Esas piedras reciben el nombre de balastro o balasto que es, según el diccionario: la ‘capa de grava o de piedra machacada, que se tiende sobre la explanación de los ferrocarriles para asentar y sujetar sobre ella las traviesas’.

El balasto sujeta la vía en su emplazamiento y le proporciona el drenaje adecuado, a la vez que reparte la presión bajo la traviesa para impedir que el subsuelo blando se dañe con el peso de los trenes (deformando con ello el trazado de la vía). Ofrece una superficie sólida pero con una cierta elasticidad que permite absorber las vibraciones.

El tamaño del balasto se encuentra entre 2,5 y 6 cm, el adecuado para que, bajo la presión de los trenes, estas piedras se ajusten unas con otras formando un armazón capaz de distribuir el peso hacia afuera y hacia abajo. Y para permitir un drenaje rápido de las aguas pluviales y la evaporación de la humedad del subsuelo.

El grosor de la capa de balasto depende del tipo de trenes que tengan que circular por la vía. Para trenes de alta velocidad se coloca una capa de 30 cm de grosor, pero en otros trenes de menor velocidad el grosor es de unos 22 cm. Si la vía está asentada sobre una tierra blanda, se extiende el balasto sobre una capa de arena.

La capa de balasto sobresale de las traviesas por sus extremos formando una banqueta que, frecuentemente, tiene en las curvas mayor grosor y sobresale aún más para resistir la presiones laterales, evitando que los raíles se desplacen hacia afuera y se modifique el ancho de vía. Los raíles soldados necesitan que esa banqueta de balasto sea igualmente ancha en los tramos de vía rectos, para, de ese modo, impedir que se curven con tiempo caluroso.

En algunos puentes, túneles, trayectos urbanos… el balasto se sustituye por una placa de hormigón, siendo éste un sistema que goza de ventajas sobre el balasto tradicional. Admite mayor carga, es más seguro y fiable, disminuye las vibraciones y cuesta menos de mantener, amén de que es el más adecuado para los trenes de alta velocidad; pero es mucho más caro que el balasto, por lo que su uso se limita.

Nota sabionda: Antiguamente, el material que más se utilizaba era la piedra caliza triturada, ya que era muy abundante, En la actualidad se usan piedras más duras, como el granito o grava lavada.

Nota sabionda: La presión bajo una traviesa, con un tren circulando sobre ella, puede llegar a ser de 6,8 kg/cm².

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¡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.

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Son más de tres metros de cuello y hay que vencer la fuerza de la gravedad. ¿Cómo hacen para que la sangre suba tan arriba? ¿válvulas? ¿músculos? ¿un ascensor?

La jirafa (Giraffa camelopardalis) es un mamífero artiodáctilo propio de África. Es la más alta de todas las especies vivientes de animales terrestres. Los machos pueden medir de 4,8 a 5,5 m de altura y pesar hasta 900 kg.

El rasgo más distintivo de las jirafas es su largo cuello, que les permite alcanzar las hojas más altas y tiernas de los árboles. Paralelamente a ésta, la jirafa ha desarrollado otras modificaciones anatómicas, entre las que destacan las habidas en el sistema circulatorio.

Su corazón es enorme, de unos 12 kg, unos 60 cm. de longitud y con unas paredes de hasta 7,5 cm de grosor. Este músculo tan potente bombea la sangre con gran fuerza, generando una presión sanguínea que duplica la de cualquier otro mamífero de gran tamaño. Así la sangre alcanza el cerebro y, ya en el camino de vuelta, un músculo en la vena yugular agrega presión al vaso sanguíneo para acelerar el regreso al corazón.

Esa presión tan alta va bien para la cabeza, pero ¿qué pasa con el resto del cuerpo?

