Archivo de la categoría: Respuestas

Respuestas V: ¿Puede compensarse una rueda reventada con velocidad?

Ivan Manko paró a hinchar las ruedas en una gasolinera y pensó en Ciencia de Sofá. Le invadió la siguiente duda, que me envió por Gmail:
¿A qué velocidad tendría que ir con las ruedas completamente deshinchadas para que el neumático se levante con la fuerza centrífuga y parezca que está hinchado?
Esta fue mi respuesta inicial.

Tengo que aclarar que, en el momento en que estoy empezando a escribir esto, no tengo ni idea de cual es la respuesta, pero no puedo evitar imaginar que el coche tendría que ir a velocidades superiores a las del sonido. De ahí la risa.
Vale, lo que Iván plantea es esto:

Para aguantar el peso del automóvil, la rueda deshinchada tiene que mantener su forma original pese a tener todo un coche descansando sobre ella. En condiciones normales, el gas confinado por la goma del neumático es el que soporta ese peso, pero ahora el aire está fuera de la ecuación. La goma del neumático tiene que apañárselas ella sola para, de algún modo, aguantar el peso del coche.

Y aquí entra en juego la fuerza centrípeta
Si tú y un amigo cogéis una cuerda de un extremo cada uno y uno de vosotros empieza a girar alrededor del otro, podrá sentir la fuerza centrífuga. Es esa sensación que parece intentar empujarte en dirección contraria a la cuerda que estás sujetando.
La misma fuerza es la responsable de que el agua contenida en un cubo se mantenga pegada contra la base mientras éste gira, impidiendo que el líquido se derrame aún estando el cubo boca abajo.
Total, que la aceleración centrípeta actúa sobre cada punto del contorno de una rueda que está girando. El sistema de fuerzas que actuará sobre nuestra rueda será el siguiente:
Ahora toca asumir unas cuantas cosas.
– Conducimos una flamante Citroën Berlingo.
– Todas las ruedas están reventadas.
– La masa máxima de carga es de 2065 kg.
– El peso se reparte uniformemente entre las cuatro ruedas. 
Cada rueda aguanta una cuarta parte del peso del coche. Por tanto, para que la rueda se mantenga “hinchada”, la zona de contacto con la carretera tendrá que ejercer la misma fuerza contra el suelo que el peso que el coche ejerce sobre ella y tiende a aplastarla. Teniendo en cuenta el grosor de la rueda (1 cm), el tamaño de la huella (285 centímetros cuadrados) y la densidad de la goma (1,2 kg/litro), tenemos que la masa de la zona de contacto es de 0.342 kg. Esta es la masa que, impulsada por la aceleración, tiene que aguantar el peso del coche.
Sabiendo que la fuerza es igual a la masa por la aceleración centrípeta, donde la fuerza es el peso del coche repartido entre cuatro ruedas (5.162,5 N), y que la aceleración centrípeta es igual al cuadrado de la velocidad entre el radio (en este caso de 22 cm), podemos encontrar la velocidad necesaria para que la aceleración de la rueda compense el peso del automóvil. 
Obtenemos que el coche tiene que ir a 58 m/s o, lo que es lo mismo, 209 km/h. Para nuestras ruedas, serían unas 2.520 revoluciones por minuto.
No parece tanto en términos de velocidad: mi primera impresión era una furgoneta moviéndose a velocidades súper sónicas, así también me he decepcionado al principio. 
Pero luego he encontrado este vídeo de un ruso circulando por la carretera con las cuatro ruedas pinchadas: 
Este coche debe estar moviéndose a… ¿Cuánto? ¿20 km/h? ¿30? No lo sé, pero va muy lento y parece que le cuesta mucho mantener el rumbo. O sea que, en nuestro escenario, este tío tendría que conseguir alcanzar los 209 km/h. Eso ya se acerca más a la situación absurda que esperaba.
Si el ruso del vídeo consiguiera poner el coche a 209 km/h sin matarse (y, dada su nacionalidad, muy probablemente sea capaz de hacerlo), las ruedas volverían a “hincharse” y el coche se estabilizaría, permitiéndole conducir sin percances. 
Eso sí, tendría que seguir conduciendo eternamente a esa velocidad, ya que frenar sería una posibilidad que quedaría fuera de su alcance.
En Ciencia de Sofá tenemos un último consejo mecánico para ti, Iván: siempre puedes comprarte estas ruedas y olvidarte para siempre del problema de los pinchazos.

