5.AMPLIACION CRIATURAS (2):

Ampliación de las criaturas menguantes:

En el segundo tema tratamos las Criaturas Pequeñas, y ahora, ampliaré algunas cosas más sobre ellas.
Como había comentado que existiesen dichas criaturas o que alguna menguase de tamaño tendría algunas dificultades (el sonido de las voces, los huesos, la temperatura, la fuerza relativa y la comida)… pues añadiré también algunos otros problemas y una ventaja de tener ese tamaño.



*El agua:

¿Qué pasa si a la pequeña criatura sale de un río?

- Si tenemos en cuenta a una persona de tamaño normal que cuando sale del agua tiene adherida a su piel un ¼ de litro y, si lo comparamos con el de la persona diminuta (que sería idéntica a esa persona normal, salvo que tiene un tamaño X veces inferior), también tendría una delgada película de agua en su cuerpo que, aunque sea menor, para él, en relación a su tamaño supondría un gran peso. Por tanto, al contrario que lo que nos ocurre a las personas de tamaño normal, a este ser le resultaría muy difícil moverse ágilmente.

Para explicar la movilidad o la falta de ella si está empapado en agua, podemos utilizar el número de Reynolds que indica la capacidad de desplazamiento de un cuerpo en un fluido y viene dado por la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas, con lo cuál el desplazamiento en un fluido depende del tamaño. Cuanto más grande es un cuerpo, mayor es su número de Reynolds y, por el contrario, cuanto más pequeño sea, menor será su número.

También actúa la tensión superficial en el caso de las gotas de agua. En la película de “El increíble hombre menguante” cuando le cae una gota de agua encima al protagonista influye la tensión superficial

*Mucho músculo y problemas fisiológicos:

Un hombre diminuto sería demasiado robusto y tendría mucho músculo, por tanto esas musculatura podría destruiría su cuerpo. Esto es lo que le tendría que haber pasado en la película al hombre menguante. Por el contrario, un hombre que ha sido aumentado de tamaño sería frágil y, como ya se habló de ello en la primera entrada, tendría una fuerza relativa muy pequeña.

Al reducirse el tamaño de la persona normal, también se reducen los pulmones, arterias,… pero no se reducirían lo suficiente y esto haría que su ritmo metabólico siguiese siendo superior al normal, lo cuál provocaría algunos fallos. Por eso las personas que tienen un tamaño superior al normal o muy inferior a la media suelen vivir pocos años y tienen problemas fisiológicos.



*Anteriormente también se ha comentado el problema de la comunicación con otros seres de tamaño normal o mayor, debido a la frecuencia de los sonidos (si recordáis, cuánto menor es la criatura, más aguda es la voz y, cuánto mayor es el ser, más grave resulta la voz), a esto también hay que añadir la diferencia de tiempo que necesitaría para decir la misma frase… Por ejemplo, un gigante tardaría más tiempo en decir “Hola” que una persona normal.



Después de todos estos problemas e inconvenientes ¿por qué alguien querría ser diminuto? ¿Encontraría alguna ventaja en ello?

Si tienes pensado caerte mucho desde ciertas alturas… no te vendría mal tener un tamaño algo reducido, sería una gran ventaja:

Un objeto en caída libre como el aire alcanza la velocidad límite cuando su peso iguala a la fuerza de resistencia que opone el aire el avance del mismo. Esta resistencia depende, para pequeñas velocidades, de su velocidad respecto del fluido. Lo que equivale a decir que cuanto más pequeño sea el objeto que se cae, menor será la velocidad con la que lo hace.

4.Efecto Magnus

La Física y los deportes:

Pensaba que esta entrada ya la había publicado hace tiempo, pero me equivoqué.. la encontré ahora cuando iba a subir las otras.

Algunas veces cuando vemos un partido de fútbol o alguna repetición de ciertos lanzamientos nos quedamos con la boca abierta (al menos a mí si que me pasó alguna vez xD). La gente suele hablar mucho de deportes y el bus es un buen lugar para ello (una hora y pico de viaje da para muchas cosas…) y aunque tú no participes en la conversación te enteras igual al tenerlos cerca. Me vino a la cabeza una de las conversaciones y comentaré cómo se dá el efecto en algunos deportes a las bolas/pelotas.

