Superhéroes y Ciencia: La capacidad de adherirse (Segunda Parte) [9] - BdS - Blog de Superhéroes

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Superhéroes y Ciencia: La capacidad de adherirse (Segunda Parte) [9]

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(Continuación). Dejábamos la anterior entrega de Spiderman, hablando del fenómeno de la inducción electrostática. Recordemos que se estudia en la Educación Secundaria (ESO y Bachillerato) y que es explicable por la teoría cinética atómico-molecular de la materia (T. C. A.-M.) y el modelo de carga eléctrica para el átomo, aquél que nos dice que está constituido por neutrones, protones (positivos) y electrones (negativos).

Según el susodicho fenómeno, una zona de la planta del geco, cargada eléctricamente, haría que la superficie en la que se apoyaba se cargara por inducción, con electricidad de signo opuesto. Una vez conseguido esto, ya sólo queda esperar a que la naturaleza actúe. Como bien sabemos, las cargas de signo opuesto se atraen. Et voilà. Aparece una fuerza de naturaleza eléctrica y carácter atractivo. Ahí está la causa de la adhesión del geco. Un proceso físico, con una explicación para la fuerza de naturaleza física. Y la fuerza tiene nombre.

Fuerza de van der Waals

Ya que se produce a nivel molecular, entre las de las fibrillas del animal y las de la superficie en la que se apoya, son conocidas como fuerzas intermoleculares. También lo son como fuerzas de van der Waals, por haber sido descritas por el físico holandés J. van der Vaals quien, en 1910, fue galardonado con el Premio Nobel de Física “por su trabajo en la formulación de la ecuación del estado de los gases y los líquidos”.

Convendría aclarar que, esta adhesión física, se puede conseguir de dos formas: por vía húmeda y por vía seca. La primera exige la existencia de fluidos (líquidos y gases), al estar basada en los fenómenos de capilaridad y diferencia de presión. Ellos son, en este caso, el origen de la fuerza atractiva. No es el sistema del geco. La segunda, la seca, no necesita de ningún fluido. La fuerza de adhesión procede, en exclusiva, de las interacciones intermoleculares. Éste es el sistema del geco. Bien, pero…

Como es sabido, en esta vida siempre hay un pero. En nuestro caso, porque es fácil de comprender que la fuerza atractiva, entre las moléculas de las fibrillas de las patas del geco y las de la superficie, dado el tamaño microscópico de las fibrillas, debe ser muy, muy débil. Es imposible que pueda fijar al geco, como cualquiera puede estimar. Cierto. Pero el geco tiene millones de estas fibrillas. Lo que da otra dimensión a la estimación. Si se usan las fibrillas a escala millonaria, la fuerza adhesiva se podría hacer muy, muy grande ¿Lo suficiente? Veamos cuánto.

Haciendo cálculos adhesivos

Los científicos estiman que, una de las microscópicas setae por sí sola, es capaz de levantar a una hormiga, de unos 20 miligramos de masa. Si trasladamos este dato micro a nivel macro, se obtienen unos resultados sorprendentes. Una simple operación elemental nos permite calcular que, un millón de setae, que caben fácilmente en una moneda de diez céntimos de euro, podrían sostener a un bebé de 20 kilogramos. Lo que no está nada mal. Si seguimos con los cálculos, cuatro millones de setae, una cantidad normal en las patas de un geco, podrían sostener un cuerpo de hasta 80 kilogramos de masa. Más de la que tiene Spiderman. En cualquier caso, una persona sostenida por las patas de una lagartija. Lo que es impresionante.

Los zoólogos saben que no es raro observar a gecos colgados de uno solo de los dedos, de una de sus cuatro patas, sin mostrar la menor inquietud por caerse. Comprensible. Se trata de una fuerza de adhesión muy fuerte. Puede estar seguro de que no se caerá. Bien, pero…

¿Cómo se despega el geco?

Está visto que los peros nunca se acaban. Aunque en este caso resulta obvio. Si la fuerza es tan grande, ¿cómo se despega para poderse mover? Bueno. En realidad el geco no se tiene que despegar, ya que, en ningún momento, está pegado. No existe una sustancia que actúe de pegamento. No se trata de una fijación por un método químico, sino físico. Está adherido porque atrae y es atraído por un proceso electrostático, es decir físico. Una interacción que se produce a nivel intermolecular, como resultado de la polarización originada a nivel intramolecular, al modificarse las nubes electrónicas de los átomos. Y lo bueno de esto es que, la atracción electrostática causante de la adhesión, se puede anular.


Basta con modificar la polarización que la origina. Algo que el geco logra, cambiando el ángulo de contacto de las espátulas con la superficie. El desarrollo teórico-matemático nos permite saber que, a partir de los 30º de inclinación, la fuerza intermolecular se debilita tanto que llega a anularse. En la práctica, el poder conseguir éste ángulo es lo que explica la curiosa forma de doblar los dedos hacia arriba, que emplean los gecos para dar un paso. Si puede obsérvelo, fascinante. (Continuará).

Escrito por Carlos Roque Sánchez croque@supercable.es

 

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Carlos Roque Sánchez

 

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3 comentarios

  1. guauu, buenisimo tu blog, esa plantilla es increible….algun dia encontrare una asi..jeje, me gusto la historia de tus comienzos cinéfilos.

    salu2!

  2. a, y pienso enlazarte en mi blog vendetta.

    salu2!

  3. Álvaro Sánchez dice:

    Agustin gracias por el comentario. En cuanto a la plantilla no creo que encuentres alguna así, y si lo haces es pura suerte porque esto lo hice prácticamente todo yo, pero bueno, nunca se sabe ;).

    He puesto también un enlace a tu blog en lista de enlaces.

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