La Física de la metralla

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En el anterior artículo hablábamos del peligro que supone llevar equipaje mal colocado en nuestro vehículo, ya que puede acabar convirtiéndose en metralla. Hoy repasaremos someramente los principios Físicos que gobiernan con mano firme el movimiento de cualquier cosa que dejemos mal amarrada.

Para hacerlo, utilizaremos el principio de inercia, que a estas alturas ya debería ser un viejo conocido en Circula seguro. Viene a decir que si un cuerpo se está moviendo a determinada velocidad y en una dirección concreta, seguirá haciéndolo eternamente a esa misma velocidad y dirección a no ser que se aplique sobre él alguna fuerza.

Dicho así, puede parecer hasta obvio: todo sigue igual si no hay nada que lo haga cambiar. Pero en realidad, no lo es tanto. Haced el siguiente experimento: coged un niño (o alguien que jamás haya estudiado nada de Física), conseguid que chute una pelota, no muy fuerte. Después, preguntadle por qué se detiene el balón tras avanzar unos cuantos metros.

«Porque se le acaba la fuerza que le he dado». Esta suele ser la respuesta. Por supuesto, no correcto. Si fuera así, si los objetos perdieran velocidad por si solos simplemente, ¿por qué el mismo chute consigue más distancia si se realiza sobre una superficie de hielo?

Según el principio de inercia, si no hubiera ninguna fuerza, la pelota seguiría siempre a la misma velocidad. Sin embargo, se detiene, ergo debe existir alguna fuerza que la frene. Sí, lo habéis adivinado, dicha fuerza es el rozamiento, tanto con el suelo como con el aire.

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El caso de un coche lanzado a cierta velocidad por la carretera es idéntico. Si nada aplica cierta fuerza para frenarlo, seguirá a la misma velocidad. Perderá algo de energía cinética debido al rozamiento, pero esto nunca será suficiente para detenerlo de forma segura, después de todo el vehículo está diseñado para minimizar las pérdidas tanto como sea posible. Por eso, todas las marcas equipan de serie un mecanismo capaz de ejercer de forma controlada y a voluntad del conductor fuerzas encargadas de reducir el movimiento: los frenos.

Los frenos actúan sobre las ruedas, que están sujetas de forma más o menos rígida a la carrocería. La suspensión es la encargada de transmitir la fuerza de frenado al resto de la carrocería. Por eso, al frenar se detiene todo el coche al unísono. Mal iríamos si no fuera así.

Ahora bien, ni nosotros (conductor y pasajeros) ni nuestra carga está fijada al conjunto del coche. ¿Alguno de vosotros se atornilla el culo el cuerpo al asiento cuando se monta al coche? Eso quiere decir que la fuerza de frenado no se transmite bien a la carga. Por lo tanto, tanto nuestros cuerpos como el equipaje tienden a seguir moviéndose a la velocidad que originalmente llevaba el coche.

Bueno, bueno,… no exageremos. Un poco de fuerza sí que se transmite. Si no fuera así, incluso en la más suave de las detenciones acabaríamos limpiando pasta de dientes del parabrisas. Veamos lo que pasa con más detalle. Supongamos que la carga es una caja depositada sobre el asiento trasero. O, peor aún, sobre la bandeja del portaequipajes. Notad que la «caja» podría ser uno de nosotros, la Física no diferencia entre el cartón y nuestros glúteos.

Como está atornillada al coche, la tapicería frenará solidariamente con las ruedas y la carrocería. La caja, que ha estudiado Física y se conoce la ley de la inercia, intentará seguir a la misma velocidad. Pero eso significaría que debe deslizar sobre la tapicería. Las superficies en contacto siempre se oponen a cualquier deslizamiento: aparece la fuerza de fricción.

Esta fuerza de fricción es, en definitiva, la que nos mantiene en el sitio cuando frenamos. También cuando aceleramos o tomamos una curva, pero eso es otra historia. No obstante, la fuerza de fricción tiene cierto límite. Existe una fuerza máxima que el rozamiento es capaz de ejercer. A partir de ahí, agárrese quien pueda.

La segunda ley de Newton dice la fuerza necesaria para provocar una (des)aceleración es igual al resultado de multiplicar la masa por la propia aceleración. Si estamos frenando de una forma muy brusca, la (des)aceleración de la carrocería será muy grande. Por lo tanto, para que la caja en cuestión adquiera la misma aceleración será necesaria una fuerza de fricción muy grande entre ella y la tapicería.