En efecto, la presión es excesiva para otras partes del organismo que se encuentran a menor distancia. En otro animal, esa elevada presión sanguínea forzaría a la sangre a ser expulsada a través de las paredes capilares, pero el grosor de los vasos sanguíneos, su tejido conectivo y la gruesa piel de la jirafa, muy ajustada en sus extremidades inferiores, mantienen la presión extravascular previniendo el estancamiento de sangre y el edema.

¿Y cuando la jirafa baja la cabeza para beber o para pastar? ¿no se le acumula la sangre en la cabeza?

Por lógica debería ser así, al añadir la gravedad a la presión sanguínea, pero esto no sucede gracias a válvulas especiales contenidas en los vasos del cuello de la jirafa. Estas válvulas trabajan para que la sangre llegue al cerebro con la presión habitual, cuando la cabeza se encuentra más abajo que el centro de gravedad del animal. Es más, si la jirafa se viera obligada a recuperar su posición habitual con prontitud (por la presencia de un depredador, por ejemplo), el repentino cambio de altura de su cabeza no le ocasionaría un mareo o un desmayo, puesto que las válvulas habrían mantenido la presión constante en todo momento.

Así, una jirafa puede elevar su cabeza desde el nivel del suelo hasta unos cinco metros de altura, en un par de segundos, sin sufrir el más mínimo malestar.

Nota sabionda: Cuando se nutre con alimentos frescos y jugosos, una jirafa puede permanecer mucho tiempo sin agua.

Nota sabionda: La estructura ósea del cuello no difiere de la de otros mamíferos. No tiene vértebras extras aunque, eso sí, son más alargadas.

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Entrada elaborada a partir de la información ofrecida aquí, aquí, aquí y en otros sitios más.

Si exhalamos aire con la boca abierta, el aire expulsado es caliente. En cambio, si lo soplamos juntando los labios, el aire expulsado es frío. Esto es algo fácilmente comprobable con un gesto tan sencillo como colocar la palma de la mano frente a la boca y expulsar aire con la boca abierta o prácticamente cerrada. Y es algo tan simple que desde bien pequeñitos aprendemos la diferencia entre el aliento cálido y el soplido fresquito.

Como el aire proviene del interior de nuestros pulmones, se encuentra aproximadamente a la temperaturea corporal y al dejarlo salir sin cortapisas por la boca abierta, es aire caliente. Útil para empañar el cristal de unas gafas antes de limpiarlas, calentar las manos ateridas de frío o intentar subir la temperatura del termómetro para simular fiebre.

La sola modificación de la abertura bucal le imprime más velocidad, sin que hagamos ningún esfuerzo suplementario. Así soplamos velas, obtenemos pompas de jabón o hacemos girar un molinillo de papel. Pero también baja su temperatura, lo que nos es muy útil para enfriar la sopa o un guiso demasiado calientes, para calmar la piel en una pequeña quemadura o el escozor del alcohol en una herida.

Pero… ¿a qué se debe ese cambio de temperatura?

Cuando soplamos mantenemos la boca casi cerrada, de forma que el aire se ve obligado a salir por una abertura mucho más estrecha. Y cuando un fluido con caudal constante pasa de un conducto de mayor sección a otro de menor, necesariamente su velocidad aumenta, según nos indica la dinámica de fluidos, en concreto el efecto Venturi. Y si la energía cinética, que viene determinada por la velocidad, aumenta, la energía determinada por el valor de la presión ha de disminuir forzosamente, según el teorema de conservación de la energía o principio de Bernoulli.

Al encontrarse fuera de la boca y a presión más reducida, el aire se expande. El efecto Joule-Thomson nos dice que si un gas se expande libremente, su temperatura disminuye, pues la distancia entre sus moléculas es mayor y su energía se diluye en un mayor volumen. Por tanto, el aire del soplido tiene una temperatura inferior a la del aliento.

