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Este es un jetpack de agua… Pero no, ese no soy yo montado en él. Este soy yo.
Es más difícil de lo que parece, ok? Pero para entender como funciona, primero necesitamos hablar de la ciencia de cohetes.
Se cree que la ciencia de cohetes es una de las cosas más complicadas del mundo, pero el principio
básico es increíblemente simple. Es solamente la tercera ley de Newton -- Todas las fuerzas vienen en pares,
que son iguales y opuestos.
Para demostrar esto, estoy utilizando un extintor en una patineta. Mientras el dióxido de carbono es
expulsado de la parte trasera del extintor, este pone una fuerza hacia adelante en mi, causando que
acelere.
O al menos esa es la teoría.
Si miras cuidadosamente, podrás ver el momento exacto en que me di cuenta de que fallé.
Entonces, ¿cuál fue el problema aquí? Bueno, la fuerza ejercida hacia mi por el dióxido de carbono es igual
a la tasa de masa expulsada por la parte trasera del extintor, llámalo "m-punto" más cortamente,
multiplicado por la velocidad del gas de escape. Así que en este caso el dióxido de carbono no fue
expulsado lo suficientemente rápido para crear una fuerza tan grande y lograr superar las pequeñas fuerzas de fricción
para lograr acelerarme. Sin embargo, sí puede ser hecho como ya ha sido demostrado varias veces en YouTube.
Cuando el transbordador espacial despega, los gases de escape salen de la boquilla desde 3 a 4 km/s, expulsando
una masa de 9000 kg/s. Esto crea un empuje de 30,000,000 N o el equivalente
a aproximadamente 2 millones de unos decentes extintores.
Ahora imagina que eres un astronauta preparándose para el lanzamiento de un transbordador espacial. No estarías
sentado verticalmente sino horizontalmente, perpendicular a la aceleración.
Eso es porque el cuerpo humano es un poco como un globo lleno de agua donde el agua representa
tu sangre y el globo representa tus partes más duras como tu esqueleto.
Ahora, si tu aceleras hacia arriba muy rápidamente, entonces tu esqueleto acelera hacia arribe a esa
tasa pero tu sangre tiende a quedarse donde ya está. Y esto resulta en la sangre terminando
en tus pies. Ahora, como no habría suficiente oxígeno yendo a tu cerebro, te
desmayarías.
Aunque, los pilotos de combate sin duda enfrentan un peor destino cuando aceleran hacía abajo demasiado rápido, porque
entonces toda la sangre se apresura a sus cabezas y sufren algo llamado un "redout", donde
la sangre sale de sus ojos, narices, bocas, y orejas.
Pero regresando a los astronautas, como estás reclinado, en el peor de los casos la sangre terminaría en la parte trasera
de tu cuerpo y detrás de tu cabeza, pero tu cerebro aún tendría suficiente oxígeno para
mantenerse consciente.
Ahora, mientras la astronave despega y comienza a ganar velocidad, la aceleración es inicialmente
unos muy razonables 5 a 8 metros por segundo al cuadrado - esa es menos aceleración
que la de un objeto en caída libre aquí en la superficie del planeta Tierra. Pero, mientras la nave espacial continúa
quemando combustible, su masa disminuye, mientras el empuje permanece esencialmente constante. Ahora, la segunda ley
de Newton dice que la aceleración de un objeto es igual a la fuerza neta aplicada
dividida por su masa. Así que a medida que la masa disminuye, la aceleración aumenta -- y además, aumenta
a una tasa creciente. Tanto que al final de la combustión del cohete, el empuje
tiene que ser limitado para evitar que la aceleración sea más de 3 ges -- eso es
tres veces la aceleración por la gravedad o aproximadamente 30 metros per segundo al cuadrado.
Ahora, el término "fuerza g" ha sido inventado para darnos una sensación de la cantidad de fuerza experimentada
por los astronautas, en múltiplos de la fuerza que nosotros experimentamos diariamente. En este momento tu estas experimentando
una fuerza-g de uno, probablemente en tu trasero si estas sentado -- ¿A caso puedes sentir esa fuerza?
Sin embargo, acelerando a tres ges, tu experimentarías tres fuerzas g. Por lo que la fuerza entre tu
trasero y la silla sería como si tuvieras a dos tus apilados sobre ti mismo.
