El daño de la metralla

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Con el anterior artículo, aprendimos los motivos Físicos por los que cualquier objeto mal sujetado puede convertirse en metralla en las frenadas bruscas, sobre todo en accidentes. En resumidas cuentas, si nada transmite la fuerza de frenado a la carga, ésta seguirá moviéndose a la misma velocidad que tenía el coche, que suele ser lo suficiente para causarnos ciertos daños si nos da de lleno.

Ahora bien, ¿por qué si algo nos alcanza moviéndose a gran velocidad nos hace pupita? Es algo que todos estamos tan acostumbrados a saber que ocurre que a menudo ni siquiera nos planteamos las razones Físicas que hay detrás. Piensa cómo lo explicarías a un hipotético niño que nunca hubiera jugado a pedradas con sus hermanos (¿o es que soy el único que tenía una familia así? En fin…).

Para analizar este tipo de cosas, vamos a utilizar la siguiente imagen mental. En la parte de atrás del coche, sobre los asientos o, aún peor, en la bandeja transportamos una caja. Como el otro día, uso la palabra caja en el sentido abstracto, podría ser perfectamente un libro que alguien dejó olvidado… o un pasajero que no se ha abrochado el cinturón de seguridad.

Circulamos en ciudad, a unos 50km/h. De repente, resulta que no podemos evitar una colisión. Cosas que pasan. Como la velocidad no es exagerada, el cinturón y el airbag tienen ciertas posibilidades de salvar nuestra vida.

Ahora bien, por todo lo que dijimos el otro día, si la caja no está sujeta, nada la frenará, y seguirá moviéndose dentro del coche a prácticamente la misma velocidad que llevaba el vehículo originalmente. Por lo tanto, es de esperar que acabe colisionando con el cuerpo del conductor. Y eso es malo… porque dos objetos (macroscópicos) no pueden coexistir en el mismo lugar del espacio.

Permitidme abrir un pequeño paréntesis para explicar la razón por la que dos objetos no pueden ocupar el mismo objeto, a nivel macroscópico. Quizá sea algo tan obvio que no es necesario argumentarlo, pero ya que estamos desentrañando las bases Físicas, a lo mejor es el momento de hacer un pequeño resumen. Os lo podéis saltar, si queréis.

Como sabéis, la materia que conocemos está formada por átomos. Los átomos tienen un núcleo de carga positiva y están envueltos por unos cuantos electrones de carga negativa. Cuando están dentro de un un sólido, y explicándolo de forma extremadamente simplificada, cada átomo pierde uno (o más) electrones, que pasan a quedarse entre los núcleos formando una especie de mar de electrones.

Como esa nube electrónica tiene carga eléctrica negativa, ejerce una gran fuerza de atracción con los núcleos positivos (recordad, cargas iguales se atraen). Esa es la fuerza de unión que mantiene cada átomo en su sitio, haciendo que los sólidos sean muy resistentes. Al menos, más resistentes que los líquidos y gases.

Por lo tanto, si miramos el sólido desde lejos, lo primero que veremos es una gran cantidad de electrones. Los núcleos están más profundos. Por lo tanto, si acercamos las superficies de dos sólidos, lo primero que se encontrarán serán los electrones.

Como los electrones de cada sólido tienen la misma carga, negativa, aparece una gran fuerza de repulsión entre ambas superficies. Recordad, cargas iguales se repelen. Esa fuerza de repulsión es la causante de que un sólido no pueda entrar dentro de otro.

De hecho, normalmente esta repulsión puede llegar a ser tan grande que es más fácil que se deforme o rompa la estructura de uno de los dos sólidos antes de permitir que uno entre dentro de otro. Por eso, en las exhibiciones de artes marciales la tabla siempre se rompe. Imaginaos que desagradable sería si el pie del sufrido karateka quedara fusionado con la madera.

Bueno, cerremos el paréntesis y volvamos al caso de nos ocupa: la caja que se convierte en metralla a causa de una desafortunada colisión.

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Cuando la caja colisiona con el recién accidentado conductor, se encuentra con la imposibilidad de ocupar el mismo espacio. Por lo tanto, simplemente lo empuja (no es más que repulsión entre electrones, recordad). En consecuencia, el conductor siente cierta fuerza hacia adelante en el punto de su cuerpo donde se produce la colisión.

Según el principio de acción y reacción, también conocido como tercer principio de Newton, siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro; el segundo responde aplicando al primero con una fuerza idéntica pero de sentido contrario. En consecuencia, el cuerpo del conductor también ejerce cierta fuerza sobre la caja, en sentido contrario. Es decir, hacia atrás. A causa de esa fuerza, la caja se frena.

El resultado de todo ésto es que el conductor siente una fuerza hacia delante, que hace que se aplaste aún más contra el airbag (y, en el peor de los casos, puede hacer inútiles los intentos de éste por salvar su vida). Por su parte, la caja siente una fuerza hacia atrás que hace que se pare. Este es el resultado que todos esperaríamos: quien recibe el golpe se desplaza hacia adelante y el proyectil se para (o, al menos, se frena).

Ahora viene la pregunta del millón: ¿cómo de grandes son las fuerzas que intervienen? Pues lo siento mucho, pero es imposible contestar esa pregunta. Intervienen demasiados factores. Para entender por qué es tan difícil responder os pondré un ejemplo futbolístico.