Nota sabionda: A la hora de soplar para enfriar, por ejemplo, una taza de café, el mecanismo es más complejo. Las moléculas del líquido caliente tienen más energía. Al moverse más rápidamente chocan con mayor frecuencia con las moléculas del aire que está sobre el líquido, transmitiéndoles su energía y su calor. Por ello la parte superior del líquido se enfría.
El calor dilata los cuerpos, lo que hace que su volumen aumente, pero como su masa se mantiene igual esto significa que su densidad disminuye. Comoquiera que el líquido del fondo es menos denso que el de la superficie que ya se ha enfriado, el líquido más caliente sube y sustituye al frío y el proceso se repite. Es un mecanismo llamado de convección.
Al soplar sobre el líquido caliente sustituimos el aire que está en contacto con él, y por ello un poco más caliente que el resto, por un aire más frío, creando una diferencia térmica mayor entre el aire y el líquido que la que habría si dejáramos que se enfriara solo. Este proceso, que acelera el enfriamiento, recibe el nombre de convección forzada.

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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.

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Para el salto de esquí, el esquiador debe subir una gran altura que puede superar los 100 metros y dejarse caer por una empinada pendiente para ganar velocidad antes de elevarse por los aires.

Para que el salto alcance la mayor longitud posible es muy importante la postura que adopte el cuerpo del saltador, que debe estar inclinado hacia delante en la dirección del salto para ofrecer un perfil más aerodinámico.

También se han de mantener los esquies algo oblícuos respecto a la dirección del vuelo, para conseguir el efecto —similar al que consiguen los aviones con sus alas ligeramente inclinadas— de mantenerse en el aire.

Esta posición algo volcada de los esquíes hace que el aire circule más rápido por encima que por debajo, y esta diferencia de velocidad provoca que por encima del plano aerodinámico se origine un área de baja presión, mientras que por debajo aparecerá, de forma simultánea, un área de alta presión. Como resultado, estas diferencias de presiones por encima y por debajo de los esquíes provocan que la baja presión lo succione hacia arriba, creando una fuerza de levantamiento o sustentación, como si estuviera suspendidos en un colchón de aire.

Cuanto mayor sea la velocidad mayor será la diferencia de presiones y el salto durará más tiempo.

Como el saltador no dispone de más impulso que la aceleración que le proporciona el trampolín, el rozamiento del aire le hace ir perdiendo velocidad y la fuerza de la gravedad acaba poniendo fin a su vuelo.

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Que las plantas consiguen el agua y los nutrientes del suelo por medio de las raíces, que llevan este material —savia bruta —a través del tallo hasta las hojas, que allí realizan la fotosíntesis gracias a la clorofila y la luz solar y que distribuyen los azúcares y aminoácidos obtenidos —savia elaborada— por toda la planta, es algo más o menos sabido.

Pero ¿cómo hacen para transportar el agua con las sustancias disueltas? ¿se mueven? ¿se contraen? ¿hay alguna especie de mecanismo de bombeo?

 Una vez el agua se introduce por las raíces penetra en un sistema de células interconectadas que forman el tejido de la planta y que se extienden desde las mismas raíces hasta las hojas a través del tronco o tallo y de las ramas. Este tejido leñoso, llamado xilema, está formado por varios tipos de células. Unas de ellas son alargadas y estrechas y poseen cavidades abiertas en los extremos superior e inferior, acoplándose unas a otras como una tubería para permitir el paso del agua. Así el agua se desplaza de una célula a otra cuando existe entre ambas una diferencia de presión, pero como hablamos de unas células muertas no pueden participar de forma activa en el bombeo del agua.

Entonces debemos suponer que las células vivas de las raíces generan altas presiones. Y aunque esta situación se da en cierta medida, no es el mecanismo más importante. La principal causa la encontramos en la evaporación de las moléculas del agua a través de las hojas.

Ocurre que las moléculas de agua tienden a unirse unas con otras merced a las cargas eléctricas en lo que se conoce como fuerza de cohesión. Y cuando una molécula se evapora a través del poro de una hoja, se ejerce un pequeño empuje a las moléculas adyacentes que reduce la presión en las células leñosas y atrae agua de las células contiguas. Este efecto de llamada se extiende por todo el trayecto hasta las raíces.