Hey, quedate quieto, ¿eh?
Ustedes son pesados, chicos. Caramba.
¿Conoces ese sentir cuando estas despegando en un avión y uno siente como si fuera presionado
hacia el asiento? Bueno, realmente es el asiento presionándote a ti. Pero si te imaginas ese sentimiento
multiplicado por 20, entonces sentirías lo que es estar despegando de un transbordador espacial.
Ahora, un dato interesante es que nosotros pensamos que la aceleración de un transbordador espacial
es principalmente vertical porque eso es lo que vemos cuando despega. Pero, de hecho, eso no es
verdad. Una vez que el transbordador espacial sale de la parte más gruesa de la atmósfera, este se coloca horizontalmente
y acelera hasta su velocidad orbital de 28,000 km/h. Así que gran parte de la aceleración de
una aeronave, en órbita, es horizontal.
Pero, ¿cómo es esto parecido a un jetpack? Bueno a diferencia del transbordador, no cargas tu propio propulsor.
Y además, no hay ninguna reacción química liberando energía que lleve el propulsor
hacía abajo. En lugar, el jetski bombea agua fuera del lago y de la manguera a una tasa
de hasta 60 litros por segundo. Y luego, justo en estas boquillas, el
agua cambia su dirección. Y entonces va de venir hacía arriba, a ser disparada fuera de la parte inferior, y
ese cambio en el ímpetu al ir sobre la curva es lo que empuja al jetpack hacia arriba
porque el jetpack esta empujando el agua hacia abajo, y, por la tercera ley de Newton, el agua
tiene que empujar el jetpack hacia arriba produciendo 1800 Newtons de empuje. Esto
equivale aproximadamente a 150 extintores.
Esto podría acelerarme hasta 1.5 ges
Y usas tus manos para manejar. Levantándolas para ir hacia arriba, moviendo
tus manos hacía abajo para acelerar hacia adelante, y pretender que estas girando una rueda muy grande
suavemente para girar de lado a lado.
Una cosa que no quieres hacer, es tratar de explicar la física de un jetpack mientras estas en el aire.
Eso es lo que estaba tratando de hacer aquí…
Mientras aprendes, tu empuje es controlado por tu instructor, por lo que si él te ve haciendo algo
estúpido, solo apaga el empuje y te tira hacia al lago para que no
te lastimes.
Eso es generalmente una buena idea a menos que estés en un curso de colisión con el jetski.
Me golpeé fuertemente por hacer esto pero afortunadamente mis dientes quedaron intactos.
Cuando el empuje es igual a mi peso más el peso del agua en la manguera, entonces
puedo flotar o moverme con una velocidad constante. Es común erróneamente pensar que necesitas
un poco de una fuerza desequilibrada para moverse con una velocidad constante -- En realidad, si las fuerzas
están balanceadas, vas a continuar moviéndote con cualquier velocidad constante que tengas.
El otro concepto erróneo común sobre los cohetes es que necesitas algo para empujar como
la atmósfera. En realidad, lo que estas empujando es el propulsor, así que, todavía sin el
aire alrededor, un jetpack de agua funcionaría porque estas empujando el agua que
está saliendo de esas mangueras.
Si quieres usar un jetpack yo te recomiendo que tengas cuidado con los controles. Digo, lo peor
que puedes hacer es sobrecompensar, que, yo creo es una típica reacción humana, porque
estás reaccionando a donde tu estas, a cuan rápido te estas moviendo, y no estás reaccionando a la aceleración
que es lo que realmente puedes controlar.
Por tanto, aún si te estas dirigiendo hacia el agua rápidamente, podrías estar ralentizando
y puede que esté bien y no tengas que ajustar nada. Solo tienes que tratar de confiar en que el
jetpack evitará cualquier problema.
Es una gran experiencia sentir el poder de ver como el agua se aleja de ti.
Es lo más cercano que estado a volar, realmente. Ese es el poder de la física.
Ahora, muchos de ustedes posiblemente no saben que tengo un segundo canal
llamado "2 Veritasium", y he estado poniendo más vídeos allí recientemente así que si quieres
verlos entonces haz clic en esta anotación o en el vínculo en la descripción.
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páginas de Facebook sobre ciencia así que haz clic en este vínculo si deseas averiguar más sobre ellos.
Bueno, gracias por ver.