Ciencia


Que no, que no; que no va por ahí. No estoy hablando ni del Faisán ni de Rajoy. No es una metáfora a cuenta de la antigüedad de nuestros políticos más insignes. Ni a cuenta de su viveza. Ni mucho menos a cuenta de las paridas que dicen.

Hay que entenderlo literalmente. Reptiles marinos de la época de los dinosaurios (con frecuencia se les identifica erróneamente como “dinosaurios marinos” [*]) que, como algunos sospechaban, se acaba de demostrar que parían a sus crías, de una en una, en vez de poner huevos. Ha sido por un estudio de O’Keefe y Chiappe (2011), publicado anteayer en Science,  sobre un especimen fósil recolectado en Kansas en 1987. Se trata de una hembra preñada, con los huesos de un único feto muy bien conservados (pero muy desarticulados), junto a la zona de su barriga.

Y ya por el mismo precio podéis enteraros de estos curiosos animales [-->], de los que se dice que parecen una tortuga sin caparazón ensartada en una culebra. En el gráfico, mamá pleisosauria junto a su cría recién nacida, de gran tamaño – como se puede apreciar.

No somos nada. Se puede perfectamente especular, vista la notable inversión en una sola cría de gran tamaño, con cierta complejidad de conducta social. Como el cuidado materno, reconocimiento de parentesco, grupos y enlaces sociales, etc.

La noticia completa, muy bien comentada, en el blog de Scientific American de Darren Naish:

Vía:

[*] Habrá quien no lo recuerde: la diferencia entre reptiles y dinosaurios está en la posición de las patas; en los últimos, debajo del cuerpo, en vez de laterales.

Actualización:

Desde el mismo Paleofreak [-->] veo la cagada de la BBC, y su sección “científica”. La misma que os habla de inminente fin del mundo por culpa del hombre pecador y el CO2.

Aparte de lo de  “dinosaurios” y “mamíferos”, tiene guasa la idea de un animal marino “empollando” huevos.

Decíamos ayer… -no es remedo de ningún fraile; por cierto, me han dicho que el nombre de la capital de la que el fraile era oriundo, no proviene del fiero y noble animal (ya me extrañaba a mi lo del circumflejo); al parecer, dicen que proviene de «Legión», porque muy cerquita aparcaban las legiones romanas que atravesaban la calzada que por allí pasaba; curioso!- digo, que la única ampulosidad que se me puede achacar es el uso del «mayestático» reservado, por lo que veo, al Papa y a los pilotos de carreras. Me disculpo por ello.

Tracción, compresión, funicular de cargas, cables, catenarias, parábolas… conceptos archi-conocidos por todos los asistentes a nuestras -esta vez no es mayestático- charlas y comentarios. Añadamos algunas gotitas de novedad.

La Elasticidad es la parte de la ciencia que estudia el comportamiento de ciertos materiales sometidos a esfuerzos. Más concretamente, estudia las relaciones entre las tensiones -esfuerzos por unidad de superficie- y las deformaciones -alargamientos o acortamientos relativos a la longitud inicial de las piezas.

Imaginemos un ejercicio circense: el artista sale al escenario con una barrita de acero de un metro de largo y que tiene una sección -lo que vemos mirándola por el extremo- cuadrada de 1 cm. de lado. Un cuadradito de 1×1 cms. Nuestro artista -serio y circunspecto- coloca cuidadosamente la barrita en vertical sobre la yema de su dedo índice con la otra mano -no sabemos si es zurdo (de izquierdas) o de derechas- y suelta la barra dejándola en equilibrio. Como sabemos que el peso específico del acero es 7.85 kg/dm3, la barrita pesa 785 grs. Lo apuntamos.
Después de un primer y rápido movimiento, consigue una absoluta quietud. Todavía no oye aplausos -¿quién no ha hecho lo mismo o algo similar alguna vez?. Pero entonces aparece una señorita -que, al parecer tenía muchísimo calor antes de salir- con una pieza en forma de pesa de balanza convencional y se la entrega cuidadosamente al artista que la coge con la otra mano (¿cuál?). Mientras el artista con lento movimiento la levanta la señorita, con espectacular sonrisa, muestra un letrero en su camino de salida en el puede leerse: Peso de 9 kg. y 215 grs., lo que parece hacer feliz a su portadora por la casi-risa con la que desaparece.
Cuando volvemos la vista al artista -obviamente, la mirada se había desviado de él- observamos que la pesa de balanza ocupa ahora el extremo superior de la barrita, en quietud absoluta y no sin mérito.

