Toy Story y las cigüeñas no traen los bebés de París.

     En las tres pelis de Toy Story, pueden verse muchas escenas en las cuales los juguetes hacen cosas increíbles, sobre todo los protagonistas Woody (el vaquero) y Buzz Lightyear (el guadián espacial). A pesar de que se puedan encontrar muchas cosas que desafían las leyes de la física, no son fáciles para tratar, ya que son dibujos animados y aquí la imaginación es lo que prima por encima de todo. No me había pasado por la cabeza buscar alguna escena que pudiera comentar en ninguna de estas películas, pero gracias a una persona, que le comenté que tenía un blog en el que intentaba “destripar” algunas escenas de películas usando la física, y me dijo que igual podría sacar algo de Toy Story, y algo saqué.

     Por si antes lo de “destripar” películas sonó en plan tirarlas por los suelos, me expliqué mal, la finalidad de este blog es utilizar escenas de películas, libros, relatos, etc, para con ellas sacar a primer plano la física que se esconde detrás de ellas. Este blog nace a partir de la asignatura Física en la ciencia ficción, de libre elección de la Universidad de Oviedo. Yo soy un alumno de ella y mi blog será parte de mis méritos o deméritos para llegar a poder aprobar o catear dicha asignatura. En la mayoría de los casos que traté hasta ahora, prácticamente los pude llegar a resolver con los conocimientos que tengo de física (algunas veces tuve que buscar cosas que tenía dudosas), pero esto no quiere decir que no haya cosas que no puedan estar mal.

     Volviendo a la película de Toy Story, hay una escena, en el final de la primera película en la que Woody y Buzz para poder llegar al coche en el que se marcha su dueño Andy, se impulsan hacia el cielo con un cohete y antes de que éste explote, se sueltan al abrir las alas que tiene Buzz en su traje y logran volar o como dice Buzz: “caer con estilo”, hasta el coche en el que se marcha Andy. Esto aparece en la siguiente escena:

     Anteriormente, en otra escena de la peli, cuando Buzz prueba en casa si puede volar o no lanzándose desde las escaleras por el hueco de éstas, se ve como no puede y cae rompiéndosele un brazo. A parte de esto que daría a pensar que si antes no pudo volar, como iba a poder al final de la película, además en la última escena vuela o planea cogiendo a Woody con los brazos.

     Sabiendo que Buzz tiene unas alas muy pequeñas (puede verse en la peli) en cuanto a superficie para poder sustentarse en el aire, es decir, planear, además hay que añadirle la masa de Woody. Aunque gracias al cohete suban a mucha altura, la distancia que tienen que caer con estilo hasta el coche es muy grande y más sabiendo que a medida que ellos planean, el coche se está moviendo a una velocidad, que suponiendo que la madre de Andy no quiere que la multe la Guardia Civil será sobre 50 km/h, luego Buzz y Woody tendrían que caer con estilo mucha distancia y a una velocidad mayor que la del coche para poder alcanzarlo.

     Para poder planear, la masa del aparato tiene que ser pequeña y las alas en relación al conjunto del avión tienen que ser muy largas, para aumentar la superficie de éstas y por tanto poder sustentarse y permitir al aparato poder planear. Además estos aviones (aviones sin motor) se lanzan con otros y por lo tanto llevan una velocidad inicial (velocidad inicial que Buzz y Woody no llevan, en verdad si la llevan, pero sería hacia arriba, ya que es la dirección que lleva el cohete). Todos los aviones llevan alerones para poner maniobrar cosa que Buzz no lleva, aunque se podría considerar que al igual que en las aves, el propio movimiento de Buzz en el aire es el que permite virar.

     A todo esto habrá que sumarle el viento, puesto que tienen entre los dos una masa elevada para poder planear con esas alucas, pero es una masa que el viento puede mover fácilmente. Luego esto de que Buzz y Woody planeen hasta el coche no lo veo nada factible.