¿Cómo se forma un agujero negro? ¿Podría el acelerador de partículas producir uno?

Gonzalo Hernández rescata del baúl de los recuerdos una duda que en su día preocupó a más de uno: ¿Podría producir un agujero negro el LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo?

Así que vamos a ver primero en qué condiciones se forman los agujeros negros para ver si podría aparecer uno en el interior de nuestros aparatos más sofisticados.

Los agujeros negros aparecen del colapso final de estrellas que tienen, al menos, 20 veces la masa de nuestro propio sol. Pero, para ver cómo ocurre esto, tenemos que saber primero por qué brillan las estrellas.

El centro de una estrella es una explosión termonuclear constante. En todo momento, parejas de moléculas de hidrógeno se están fusionando entre sí para convertirse en helio, un elemento más pesado. La reacción libera una cantidad tremenda de energía… Bueno, la energía resultada es de tal magnitud que en la Tierra usamos la reacción para construir bombas H, las armas más devastadoras jamás creadas. En el siguiente vídeo, a partir del minuto 1:15, podemos ver un ejemplo.

O sea, que en el núcleo de una estrella se genera de manera constante una onda expansiva termonuclear descomunal.

Eh, eh, entonces, ¿Cómo puede una estrella tener forma de esfera si algo dentro está explotando? ¿No debería salir despedida en todas direcciones?
Seguir leyendo ¿Cómo se forma un agujero negro? ¿Podría el acelerador de partículas producir uno?

Respuestas III: ¿Se puede encender fuego usando sólo hielo?

Mario García Monterde (soltero, 23 años) pregunta si puede hacerse fuego con hielo, dándole forma de lente y usándolo como una lupa. Dice que lo vio en una película sobre osos asesinos.
Descompongamos el problema.
Objetivo: curvar los rayos solares para concentrarlos en un punto.

Problemas: 

Número 1. Debido a impurezas o aire disuelto, el hielo no se congela de manera uniforme. Cualquier imperfección o burbuja de aire en su interior va a desviar la luz en una dirección que no nos conviene.



Número 2. Hay que tener en cuenta que no todos los materiales transparentes desvían la luz en la misma medida. La magnitud que define esta propiedad se llama coeficiente de difracción, y determina el ángulo con el que rebota la luz que entra en la lente. Por ejemplo, el cristal tiene un coeficiente de entre 1.5 y 1.9, el diamante de 2.43, pero el hielo de sólo 1.32. Esto significa que le cuesta mucho desviar la luz, y que una lente de hielo de medidas similares a una de cristal se comportaría más o menos así:


Solución:

En primer lugar, procurar que el hielo tenga las mínimas imperfecciones posibles, lo que no es muy difícil si tienes un congelador, paciencia y una botella de agua.
En segundo lugar, para compensar el bajo coeficiente de difracción del hielo, aumentamos la curvatura de la lente

Vale, pero veo un problema- dijo Mario-, ¿la luz que pasa por la lente no va a fundir el hielo?

Nnnnno.
Cuando te dejas el coche al sol en pleno agosto (febrero, para los lectores del hemisferio sur) y tocas la carrocería de metal, puedes notar que la radiación solar le ha estado transmitiendo energía porque va a estar al rojo vivo. Básicamente, la luz impacta contra tu coche y, como no puede seguir su camino, le transfiere toda su energía en forma de calor. Y esto multiplicado por miles de millones de millones de fotones cada milésima de segundo.
En la misma situación del coche on fire, si te fijas, los cristales apenas están calientes. Al tratarse de un material transparente, la luz  lo atraviesa en lugar de chocar contra él, por lo que no transfiere energía al cristal y sigue su camino hasta llegar a la siguiente superficie opaca, que seguramente será tu volante o el lateral de la puerta donde te da por apoyar el brazo mientras conduces.
Es decir, que el hielo no se fundirá mientras el aire de su alrededor esté suficientemente frío como para mantenerlo congelado.
¿Puedes probar que todo esto es verdad y no te lo estás inventando?
Hay muchos ejemplos en internet de gente que ha probado esto y funciona, desde artículos en páginas de supervivencia  hasta vídeos en los que muestran el proceso y su resultado.
Aunque, de todas maneras, hay un atajo para para vagos: hacer fuego directamente desde el agua aprovechando la reactividad del sodio. Si tenemos por ahí algún trozo de sodio puro, a lo mejor podemos ahorrarnos la aburrida espera mientras el agua se congela.

