¡Qué dolor! ¿verdad? Si un clavo duele… ¿qué no dolerá un cama llena de ellos?

La cama de clavos es uno de los típicos instrumentos de mortificación física de los faquires. Doler, algo dolerá, pero no lo que muchos imaginan.

La cuestión más importante es, a la vez, la más llamativa: el número de clavos. Parece que sea más difícil soportar las punzadas cuanto más clavos haya, pero es al contrario, más fácil resulta.

Y ¿cómo es eso? Física aplicada.

La presión es una magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre una superficie, tal que P=F/S (siendo P la presión, F la fuerza y S la superficie). De la expresión se deduce que cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la presión y cuanto mayor sea la superficie sobre la que se reparte la fuerza, menor será la presión.

Así resulta más doloroso un pisotón con un zapato de tacón de aguja, que un pisotón con el pie plano. Así se hunde uno más fácilmente en la nieve si calza botas que si calza esquíes. Y así es más fácil clavar un clavo de un martillazo que clavar un taco de madera. La fuerza que aplicamos puede ser la misma, pero si la superficie sobre la que se distribuye ésta es menor, la presión será mayor, y si la superficie es mayor, la presión será menor.

Si una persona de 60 kg, por poner un ejemplo, se tumba sobre un clavo en punta, se lo clavará hasta la cabeza (del clavo), pues la superficie de contacto es muy pequeña para ese peso y la presión es muy elevada. Pero si se tumba sobre 120 clavos, resulta que el peso se reparte entre todos ellos, por lo cada clavo debe sostener solamente medio kg. La presión ha dismimuido porque la superficie (suma de todas las puntas de clavos) es mayor.

Tantos clavos, y tan juntos, facilitan la tarea del faquir. Es prácticamente imposible que la punta de un clavo se introduzca en el cuerpo sin que lo hagan los clavos vecinos y… ¿seguro que el faquir pesa tanto como para ejercer la presión suficiente para que su cuerpo sea atravesado por todos los clavos?

La imagen del globo es una manera muy gráfica de ilustrar lo explicado. Si se tratase de un solo clavo el globo habría explotado a la mínima presión. Pero como son tantos y tan juntos, no lo hace. Ni aunque aumentemos la presión. Bueno, si la aumentamos lo suficiente acabará por explotar. Pero el faquir no aumenta la presión, no va a engordar de repente ¿cierto?

Eso sí, hay que reconocer que una adecuada técnica al momento de acostarse y de incorporarse, para repartir bien el peso del cuerpo, es algo necesario.

www.sabercurioso.com

La teoría de campo unificado es una teoría de campos que trata, mediante principios comunes, dos teorías de campo previamente consideradas diferentes. Y una teoría de campos es aquella que explica que las fuerzas entre los objetos pueden describirse como efecto de un campo, de manera que si un fenómeno ocurre en un punto y no en otro es porque la intensidad de dicho campo en ese punto lo permite.

Veamos un poco de historia:

A mediados del siglo XIX se conocían cuatro fenómenos que eran capaces de hacerse notar a través del vacío.

Se consideraban fenómenos totalmente independientes, hasta que entre 1864 y 1873 el físico teórico escocés J. Clerck Maxwell analizó tanto los fenómenos eléctricos y magnéticos y encontró ciertas relaciones básicas entre ellos —plasmados en las ecuaciones de Maxwell— demostrando que unos dependían de los otros. Entonces se pudo hablar de un campo electromagnético que influía sobre los cuerpos de acuerdo a la intensidad de ese campo en ese punto en concreto.

Demostró también que haciendo oscilar de manera regular ese campo se originaba una radiación que se alejaba de la fuente de oscilación a la velocidad de la luz en todas direcciones. Y la luz, propiamente dicha, era una de esas radiaciones electromagnéticas. Maxwell predijo la existencia de otras formas de luz, con longitudes de onda mucho más grandes y mucho más pequeñas que las de la luz visible, que fueron descubiertas a lo largo de los veinte años siguientes, hasta que actualmente hablamos de todo un espectro electromagnético.