Ahora bien, si la fuerza requerida es mayor a la que la fricción puede ofrecer, tenemos un problema. El rozamiento no puede hacer que la caja se detenga al mismo ritmo que el resto del coche, y por lo tanto seguirá moviéndose a la misma velocidad. Pero como la carrocería si se está deteniendo, acabará chocando contra ella. Es decir, el gran villano la (des)aceleración, no la velocidad en si. Habemus metralla.

Reitero que ese mismo fenómeno puede pasar con las personas. Sí, nosotros también nos podemos convertir en metralla. Y eso sólo puede ser malo: tanto como para nosotros mismos (estrellarse contra el parabrisas no es agradable), como para aquellos que podamos golpear en nuestro vuelo raso.

Por eso se inventó el cinturón de seguridad. Su finalidad es proporcionar la fuerza de detención en aquellos casos en que la fricción no da abasto. Gran invento, sin lugar a dudas. Debe disputarse con la penicilina y las vacunas el honor de ser el que más vidas salva a diario.

Para que esto ocurra no es necesario un frenazo extraordinario. Recordad el ejemplo que os daba en el anterior artículo, en que un libro situado en la bandeja me dio en la mano (que tenía en el cambio de marchas). Según mis propias medidas, la distancia horizontal que recorrió el libro fue de unos 150cm, descendiendo unos 40cm por el camino. Dado que es difícil hacer estas mediciones, y tampoco sabemos de donde salió el libro, supondré un margen error en la determinación de estas cantidades de 10cm.

A partir de estos datos, conocer la velocidad a la que salió el libro (que, por lo tanto, será más o menos a la velocidad que iba yo cuando frené) es un problema que nuestros jóvenes aprenden a hacer en bachillerato. El resultado es de 18,9 ± 1.1 km/h (es decir, estaba entre unos 17,8 y 20,0 km/h; no podemos acotar más el valor real debido al margen de error de las medidas).

Probablemente, el rozamiento frenó un poco al libro antes de que iniciara su planeo hacia mi mano. Así que seguramente yo iba algo más rápido, quizá unos 30km/h. Muchos diréis que es una velocidad ridícula, incluso nos ponemos las manos en la cabeza cuando nos sugieren que deberemos ir así por ciudad. Pero, como acabamos de ver, es suficiente para producir metralla.

Por supuesto, lo peor es que la detención brusca sea a causa de una colisión. En este caso, las fuerzas que intervienen son enormes, tanto que llegan a doblar y romper la carrocería. La desaceleración es tan brutal que resulta imposible que la tapicería sea capaz de retener la carga en su sitio. Todo lo que haya dentro del coche sin sujeción adicional se convierte de forma automática en metralla.

Los fabricantes de coches llevan décadas haciendo todo lo posible para que las fuerzas que llegan hasta nosotros se vean tan mitigadas como sea posible. El cinturón de seguridad, el airbag, las zonas de deformación programada (se deforman para dar más distancia de detención a la cabina, que por lo tanto se verá sometida a una aceleración mucho menor), y un largo etcétera.

Sin embargo, si nosotros no nos tomamos las mismas molestias en fijar el resto de la carga, todos estos elementos de seguridad no servirán para nada. Si la maleta que hemos dejado alegremente en el asiento de atrás nos da un golpe en la nuca, el airbag sólo conseguirá que nuestra nariz quede más bonita en el velatorio.

Hasta ahora hemos visto cómo cualquier cosa (incluidos pasajeros) depositada en nuestro coche en un frenazo (o colisión) puede convertirse en metralla y salir disparada hacia nosotros a casi la misma velocidad a la que originalmente circulábamos. Pero, ¿qué daño puede ocasionar? Es habitual encontrar titulares del estilo «lo equivalente a tantos kilogramos de peso». Son frases destinadas a concienciar a través de causar una gran impresión, evidentemente, pero la verdad es que la Física del asunto es mucho más complicada (para empezar, porque el peso es una fuerza, no se puede medir en kilogramos). En realidad, es casi imposible dar una respuesta, ya que hay muchos factores que tener en cuenta. Con vuestro permiso, intentaré detallar brevemente todo esto en el siguiente articulo.

En Circula seguro | El peligro de la metralla, Mantén la bandeja libre de trastos, El daño de la metralla
Fotos | Mikelo, jeffweese, Roby Ferrary

  • Como la mayoría de las víctimas, Julie conocía a su asesino…

    Para más detalles, mira este vídeo.

  • Excelente post! realmente muy bien explicado =D
    Y pues si estoy de acuerdo, super importante el uso del cinturón =S