¿Quién no ha lanzado nunca un tiro con efecto? ¿Quién no ha intentado parar un saque con rosca jugando al ping pong y la bola se ha ido de paseo?

En el pasado Newton ya se fijó en la trayectoria curva de un proyectil esférico que podía seguir una pelota de tenis debido al rozamiento pero la teoría que se conoce en la actualidad corresponde a un estudio realizado por Magnus.

“El Efecto Magnus podría explicarse como el tiro en el que el balón en rotación genera un remolino de aire a su alrededor, llevando la misma dirección que la corriente de aire a la que se expone la pelota, por lo cual se incrementa la velocidad en dicho lado del esférico. En el otro lado del balón el remolino gira en dirección opuesta a la de la corriente de aire, lo cual hace que disminuya su velocidad debido a la fricción, por lo que la presión del aire es menor en un lado que en otro , ocasionando una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire que desvía la esfera de su trayectoria.”

Por tanto, afecta a los cuerpos rotando perpendicularmente a su desplazamiento a través de un fluido. Al moverse en el aire hay una resistencia la cuál depende de la velocidad relativa del objeto respecto del aire y, en el caso de las bolas, dicha fuerza es mayor en un lado que en otro.

“Wanted”:

Si trasladamos esto a una película como “Wanted” en la que las balas se desvían de la recta y rodean obstáculos para alcanzar el objetivo que deseaban es porque existe una fuerza que provoca que la bala haga una comba y la fuerza que provoca dicha comba es una fuerza que interacciona con la bala del vuelo.

Por tanto, si es posible desviar las balas según el efecto Magnus, pero una cosa es desviarlas.. y otra hacer que hagan lo de la película.

Dejo aquí un tráiler de la película por si alguno no sabe cuál es. Ahí se ve como disparan y salvan ese obstáculo para llegar a la diana del fondo.

http://www.youtube.com/watch?v=O7ftozVc3lI

También dejo esta web sobre la aerodinámica en el tenis de mesa que es muy interesante.

3. Superhéroes

Con respecto al tema de los superhéroes me voy a centrar en dos de ellos, Spiderman y Flash.

¿Quién no ha oído hablar del hombre araña… de sus telarañas, el caminar por el techo y el trepar por las paredes?.

Si buscamos un paralelismo con la vida real, las personas normales no podemos trepar por las paredes y son sólo unos pocos animales como los arácnidos y los insectos quienes sí pueden hacerlo.

Ésto se debe al equilibrio existente entre las fuerzas (la fuerza de atracción de la gravedad que tira hacia abajo y otra fuerza, la de cohesión que permite al ser estar en la pared).
Mientras que en el caso de la gravedad intervienen la masa y el volumen, en la fuerza de cohesión influye el tamaño de la criatura… cuanto más aumente, mayor será el peso.

Los humanos no podríamos hacer muchas de las cosas que hace este

superhéroe (ya sea escalar, trepar, caminar por el techo y todo eso con una gran agilidad) pero al tener sus súper poderes junto con las irregularidades que tiene en las palmas de sus manos permiten que pueda aferrarse y adherirse a muchas superficies y que sea “factible” poder llegar escalando a las azoteas de los edificios.

Otro humano, aunque no tan conocido, que puede hacer esto es Mohinder (el Dr. Mohinder Suresh, de la serie Heroes (http://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9roes_(serie_de_TV) ) y al igual que Peter Parker tiene la agilidad, la fuerza y prácticamente los mismos poderes que él.

Otro fallo muy típico que se puede ver en Spiderman, pero que también ocurre con muchos otros superhéroes (Superman,..) es el parar la caída libre de gente que se está cayendo, de forma muy brusca… lo que provocaría una deceleración muy rápida y no sobrevivirían.

Cambiando de superhéroe y de poderes tenemos a Flash, el cual posee una rapidez sobrehumana, que incluso llega en algunas ocasiones a correr a la velocidad de la luz. Este poder lo consigue tras haber sido alcanzado por un rayo.

