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Carnot...¿qué Carnot?

No solo hay sagas familiares de artistas, sino que en la historia de la ciencia también han habido algunas familias muy exitosas. Unas de las más conocidas son Bernouilli, Bohr, y la protagonista de este artículo: la familia Carnot.



Tal y como recoge The Mathematical Tourist, en muchas ciudades de Francia hay avenidas, calles o boulevards que se llaman Carnot. En la siguiente imagen, aparecen los puntos en los que hay algo llamado así (faltan puntos y sobran puntos, ya que algunas de esas localizaciones responden a comercios con ese apellido). Pinchando en la imagen, os llevará al mapa.



El autor del libro afirma que en calles o en los homenajes que se realizan en Francia a Carnot, en algunos casos no se sabe si se está dedicado al padre (Lázare Carnot, 1753-1823) eminente matemático o al reputado físico Sadi Carnot (1796-1832). El segundo fue autor del ciclo termodinámico, fruto de su interés por los motores de vapor, los cuales estaban comenzando en aquella época (1824). De hecho, pensaba que la eficiencia de estos motores era clave para la victoria en las Guerras Napoleónicas.

Sin embargo, esta página francesa rebate a The Mathematical Tourist y afirma que cuando un monumento lleva solo el apellido Carnot, siempre hace referencia al padre. Sin embargo, cuando especifica Sadi Carnot, el homenaje lógicamente está dirigido al hijo, hombre polifacético donde los haya, que llegó a ser presidente de la República.



Quantum 2013: de cómo la ciencia ayudó a ganar una guerra

Hoy publico la charla que tuve la oportunidad de impartir en el marco del Passion For Knowledge. Este es un encuentro organizado por el DIPC de Donostia, el cual está dirigido por Pedro Miguel Echenique. En este encuentro, acostumbran a traer a Premios Nobel o científicos de contrastado prestigio para que den charlas a público general y a escolares. En esta edición, por ejemplo, acudieron Juan Ignacio Cirac, Jocelyn Bell, Amand Lucas, Rafael Yuste, entre otros.

Y entre tanto talento, este año nos colamos algunos colaboradores de Naukas, y ahí es donde entra el que escribe estas líneas. Concretamente, quise hablar de ergonomía, la cual es una disciplina científica no muy conocida, muy reducida a lo simple por el público general, y cómo es una parte imprescindible de que cualquier adelanto tecnológico tenga éxito y penetre en la sociedad. Es decir, una ciencia nueva o una tecnología no va a tener éxito por sí misma, sino también por cómo se adapte su uso al ser humano. Un ejemplo es el iPhone, donde su mayor valor añadido (sobre todo en su lanzamiento) fueron los gestos de los dedos, que ahora todas las marcas imitan como el pinch-to-zoom, or pinch-to-close. Es tecnología, sí, pero sobre todo es un éxito de la ergonomía: define la manera en la que se usa la tecnología del teléfono (pasar de menú, ver las fotos, apagarlo, etc).

Esto también ocurrió durante la IIGM, y eso es lo que intento defender en la charla que os dejo a continuación (pulsar sobre la foto):


o si lo preferís, aquí en YouTube.

Y a continuación os dejo la presentación en Slideshare:






Estos temas me traen a la memoria mis primeros pasos en el mundo laboral, en el que me tocaba averiguar cómo evitar algunos tipos de accidentes o cómo hacer un coche más seguro solo con paneles de instrumentación. En general siempre me he sentido intrigado de cómo procesa la información el cerebro, o por qué los límites de unos son distintos que los límites de otros.

Me llevó varios meses de investigación preparar la charla, en la que tuve el placer de entrar en contacto con gente que estuvo en los comienzos de la ergonomía, y leí y consulté estos libros para transmitir las ideas con rigor:



y un montón de papers científicos.