En ese momento, nos levantamos y abandonamos el lugar pensando: «Ese tío está soportando diez kilos sobre la yema del dedo, es decir que la carne bajo la barrita está sometida a una compresión de 10 kilos por cm2. Si hubiera querido conseguir lo mismo por la presión del agua, habría tenido que poner la yema del dedo a 100 metros de profundidadm ¡qué barbaridad!…, aunque ¿cómo poner la yema del dedo sin que detrás vaya él entero?… menudas tonterías se nos ocurren… 10 Kg/cm2, o sea, diez atmósferas… diez veces más de lo que pesa todo el aire -o pesaba antes del calentamiento global- que tenemos encima…»

Esta breve historia circense no tiene más finalidad que poner de manifiesto qué es una tensión: «una carga o peso por unidad de superficie». Es un concepto fundamental a retener. Y, también, a rematar, porque una carga no tiene por qué ir hacia abajo; puede ir igualmente hacia arriba. O, más ortodoxamente, hacia, o en sentido contrario, al centro de la Tierra -no nos olvidemos que los neozelandeses viven siempre «patas arriba». Si empujamos algo fijo lo estamos «comprimiendo», por tanto COMPRESIÓN. Y si tiramos de ese algo, lo estamos «traccionando», TRACCIÓN.

De la deformación, no hay mucho que hablar, una vez definida como lo hemos hecho. Si colocamos una pieza de un metro de longitud bajo una prensa y la comprimimos hasta que mida 1 cm. menos, o sea 99 cms., su deformación es 0.01. Ya; sin unidades. Y con esto y un bizcocho, dejamos esta menos entretenida parte. Añadiremos otros conceptos siempre importantes y más amenos (?).

Se dice que un material es elástico si tiene algunas propiedades especiales. Por ejemplo, si le sometemos a una tensión doble de otra de referencia, se deforma el doble de lo que se deformó antes. Si triple, triple…etc. Cogido, ¿no?. la relación entre tensiones y deformaciones es «lineal».

También debe ocurrirle que si lo soltamos por completo y lo dejamos «libre de cargas», debe volver al estado en que estaba antes de «martirizarle». Debe recuperar la forma y el tamaño original. Repito por ser fundamental: la tensión puede ser de compresión o de tracción -apretar o estirar.

Ocurre que el acero es un material elástico. Cumple con las condiciones que hemos expresado. Además, es una «gozada» de material, porque es muy resistente y se comporta de la misma forma a tracción que a compresión. Es un material ideal para determinados tipos de construcción. Sin embargo, no es barato y es muy denso -pesa mucho- como hemos visto.

El otro material «rey» de la construcción es el hormigón. Es muy diferente del acero. No tiene las mismas propiedades. Se parece más a una piedra o roca. A priori y con toda generalidad, no es un material elástico. Sin embargo, si medimos bien ese comportamiento elástico, vemos que para muy pequeñas deformaciones, sí se comporta como si lo fuera. Es capaz de resistir fuertes compresiones sin romperse. Pero…, es muy flojito si lo traccionamos. A tracción resiste diez veces menos que a compresión “more or less”. Sin embargo, pesa tres veces menos que el acero y eso es importante. No debemos olvidar que si construímos algo verdaderamente grande -un puente, por ejemplo- su peso, el peso de él mismo, suele o puede ser el causante de los mayores esfuerzos a que están sometidas sus secciones más solicitadas.

Existe otra razón fundamental que convierte al hormigón en material que reina en la construcción junto al acero: es baratísimo. Al menos lo es en comparación con el acero y a igualdad de volumen. Y, por si fuera poco, se puede construir una pieza de hormigón de la forma que queramos sin gran sobrecosto. Y, además, lo podemos colocar a través de tuberías como si fuera un líquido… O sea, que no está mal. Si pensamos en un tipo de construcción que esté toda ella sometida a compresión, sin duda alguna -a no mediar alguna extraña razón- la construiremos de hormigón. Por ejemplo, las cimentaciones de los edificios cuando el suelo es consistente. Las humildes zapatas sobre terreno duro, siempre se hacen de hormigón. Conviene decir que son humildes, pero críticas. Todo reposa en ellas. Si el hormigón utilizado es malo y está mal hecho, puede venirse todo el edificio abajo -a modo de símil, sólo se me ocurre el de la Constitución en la vida política de un pueblo; a modo de ejemplo de colapso, la cosa es más simple: España.

Duro, aburrido y cansino tema del que hoy nos hemos ocupado. Hacía falta. No disfruto escuchando bostezos. ¡Vamos a animarlo un poco al final, como aperitivo para la próxima entrada!

