"Un elefante se balanceaba sobre la tela de una araña....

...y como vieron que soportaba fueron a llamar a un camarada..."

A la mayoría de nosotr@s la imagen mental que nos evoca esta canción infantil nos hace reír...después de todo la idea de  un grupo de elefantes meciéndose en una tela de araña que no es rompe es absurda...una tela de araña no aguantaría el peso ni de medio elefante, ¿o sí? .
Hay un detalle que tal vez hayamos pasado por alto: si cabían varios elefantes en la tela de araña, ¿de que tamaño era esta última? En este caso estamos hablando de o de una tela de araña amplificada o de elefantes miniatura....
La seda producida por arácnidos es sin duda una de las maravillas de la naturaleza. Compuesta por proteínas en estado líquido cristalino (intermedio entre sólido y líquido)  la fibra resultante tiene propiedades mecánicas sorprendentes. Existen alrededor de siete  tipos de seda producida por arañas, cada una con un uso específico. Por ejemplo, la seda que se utiliza para construir los bordes de la tela de araña tiene propiedades comparables a la del Kevlar que es mucho más resistente que el acero (ver este enlace para más información). En el artículo  Michael B. Hinman, Justin A. Jones and Randolph V. Lewis, Synthetic Trends in biotechnology 18, 9:374-379 (2000) se encuentra un resumen sobre los tipos de seda, sus usos y sus propiedades elásticas.
Ocupándonos del problema de los elefantes, simpliquemos un poco la situación; supongamos que un elefante de unas 10 ton de masa se encuentra suspendido verticalmente de una cuerda hecha de hilos de seda de araña. El peso del elefante es una fuerza de aproximadamente 100 kN  responsable por el estiramiento de la cuerda. El límite al cual se puede estirar la cuerda antes de romperse depende del diámetro original y de las propiedades elásticas del material.  Para el tipo de seda usada para construir el borde de las telas de araña y las líneas radiales valores típicos del módulo de elasticidad rondan los 4,0 GN/m^2 con una elasticidad del 35%. Suponiendo que nuestra cuerda se estire un 30% y usando la Ley de Hooke (ver cálculo en este enlace) obtenemos que la cuerda debe tener un diámetro aproximado de 1 cm. O sea, ¡sí sería posible bajo estas condiciones suspender un elefante de una cuerda hecha de telas de araña!
La pregunta es ahora, ¿cuántas arañas se necesitan para tejer esa cuerda? Por ejemplo, según la información proporcionada en esta referencia, se necesitan aproximadamente 60825 arañas de la especie Araneus diadematus para producir 1 kg de seda. Esta araña produce un hilo de seda de aproximadamente 0.5 um (leáse micro metros) de diámetro¡ Esto significa que necesitaríamos 10 millones de hilos para construir una cuerda con las dimensiones deseadas! Por otro lado, si la seda tiene una densidad de 1300kg/m^3  y consideramos una cuerda de 2m, se necesitarían  cerca de 50 mil arañas para producir la cantidad necesaria de seda.
En conclusión, la pregunta correcta no es si es posible que una tela de araña soporte un elefante, si no más bien, si es posible construir tal tela de araña.


  (imagen tomada de http://www.flickr.com/photos/30895698@N05/3063311872/)

Los frenos ABS

Los frenos ABS son un complemento del sistema de frenado normal del carro, si no tenés claro como es que funcionan los frenos de un carro podés revisar la pubicación del 1° de noviembre, te vendrá bien para aprovechar mejor esta.

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Quien ha frenado en raya sabe que es fácil perder el control del carro y que cuando el carro “patina” la dirección no responde, es una situación muy angustiante… ¿Qué está pasando?