     Un caso algo parecido que también me parece imposible, es el de que las cigüeñas traigan los bebés de París. Aunque en este caso una cigüeña pueda volar (no como Buzz que no podía), las cigüeñas blancas europeas, si wikipedia no miente pesan entorno a 2,3 a 4,5 kilos. Ya sabemos que los animales han evolucionado y cada uno puede hacer lo que hace gracias a su fisionomía en muchos casos. Luego si una cigüeña vuela, lo hace con su peso y en una determinada forma, en el momento que le ponemos en el pico un bebé de por ejemplo 3 kilos envuelto en un paño, la cigüeña casi que duplicará su peso, y no está hecha para volar con el doble de su peso y además un peso que no está repartido si no que está concentrado en el pico, luego no podrá volar. Y aunque pudiera volar, ¿cómo despegaría?, porque despegar con el doble de su peso sería un problema, se debería arrojar al vacío desde un lugar alto para poder empezar a volar o necesitaría correr hasta alcanzar una cierta velocidad para poder despegar, velocidad que probablemente corriendo nunca alcanzaría (porque no ha evolucionado para correr rápido, igual que no evolucionó para llevar bebés).

  

     Además las cigüeñas son aves migratorias que pasan la primavera y verano en Europa y el otoño e invierno en África, luego en otoño e invierno no podrían traer bebés desde París, y de todas formas por París ni viven ni pasan cuando hacen la migración, según el siguiente mapa que encontré en wikipedia:

     Por tanto, ni Buzz ni Woody pueden volar hasta el coche de Andy, ni las cigüeñas traen los bebés de París.

De rana a Príncipe Azul.

     Pues...¡no va a ser! Esta teoría que ronda por muchos cuentos y alguna que otra película (como por ejemplo Shrek), que al besar a una determinada rana se convierta en un príncipe azul es “de cuentos de hadas”.

     

     Al suponer que una chica enloquecida que va por ahí besando ranas en busca de su príncipe azul, besa una rana de 50 gramos (0,05 kg) y ésta se convierte instantáneamente en un príncipe azul de metro ochenta y cinco y ochenta kilos de realeza (en verdad pesará 80,05 kg, para que salgan mejor los cálculos), habrá un incremento de masa de 80 kg, que es la diferencia entre la masa final del príncipe azul y la inicial de la rana. Según la ecuación de Einstein que relaciona la masa con la energía E=mc² (donde c es la velocidad de la luz, 300000 km/s), esos ochenta kilos que aparecen como arte de magia al producirse el cambio son debidos a una energía:

E = m·c² = (80 kg)·(3x10⁸ m/s)² = 7,2·10¹⁸ J = 1700 megatones

     Por tanto la energía que tiene que absorber la rana para ganar esos ochenta kilos y pasar a ser un príncipe azul sería equivalente a la energía que liberan 1700 toneladas de TNT al explotar. Sería sobre 35 veces mayor que la energía liberada por la mayor bomba nuclear que se ha lanzado (en el primer post también trato sobre ello).

     Y toda esta energía proviene del beso de la chica, o eso supongo. Ya sé que las mujeres tienen mucha energía, ¿pero tanta?

     Además al pasar de rana a príncipe azul, tendrá que cambiar de apariencia, de genética y de todo vaya, incluso tendrá que aparecer un lujoso uniforme azul de época o eso nos esperaríamos, gracias a esa semilla de las películas de Disney que todos llevamos dentro.

     

     De todas formas pienso que aunque esto pudiese ocurrir habría muchas chicas que se quedarían sin su príncipe azul puesto que además de mucha energía también suelen tener escrúpulos, y besar una rana no creo que sea nada agradable por mucho príncipe que vaya a salir.

  En definitiva, no creo que sea buena idea ir por ahí besando ranas porque no va a aparecer el príncipe azul, y si estando de fiesta o lo que sea pensáis que algo que anda por ahí es una rana y le dais un beso, no se convertirá en príncipe azul pero sí puede convertirse en una rana de estas:

   

Independence Day.

    

     Típica historia en la que llegan los extraterrestres a la Tierra y cuando todo parece hacer ver que nos exterminarán a los seres humanos, entonces los Estados Unidos de América se enfundan el traje de superhéroes y salvan a la humanidad.