Así los tres fenómenos quedaron unificados bajo una misma teoría, bajo un mismo campo: el electromagnético. Pero aún quedaba por integrar la gravedad. Y aunque se descubrieron ecuaciones que combinaban los efectos electromagnéticos y los gravitatorios, no lograban proporcionar del todo un campo auténticamente unificado de modo que la existencia de unos pudieran utilizarse para justificas la existencia de los otros. El propio Einstein utilizó su teoría de la relativida general para tratar de dar con ella, pero sin éxito.

La cosa se complica a partir de 1935, cuando se descubrieron dos nuevos tipos de campo que afectan a las partículas subatómicas y, además, a una distancia inferior al diámetro de un núcleo atómico. Son la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

Un auténtico campo unificado debería explicar estos cuatro campos que se conocen en la actualidad. Éstos son (ordenados del más fuerte al más débil):

La función fundamental de la teoría unificada de campos es demostrar con una teoría común que las cuatro fuerzas fundamentales, al igual que la materia, son simplemente diferentes manifestaciones de un único campo fundamental.

Nota sabionda: Según la dualidad onda-corpúsculo de la mecánica cuántica, los campos pueden describirse en términos de intercambio de partículas que transfieren el momento y la energía entre los objetos. Así la interacción o fuerza nuclear fuerte se debe al intercambio de gluones, la interacción o fuerza nuclear débil es debida a los bosones W y Z, la interacción o fuerza electromagnética se bede al intercambio de fotones y la fuerza gravitacional al intercambio de gravitrones, partícula teórica que aún no ha podido ser comprobada experimentalmente.

Nota sabionda: Los físicos teóricos han sido incapaces hasta ahora de formular una teoría consistente que combine la relatividad general y la mecánica cuántica, que se han mostrado incompatibles. Así que, en años recientes, la búsqueda de una teoría de campo unificada se ha centrado en las teoría de cuerdas y posteriormente en la de supercuerdas y en la teoría M.

www.sabercurioso.com

Seguro que a más de un curioso le ha llamado la atención la considerable diferencia de tamaño de las ruedas de algunos tractores y se ha preguntado por qué esto es así.

Un tractor es un vehículo automotor que, como su propio nombre indica, produce tracción. Y está concebido para arrastrar arados, rastrillos y otros aparatos agrícolas o para tirar de remolques gracias a que sus ruedas se adhieren fuertemente al terreno.

La mayoría de ellos utiliza tracción a las cuatro ruedas para poder moverse por los accidentados terrenos en los que son necesarios y los perfiles de éstas son muy anchos —igual que ocurre con los vehículos todoterreno— para poder agarrarse mejor al suelo y no derrapar frecuentemente.

Ahora bien, para proporcionar la enorme fuerza de tracción que se les exige, los tractores deben tener mucha potencia, lo que se traduce en vehículos de gran peso. Si la superficie de contacto con el terreno fuera muy reducida, el peso se concentraría en poco espacio y su rendimiento se vería notablemente reducido. La solución es colocar unas ruedas no solamente más anchas sino más grandes, distribuyendo así su peso sobre una superficie mayor.

Pero ¿qué pasa cuando el tractor tira de un remolque? Si tanto las ruedas delanteras como las traseras fueran del mismo tamaño existiría el peligro de que un remolque muy pesado presionara al tractor hacia abajo por su parte posterior provocando que las ruedas delanteras perdieran contacto con el terreno. Pero con unas ruedas traseras mucho mayores el tractor puede soportar mejor el peso del remolque y se evita el problema.

www.sabercurioso.com

Los pájaros carpinteros golpean y taladran la madera con la fuerza de sus picos. Así se construyen sus nidos, extraen insectos de sus escondites en los troncos y se comunican entre ellos gracias a los sonidos que producen al golpear.

Pero ¿no le duele la cabeza después de golpear su pico contra los árboles miles de veces al día? ¿cómo soporta los impactos de su pico conta la madera sin resultar aturdido?

Este pequeño pájaro puede golpear su pico contra la dura madera durante todo el día sin dolor ni lesiones gracias a su peculiar anatomía.

