Artilleria de Newton

El principio basico de la artilleria es lanzar una granada de gran calibre a una distancia razonable, con una gran velocidad inicial; para lograr esto, se requiere de un buen propelente, que genera una gran explosion, la fuerza de ella se usa para acelerar al proyectil y dirigirlo a traves del tubo y de la elevacion al destino que nosotros deseamos.

Pues bien si todo se logra con exito, ademas del proyectil, tenemos por la Tercera de Newton, una gran reaccion, el consabido retroceso de una pieza de artilleria, que la manda en direccion opuesta a la del proyectil, asi los grandes cañones de 155 mm de la primera guerra mundial podian retroceder hasta 10 metros en un disparo lineal, o bien si un cañon antiguo no estaba bien fundido, podia despedazarse al ser disparado.

Un Obus de 105 mm a remolque, los cilindros arriba y abajo del cañon son los compensadores

Durante muchos años se emplearon muchos metodos para evitar el retroceso, el primero, fue hacer la pieza de artilleria tan solida como fuese posible, fijarla al piso, ponerla sobre ruedas que le permitieran rodar libremente, topes, cuestas y hasta enterramientos para compensar el movimiento.

En el siglo XX llegaron los compensadores neumaticos o mecanicos, basicamente mecanismos que usaban el Principio de Young o el de la Incompresibilidad de los Gases para generar otra fuerza restitutiva que regresara el cañon a su posicion original, algunos lo lograron maravillosamente bien, como el M-102 de 105 mm, otros no, pero todos tenian que pagar sus resultados con un peso extra, las cureñas se hicieron a veces mas pesadas que el cañon, arrastrarlas por el campo de batalla, subirlas a montañas o cruzar rios, se volvieron el martirio del artillero, tanto, que uno de los desarrollos armamentisticos mas eficientes de la Segunda Guerra Mundial, fue el cañon autopropulsado o las cureñas diseñadas para ser arrastradas por camiones, ambos tenian defectos, la artilleria autopropulsada fue empleada como ariete acorazado, reemplazando a los tanques cuando no habia suficientes de ellos, y la segunda, una vez colocados los cañones, los camiones eran "confiscados" por la infanteria, la logistica o quien los necesitara urgentemente y si hacia falta mover las piezas de nuevo, ya no estaban.

Al final de la guerra, nacio el concepto de arma sin retroceso, primero bazookas, y posteriormente armas mas grandes, en estas armas el concepto es sencillo, el proyectil disparado causa una Fuerza de Retroceso, la cual puede ser neutralizada si aprovechamos parte de los gases del disparo, si bien estos pesan poco, podemos acelerarlos lo suficiente como para compensar por el peso del proyectil, de esta forma no habria retroceso, y el arma podria mantenerse inmovil, o bien, al librarse de tanto peso, podria ser mas facilmente transportada en el campo de batalla, un Jeep podria llevar una pieza de 75 mm, el mismo calibre que el arma pesada estandard de los tanques de principios de 1944.

La idea prendio rapido y en la guerra de Corea, ya se usaba regularmente, cierto que era una buena arma antitanque, solo hacia falta un soporte simple para poder usarla en combate, pero llegaron lo nuevos tanques, mas pesados, mas blindados y era necesario emplear armas mas pesadas, asi el cañon sin retroceso de 75 mm fue reemplazado por el de 90 mm y despues por el de 106 mm, y si bien conceptualmente se podria generar un arma de cualquier calibre, habia limitaciones practicas, un cañon de mas 106 mm requeriria una aceleracion mucho mayor del gas, creando una zona de peligro detras del arma demasiado grande, ademas, llevar un arma descubierta al campo de batalla no es muy juicioso.

Aun aligerado de todo, el cañon ya era demasiado pesado para que la infanteria lo pudiera usar comodamente, si a ello le sumamos los mas complejos sistemas de punteria, la municion mas pesada y la necesidad de que el equipo se mantuviera activo en un campo de batalla NBC, hicieron indispensable su uso desde un vehiculo mucho mas pesado y las velocidades iniciales de los cañones de los sesentas no eran lo suficientemente buenas como para perforar las nuevas corazas. montarlo en un vehiculo blindado era un problema, para garantizar una buena compensacion de los gases, los tubos se hacian cerrados, eran de avancarga, lo que exigia que la tripulacion tuviese que salir del vehiculo blindado a cargar, o bien, que se diseñara una torreta abierta que hes diera acceso al cañon, ambos conceptos absurdos en la moderna guerra acorazada, el ultimo intento fue el M-50 Ontos, un vehiculo acorazado equipado con seis cañones sin retroceso, pero que tenia que retirarse del campo de batalla a recargar, se uso brevemente en Vietnam,  pero no como vehiculo antitanque sino como artilleria de apoyo directo a los Marines, labor en la que conquisto un gran exito.