     Es otra de las películas de las que se podría comentar mil y una cosas (como por ejemplo el escudo de fuerza de la nave nodriza de los extraterrestres), pero quisiera tratar de una cosa en especial y es de la agilidad (la capacidad de maniobra) que tienen las naves de combate de los extraterrestres, es más, me parece que hasta los aviones de combate de los Estados Unidos son “de otro mundo”, se los debieron de haber comprado a estos extraterrestres cuando se llevaban bien anteriormente o algo así, porque también hacen unas maniobras espectaculares. En el siguiente vídeo se puede ver una escena en la que hay una lucha entre un avión de combate y una de esas naves:

     

    

     La aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir el valor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach o velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la unidad. En el caso de la escena anterior, será subsónica porque se puede ver que la velocidad es mucho menor a la del sonido que en condiciones del ambiente anda sobre los 340 m/s.

     Hay ciertas leyes de la aerodinámica, aplicables a cualquier objeto moviéndose a través del aire, que explican el vuelo de objetos más pesados que el aire. Para el estudio del vuelo, es lo mismo considerar que es el objeto el que se mueve a través del aire, como que este objeto esté inmóvil y es el aire el que se mueve (de esta ultima forma se prueban en los túneles de viento prototipos de aviones).

     La aerodinámica es fundamental en los aviones ya que el hecho de que puedan volar depende de estas leyes. Las alas son necesarias, y se entiende por alas no sólo las típicas alas de los aviones como los comerciales si no, también hay aviones con alas de otro tipo de forma, como los aviones con alas en forma de delta. Ellas hacen que el fluido (aire) por la cara superior se mueva a mayor velocidad y por la cara inferior más lento. Según el Teorema de Bernoulli, la carga (que depende de la presión y la velocidad) debe permanecer constante, luego si la velocidad aumenta, la presión disminuye y viceversa. Entonces la presión que sufre la cara superior del ala será menor que la de la cara inferior, está diferencia de presión a ambos lados del ala hace que aparezca una fuerza de empuje debido a que la presión es superior en la cara inferior del ala, y es uno de los fenómenos que da lugar a la fuerza de sustentación que hace que el avión permanezca en el aire mientras está en movimiento. Su dimensionado depende del peso del aparato, del consumo energético y  de las características del avión que se quiere diseñar, siendo distintas en cuanto a tamaño y forma para cada tipo, por ejemplo, son distintas en cuanto a tamaño y forma las de un avión convencional de pasajeros que las de un avión de espionaje o las de un caza.

      

     Tipos de alas:

      

     También son fundamentales los alerones, que son los que permiten maniobrar. Los pilotos cuando quieren cambiar de dirección ya sea hacia los lados o hacia arriba o abajo, lo que hacen es mover las partes móviles del fuselaje, que son los alerones, los cuales producen que el aire que circula por el exterior del avión (si se considera el avión quieto y el aire fluyendo alrededor) tome otros caminos dando lugar a distintas fuerzas que hacen que el avión vire en una dirección u otra.

     

      Por tanto el avión de combate de la película podría moverse del modo en que lo hace porque está diseñado para ello, tiene alas, alerones y más cosas que le permiten hacerlo, aunque no sé si podría maniobrar en tan poco espacio como se puede ver en la escena. Pero lo que sí que sería imposible es que la nave extraterrestre lo persiga y pueda hacer lo mismo, ya que no tiene ningún tipo de diseño aerodinámico. Aunque podrían exculparse diciendo que son naves extraterrestres con una tecnología muy avanzada, que igual tiene pequeños reactores por toda la superficie de la nave que le permite moverse en la dirección que quiera haciendo uso de estos microreactores que funcionarían cuando fuesen necesarios, pero en la película hay escenas en las que aparecen estas naves en primer plano y su superficie es lisa como la de un avión por tanto la teoría de los microreactores tiembla, porque la superficie de la nave tendría que estar llena de “agujeritos” para cada uno de estos reactores.

