El regreso de Superman, de Bryan Singer (2006).
El superhéroe protagonista desafía todas las leyes habidas y por haber de la física.
Tanto si piensas que puedes, como si piensas que no puedes, estás en lo cierto.
Henry Ford
Que el «hombre de acero» es un ser capaz de casi cualquier proeza imaginable es algo que seguramente todos compartimos. Pero es que hay hazañas que, aunque no lo parezca, no dependen para nada de sus superpoderes, sino de la propia naturaleza y de las leyes físicas que rigen su comportamiento. Pongamos un ejemplo. Si habéis tenido oportunidad de ver la película de uno de nuestros queridos superhéroes, Superman returns (El regreso), de 2006, recordaréis la escena en la que un villano le dispara municiones a granel con ayuda de una ametralladora dotada de cañón rotatorio, mientras el último hijo de Krypton avanza sin inmutarse a la vez que las balas rebotan en su pecho. En vista del nulo efecto de las mismas, el malvado decide usar un recurso aparentemente más eficaz: decide disparar una pistola a escasa distancia del ojo de Superman. ¡Craso error! La bala rebota en la pupila y cae al suelo aplastada.
Me gustaría llamar vuestra atención no sobre este segundo hecho, sino sobre el primero. ¿Qué ocurre cuando los proyectiles alcanzan el pecho de Superman y rebotan? ¿Podrá el hombre más fuerte del mundo mundial seguir avanzando hacia su enemigo? Pues bien, lo que tengo que deciros al respecto es que la fuerza que nos permite avanzar cuando caminamos no es otra que el mismísimo rozamiento que existe entre nuestros zapatos y el suelo. Esta fuerza de fricción resulta ser directamente proporcional a la llamada reacción normal que el propio suelo en que nos apoyamos ejerce sobre nosotros, siendo el coeficiente de proporcionalidad el denominado coeficiente de rozamiento. ¿De dónde surge esta reacción y por qué se llama normal?
El regreso de Superman, de Bryan Singer (2006).
El superhéroe protagonista desafía todas las leyes habidas y por haber de la física.
La tercera ley de Newton del movimiento establece que siempre que dos cuerpos se ejercen una influencia mutua, ésta viene dada por la existencia de fuerzas iguales y opuestas que se aplican sobre cada uno de ellos. Pues bien, si resulta que nos encontramos de pie sobre una superficie horizontal, la interacción entre nosotros y esta superficie se manifestará bajo la forma de una pareja de fuerzas, una de ellas ejercida por nosotros sobre la superficie (en este caso, nuestro peso) y la otra ejercida por la misma superficie sobre nosotros, ambas iguales en magnitud pero dirigidas en sentidos opuestos. Es la segunda de esas fuerzas la que se denomina reacción normal. El calificativo de «normal» tiene que ver con la dirección que tiene dicha fuerza y que resulta ser perpendicular a la superficie de apoyo. Si esta reacción normal no existiese, la segunda de las leyes de Newton nos obligaría a hundirnos sin remedio y a viajar directos hasta el centro de la Tierra, pues no habría ninguna razón que se opusiese a ello.
Aclarado este asunto, vuelvo a la cuestión del rozamiento que dejé un poco más arriba. En el caso de que nos encontremos quietos, experimentamos el denominado rozamiento estático y en cuanto nos ponemos en marcha, el rozamiento recibe el nombre de dinámico o cinético, siendo este último ligeramente inferior al primero. Se puede comprobar fácilmente esta afirmación si tratamos de empujar un bloque pesado de madera, por ejemplo, sobre una superficie horizontal. Mientras la fuerza que aplicamos no es suficiente como para moverlo, la fuerza que se opone a nuestro esfuerzo es la fricción estática. Es justamente cuando el bloque comienza a deslizar cuando ésta desaparece y es reemplazada por la fricción cinética. Precisamente a partir de ese momento, podemos apreciar que nos cuesta menos esfuerzo desplazar el bloque. Algunos valores típicos del coeficiente de rozamiento son los siguientes: entre dos superficies, una de madera y otra de cuero, vale 0,4 para el estático y 0,3 para el cinético; entre dos bloques de hielo 0,1 y 0,03, respectivamente; 0,5 y 0,4 para el acero con el latón. El coeficiente de rozamiento estático del caucho al deslizar sobre cemento seco asciende hasta 1,0, y el dinámico, hasta 0,8. Valores por encima de los anteriores son prácticamente imposibles de conseguir.
Superman es capaz de repeler con su pecho una ráfaga de ametralladora. Sus poderes superan lo impensable.
Si suponemos que las botas rojas de Superman presentan un coeficiente de rozamiento de 1,0 cuando se está acercando a la ametralladora, la fricción que está experimentando es de unos 900 newtons (recordad que la reacción normal del suelo es exactamente igual al peso de Superman) que le está empujando hacia delante. Sin embargo, experimenta una resistencia, actuando en sentido contrario, que se opone a su avance. Esta fuerza es la que le propinan las balas de la ametralladora al impactar en su cuerpo. Se puede estimar esta fuerza con la ayuda de la segunda ley de Newton, y dando por hecho que la munición colisiona de forma elástica, es decir, que, tras rebotar, se mueve en sentido contrario con la misma velocidad que poseía inicialmente. Vamos a imaginar que la infame ametralladora que intenta acabar con la vida del «superhéroe de los superhéroes» es capaz de escupir proyectiles a razón de 2.000 cada minuto. Además, consideremos que la masa de cada uno de ellos es de unos 30 gramos y que viajan a la velocidad de 500 m/s. Introducimos estos datos en la ecuación correspondiente, agitamos un poco la mezcla y… voilà: la fuerza que se opone al avance de Superman es de 1.000 newtons, es decir, 100 newtons superior a la de rozamiento que le permite avanzar. Conclusión: Superman siente una fuerza neta hacia atrás de 100 newtons y, por lo tanto, debería retroceder continuamente con una aceleración constante ligeramente por encima de 1 m/s2. Si la lluvia de proyectiles se prolongase durante medio minuto escaso, nuestro héroe se hubiese visto alejado de la ametralladora aproximadamente medio kilómetro, alcanzando una velocidad de 120 km/h. Por supuesto que podéis darle confianza a las botas de nuestro amigo y concederles un coeficiente de rozamiento mayor con el suelo, con lo cual podrían ser capaces de superar la fuerza de retroceso producida por los impactos de las balas. Pero también yo podría aumentar la velocidad de éstas, o el ritmo al que salen del arma.
La única forma posible en la que Superman podría avanzar hacia la ametralladora de su enemigo consistiría en hacer que las colisiones entre los proyectiles y el pecho no fuesen elásticas, es decir, que perdiesen parte de su velocidad inicial tras los impactos. El caso más favorable para el superhéroe tendría lugar cuando las balas se detuviesen en seco, perdiendo toda su energía cinética. En esta situación, la fuerza que soportaría el cuerpo de Superman se reduciría hasta la mitad, unos 500 newtons. Así pues, nuestro amigo del lejano mundo de Krypton mejor haría en poseer un tórax cuanto más inelástico mejor.