En la actualidad el cañon sin retroceso va camino al retiro, reemplazado por armas mas potentes como el misil dirigido a distancia, o bien el lanzado desde el hombro.

El Fin del Mundo, Ciencias Planetarias

Uno de los mejores resultados de la carrera espacial de los sesentas fue el que nos hizo voltear al cielo, ver nuestro sistema solar como no se hacia en siglos, las naves espaciales volaron en los setentas y ochentas dandonos informacion de cosas que jamas habiamos visto, una nueva rama se formo, las Ciencias Planetarias, para poder comprender la nueva realidad, esta es un conglomerado de conocimientos de geologia, geofisica, astronomia y otras mas.

Uno de los descubrimientos mas avasalladores fue la gran cantidad de impactos que muestran los planetas y sus lunas, resulta obvio y evidente que los fenomenos de colision con meteoritos son mucho mas frecuentes de lo que nos imaginabamos, y mucho mas devastadores de lo que jamas creimos, basto echar una mirada a la luna de Urano, Miranda, para darnos cuenta de que un impacto devastador la partio en pedazos, que luego volvio a unir la gravedad. Era obvio que teniamos que empezar a preguntarnos si el peligro puede provenir del cielo.

Hace poco sucedio un fenomeno que nos ha mostrado que la posibilidad de la destruccion de nuestro planeta por un evento espacial es posible, el evento Shoemaker-Levy, cuando un cometa se estrello contra Jupiter, en Julio de 1994, ya no solo era un hipotesis teorica, asistimos en directo a un desastre planetario, y lo vimos cuadro por cuadro, los efectos en Jupiter nos son en su mayoria desconocidos, pero el planeta gigante encajo los pedazos a una velocidad de 60 km/s, el mas grande de ellos genero la impresionante cantidad de 6,000,000 de Megatones, esto es, un solo fragmento creo mas energia que todas las armas nucleares de la tierra juntas, (600 veces el poder nuclear total del mundo).

Y esto solo era el evento primario, los efectos secundarios y a largo plazo son mayores, la alteracion de la atmosfera del gigantesco planeta fueron enormes, una mancha negra del tamaño del planeta Tierra fue visible por meses, ondas sismicas sacudieron al planeta, de extremo a extremo, si eso paso en una gigantesca nube de gas como es Jupiter, ¿que no pasara en una pequeña piedrita como lo es la Tierra?.

Y esto ya ha pasado, la extincion de los Dinosaurios es en general atribuida a un Meteorito que cayo en Chicxulub, Yucatan, y posiblemente algunas de las otras extinciones hayan tenido tambien que ver con objetos celestes, en los ochentas, se hizo una investigacion en el Instituo de Astronomia de la UNAM, en la que se descubrio una frecuencia de impactos de objetos celestes con la Tierra, y por desgracia esta es alta, si bien la mayoria de los objetos que caen son pequeños, (todo aquel que haya visto una estrella fugaz ha sido testigo de este fenomeno), de vez en cuando algun objeto grande se atraviesa en la orbita de la Tierra, de hecho el 8 de Noviembre del 2011 el asteoride 2005 YU55, con un tamaño e alrededor de 300 metros paso rozandonos el trasero.

Y bien, si sabemos que existe el peligro, ¿que podemos hacer al respecto?, lo primero es ubicar todos los objetos celestes cercanos, lo cual implica un vigilancia permanente, una especie de alerta temprana de defensa espacial, la cual tecnologicamente es posible, por medio de una red de telescopios IR en el espacio y en tierra, cubriendo los 360° de angulo solido, los cuales, por desgracia, no han sido aprobados  por ninguna de las dos potencias espaciales, de hecho de gasta mas en el programa de ayuda militar a Israel que en un programa decente de defensa espacial.

Supongamos que se soluciona el problema de deteccion. una vez visto el objeto, ¿puede detenerse?, aqui surge un problema de astronautica complejo, el cual se discutira con detalle en el articulo adecuado, pero que en resumen dice, a las velocidades implicadas, (miles de kilometros por hora, que son las velocidades normales de los objetos en el espacio), las energias cineticas y potenciales asociadas son mayores a lo que podamos ponerle enfrente, asi que  necesiariamos mucho tiempo para emparejarnos al objeto y desviarlo, o bien si se ve con el suficiente tiempo, minarlo, somos mejores explotando una riqueza mineral que defendiendo nuestra vida, y si en un asteoride hay minerales preciosos, se le podria reducir a la nada.

