Física de una hostia

¿Qué hay más cotidiano que un tropezón? ¿Quién no se ha escurrido nunca en la calle y ha dado con sus huesos en el suelo? ¿Nunca un frenazo del Metro os ha hecho caeros de culo? ¿Acaso nunca habéis acabado una discusión sobre Kant recibiendo (o propinando) un recio taburetazo en las costillas?

Por esta ubicuidad que tienen las hostias en nuestra vida cotidiana, hablaremos hoy aquí sobre algunos aspectos físicos de las mismas. Aunque parece un tema anecdótico lo cierto es que contiene una enorme cantidad de sutilezas; en éste breve artículo solamente pretendo dar una pincelada al asunto.

En todos los casos el punto clave es la aceleración o deceleración brusca. Cuando tropezamos, nos movemos hacia el suelo con cierta velocidad hasta que de pronto nos detenemos… suele ser esa deceleración la que nos hace daño. Del mismo modo, cuando nos arrean un puñetazo, digamos, en la cara, será nuestrá cabeza la que acelere de golpe (nunca mejor dicho)

¿Pero por qué? ¿qué tienen de malo las aceleraciones y deceleraciones bruscas? Desde el punto de vista físico podemos abordar el asunto desde dos puntos de vista complementarios; uno descansará sobre el concepto de fuerza, y otro sobre el concepto de energía.

Un puñetazo: las fuerzas producen aceleraciones

Donde hay fuerza (neta) hay aceleración, y viceversa. Eso es lo que nos dicen las leyes de Newton, entre otras cosas.

Inmediatamente antes de que un puñetazo alcance su objetivo, el puño del agresor se está moviendo con una cierta velocidad. Inmediatamente después, el puño estará parado. Luego ha habido aceleración (negativa, una deceleración)… y por tanto ha habido una fuerza.

Lo normal es que la fuerza que detiene el puño la ejerza la cara de la víctima. Pero, ¿cómo puede una cara (u otro objeto) ejercer fuerza? Pues por ejemplo deformándose, y aquí es dónde empiezan los problemas, pues las deformaciones pueden dar lugar a roturas de huesos, heridas en la piel, y todo tipo de lesiones.

Imagen tomada de este video
Imagen tomada de este video

Cuánto más brusca sea la deceleración, mayor será ésta fuerza. Precisamente la magnitud de la deceleración es lo que diferencia un puñetazo de una caricia.

Cuando nos golpeamos con algo mullido, el objeto golpeador se deforma también (con la ventaja de que al objeto no le duele deformarse) haciendo que, por un lado, la parte golpeada se deforme menos, y por otro, que la deceleración se prolongue más en el tiempo y sea por tanto más suave. Por éste motivo, por ejemplo, muchos parques infantiles se cubren con moquetas acolchadas.

Una caída: el principio de conservación de la energía

La mayor parte de las veces que oímos hablar del principio de conservación de la energía (aquello de que la energía ni se crea ni se destruye) nos viene a la cabeza la idea de escasez, y casi todos hemos fantaseado alguna vez con la posibilidad de violar dicho principio y conseguir energía gratuita e ilimitada. Pero el principio de conservación de la energía no solamente nos dice que no podemos crear energía de la nada, sino que tampoco podemos hacerla desaparecer. Como veremos, ésto puede tener dolorosas consecuencias.

Hergé era un maestro dibujando trompazos
Hergé era un maestro dibujando trompazos

Muchos de ustedes recordarán que cualquier cuerpo en movimiento posee energía cinética. Cuando nos caemos, pasamos bruscamente de almacenar una cierta energía cinética a no almacenar ninguna. ¿Dónde ha ido esa energía?… una parte se habrá invertido en el ruido del golpe, otra se habrá disipado en forma de calor, y otra se habrá invertido en provocarnos deformaciones, fracturas, heridas y otras “mataduras” poco deseables.

Del mismo modo que en el caso del puñetazo, en el que el tiempo que duraba la deceleración determinaba la intensidad de la fuerza y por tanto del golpe, en éste caso será el tiempo que tarde la energía en disiparse (es decir, la potencia) el factor que determinará la intensidad del trompazo.

Para entender ésto mejor, necesitaremos refrescar otro concepto de física del instituto: la energía potencial gravitatoria. Hablando pronto y mal, la energía potencial gravitatoria es la energía que posee dicho cuerpo por encontrarse a una cierta altura. Así, una persona subida en lo alto de unas escaleras tendrá el siguiente balance energético:

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Si se cae, su energía potencial empezará a convertirse en energía cinética:

hh4

De manera que para cuando llegue al suelo su cuerpo almacenará una gran cantidad de energía cinética, puesto que apenas nada se ha disipado. Toda la disipación, es decir, la “descarga” de energía del cuerpo de nuestro infortunado protagonista, se llevará a cabo en unas milésimas de segundo.

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Si en lugar de caer, utilizamos los escalones para bajar, la disipación se va haciendo lentamente con cada escalón que bajamos. Al fin y al cabo, cada escalón bajado constituye una pequeña caída, y paso a paso nos vamos “descargando” de esa peligrosa energía mecánica que almacenamos.

bajando-escaleras

A muchos de los lectores todo ésto les parecerá obvio, pero los físicos necesitamos éste tipo de razonamientos para convencernos de que es mala idea saltar por la ventana.

Nota del autor: durante la redacción de éste artículo no se dañó a ningún hombre esquemático.

Ésta entrada participa en el 49º carnaval de física, cuyo blog anfitrión es el Zombi de Schrödinger, y cuya temática versa sobre la física de lo cotidiano.

11 Comentarios

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asdasd

Quizás valdría la pena mencionar por qué cuando uno va en el coche y aumenta la velocidad al doble, la energía (y por tanto el castañazo) aumenta bastante más que el doble.

El zombi de Schrödinger

¡Grande!, me encantan tus artículos de física básica. Y sobre todo ese final: “los físicos necesitamos éste tipo de razonamientos para convencernos de que es mala idea saltar por la ventana”.

Una aportación magnífica para el carnaval, gracias!

RogerRoger

Interesante articulo.
Lamentablemente lo que mas me ha llamado la atencion es el video de los puñetazos. Simplemente… porque?

SandraSandra

Felicitaciones por la entrada, muy interesante y amena. Pero, por favor, cuida tu escritura. Después de un signo de interrogación o exclamación jamás se pone punto para acabar una frase. Y tu primer párrafo repite el error varias veces.
Al margen de esto, lo dicho, excelente blog 😉

Fran J. VilaFran J. Vila

Y una pregunta: ¿cómo se relaciona ésto con la fuerza y el ímpetu (momento lineal)? Porque entiendo, que para obtener cierto ímpetu necesito de una aceleración inicial para aumentar la energía cinética del móvil, pero no obtengo un mayor castañazo si lo acelero y lo dejo en velocidad constante, que si lo voy acelerando hasta que se da el castañazo (supongamos que se golpea a la misma velocidad final en ambos casos) ¿O si? ¿Una fuerza presente aún aumenta la castaña en el segundo caso? ¿El golpe depende de la fuerza, o sólo de la velocidad?

EDEREDER

Un articulo muy muy bueno Pablo.

Además de didáctico fue muy entretenido de leer :)

TheTouristTheTourist

Un verdadero escéptico pondrá a prueba una afirmación si tiene los medios para hacerlo.

Puedes hacer una pequeña prueba saltando de cabeza desde una mesa.

¡Nos cuentas los resultados!

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