     Quizás este tipo de naves no se puedan llegar a entender puesto que son de extraterrestres.

Indiana Jones y el reino de la calavera de cristal.

      En esta película pueden verse bastantes cosas sobre las que se pudiera discutir, pero voy a centrarme en el momento en el que Indiana Jones al escapar de unos militares rusos que lo persiguen, acaba en un pueblo en mitad del desierto de Nevada (me parece) en EEUU. Indy huyendo de los perseguidores entra en una casa y ve que los inquilinos son maniquís, extrañado, sale de la casa y ve como toda la gente es de “mentira”, cuando en ese instante se oye una sirena y una persona hablando por megafonía indicando que la bomba va a estallar en un determinado tiempo, es entonces cuando el protagonista se da cuenta de que es un pueblo de prueba para estudiar los efectos de una bomba nuclear (ya que la película está ambientada en mitad de la Guerra Fría). Indiana Jones al estar en la calle sin saber qué hacer, justo ve a los militares que lo perseguían subir al coche en el que habían llegado tras él e intenta pararlos para que lo saquen de allí con ellos, pero éstos se largan sin él. Entonces empieza a buscar en el interior de la casa donde puede resguardarse para sobrevivir de la explosión nuclear y se le ocurre meterse en la nevera y…sobrevive.

     Esta escena puede verse en el siguiente vídeo:

     Cuando se detona una bomba nuclear, aparecen efectos inmediatos y efectos a medio y largo plazo, entre los efectos inmediatos (que son los que importan para este caso) están el calor desprendido, la onda expansiva y la radiación.

     Inmediatamente después de producirse la explosión, se generan gradientes de temperatura tan elevados que hacen que el aire (muy mal conductor del calor) llegue a conducir el calor. La temperatura aumenta como cosa loca dando lugar a la combustión de casi todo lo que se encuentra a su paso. Para que la nevera pudiese proteger a Indiana Jones de la radiación nuclear, tendría que ser de plomo y de un grosor bastante grande (no sería una nevera, sería búnker móvil de plomo con forma de nevera), pero el plomo tiene un punto de fusión muy bajo en comparación con otros metales de modo que debido al pulso térmico se fundiría y no serviría. Aunque fuese de otro metal que pudiese proteger el interior de la radiación, como los metales tienen una conductividad térmica elevada y la temperatura del exterior es elevadísima, por conducción del calor, en el interior de la nevera también habría una temperatura muy elevada que no soportaría ninguna persona.

     Después del pulso térmico, aparecería la onda expansiva, que no es más que una onda de presión mecánica (onda de choque) con velocidad de propagación la del sonido que será mayor de 1224 km/h que es la que corresponde a 20 ºC, y como la velocidad del sonido en gases aumenta con la temperatura y debido al pulso térmico la temperatura es muy superior a la ambiente, pues será mayor. En la onda expansiva va la mayor parte de la energía liberada (prácticamente la mitad). Luego el material del que está hecho la nevera tiene que ser muy resistente ya que debido a la onda expansiva , la nevera saldrá volando e impactando con todo lo que encuentre a su paso, y no tendría que deformarse porque Indy saldría hecho papilla. Luego de plomo no podría ser ya que es un material blando que se deformaría por los golpes. Además el interior de la nevera debería ser acolchado para que el protagonista no sufriera tanto los golpes que se daría con las paredes interiores de la nevera, aunque no tiene mucha importancia puesto que la aceleración que tomaría la nevera debido a la onda expansiva, también la sufriría Indiana Jones que va dentro de ella, y sería una aceleración tan elevada que no la soportaría ninguna persona, lo que le produciría la muerte.

     Y aún queda el tema de la radiación… En el momento en que se está produciendo la fisión en la bomba, se desprende una radiación brutal, sobre todo de rayos γ y neutrones, y posteriormente la radiación que se emite no es debida a la propia reacción de fisión (que una vez que para ya no hay reacción luego no hay emisión de radiación) si no a que la materia que estuvo expuesta a esta radiación se volvió radiactiva, de modo que emite radiación. Los neutrones emitidos atraviesan la materia hasta cierto punto ya que tienen masa y no son tan enérgicos como la radiación electromagnética (como pueden ser los rayos gamma o los rayos X), de modo que a su paso por el cuerpo humano producen lesiones en el organismo y si no llegan a atravesar el cuerpo y se quedan en su interior, al introducirse en los átomos dan lugar a isótopos que son radioactivos produciendo mutaciones en las células y dando lugar a la muerte.