La capacidad que tiene de recorrer tantos km a esas velocidades tenemos que tener en cuenta muchos detalles como la fricción y la temperatura corporal después de correr a tanta velocidad, la energía que consume…

Con la velocidad que puede alcanzar, su cuerpo ardería por la fricción con el aire y no se sabe a dónde va ese calor que ha generado al moverse tan rápido.
Además, ¿cómo recupera toda esa energía consumida?. Tal como dice el libro “La física de los superhéroes” (Robinbook) de James Kakalios, Flash necesitaría tras recorrer unos 30.000 kilómetros al segundo la energía equivalente a la que aportarían ¡¡ 50 millones de hamburguesas XXL !!. Tendría que estar comiendo sin parar.

Otros problemas a los que tiene que enfrentarse, al igual que le ocurría a la Antorcha Humana en la película que vimos en clase de “Los cuatro fantásticos y Silver Surfer”, es la destrucción de la ropa cada vez que se mueva a tanta velocidad y, sobre todo, cuando estuviese corriendo le costaría maniobrar debido a la velocidad que lleva. Además de todos los desperfectos que causaría a su alrededor.

2. Criaturas Pequeñas

En el tema anterior tratamos el tema de las “Criaturas Gigantes”, ahora tocan las “Criaturas Pequeñas”, tras haber visto en clase “El Increíble Hombre Menguante”.

En muchas películas de ciencia ficción se trata el tema de la disminución proporcional considerable del tamaño de objetos, personas y animales.


Pero esto no es posible debido a la estructura de la materia. Para poder encoger a una criatura, hay que tener presente la Ley de la Escala… si reducimos de tamaño a una criatura, tanto el volumen como su masa se verían reducidos al cubo del factor de escala elegido.

Existen algunas teorías que podrían apoyar esto:

- Reducir el número de átomos ---> Pero entonces.. ¿qué átomos se quitarían?

- Reducción de la distancia del enlace entre las moléculas ----> La densidad sería muy grande porque la misma masa partida por un volumen muy pequeño sería muy grande. No podría soportar su propio peso y moriría aplastada. Tal como le ocurría también a las criaturas gigantes que tenían una cierta fuerza relativa y no podían con su peso si sobrepasaban X medidas.

- Reducir el tamaño de los átomos ---> Para que disminuyese la masa tendría que transformarse en energía (sería una gran cantidad de ella) usando la ecuación E=mc2, de Einstein.

Poniéndonos en el caso de que una criatura pudiese menguar, tendría que enfrentarse a una serie de dificultades: estar en un medio como el agua, el sonido de las voces, los huesos, el frío… Y también cambios como el aumento de la fuerza relativa del ser diminuto.


*Sonido de las voces:

- Lo que escuchan ellos: Al igual que en el anterior caso depende de la frecuencia de los sonidos emitidos por las personas que se encuentren cerca de la persona diminuta, pero tampoco las podría oír si fuesen personas normales en vez de que tengan su tamaño.

- Si emite un sonido una persona menguante: la amplitud de su voz es distinta a la que tendría con su tamaño normal. Es menor.
Con el diferente tamaño está demostrado que la frecuencia del sonido emitido sería proporcional al inverso de la longitud al cuadrado. Emitiría en una frecuencia de sonido que lo más probable es que nadie lo escucharía. Habría que calcular la frecuencia de su sonido (Herz) teniendo en cuenta la frecuencia normal de un humano y lo que mida al haber menguado.



* La visión:

Al encoger, se supone que lo hacen proporcionalmente todas las partes de su cuerpo por la ley de la escala. En este caso, al reducir también el tamaño de los ojos se produce un cambio en la visión del sujeto por la resolución angular del ojo, su diámetro y también la longitud de la onda de luz que percibiría dicha criatura pequeña. También habría que tener en cuenta la difracción de los ojos.



*Temperatura (frío):

Las criaturas pequeñas, al igual que los animales también pequeños soportan peor el frío que los grandes. Un ejemplo que vemos prácticamente a diario serían los bebés/niños pequeños que aunque para nosotros no haga mucho frío, ellos tienen que estar bien abrigados. Un efecto de esto, es que los animales más pequeños se pasan el día entero comiendo para poder recuperar el calor ya que sus cuerpos no conservan el calor.

