetuamente, sin encontrar el suelo. En esta situación se encuentran los astronautas de la estación espacial. Están cayendo continuamente, y por eso flotan, pero nunca caen al suelo por tener la suficiente velocidad.