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.

 

http://www.youtube.com/watch?v=sUtBAuRSyW8

intro del 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.

animales aves cerebro fuerza impulso

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:

la disposición de los brazos

el perfil de la superficie

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.

aire fuerza giro impulso indígenas

¿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.

energía fuerza gravedad superficie

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.

animales aves fuerza

Y no, no se trata de la A. Se trata del principio formulado por el gran sabio griego Arquímedes (287-212 aC.) según el cual “todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja”.

Según el retalo tradicional, emocionado por el descubrimiento, Arquímedes salió corriendo desnudo a la calle repitiendo a voces su famoso grito: ¡Eureka! que significa ‘lo encontré’.

Lo que ya no es tan conocido es el motivo de Arquímedes para realizar tal descubrimiento, es decir, por qué andaba barruntando sobre el tema.

Se dice que el rey Hieron II —en cuya corte de Siracusa servía Arquímedes— le pidió que comprobase si el orfebre al que le había encargado una nueva corona le había engañado con los materiales. Parece ser que era habitual en la época mezclar plata con el oro aunque la pieza se entregaba como si fuera oro en su totalidad.

Arquímedes no conocía forma alguna de comprobarlo hasta que dio con la solución mientras estaba bañándose, al percatarse que cuanta más parte de su cuerpo sumergía más agua desbordaba. Concluyó que dos volúmenes pesos iguales de materiales diferentes sumergidos en un mismo fluido desplazarían un volumen diferente de éste según su peso específico.

Como el oro pesa más que la plata pudo concluir que… el orfebre había engañado al rey.

 

 

Nota sabionda: El principio de Arquímedes acude en nuestra ayuda para sostener en brazos en el agua a alguien cuyo peso no podríamos soportar fuera de ella. También para mantener a flote a los barcos.

Nota sabionda: El peso específico del oro es de 19,3 gr/cm³ y el de la plata es de 10,5 gr/cm³.

agua fuerza impulso oro peso plata

Cuando los patinadores sobre hielo evolucionan sobre la pista, es habitual ver como realizan giros sobre sí mismos. Aumentan y disminuyen la velocidad de giro a voluntad, creando bonitas figuras.

http://www.youtube.com/watch?v=_xOC15cHpe0

Instructora demostrando cómo se realiza un giro

¿Cómo lo hacen?Cuando el patinador se impulsa —aplicando una fuerza durante una determinada fracción de tiempo— consigue un movimiento. El esfuerzo a realizar será directamente proporcional a la masa a desplazar y a la velocidad que queramos obtener. Así, a mayor peso mayor fuerza será necesaria. Como también lo será si queremos una mayor velocidad.Como su masa es la misma a lo largo de todo el ejercicio en la pista, parece claro que la fuerza se transforma en movimiento sin que la masa juegue un papel importante. Y esto es así cuando hablamos de movimiento lineal (en linea recta), pero no cuando nos referemos al movimiento circular.El movimiento de rotación no tiene que ver sólo con la masa y con la velocidad: también es muy importante la distancia entre la masa y el eje de giro. Supongamos que hacemos girar una honda sobre nuestra cabeza a razón de una vuelta cada 2 segundos. Si alargamos la cuerda —alejando así el peso— y queremos que siga dando la vuelta completa en el mismo tiempo, es obvio que la velocidad habrá de ser mayor, porque la circunferencia ahora descrita es mayor.Esto se resume en la siguiente fórmula velocidad lineal=velocidad angular x radio, que se lee como sigue: la velocidad angular es directamente proporcional a la velocidad angular e inversamente proporcional al radio de la circunferencia descrita. Y los patinadores la aplican de la siguiente forma:

si extienden los brazos o la pierna que no sirve de apoyo, desplazan parte de su masa alejándola del eje de giro (igual que la piedra de la honda del ejemplo), el radio aumenta y la velocidad de giro disminuye.

si juntan los brazos y la pierna que no sirve de apoyo, acercan su masa al eje de giro, el radio disminuye y la velocidad de giro aumenta.

Todo ello con el mismo impulso y manteniendo una misma velocidad lineal. Unos maestros.

fuerza giro impulso velocidad

Los tacos son para porporcionar un mejor agarre al terreno. Al correr sobre la hierba, sobre todo si está húmeda, los resbalones serían demasiado frecuentes y el juego se resentiría, además de los propios jugadores, que verían incrementado notablemente el riesgo de lesión.