Su pico forma una unidad con su cráneo que está ligeramente reforzado por su parte posterior y dispone de músculos que se tensan en contra del sentido de los golpes, absorbiendo de forma activa cada uno de los impactos.

Su pico no es totalmente recto, dispone de una ligera curvatura que evita su ruptura, consiguiendo además, transformar cada golpe en fuerza de empuje.

Su depurada técnica de martilleo mantiene la cabeza y el pico perfectamente alineados, de manera que el tejido esponjoso conectivo que separa el pico del cráneo absorbe eficientemente la fuerza de los impactos.

La disposición especial de su lengua también contribuye a minimizar el impacto. Tras dar un rodeo dentro del cráneo se liga a la parte superior de la cabeza, lo que hace que el músculo lingual trabaje como un tensor que ayuda a reducir el efecto del golpe.

Además de estos mecanismos de amortiguación encontramos una especial protección del cerebro. No hay que olvidar que el aturdimiento o pérdida del conocimiento por recibir un golpe en el cráneo se debe a que la masa cerebral oscila, lo que provoca que las neuronas vean alteradas sus funciones.

En el caso del pájaro carpintero el cerebro llena por completo la cavidad craneal, sin ningún fluido. Y así es imposible la oscilación. Y el eje del pico transcurre por el cráneo por debajo del cerebro, por lo que la fuerza de impacto no pasa por el cerebro, sino que pasa por debajo de él.

Unas simpáticas aves que fueron llevadas al mundo de la animación en la figura de Woody, el pájaro loco.

Nota sabionda: El pájaro carpintero propina de 15 a 18 golpes por segundo, casi el doble de rápido que dispara una ametralladora. Y mueve su pico a una velocidad superior a los 100 km/h.

Un bumerán o boomerang es un arma arrojadiza, propia de los indígenas de Australia, formada por una lámina de madera curvada de tal manera que, lanzada con movimiento giratorio, puede volver al punto de partida.

Pero ¿cómo hace para volver? Cuando se lanza un trozo de madera no vuelve. Entonces, ¿por qué vuelve éste?

El brazo del lanzador ha de imprimirle velocidad y, a la vez, dotarlo de giro, de tal manera que esta velocidad angular haga que el bumerán gire sobre su eje como un molinillo o una hélice, con un plano de giro que sea practicamente perpendicular al de desplazamiento. Pero sin despreciar la pericia del lanzador, que ciertamente es importante, éste no hace más que aprovechar correctamente las características del objeto que tiene en sus manos.

Dos componentes del diseño dan al bumerán la capacidad del vuelo circular:

Durante el vuelo el bumerán gira rápidamente sobre sí mismo unas 10 revoluciones por segundo gracias a la disposión de sus brazos en forma de hélice, y los perfiles de los brazos —más gruesos en la parte delantera que en la trasera— crean el mismo efecto de sustentación en las alas que hace que los aviones vuelen.

Y es el propio movimiento de giro el que crea la precesión giroscópica, que es la que tira del bumerán hacia una trayectoria circular. De la misma manera que opera en un frisbee (plato volador) o en una peonza. En todos estos casos la fuerza sustentadora del aire o del suelo y la propia gravedad operan sobre el plano de giro y fuerzan un movimiento circular.

Nota sabionda: Si el bumerán fuera perfectamente simétrico y especular en todos sus aspectos no volvería sino que se iría en la dirección que lo lanzáramos sin parar de girar, pero en línea recta.

Nota sabionda: Bumeráns más antiguos no poseen estos diferentes perfiles aerodinámicos, pero crean el mismo efecto con un brazo más largo que el otro. Así la diferencia de peso y longitud hace la misma función.

Nota sabionda: Hay bumeranes para diestros y bumeranes para zurdos. Se diferencian en que intercambian los perfiles de un brazo del bumerán al otro.

¿Por qué nos oculta una de sus caras la Luna? ¿Por qué no nos muestra toda su superficie mientras gira?

Parece lógico que al girar sobre sí misma, la Luna debería mostrarnos toda su superficie, pero no es así. 