Además, me enviaron una joya de documento: está citado en la charla, y es el informe de 460 accidentes que realizó Paul Fitts para el gobierno de EEUU, titulado Analysis of Factors Contributing to 460 "Pilot Error" Experiences in Operating Aircraft Controls. Lo podéis descargar de aquí

Por último, en esta ocasión sí que tuve la oportunidad de conocer a espectadores que se acercaron a comentar la charla. Concretamente, fueron @TxoniMatxain y @xabierjota. La interacción con el público es algo que yo valoro mucho, tal y como cuento aquí. Me agradó mucho la pequeña charla que tuvimos, y Xabier me puso sobre la pista del tanque T-34, el cual es el considerado mejor tanque de la Unión Soviética durante la IIGM. ¿Pero a qué cuento viene con mi charla? He conocido que es imprescindible no hablar de los puntos fuertes de este tanque (blindaje, potencia de fuego y movilidad), sin hablar de los puntos débiles: ergonomía, facilidad de manejo y habitáculo para los soldados. Tal y como dice aquí, los tanques alemanes eran menos potentes, pero capaces de disparar dos veces antes de que lo hiciera el T-34. Esto fue clave en la mayor batalla de tanques de la historia: la batalla de Kursk, contada excepcionalmente aquí. De hecho, los rusos tenían un curioso sistema para elegir operarios para este tanque, y es que cualquier persona pequeña era automáticamente asignados (fuente).

El tanque T-34, las ametralladoras de los primeros aviones, los sistemas de comunicación entre piloto y copiloto, o el curioso sistema de desvío de balas de Roland Garros forman parte de la historia de la ergonomía, y seguro que dará lugar a más entradas en este blog.

Y a quien crea que esto de la ergonomía es una tontería, le recomiendo que eche un vistazo a esta noticia sobre el grave accidente de Spaniar hace unos pocos años.



ACTUALIZACIÓN (14 nov)
En el libro Breve Historia de la Incompetencia Militar, he leído un párrafo bastante significativo de lo que quise transmitir en la charla:

Ploesti encontró su perdición principalmente a causa de las bombas lanzadas por el bombardero B-24, el Liberator, el más fabricado durante toda la guerra. En 1939 el ejército estadounidense comprendió que un bombardeo a larga distancia desempeñaría un papel clave en cualquier guerra futura y buscó actualizar la fuerza de su bombardero B-17. El Liberator era una máquina con imperfecciones, puesto que le era difícil volar cargado de combustible y los sistemas hidráulicos a menudo se estropeaban. Olía a combustible de avión, hacía un frío glacial en él, no estaba presurizado, aunque volase a altitud media, y no poseía la mínima comodidad, hasta el punto de que su tripulación tenía que orinar en un tubo. Sin embargo, transportaba montones de bombas, volaba largas distancias y destruyó gran parte de Europa. En tiempos de guerra, esto se considera un éxito atronador.

La falacia del cohete y el péndulo

Robert Goddard (1882-1945) comenzó a soñar con la posibilidad de enviar humanos al espacio cuando a los 16 años leyó la novela de Wells, La Guerra de los Mundos. En este artículo, se explicará una de esas ideas.

Goddard diseñó en 1926 el primer cohete con combustible líquido. Lo probó en la granja de su tía Effie, en la ciudad de Auburn, junto a su mujer y un investigador de la universidad de Clark.



Hay interesantes anotaciones en el diario que hizo sobre el lanzamiento. Sin embargo, este cohete no era nada estable, y sobre eso versa el artículo de hoy. Concretamente, Goddard tropezó en la falacia del péndulo y el cohete

Tal y como se aprecia en la foto, Goddard en aquel mes de marzo situó el motor en la parte superior del cohete, y el depósito de combustible en la parte inferior. Su teoría era que si se ponía el motor en la parte superior, éste tiraría en sentido contrario a la gravedad del cohete de una manera más eficiente que en la configuración contraria. Al igual que la bolita del péndulo alinea a la cuerda de manera perfectamente vertical. De hecho, el modelo de cohete era un diseño para alcanzar grandes alturas, tal y como lo demuestra su estudio: a method of reaching extreme altitudes. Sin embargo, esto que parece que es tan intuitivo, no era verdad. ¿Qué ocurría?

Sin tener en cuenta las fuerzas aerodinámicas, podemos considerar sobre el cohete la fuerza de la gravedad, y la reacción del motor. La fuerza de la gravedad actúa sobre el centro de masas del sistema. En cuanto a la reacción del motor, debido a las imperfecciones de fabricación y vibraciones, es bastante complicado mantenerlos perfectamente alineados. De manera que tendríamos algo así (de manera muy simple).



Y esto impide que el cohete ascienda de manera vertical. Se ha creado un momento que vuelve la dirección del cohete totalmente inestable e impredecible.

Para estabilizar la trayectoria del cohete, se usan unas pequeñas aletas en la parte inferior, que impiden en gran medida los cambios de trayectoria.