Pero… ¿cómo funcionan?

Cada cuerpo tiene un peso, que no es más que la atracción que la fuerza de gravedad terrestre realiza sobre su masa o cantidad de materia. Como cualquier fuerza aplicada sobre una superficie —en este caso el propio terreno de juego— realiza una determinada presión.

La presión realizada por una fuerza es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la superficie sobre la que se aplica. Esto se representa mediante la fórmula presión=peso/superficie que se lee como sigue: a mayor peso mayor presión y a menor superficie mayor presión.

Como el peso del futbolista no lo podemos cambiar (es más no interesa que engorde demasiado) habrá que cambiar la superficie de aplicación de su peso, lo que se logra con los tacos, que presentan una menor superficie de contacto que toda la suela. Así los tacos se “clavarán” en el suelo, lo suficiente para evitar resbalones.

Este principio se aplica a multitud de cosas ordinarias. Nos permite clavar una aguja o un clavo o cortar con unas tijeras o un cuchillo aplicando menos fuerza de la que sería necesaria si la superficie de contacto fuese mayor. También impide que nos hundamos en el terreno con los esquies para la nieve o las ruedas de un tractor, al repartir el peso en una mayor superficie, disminuyendo así la presión.

deporte fuerza peso presión superficie

Aparte del trepamuros —nuestro amigo y vecino el asombroso Spiderman— hay otros seres, ya en el mundo real, que pueden caminar por las paredes.

Numerosos insectos, arácnidos, e incluso pequeños anfibios o reptiles pueden caminar por las paredes y trepar por las mismas. No les detienen ni superficies tan resbaladizas como los cristales de las ventanas.

Veamos cómo lo hacen.

El segmento final de las patas de los insectos y los arácnidos, llamado tarso, presenta una estructura semejante a uñas o garras que favorecen la sujección a cualquier imperfección del terreno que, aunque no podamos distinguirla, existe.

En otros casos se sirven del efecto adhesivo del vello situado en unas almohadillas pegajosas también localizadas en los tarsos y llamadas arolios. Secretan una sustancia oleaginosas que les permiten adherirse a cualquier superficie, por lisa que sea.

Los pequeños reptiles como las lagartijas tienen cinco dedos por pata, y en cada uno de esos dedos lo que en apariencia es una almohadilla, pero que en realidad es una nutridísima red formada por hasta dos millones de pelitos delgadísimos y elásticos. Cada uno de estos pelitos tiene en su extremo una especie de escobilla de estructuras todavía más pequeñas llamadas espátulas en un número cercano al millar. Así que en cada pata del reptil puede haber hasta dos mil millones de espátulas.

A este nivel realmente microscópico actúan unas pequeñas fuerzas de atracción electrostática a nivel molecular entre la superficie por la que caminan y la punta de sus espátulas que reciben el nombre de fuerzas de Van der Waals.

Estas fuerzas permiten al animal —de peso mucho mayor que los invertebrados— trepar con pasmosa facilidad por las paredes.

 

Nota sabionda: Las fuerzas de Van der Waals son muy importantes en biología, pues son uno de los enlaces no covalentes que estabilizan la conformación de las proteínas.

animales fuerza invertebrados reptiles

En realidad son esféricos, pero siempre he oído formular así la pregunta.

Todos los planetas son esféricos debido a sus campos gravitatorios.

Cuando se formaron los planetas, la gravedad juntó billones de piezas de gas y polvo en masas que colisionaron y se calentaron y se sintieron empujadas hacia el centro de gravedad del conjunto.

Los planetas, una vez fríos, siguen comportándose como un fluído a lo largo de extensos periodos de tiempo, sucumbiendo al empuje gravitatorio de su centro de gravedad. El único modo de que toda la masa permanezca lo más cerca posible del centro de gravedad consiste en formar una esfera. El proceso recibe el nombre de ajuste isostático.

 

 

Nota sabionda: La fuerza centrífuga fruto de la rotación actúa contra la gravedad y causa que muchos planetas abulten más alrededor de sus ecuadores, alejándose de la esfera perfecta.

esfera fuerza gravedad