El Fin del Mundo, otra vez

Los que hemos llegado a los cuarenta años ya hemos oido varias veces el cuento del Fin del Mundo, hasta donde yo recuerdo, al menos cuatro veces, y eso que no las llevo registradas y muchas de plano las he ignorado, las que yo recuerdo son:

1. El año 2000
2. Jim Jones y el suicidio en masa de Guyana en el 78
3. La secta de las Puertas del Cielo en 1997, un OVNI vendria por ellos
4. El año pasado, un cura loco Harold Camping dijo que el mundo se acabaria el 21 de Mayo, cuando no sucedio cambio la fecha.

Casi todas han sido realizadas por algun maniatico que se cree Mesias, han causado histeria, muertes y bastante dinero para algunos poco escrupulosos guias religiosos, con el interesante argumento de "Dios te quiere tanto que te quiere ver muerto". Ahora nos estan cuentenado con las profecias mayas del 2012.

Pero ya hablando seriamente, ¿que nos dice la Ciencia moderna sobre este fenomeno?, por desgracia hemos descubierto que la vida es fragil, demasiado fragil, la extincion de especies completas se ha dado antes en la historia, y me refiero a la historia real, no a la fantastica, nunca hubo un Diluvio, pero si ha habido extinciones masivas, la vida en la tierra ha estado en ciertos momentos casi completamente extinta, hace apenas 200 años eramos perfectamente ignorantes de lo que habia pasado en la Tierra, y de los graves riesgos a los que estamos sometidos, la Paleontologia ha estudiado el pasado de la vida y ha descubierto fenomenos terribles.

En la tierra ha habido epocas en las que la vida parece desaparecer, al menos en cinco ocasiones la vida se ha exterminado a nivel global, una rapida lista es:

1. Ordovincia- Silurica, 57% de la vida se extinguio, hace 450 millones de años.
2. Devoniana, 50% de todas las especies, 360-375 millones de años (con una rara pulsacion de extinciones periodicas)
3. Permian-Triasico, 90% de todas las especies, la mayor extincion de la historia, 251 Millones de años.
4. Jurasico, 56% de la vida extinguida, 205 Millones de años.
5. Cretaceo, 54% de las especies extinguidas, (los dinosaurios entre ellos), 65 Millones de años.

Entender como ha pasado esto es un trabajo complicado, pero de ello puede depender nuestra vida misma, en esta serie de articulos explicare lo que ahora comprendemos sobre esos eventos y lo que la humanidad esta haciendo para evitarlos (o provocarlos).

Evolucion Tecnologica

Una de las aplicaciones mas fascinantes de la Teoria de la Evolucion de Darwin, es cuando la aplicamos a la Tecnologia, deja de ser un concepto teorico para convertirse en una realidad palpitante, que ningun retrograda cura puede intentar empañar. Un claro ejemplo, que hemos visto todos los que hemos estado en este mundo durante los ultimos 30 años, son las computadoras, en los ochentas eran monstruos que ocupaban un cuarto entero, y han evolucionado, vimos como se convirtieron en maquinas de escritorio, pequeñas y tontas como las primeras Apple o IBM, pasaron a PC de escritorio con memorias de 512 Mb y Discos Duros de 20 Gigas, pasando del Pentium I al IV, cada vez mas poderosas, rapidas y con mayores capacidades, de las ruidosas conexiones inalambricas, a las WiFi, de las maquinas con CPU a las Notebooks, en un proceso tan rapido y tan natural que parece haber sucedido en un abrir y cerrar de ojos, pero esa es la vision del usuario.

Hay una forma muy diferente de ver la evolucion Tecnologica y solo quienes la han emprendido se han dado cuenta de ella, la evolucion desde el punto de vista del fabricante. Diseñar y Fabricar un producto es un magnifico negocio, un chip no es mas que plastico, silicio y metal, que en forma bruta no cuesta mas de 2 pesos, o incluso menos, pero que una vez procesado puede costar miles de pesos, desde el punto de vista economico es bueno, sin embargo tampoco es toda la historia.