El ascenso de savia bruta se ve favorecido también por el reducido tamaño de los vasos leñosos a los que se adhieren las moléculas de agua, pues éste es más eficaz cuanto menor es el diámetro del vaso. Es lo que se conoce como ascenso por capilaridad.

Podríamos concluir que el mecanismo de transporte funciona —como el resto de la planta— con energía solar.

Resumiendo. La planta transporta el agua desde el suelo hasta su parte aérea por medio de los siguientes mecanismos:

Nota sabionda: Una molécula de agua es un dipolo, y se une a otras mediante puentes de hidrógeno. Estas atracciones intermoleculares producen una elevada cohesión pudiendo soportar presiones negativas de hasta 140 kg/cm2 sin que se interrumpa la columna de savia bruta.

Nota sabionda: La savia elaborada es transportada en cualquier dirección por los vasos liberianos que corren paralelos y asociados a los vasos leñosos. Al tener mayor concentración de nutrientes se provoca por ósmosis la captura de agua del xilema o de las células parenquimáticas de los alrededores. Así se transportan los nutrientes que son extraídos paulatinamente por las células que lo necesitan, haciendo que la concentración de nutrientes disminuya y que el agua regrese al xilema.

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¿Quién no ha agitado una lata de refresco para que salga el gas a presión cuando alguien la abra? ¿Quién no ha experimentado que una bebida gaseosa “pierde fuerza” después de agitarla? ¿Quién no ha visto a los campeones de fórmula uno agitar esas grandiosas botellas de cava y rociar a los presentes con un gran surtidor?

Los refrescos carbonatados contienen dióxido de carbono a presión. Al igual que el champagne y otras bebidas espumosas.

Si el líquido se consume con cuidado, el gas disuelto tarda mucho tiempo en escapar, porque le cuesta hacerlo de un líquido en reposo debido a la tensión superficial. Precisa de una cantidad de energía bastante grande por molécula de gas para lograr romper esa tensión y formar una burbuja.

Pero la dificultad se centra en el estadio inicial, pues una vez formada la burbuja se necesita una menor cantidad de energía por molécula para que éstas se desprendan del líquido y expandan la burbuja.

Pero cuando se agita el envase o se sirve deprisa en un vaso, se introducen gran cantidad de burbujas de aire en el líquido y el gas disuelto puede vaporizarse con más facilidad uniéndose a estas nuevas burbujas que formando nuevas. Son estas burbujas surgidas por turbulencia las que ofrecen una vía rápida de escape para el gas.

Una vez el gas abandona el líquido queda atrapado en el envase, y como el espacio libre es limitado, aumenta la presión.

Y cuando se abre el envase, explosiona rociando de líquido y espuma.

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Durante una tormenta con componente eléctrico son abundantes los rayos, que son unas poderosas descargas eléctricas que se producen entre dos puntos con diferente potencial, sea entre nube y nube o entre nube y tierra.

Esta diferencia de voltaje se debe sobre todo a las diferentes velocidades de ionización de los componentes de los gases que forman dichas nubes, y la propia ionización de estos componentes se debe al efecto de la luz solar y a la diferencia de temperaturas entre los distintos estratos de la nube.

Este comportamiento explosivo de la súbita descarga eléctrica, crea un tubo de vacío parcial a lo largo de la trayectoria de menor resistencia seguida por los electrones. El aire situado en el interior del tubo se calienta y alcanza temperaturas de 25.000 a 30.000º C y se expande rápidamente en unas pocas millonésimas de segundo produciendo una gran presión en el canal que puede ser mayor de 100 atmósferas; pero al mezclarse con el aire frío del entorno baja bruscamente de temperatura y se contrae, lo que da como resultado una perturbación sonora característica: el trueno, que hace vibrar el tubo como la piel de un tambor, resonando y retumbando. Comportándose más como una onda de choque que como una onda de sonido típica.