Los días de lluvia y los jeans mojados

¿Quién no adora sus jeans? Aunque muchas veces nos damos cuenta que no es una tela tropicalizada y por mas de una razón, en los días de calor son demasiado calientes, si hace frío se ponen friísimos, pero lo peor… cuando llueve inevitablemente terminan empapados hasta las rodillas, ¿Por qué? ¡Nunca nos metimos en un charco tan hondo!

Analicemos que está pasando…
La tensión superficial es una propiedad de los líquidos, que entre otras cosas hace que se formen las gotitas de agua, otra consecuencia de la tensión superficial es la capilaridad que tiene este nombre porque es notoria en un tubo capilar que es un tubo muy delgado.
En resumen, la tensión superficial se puede entender como la fuerza de atracción que sienten entre sí las moléculas de la superficie de un líquido. Cuando el líquido se encuentra contenido se debe tomar en cuenta que, además, las moléculas del líquido interactúan con las del recipiente. Esta interacción entre las moléculas de la superficie del líquido y las paredes del recipiente que lo contiene es la capilaridad.

El líquido subirá por las paredes de un tubo capilar si las fuerzas de atracción entre sus moléculas son menores que las que hay entre el líquido y material que forma el tubo. Se dice que el líquido “moja” el material y que se tiene un menisco cóncavo. Un ejemplo es agua en un tubo de vidrio. El líquido subirá hasta que su propio peso se equilibre con las fuerzas intermoleculares, así, entre más estrecho sea el tubo más alto llegará.

Si por el contrario las fuerzas intermoleculares del líquido son mayores que las de este con el material del tubo capilar bajará su nivel en el tubo. Se dice que el menisco es convexo. Este caso lo podemos observar en los termómetros de mercurio que son calibrados conociendo esta propiedad, lo que vemos cuando leemos la temperatura es la parte alta de menisco.

(Figuras tomadas de: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj4s6cfnvMeZ_Hhba4By2SGOmSQpXlv9GyLEd6EW0Ig_FYU7Dvz0Sgc_dKN6amb5G7mqSgae-gOyxHwewuOFCJfhqnmKAPJ9j9DVyFmM5rVUJvAE5EVFsOYxc647GnJPsCmp7OGsSV-Gfd1/s320/Capilaridad+agua.bmp)



La tela de los jeans es hecha de algodón en un tramado en que los hilos quedan muy juntos por lo que funcionan como tubos capilares. No es necesario chapotear en una piscina para que nuestro jeans quede mojado hasta las rodillas porque con solo que el ruedo haga contacto con la calle mojada el agua irá subiendo en medio de las fibras de la tela por capilaridad.

Esto sucede con casi cualquier tela pero es más frecuente con los jeans porque normalmente no nos molesta que los ruedos lleguen hasta el suelo, en cambio, rara vez permitimos que nos quede tan largo un pantalón formal. Por lo tanto si por comodidad o porque nos gusta como nos queda no queremos renunciar a nuestros jeans en tiempo de lluvias lo mejor que podemos hacer para que no se mojen es arrollarlos y asegurarnos que no toquen al suelo, aunque ya haya dejado de llover, siempre que la calle siga mojada la capilaridad se encargará de que los jeans también.

 Las plantas se aprovechan de la capilaridad para llevar el agua desde las raíces a los puntos más altos sin tener que buscar energía extra para vencer la fuerza de gravedad.
Si son amantes de la agricultura casera les gustará conocer el método de riego por capilaridad, se sumerge el extremo de una cuerda de algodón en un recipiente con agua, la parte restante del hilo se guinda sobre las plantas, el agua sube por capilaridad y cae goteando sobre las plantas, en muchos casos se sugiere como una opción que se puede usar si sale muchos días de la casa. (Para una descripción mas detallada en los buscadores de Internet vienen varias maneras de implementarlo).


El efecto de la capilaridad se puede ver muy bien en siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=vQkssQDXv9c

Los resbalones y los frenos ABS

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Esta entrada fue sacada del baúl de los recuerdos y (definitivamente) mejorada respecto a su versión original. Espero que sea de su provecho.
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Quien, manejando un carro, ha frenado repentinamente sabe que es fácil perder el control y que cuando el carro “patina” la dirección no responde, es una situación muy angustiante… ¿Qué está pasando?