Este método es rápido y efectivo, siempre y cuando estemos dispuestos a perder un brazo en el intento. Así que, Mario, suelta ese sodio y cómprate un mechero.

Respuestas II: zombies reales.

David Bosch dixit:

Tengo entendido que existen organismos capaces de “revivir”, ¿sería posible un “The Walking Dead”? La regeneración de tejido no vivo, algo científico.

Como bien has apuntado con tus comillas, cuando las células se quedan sin oxígeno y nutrientes, no puede hacerse nada para arreglarlas. 

Lo más parecido a una infección a lo “The Walking Dead”, que convierta animales en zombies descerebrados, lo causa un hongo de la especie cordyceps

Cuando las esporas de este hongo entran en contacto con un insecto, se introducen en su sistema circulatorio y terminan alojándose en el cerebro. Una vez infectados, los insectos empiezan a volverse locos mientras sus cerebros corrompidos les ordenan que suban a sitios altos


Los insectos afectados aseguran su posición en las alturas, ya sea agarrándose a las hojas con sus mandíbulas o sujetándose a alguna rama, hasta que mueren. De sus cadáveres empieza a brotar el hongo que, desde las alturas, volverá a dejar escapar sus esporas para seguir con su ciclo de vida.






Crédito: no lo sé porque están sacadas de “tumblrs” que no 
hacen más que “rebloggear” cosas infinitas veces. 

Por suerte, estos hongos florecen sólo en las junglas, donde se encuentran el 80% de las especies de insectos de todo el mundo. Pese a la muerte horrenda a la que somete a sus víctimas, la presencia del hongo sirve para regular la población de algún insecto cuando sus números se disparan demasiado.

¿Preocupados por una variedad que pueda afectar a los humanos? Nada que temer: en china se utilizan gusanos que han sido infectados por cordyceps como medicina y alimento. Y siguen vivos.



Pero este hongo termina matando a los animales que infecta, lo que va en contra de la filosofía de los zombies. 


Si buscamos organismos resistentes a la propia muerte, podemos encontrar alguno que es capaz de burlarla a escalas bastante decentes. 


La medusa turritopsis nutricula empieza su vida siendo un pólipo, que significa literalmente “muchos pies”. 


No quiero ni imaginar cómo eran los pies
del que vio esto y decidió acuñar el término.

Una vez alcanzada la madurez y tras haberse reproducido, estas medusas son capaces de revertir su crecimiento y volver de nuevo a la fase de pólipo por medio de la transdiferenciación celular, un proceso que permite que las células se conviertan en otras. La cabeza de la medusa se da la vuelta, sus tentáculos son absorbidos, y termina anclándose a algún sustrato en forma de pólipo para crecer de nuevo.

Técnicamente, la medusa puede seguir con este proceso de manera indefinida, lo que la hace biológicamente inmortal. Una lástima que, con sus 4.5 milímetros de diámetro, sea una presa fácil para depredadores. 

Aún así, debido a su aparente inmortalidad y después de haberse extendido por todos los océanos gracias al transporte marítimo, algunos científicos están preocupados por “una silenciosa invasión a escala mundial” de estos bichos.


Estamos a salvo mientras no aprendan a caminar.


Ya, pero me estás hablando de animales y yo quiero saber si los humanos…

Siento decepcionarte, pero este tio ha construido un búnker antizombie para nada. Bueno, para ganar dinero con el merchandising.

PERO.

En la misma línea inmortal, se encuentran las células cancerígenas de una paciente afroamericana llamada Henrietta Lacks, que murió de cáncer cervical en Nueva York en 1951. 


Crédito: wikipedia.

Los médicos extrajeron sin su consentimiento una muestra del carcinoma e hicieron un cultivo para estudiar el tumor. La sorpresa se la dieron, y la sigue dando aún a todo el mundo entero cuando, al contrario que el resto de cultivos conocidos, que sólo sobreviven a unas pocas divisiones celulares, las células de Henrietta no morían,  ni parecían estar dispuestas a hacerlo en un futuro cercano. El hospital empezó a hacer más cultivos y distribuirlos entre investigadores de todo el mundo y actualmente hay más de 11.000 patentes atribuidas a las investigaciones hechas con ellos.

A día de hoy se han producido 20 toneladas de células de Henrietta Lacks con lo que, en términos de masa, Henrietta está más viva que nunca. Las muestras inmortales siguen utilizándose para investigar todo tipo de enfermedades, los efectos de la radiación o de sustancias tóxicas, e incluso se pueden comprar por internet