El mundo del cálculo de estructuras sencillas con materiales convencionales, a más de muy entretenido si se quiere optimizar -un ingeniero es el que hace lo que hace cualquiera, pero mucho más barato (definición preferida por el que escribe)- es muy sencillo. Existen dos singularidades que lo simplifican todo. Ellas son -expresadas sin exquisiteces:
1- Como se ha dicho, las relaciones entre cargas y movimientos son lineales: doble de lo uno, doble de lo otro; mitad de lo uno, mitad de lo otro… etc.
2- Ahora viene la importante. Existe una ley de simetría o reciprocidad que se enunciaría como sigue: Una estructura sometida a unas cargas determinadas experimenta unas tensiones de igual valor y signo contrario al que experimentaría la estructura simétrica sometida a las mismas cargas. (Expresado de forma poco rigurosa, pero suficiente).

Veo que a algunos se os empieza a abrir un abismo delante. Una verdadera sima de posibilidades, ¿no?. Bueno no importa. A continuación unas claves para que os magreeis (con perdón) un poco el cerebro:
– Un cable sólo resiste tracciones. Sujeto en los extremos y soportando cargas toma la forma del «funicular de cargas».
– Del hormigón se considera que no resiste tracciones pero soporta muy bien las compresiones. Justo al contrario que el cable.
– Un buen día, a un ingeniero ocurrente e imaginativo -honestamente, no sé cuándo ni a quién- se le ocurrió la idea de pensar de imaginar la forma simétrica de la del «funicular de cargas». Y la bautizó -en eso gastó poca imaginación. La llamó el «antifunicular de cargas». En aquel momento abrió la puerta al genio de Gaudí.
Ya lo vais cogiendo… En seguida, más.

…Roma trató siempre duramente al muchacho y se apoyó en la madurez. En Roma, el joven, el hijo, no es nada -prefiere al hombre ya hecho, al padre de familia, al senador. Esta Roma de los padres y no de los hijos, de los patres conscripti o senatores y no de los tyrones o mozos se hizo dueña del mundo.
…Puede decirse que sólo una cosa no ha fallado al europeo ni hay sospecha de que por ella misma pueda fallar: la ciencia. Y por eso es tan sorprendente que habiéndole quedado esa única potencia intacta no se abrace a ella con más fervor que nunca.
ORTEGA Y GASSET (1934)

Este blog, tan sobresaliente en sus contenidos e interpretaciones de los mismos, no es un blog de jóvenes. No es un blog para “aprender” rudimentos, sino para dilucidar cruciales asuntos humanos y sociales, y en consecuencia, muy a menudo, políticos. Resulta estupefaciente y perverso, que algo tan puramente científico como lo es el estudio de la climatología en los diversos períodos de la historia del planeta, haya sido transvestido en otro tema político más. Es signo de los tiempos y de los intereses bastardos del humano quehacer. Alegrémonos de que desde este rincón, cabezas pensantes de primera magnitud e intelectos desprovistos de otro interés que el humano saber, nos permitan conocer tan apasionante pirueta de la ciencia sin mácula alguna.
santiago muelas (2010)

Hoy voy a romper la tradición en la magnitud de los asuntos de altos vuelos que acostumbran a plasmarse en este foro, y cual águila que del cielo desciende en busca de una pequeña presa, trataré de mostraros lo aprehendido a ras de tierra en tiempos, lejanos ya, de silente y esforzada juventud en busca de la ciencia y del saber. Y es ello que todo el saber importa; no existe el conocimiento superfluo, antes bien al contrario, la ciencia amplía el humano campo visual. Pongámonos a la tarea acumulando una previa y no despreciable cantidad de paciencia y aclarando que esta entrada carece de interés para ingenieros y/o técnicos en general.
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Imaginemos que tomamos un cable metálico; que lo sujetamos firmemente a la pared y tomando el extremo opuesto, nos separamos una distancia suficiente para que el cable tome una cierta curvatura -debe decirse que lo queramos o no, siempre la tendrá, aunque si ejercemos toda la fuerza de que somos capaces, es posible que no nos resulte aparente.
Del cable, en las condiciones expresadas, pueden decirse varias cosas; algunas determinadas por dichas condiciones, otras por su propia naturaleza; incluso podemos hablar de las determinadas por su utilidad: afirmar sombrillas, permitir que las prendas mojadas sequen…etc.

Nos importan las relacionadas con la forma que adopta y debemos conocer algo acerca de su naturaleza. Empezando por el final, es menester llamar la atención sobre un aspecto de todos conocido: de un cable puesto en vertical, podemos sujetar un cuerpo -expresión genérica que no excluye nada material- que pese y si esta última cualidad no es excesiva y el cable está sujeto en su extremo superior, el objeto quedará desafiante de la fuerza de la gravedad, meciéndose en el aire.
Si, en intento contrario a lo que nos dicta el buen sentido, sujetamos el cable en su extremo inferior, atamos el mismo cuerpo mencionado antes, en el superior y lo soltamos, presenciaremos un ejemplo más de la atracción gravitatoria y el cuerpo, fatalmente, caerá.