Otros ejemplos: ratones, pájaros y también el hecho de que en zonas de climas muy fríos no haya animales pequeños.




* Fuerza relativa:

Aumenta la fuerza relativa de la persona o criatura que haya encogido/menguado/reducido su tamaño… Porque la fórmula es Fuerza relativa= peso soportable/peso criatura.

*Velocidad:

Si tenemos a una persona adulta y al lado a un niño pequeño, la persona adulta irá más rápido que el más pequeño.
Velocidad=Espacio/tiempo

1. Criaturas Gigantes

Este año me he apuntado a una asignatura de libre elección que se llama la Física en la Ciencia Ficción. Tenemos que publicar entradas (aunque voy un poco retrasada con las publicaciones, espero ponerme al día) tratando sobre los diversos temas que comentemos en clase y/o que tengan que ver con la física en películas, relatos, series… de ciencia ficción.

El primer tema que hemos tratado han sido las Criaturas Gigantes y aunque ahora haré un resumen y comentaré por encima lo visto en clase, después pondré algo de cosecha propia. La primera película que hemos visto: "El alimento de los dioses" (1976), que está basada en una novela de H. G. Wells. No quiero desvelar el argumento por si alguno siente curiosidad y tiene pensado verla, aun así la historia transcurre en una isla y tras comer una extraña sustancia los animales se convierten en seres gigantes. Podemos ver enormes ratas, gusanos, avispas,… que en realidad no podrían existir porque han sido aumentadas de tamaño proporcionalmente.

Para poder explicar la imposibilidad de estas criaturas, debemos aplicar la Ley de la Escala [el cuerpo aumenta proporcionalmente en las 3 dimensiones(x,y,z)] y, por tanto, su volúmen aumenta en un factor de escala al cuadrado y el volúmen al cubo:

Masa de la criatura gigante= (altura c.g/altura inicial)³ por la masa inicial

El ejemplo de clase lo hicimos con King Kong:

- Gorila Inicial: altura: 2 m masa: 200kg

- Gorila Gigante: altura: 15m masa: ¿?

m' = (15/2)³.200 à¡¡ 84 Tm!!

Nada más y nada menos que nuestro gorila gigante pesaría 84 Tm. ¿Creéis que podría con su propio peso? ¿ O incluso aunque pudiese, podría moverse de la forma en que lo hace?

Para saber el peso que podrían soportar los huesos de la criatura es necesario calcular la fuerza relativa. Dependiendo del animal es mayor o menor. Supongamos que el Gorila que teníamos inicialmente puede soportar 2 veces su propio peso, es decir, así mismo y a otro como él. Como:

Fuerza relativa= peso soportable/peso animal

Por tanto, ese gorila sería capaz de soportar 400kg.

Cuanto mayor sea el tamaño de la criatura, menor es la fuerza relativa, lo que significa que puede cargar aun con menos peso.

Aplicando la Ley de la Escala, al gorila inicial le vamos añadiendo 1 metro, 2m,… así hasta llegar a 4 metros, que sería lo máximo que podría llegar a medir para poder sostenerse a sí mismo. Por tanto, el gorila gigante del cuadro (de 15 metros de altura) sería imposible que existiese.

Por esta razón no han existido criaturas de tanto tamaño en la Tierra y las que conocemos están en el agua porque se desplazan mejor. En la superficie terrestre apenas podrían moverse. No se puede comparar las toneladas de una ballena azul (mamífero más grande) con las toneladas de un elefante (mamífero terrestre más grande), esto es debido al medio en el que viven.

Si se desplazan mejor en el agua es gracias al Principio de Arquímedes: que “afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado”.

Del mismo modo, tampoco las criaturas grandes que han existido serían proporcionales, sino que necesitarían unos huesos más fuertes y anchos, de ahí que puedan tener unas patas enormes. Para poder cambiar la fuerza relativa, citada anteriormente, es necesario cambiar el resto de proporciones del cuerpo y por eso no se vería un gorila enorme con forma de gorila, o una rata gigante con forma de rata. Apenas tendría algún parecido con el animal original.

PD: Como ya se me ha hecho tarde, añadiré en otro momento la segunda parte sobre las Criaturas Gigantes.