Según la Wikipedia, el cohete de Goddard hubiera sido más estable con estas aletas. Su cohete voló 12,5 metros y aterrizó a unos 56m más lejos.

Goddard es considerado ahora uno de los padres de la cohetería. Sin embargo, no fue así durante su tiempo, ya que fue ridiculizado por algunas de sus teorías en este campo. También trabajó y dio solución a algunos problemas fundamentales de la cohetería, como el diseño de los motores, bombeo, refrigeración y dirección del cohete. Sin embargo, no fue Goddard quien primero teorizó sobre este tipo de combustibles, sino Tsiolkovsky en 1896 mediante su Investigation of Interplanetary Space by Means of Reactive Devices.

El tiempo le terminó dando la razón, y en 1969 Neil Amstrong voló en cohetes Saturn V impulsados por combustible líquido.

Aprovecho para comentar que en las últimas semanas he conocido de cerca la afición a fabricar cohetes de manera amateur. Concretamente, he conocido este mundo a través de la organización Zotor. El programa de TV Teknopolis les hizo el siguiente reportaje:


Es una actividad curiosa que pone en práctica conceptos de Física, sobre todo. Pero tal y como me estuvieron contando desde Zotor, también influyen conceptos de aerodinámica y química (sobre todo para la composición del combustible).

En España y otros países está considerada actividad puramente aficionada. Sin embargo, en EEUU está medio institucionalizada.



En esta entrada ha colaborado una de las personas que más sabe de astronáutica en este país: @eurekablog, cuyo blog es de obligada visita: http://danielmarin.blogspot.com.es/

Naukas Bilbao 2013: no me toques los Pirelli

Y ya van 3 ediciones de Naukas Bilbao. No pierdo las ganas de ir. He asistido en tres ocasiones e impartido charlas en las dos últimas. Paradójicamente, tengo la mala costumbre de no poder acudir desde el principio de las jornadas, y me perdí gran parte de la sesión del viernes por la mañana por razones de fuerza mayor.

Mi charla se tituló No me toques los Pirelli, en un alegato de defender a los neumáticos y la dificultad que entraña su cálculo. No hay modelos exactos de comportamiento ni siquiera para los de calle. Disfruté mucho documentándome sobre este tema y tuve la oportunidad de entrar en contacto (entre otros) con un ingeniero español de Pirelli en la F1, @manuelmunozF1, y F1_aero, a los que recomiendo seguir. Sin más preámbulos, este es el vídeo de la charla, cortesía de EITB (TV autonómica de Euskadi): http://www.eitb.tv/es/video/naukas--bilbao/2698453634001/2705790461001/capitulo-52/.

Y esta es la presentación que usé:


Este año como novedad, participaron The Big Van Theory, un gran grupo de divulgación científica a través de humor. Os recomiendo seguirles la pista. Pero también se celebró Naukas Kids, donde Alfred y Clara Grima llenaron una sala de niños que querían aprender de ciencia. Supongo que todo el mundo está a gusto cuando encuentra a personas afines a sus gustos y con los ue hablar, debatir y compartir vivencias, y esto es ni más ni menos lo que ocurre en este evento. No hay que olvidar que nada de esto sería posible sin los organizadores, @irreductible, @aberron, @maikelnaiblog, @inerciacreativa y @uhandrea. Pero también me llevo un buen recuerdo de algunas charlas que tuve con el gran @daniEPAP. Cómo se nos alegra la cara cuando nos vemos @ferdelacuadra y yo. El abrazo que @scientiajmln habitualmente nos da. La curiosa manera (para mí) que emplea @ravenNeo para preguntarme sobre mis temas del blog y la Formula1, y sus discusiones con @darksapiens sobre la humanidad. Lo que saben @ferfrias, @milhaud, @javierarmentia y @brucknerite no se puede resumir en una buena estantería de libros. @pr3cog y @javierdelacueva es muy humano. Si tienes una duda sobre la universidad, @emulenews es una buena fuente. @puratura siempre tendrá alguna buena canción o pieza de música que recomendarte, y @migusant ha escrito dos buenos libros. A ver si consigo que @elbuhodelblog se anime a dar una charla en este evento. Me dejo a más, pero no por eso son menos importantes.

Además, de mi charla, os recomiendo encarecidamente ver estas otras:


- el misterioso escocés del que habla @omalaled y que es más importante de lo que parece: http://www.eitb.tv/es/video/naukas--bilbao/2698453634001/2701508784001/fernando-del-alamo/








 
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