Este imaginario y pedestre experimento, nos muestra algo de importancia. Algo que forma parte de la esencia de la idea de cable y extrapolándolo, de la de la cuerda de cáñamo, de la del hilo de coser…etc. Este aspecto que nos importa se puede resumir diciendo que el cable ofrece resistencia si tratamos de alargarlo por encima del límite de su longitud original; no ofrece, por el contrario, resistencia alguna si tratamos de acortarlo; se dobla, arruga, enlaza… pero no se opone a nuestro intento.
Un científico o estudiante de este fenómeno, diría en resumen feliz: Un cable se caracteriza por resistir sólo esfuerzos de tracción -y en consecuencia, no es capaz de resistir esfuerzos de compresión. Retengamos estas palabras cuyo concepto se deduce de lo antes expresado.

Demos con paciente esperanza, un paso más en nuestro análisis de un fenómeno intuitivamente bien conocido pero que, aseguro, nos va a llevar a más lejanos e interesantes -quizás, verdaderamente insospechados- horizontes.

Recuperando la imagen del cable sujeto por los extremos en horizontal, pensemos en dos situaciones diferentes:
1. Entre los extremos del cable no hay cuerpo alguno material sujeto o colgado. Se dice que el cable está «libre de cargas», y añado, «diferentes a su propio peso».
2. Entre esos extremos hay sujetos o colgados uno o varios cuerpos -o lo que es lo mismo: está sometido a un «sistema de cargas».
Es claro que según sea la situación en que se encuentre el cable, según sea el sistema de cargas o fuerzas que actúan sobre él, cambiará su forma externa -si colgamos un peso importante en el punto central de la longitud, el cable formará con la línea horizontal un cuasi-triángulo…etc.
Pues bien, la forma que adopta el cable sometido a un determinado sistema de cargas, -o mejor, la «curva» que define esa forma- se denomina «curva funicular de cargas». Y como hemos dicho antes, el cable sólo está sometido a esfuerzos de tracción -las fibras que lo constituyen están todas «estiradas» y no existe ninguna que esté «comprimida».

Daré un par de datos o definiciones más para excitar el interés de este primer escrito de la serie.
– Si el cable no está sometido a cargas diferentes a la de su propio peso, es sencillo expresar matemáticamente la forma que adopta y, además, esa forma recibe un nombre especial e intransferible: «catenaria» -nombre por lo demás bien conocido de políticos y otras gentes de mal vivir, desde que uno de ellos amenazó a otro -en estúpido escorzo intelectual- con colgarle «de la catenaria» -con lo que ya no sería catenaria y de ahí la torpe amenaza. (Recientemente mucha gente «de mal vivir» se ha interesado vivamente por las denominadas catenarias; más concretamente, por el material con que han sido manufacturadas muchas de ellas y ante la importantísima subida del precio del cobre).
– Si disponemos de un «tablón de albañil» de la misma longitud que la separación existente entre los extremos del cable y lo colgamos de éste utilizando otros pequeños cables o cuerdas y a intervalos cortos en relación con la longitud total, teniendo la precaución de que todos esos cables verticales estén «traccionados» -estirados- con el mismo esfuerzo, el cable adoptará una forma todavía más sencilla de expresar matemáticamente y recibirá un nombre más conocido y vulgar, pero no menos importante: «parábola».

Terminemos esta primera nota con curiosos asertos relacionados con la exposición anterior.
– Los cables de alto voltaje que destrozan el paisaje de los horizontes de España en tantos sitios, son -tienen forma de- catenarias. Las cuerdas donde ponemos a secar la ropa en nuestros tendederos, cuando están ayunos de prendas, son catenarias. Los inmensos cangilones que se utilizan para verter el hormigón en las grandes presas, cuelgan de cables que -en reposo, sin cangilones- son catenarias.
– Los cables de los que penden las tomas de corriente que permiten discurrir a nuestros electrificados trenes, metropolitanos, tranvías…etc., son parábolas. La forma de los cables que sostienen los grandes puentes colgados del mundo -colgados, que no colgantes- son parábolas. Y no nos entretenemos más en el concepto geométrico de parábola por su común conocimiento y al margen de las muy interesantes propiedades de esas formas de cónicas.

Apunte final: Si la teoría de la «curva funicular de cargas», aquí expuesta con cierta simpleza o simplicidad, no hubiera sido desarrollada en su momento y sus conceptos no hubieran sido totalmente aprehendidos por un genio, la «Sagrada Familia» de Barcelona, no existiría.

Conceptos científicos a retener: Cable, Sistema de cargas, Esfuerzo de Tracción, Esfuerzo de compresión, Curva funicular de cargas, Catenaria, Parábola.

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