     Además de todo esto debido a la explosión habrá en el aire ambiente materiales sólidos en suspensión que son radiactivos, éstas cenizas y polvo se irán depositando sobre el suelo durante horas posteriores a la explosión y es lo que se llama fallout (o lluvia radiactiva local). Todas estas partículas radiactivas que están en el aire pueden ser inhaladas por vía respiratoria por las personas que estén en esa zona (como Indiana Jones cuando sale del frigo), lo que sería fatal.

     Una vez que sale de la nevera y se queda mirando el hongo (nube debida a la explosión), dudo que eso lo pueda hacer porque a una cierta distancia de la explosión, si miras hacia ella te quedarías ciego y a una distancia mayor te podría producir desprendimiento de retina, aunque no sé si eso será al observar el instante inicial de la explosión.

      A parte de todo esto por lo que Indiana Jones lo tendría muy pero que muy jodido para vivir por no decir imposible, estaría entre los efectos inmediatos el pulso electromagnético pero eso ya intentaré tratarlo con otro ejemplo, creo que me servirá la película de Goldeneye de James Bond.
     Casi que hubiera sido mejor que hubiera hecho como este chavalín:

   

Mary Poppins.

      

     La verdad que la película de Mary Poppins nunca me gustó y me parece que nunca fui capaz de verla entera de seguido, pero para esto que ando haciendo me viene como anillo al dedo puesto que aquí hay casi más cosas “extrañas” que en cualquier peli de Spiderman o Superman juntas.

     Me voy a centrar en el momento de la película en la que Mary Poppins sube un piso de la casa sentada sobre el pasamanos. Durante toda la película se pueden ver otras escenas “de locos”, como por ejemplo cuando ella empieza a sacar multitud de cosas de un maletín, vuela con un paraguas, reordena junto los niños a los que cuida la habitación chasqueando los dedos, etc.

     

      Cuando sube sentada sobre el pasamanos, suponiendo que el rozamiento es despreciable (considerando que el pasamanos está pulido), que el ángulo que forma el pasamanos con el suelo (a) es de 45º, que ella tiene una masa (m) de 50 kg y que sube a una velocidad de 1 m/s. Entonces se obtiene:

Eje y: N=Py=P·cos(a)=m·g·cos(a)=(50 kg)·(10 m/s²)·(cos45º)=350 N

Eje x: F=Px=P·sen(a)=m·g·sen(a)=(50 kg)·(10 m/s²)·(sen45º)=350 N

      Luego para que Mary Poppins tuviese fuerza resultante nula (estuviese quieta sobre el pasamanos), la fuerza F que tiraría de ella hacia arriba valdría aproximadamente 350 N.

     Según la segunda ley de Newton, un cuerpo sometido a una fuerza resultante nula continúa en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme; para que Mary Poppins suba por el pasamanos a una velocidad constante e igual a 1 m/s, tiene que actuar sobre ella una fuerza F=350N y además en ese instante en el que se sienta y comienza a actuar la fuerza F, debe moverse con una velocidad de 1 m/s (movimiento rectilíneo uniforme). Cuando llega al piso de arriba, el pasamanos se encuentra paralelo al piso luego en este caso el peso sería igual a la normal y la fuerza F tendría que desaparecer. Y para frenar la velocidad de 1 m/s debería desaparecer.

     Cómo aparece y desparece esta fuerza F y la velocidad de 1 m/s no tengo ni la menor idea, pero si yo fuera ella, creo que la sacaría de ese peculiar maletín que parece que tiene de todo, si puede sacar de él un perchero, no veo por qué no pueda sacar una fuerza y una velocidad.