Figura 1: (a) Una llanta que rueda tiene un solo punto de contacto con el suelo. (b) El movimiento de rotación de las llantas hace que el carro se traslade

Lo primero que debemos analizar son las fuerzas que actúan entre el suelo y las llantas del carro ya que, en última instancia, serán estas fuerzas las encargadas de mantener la estabilidad del automóvil en la carretera. Cuando una llanta rueda solo un punto de esta se encuentra en contacto con la carretera, ver la figura 1(a). La fuerza que actúa entre la carretera y la llanta se llama fuerza de fricción estática.

Al acoplar las llantas a la carrocería del carro (la carreta, la bicicleta, etcétera) el movimiento de rotación de estas genera un movimiento de traslación, haciendo del carro un medio de transporte que se mueve de un punto a otro (Ver figura 1b). Los frenos (como lo vimos en la publicación anterior) actúan directamente sobre las llantas, haciendo que dejen de rotar. Cuando se intenta frenar de forma súbita un auto que se mueve muy rápido, aún al detener por completo la rotación de las llantas, seguirá moviéndose pues no podemos obviar el gran impulso que trae el carro debido a su movimiento de traslación. Llegamos a una situación en la que con las llantas detenidas el carro sigue en movimiento, por lo que el punto de contacto entre el suelo y la llanta ahora desliza y cuando hay deslizamiento no actúa más la fricción estática si no la fuerza de fricción cinética.

Resulta que el valor de la fuerza de fricción cinética es menor que el de la fricción estática y por eso si las llantas se bloquean al frenar se termina por perder el control del carro.

Podemos intentar comprender la diferencia entre la fricción estática y la cinética desde un ejemplo que nos puede resultar común. Caminamos en un piso recién encerado o en una acera mohosa. Si lo hacemos con cuidado y poniendo el pie muy firme podemos ir dando los pasos, en este caso la fuerza que actuaría entre nuestro zapato y el suelo es la de fricción estática. Sabemos que en cualquier descuido o al intentar correr resbalaríamos, en ese momento empieza a actuar la fuerza de fricción cinética que al ser más pequeña que la estática nos hace perder el control de nuestro movimiento y ya no hay manera de decidir hacia donde vamos, el impulso mismo nos lleva.

De la misma manera si se maneja a una velocidad considerable y se frena intempestivamente las llantas terminarán por deslizarse sobre la carretera y debido a que estamos en un caso en que actúa la fuerza de fricción cinética, que es relativamente baja, el auto recorrerá una gran distancia antes de detenerse. A esto se debe sumar el hecho de 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.

Los frenos ABS (de las siglas de Anti-lock Braking System) evitan que al frenar las llantas lleguen al punto en que se detienen totalmente. Al mantener las llantas rodando interviene la fuerza de fricción estática, lo que nos dará don ventajas: una menor distancia de frenado y la posibilidad seguir dirigiendo el carro mientras se frena.

Su funcionamiento de manera básica es el siguiente:

Cada llanta cuenta con un sensor que mide su velocidad y la compara con la del carro, si el carro se sigue moviendo y la llanta va muy lento detecta que está a punto de bloquearse. En ese momento los sensores accionan unas válvulas que están conectadas a las mangueras de frenos con el fin de disminuir la presión en el freno de cada una de las ruedas según sea necesario, una bomba se encarga de recuperar la presión si se continúa 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), 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 resbalar, 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. Ahora, quien tiene ABS puede frenar sin preocuparse de estar soltando el pedal ya que este sistema realiza el proceso de forma automática haciendo el frenado más seguro. Ver la figura 2.

Figura 2: (a) tenemos un carro con ABS: 1. frena súbitamente la llanta empieza a girar más lento pero el carro sigue en movimiento por lo que 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. (b) un carro sin ABS: 1. se frena súbitamente, las llantas se bloquean y resbalan, 2. se intenta maniobrar pero al ir resbalando el carro 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. A este deslizamiento de las llantas sobre el pavimento se deben las huellas de frenado que vemos en las calles.