El proceso de fabricacion requiere de investigacion avanzada, realizada por cientificos, y de ahi la enorme voracidad que tienen esos paises por conseguirlos donde sea, ademas de ingenieros que puedan volver realidad los conceptos teoricos o convertir en procesos industriales los procesos experimentales, requieren obreros, que puedan fabricar los componentes o ensamblarlos, personal administrativo que organice todo, en fin una enorme cantidad de personal, que ademas deben de estar bien pagados para evitar que se vayan con la competencia, personas bien pagadas gastan mucho, en comida, bienes y consumibles, inyectando el dinero en la economia, el bienestar se vuelve algo social, una industria eficiente jala a toda la economia de una region, y enriquece a todo el pais.

Con esto pareceria suficiente, pero no es asi, la experiencia demuestra que la Evolucion Tecnologica provoca mas Evolucion Tecnologica, otras compañias desarrollaran nuevas teorias y nuevos experimentos, que se convertiran en nuevos desarrollos industriales, lo que presiona a que la nuestra siga haciendo desarrollos, es necesario hasta el ultimo gramo de creatividad, los jovenes son impulsados a estudiar carreras de Ciencia y Tecnologia, y consiguen puestos en una industria pujante, que demandara lo mejor de ellos, nada de vagos malvivientes o ninis.

Si hay estabilidad politica adecuada, las empresas empiezan a crecer, como lo hacian los dinosaurios exitosos o nuestros antepasados simiescos, y se vuelven entes enorme, desproporcionados a sus inicios, como Volkswagen o Mitsubishi, produciendo riqueza y comodidades a sus naciones, desde el punto de vista tecnologico, la evolucion se acelera, convirtiendose de lineal en potencial, (veamos otra vez el ejemplo de las computadoras), a Japon le llevo 25 años levantarse de las cenizas de la Guerra, a China le ha llevado 15 pasar de ser el pais subdesarrollado mas grande del mundo a la superpotencia dominante, y lo ha logrado de una sola forma, Tecnologia.

Y es por ello que las mejores mentes de un pais deben de educarse en estas areas, crearse industrias, usualmente estatales o fundadas o capitalizadas por el estado, y dejarlas desarrollarse, ¿que hubiese sido de Mitsubishi, si el gobierno japones no le hubiese encargado miles de cazas Zero?.

Continuara...

La enseñanza del formulazo

Enseñar Fisica no deberia de ser un trabajo dificil, si hay una ciencia con aplicaciones en todas partes y en todo momento es la Fisica, nos rodea por todos lados y esta en la vida diaria, de hecho el nombre original de esta ciencia era: 

PRINCIPIOS MATEMATICOS DE FILOSOFIA NATURAL

O en otras palabras, como entender a la naturaleza usando las matematicas, y me refiero a usar TODAS las matematicas, y si bien saber como cae un gis solo requiere de conocimientos basicos de Algebra y de Gravitacion, otras areas como la aerodinamica, requieren de conocimiento de matematicas avanzadas, tales como Rotacionales y Ecuaciones Diferenciales Parciales.

Para niveles educativos basicos, cuando los conocimientos matematicos son pobres, tal vez sea mejor enseñar la parte intuitiva de la Ciencia, ver que comprender el universo puede ser una accion de sentido comun, las ruedas ruedan, las sillas rechinan si las arrastras, movimiento y friccion, El cafe se enfria y el piso se calienta con el sol, las relaciones de la termodinamica.

Ya para la preparatoria, con una madurez matematica suficiente, lo mejor es enseñar a describir la naturaleza, entender que la velocidad y el tiempo pueden relacionarse, y de que forma lo hacen, comprender las proporciones directa e inversa, poder deducir nosotros mismos el comportamiento matematico del mundo, usando interesantes experimentos o espectaculares demostraciones, despues de todo, la Fisica esta repleta de ellas.

Sin embargo me he dado cuenta de que muchos maestros emplean la politica del minimo esfuerzo, solo enseñan la formula basica y despues dejan problemas de despejar el valor requerido, esto no es Fisica, es Algebra y no es el espiritu de la Ciencia, los estudiantes solo memorizan la formula para el examen y despues la olvidan, memoria a corto plazo; y para toda finalidad practica, jamas recibieron una clase de Fisica y pensaran que su vida se puede resolver a formulazo limpio.

Se bien que con los miserables salarios de los profesores, el exceso de trabajo administrativo y con la baja moral en general que hay en el sistema educativo, se que es mucho pedir que enseñen mejor, pero se que por ahi habra algunos profesores que saben de lo que estoy hablando, y disfrutaran hacer sus clases un poquito mas eficientes.