Caminar sobre el agua, ¿Sólo por milagro?

Octubre 5, 2009
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“Al verlo caminar sobre el mar, creyeron que era un fantasma y se pusieron a gritar” (Mateo 6-49).
Hemos visto en películas y leído en libros (incluso en La Biblia) acerca de hombres que caminan sobre el agua. Leonardo Da Vinci, quien incursionó en el diseño de máquinas, realizó bocetos de una especie de zapatos que, a su entender, podían permitir al hombre lograr este prodigio. Analicemos que posibilidades habría que este fenómeno se concretara hoy, con los avances de la ciencia y la tecnología.

Buscando ejemplos en la naturaleza
Una manera de acercarnos a la posibilidad de que este fenómeno pueda producirse, es buscar un suceso semejante que acontezca en la madre naturaleza. El ejemplo podemos hallarlo en ciertos insectos que pueden apoyarse sobre la superficie del agua.
En el agua, al igual que en otras sustancias en estado líquido, las moléculas están más separadas que en los sólidos, aunque no tanto como en los gases. En el interior de una masa líquida, las moléculas se atraen unas con otras, logrando un equilibrio. Las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas “hacia abajo” por las moléculas del interior.
Si se coloca cuidadosamente una aguja sobre un poco de agua, al intentar levantarla los enlaces de cada molécula superficial con las adyacentes se alargan, creando una fuerza restauradora que tira de la molécula de nuevo hacia la superficie. Esto explica porqué la capa superficial es más resistente, más elástica y es capaz de soportar el peso de un mosquito o de una aguja. No porque floten, sino porque estas moléculas de la superficie están más apretadas que las del interior del líquido. A este fenómeno se lo conoce como tensión superficial (0- ).
Aparentemente, la tensión superficial entre las dos fases (agua-mosquito) hace que pueda considerarse la interfase como una membrana elástica. Ocurre entonces, que en los estanques se ven mosquitos y otros animales ligeros andar sobre esta interfase deformándola con su peso pero sin lograr romperla. Como afirman los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachussets ésta función está reservada al par de patas centrales que forman hoyuelos, al oprimir la superficie del agua. Por el contrario, una persona de tamaño promedio, al ser mas pesada de lo que soporta la interfase, no la deforma, sino que la rompe.

Nos ayuda Arquímedes con la respuesta
Si en cambio se busca explicar la posibilidad de que una persona camine sobre el agua como flotando, debemos remitirnos al segundo principio importante de la estática de fluidos. El mismo fue descubierto por el matemático y filósofo griego Arquímedes y expresa que:
“Al sumergirse parcial o totalmente en un fluido, un objeto es sometido a una fuerza hacia arriba, o empuje.”
1) Para que un cuerpo flote de manera total en el agua el empuje debe ser mayor al peso del objeto.
\200dpi Empuje>Peso

2) El empuje es una fuerza resultante del producto de la densidad del agua (Da) por la fuerza de gravedad (g) y por el volumen del cuerpo (v).

 

3) El peso es una fuerza en sentido contrario al empuje o hacia abajo, que es producto de la densidad del cuerpo (Dc) por la gravedad (g) y por el volumen de dicho cuerpo (v).

 

4) Si reemplazamos “empuje” y “peso” en la equivalencia (1) por las expresiones algebraicas (2) y (3) respectivamente, resultaría que para que un cuerpo flote:

 

5) Como la gravedad (g) y el volumen del cuerpo (v) son iguales en ambos términos de la expresión, éstos pueden dejar de considerarse y la relación quedaría reducida a:

 

Ejemplo:

Altura = 1.60 M
Ancho = 0.3 M
Profundidad = 0.15 M
Peso = 55 Kg.

Entonces:

 

Dado que Dp se conoce mediante el cálculo de:

 

Para calcular a Dp debemos conocer la masa (Mp) y el volumen (Vp) de su cuerpo, siendo Pp el peso de la persona:

 

 

Donde h es altura, a es ancho y p es el peso de la persona.

Para nuestro ejemplo:

 

 

 

 

 

 

Con una densidad de 77.7 kg/m3, el cuerpo de la persona alcanza una densidad superior a la del agua y la expresión resulta contraria a la relación (5):

 

Para invertir esta relación, debería usarse un objeto de soporte con una densidad negativa (-Ds) que no existe en el mundo real. Solo así resultaría que:

 

Con esta serie de planteos hemos demostrado que la relación que debiera existir para que una persona flote de forma total, sobre el agua, no es posible. Para que esto sucediese la fuerza de empuje del líquido sobre una persona debe ser mayor al peso de ésta. Pero, como hemos mostrado anteriormente, al reducir las expresiones la densidad del agua debía ser mayor que la densidad de una persona y esto es imposible.
Por tanto si usted aspira a ser un hombre que pueda caminar sobre el agua, puede contentarse con ver películas de ficción, soñar con las ideas de Da Vinci, envidiar al mosquito o buscar la respuesta en otros fenómenos físicos que no se hayan tenido en cuenta aquí.

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