Imaginad un lanzamiento a portería a gran velocidad. El balón da al palo de lleno. Está claro que actúan fuerzas enormes, ya que en una distancia muy pequeña (los pocos centímetros que puede llegar a inclinarse la portería, más la deformación de la pelota), el esférico no sólo se frena, sino que sale rebotado en sentido contrario.

Ahora, el mismo disparo, de la misma pelota y a la misma velocidad da en el mismo palo, pero de refilón. En este caso, sin duda hay grandes fuerzas, pero mucho menores que en el caso anterior: la pelota seguirá moviéndose hacia adelante, con sólo una pequeña desviación en su trayectoria.

Seguidamente, imaginad el mismo lanzamiento pero bien dirigido: la pelota acaba entrando en la portería. Como la red cede, la pelota tiene una distancia mucho mayor para frenar, lo que significa que las fuerzas son mucho menores.

Por último, imaginad que en vez de un balón de cuero, lo que lanzamos es una caja de zapatos, vacía, a la misma velocidad. Lo más probable es que las fuerzas que aparecen en el primer contacto desgarren el cartón. En definitiva, al deformarse lo que ocurre es que puede tardar algo más de tiempo en pararse. Por lo tanto, la fuerza volverá a ser mucho menor que en el caso de la pelota.

Como veis, hay infinitos factores. Depende de dónde se de el golpe, de si estamos en disposición de ceder (ser arrastrados), o bien si hacemos tope, de la resistencia del objeto, de la resistencia de nuestro cuerpo, de la forma del objeto, de su trayectoria, y un largo etcétera. En casos que parecen muy muy similares, cambiando un poco las condiciones de la colisión, la metralla puede tener efectos muy pero que muy diferentes.

Recalco mucho ésto porque es habitual encontrar titulares del estilo «En caso de impacto, unos esquíes sueltos en el coche alcanzan un peso equivalente a 150 kg». Evidentemente, estos titulares son muy espectaculares y persiguen concienciar. Si consiguen evitar que nuestros esquiadores sean poco cuidadosos, eso que ganamos.

Pero, desde el punto de vista Físico es bastante incorrecto: el peso de un objeto no varía (a no ser que cambiemos de planeta), y además los kilogramos son una unidad de masa, no de peso. Lo que quiere decir es que «los esquíes ejercerían una fuerza equivalente al peso que tiene una masa de 150 kg».

Además, como hemos dicho ya, las fuerza cambia mucho con pequeñas diferencias. No siempre será la misma. Estrictamente hablando con el libro de Física en la mano, un titular correcto sería «En el ejemplo que nosotros hemos estudiado, nos salía la fuerza equivalente al peso de 150kg, pero si tú te chocas a la misma velocidad puede que te salga más o menos». No se si periodísticamente pierde algo de impacto, pero a mi me sigue dando miedo.

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Además, tampoco hay que dejarse llevar únicamente por valor de las fuerzas. Dos ejemplos: El récord del mundo de halterofilia es de 263kg (en dos tiempos, categoría 105+). El castillo humano de la imagen tiene diez pisos, lo cual viene a representar que los de abajo soportan cada uno el peso de más de 400kg. Por lo tanto, según en que condiciones controladas, el cuerpo humano puede soportar fuerzas enormes.

La forma en que se distribuye la fuerza es tan, o incluso más importante. Imaginad el siguiente ejemplo (no lo hagáis, por favor). Enganchad una afilada y larga aguja a un peso de un kilogramo. Poned la aguja sobre vuestra barriga. El peso de un solo kilo es una fuerza mucho menor a las que estamos hablando hasta ahora, ¿pero verdad que no lo haríais? Yo a eso le llamo hara-kiri.

Una gran fuerza concentrada en una zona pequeña; o una fuerza normal pero muy concentrada en una zona muy pequeña, como en el ejemplo, puede provocar que se rompa nuestro cuerpo. Es lo que decíamos antes, una fuerza concentrada en una zona tan pequeña puede ser suficiente para romper la estructura del sólido (de nuestra piel, huesos, etc.).

Es decir, si el objeto que nos golpea lo hace de canto, los daños serán mucho peores. Además de empujarnos, puede llegar a clavarse en la piel, o romper nuestros huesos. En el famoso caso de los esquíes… bueno, ¿habéis visto algún duelo medieval en alguna película?

A todo esto, nunca falta quien dice que todo está muy bien, pero que en la vida real el respaldo del asiento protege contra este tipo de colisiones. Hombre, cierta razón tiene. Pero el respaldo tampoco cubre todas las trayectorias posibles. Como ya he dicho otras veces, yo mismo viví en mis carnes una situación así: un libro pasó entre los asientos y me dio en la mano.

Pero lo pero es que, si la metralla es lo suficiente grande, puede llegar a arrancar el asiento de cuajo y aplastarnos igualmente. Por ejemplo, un pasajero que no se ha abrochado el cinturón, como en el vídeo que puso Josep en su comentario el anterior artículo.

En definitiva, predecir los daños que tendrá la metralla es muy difícil. Casi imposible. Hay muchos factores, muchas cosas que pueden salir mal… o peor. Por suerte, hay una forma muy sencilla de eliminar este peligro: simplemente, no permitir que hayan objetos sueltos en el vehículo. Lo cual incluye, por supuesto, no arrancar hasta que todo el mundo está atado y bien atado.

En Circula seguro | La Física de la metralla, El peligro de la metralla
Fotos | Dickbauch, dpstyles, Ben Mills, Baggio

  • Muy buen post. Te pedí que con este tema fueras especialmente didáctico… y en mi opinión lo has conseguido (una vez más). 🙂