Cuando una llanta rueda solo un punto de esta se encuentra en contacto con la carretera, la fuerza que actúa entre la carretera y la llanta se llama fuerza de fricción estática, si por el contrario se bloquea la llanta al frenar violentamente entonces tenemos un solo punto de la llanta deslizándose sobre la carretera, se dice que la llanta pierde tracción, en este caso la fuerza que actúa entre la llanta y la carretera es la fuerza de fricción cinética. El valor de fricción cinética es menor que el de la fricción estática y por eso si una o más llantas del carro se bloquean al frenar se pierde el control. Es como resbalarse en piso enjabonado la fuerza (de fricción cinética) entre el suelo y nuestro zapato es tan pequeña que no hay manera de decidir hacia donde vamos, el impulso mismo nos lleva. A esto se debe sumar que al frenar no necesariamente las cuatro llantas del carro van a la misma velocidad, las que van más rápido avanzan más que las otras y por eso es que el carro tiende a hacer trompos… Por cierto, si sienten que el carro va a “entrompar” suelten el freno, así recuperarán el control de la dirección del carro.

Los frenos ABS (Anti-lock braking system) evitan que al frenar las llantas lleguen al punto en que se detienen totalmente (y se bloquean), esto nos dará don ventajas: la distancia de frenado es menor debido a la mayor tracción y es posible seguir dirigiendo el carro mientras se frena.

Su funcionamiento de manera básica es el siguiente:

Cada llanta cuenta con un sensor que mide la velocidad de la llanta y la compara con la del carro, si la llanta va muy lento y el carro se sigue moviendo detecta que la llanta está a punto de bloquearse.

Cuando los sensores detectan que la llanta esta a punto de bloquearse accionan unas válvulas que están conectadas a las mangueras de frenos, estas válvulas disminuyen la presión en el freno de cada una de las ruedas según sea necesario, una bomba se encarga de recuperar la presión si se continua presionando el pedal del freno. Al liberar la presión la llanta empieza a rodar y al recuperarla vuelve a detenerse, un sistema electrónico se encarga de repetir este proceso de pérdida y ganancia de presión sobre los frenos varias veces por segundo (unas 15 veces) y a eso se debe el golpeteo que se siente en el pedal al activarse el ABS.

El resultado de esta operación es que el vehiculo se detenga en una menor distancia maximizando el poder de frenado ya que la llanta no llega a detenerse y patinar, así la fuerza entre la llanta y el suelo es siempre la fuerza de fricción estática, esto da la posibilidad de tener control sobre la dirección en que viajará el carro.
Cuando no existía el ABS los manuales de manejo decían que al llegar a superficies resbaladizas, como una calle mojada, se debe frenar pisando y soltando el pedal, ya ahora sabemos por que. Ahora, quien tiene ABS puede frenar sin preocuparse de estar soltando el pedal ya que este sistema realiza este proceso de forma automática haciendo el frenado más seguro.

En la figura (a) tenemos un carro con ABS: 1. frena en raya (violentamente), la llanta empieza a girar más lento pero el carro sigue en movimiento, se activa el sistema ABS, 2. las llantas siguen rotando entonces es posible maniobrar el carro que responde al giro en el volante, 3. se logra esquivar el obstáculo que se tenía en frente

El la figura (b) un carro sin ABS: 1. se frena en raya, las llantas se bloquean y el carro patina, 2. se intenta maniobrar el carro pero patinando no responde al cambio de dirección del volante, sigue avanzando de manera descontrolada en la dirección inicial y termina por impactar el obstáculo que tenía de frente.

Visto así, pues sí vale la pena tener ABS, pero está claro que el precio de un carro que tiene este sistema es bastante mayor que uno que no lo tiene, lo más importante para evitar accidentes es conocer y entender el funcionamiento del carro que manejamos y sus limitaciones para saber como responde en situaciones extremas, como lo es el frenado en raya, y no sobrepasar sus capacidades.

(Las figuras fueron tomadas de:

http://www.drivingfast.net/technology/abs.htm, http://imperialclub.org/~imperialclub/Yr/1973/Data/49.htm )