Y lo es por una sencilla razón: La Luna tarda lo mismo en dar una vuelta sobre sí misma (movimiento de rotación) que en dar una vuelta alrededor de la Tierra (movimiento de traslación). Así que cada vez que gira un poco sobre su eje, también se traslada un poco alrededor nuestro, de manera que nos muestra siempre la misma cara. 

¡Qué casualidad! Tarda 28 días en dar una vuelta alrededor de la Tierra y también tarda 28 días en dar un giro sobre sí misma. De no ser así nos mostraría más del 59% de su superficie como hace actualmente.

¿Casualidad? Nada más lejos de la realidad: la mayoría de los satélites del Sistema Solar sufren este mismo efecto. Se dice que está desgirados.

Aunque en un origen la Luna poseyera una rotación diferencial, la fuerza gravitatoria que opera entre ambos astros ha acabado anclando gravitacionalmente a la Luna en su posición actual. ¿Cómo? Vamos a explicarlo.

En el espacio, los cuerpos se atraen unos a otros con sus fuerzas gravitatorias. Es conocido el efecto que la fuerza gravitatoria de la Luna causa en los mares, y que no es otro que las mareas. Pues bien, al contrario ocurre lo mismo y en mayor proporción, ya que la masa de la Tierra es muy superios a la del satélite.

Esas fuerzas deformadoras no operan sobre las masas de agua —ya que no hay— sino sobre la roca sólida, creando movimientos de marea en la propia masa rocosa y creando fricciones internas que disipan energía. Esta pérdida de energía va frenando los movimientos rotacionales de ambos astros y, de momento, el efecto visible es que la deformación de marea ha quedado fija y la rotación de la Luna se ha acompasado a la traslación al adecuarse al giro de la Tierra. Lo que se conoce como efecto gradiente gravitatorio.

Con el tiempo suficiente, la Tierra frenaría su rotación adecuándose a la fuerza gravitatoria de la Luna y ambos astros acabarían con una deformación fija, apuntando el uno hacia el otro y girando sin dejar de mirarse, esto es, la Luna presentaría una sola cara (como ahora) pero solamente se podría ver desde una cara de la Tierra.

Claro que… nosotros ya no estaríamos aquí para verlo

Nota sabionda: No supimos cómo era la cara oculta de nuestro satélite hasta que nos llegaron las primeras fotografías de la sonda soviética Luna 3, que tomó las primeras instantáneas el 10 de octubre de 1959.

Nota sabionda: Desde la Tierra se nos ocultan unos 15,5 millones de de km² (el 41% de la superfície lunar). Una zona mucho más accidentada que el hemisferio visible, debido a que está siempre vuelta hacia el espacio y por lo tanto más expuesta a la caída de bólidos.

Que se sujeten bien y no se caigan parece lógico, al menos por la cuenta que les trae. Pero es que no se caen ¡ni dormidos!

Y no solamente los pajarillos, también el resto de aves. Incluso las de corral. Todas esas gallinas asidas al palo del gallinero, completamente dormidas y sin caerse ninguna de ellas, conforman una peculiar estampa.

Y uno se pregunta ¿y cómo lo hacen? ¿cómo hacen fuerza para sujetarse estando dormidas?

La respuesta es simple: esa fuerza de sujección no le cuesta ningún esfuerzo, pues en sus patas existen unos tendones especiales que les permiten agarrarse al posarse, evitando que pierdan el equilibrio y se precipiten al suelo.

Su funcionamiento es el siguiente:

El tendón flexor del muslo discurre hacia abajo, por encima de la rodilla, en dirección al tobillo y, rodeando esa articulación, también hacia la parte inferior de los dedos de las patas. Así, cuando la rodilla está flexionada, este particular recorrido muscular causa que las garras se cierren. Y para flexionar las rodillas basta el peso del propio animal. Así, sin más.

En contrapartida, cuando el ave quiere abandonar la rama, se ve obligada a estirarse contra su peso corporal para librarse de la presa y poder emprender el vuelo, pero eso es lo de menos.