Conquistando los techos

Caminar por las paredes y los techos es algo muy llamativo que siempre ha despertado nuestra admiración. Bueno, en algunos casos, nuestro horror y frustración, porque quién no ha visto justo antes de acostarse una araña en una esquina, inaccesible completamente, del techo de la habitación. En momentos cómo esos, en los que empezamos a sudar en frío, echamos en falta poseer los poderes del increíble Spiderman para poder acabar con la amenaza, y debemos resignarnos a utilizar una silla, un trapo, o un spray, métodos todos muy rudimentarios, para quedar libres del peligro.
Visto desde el punto de vista físico, levantar a un ser humano y elevarlo, manteniéndolo boca abajo no es tarea fácil, y la gravedad hace todo lo posible para que esto no sea posible, pero aún así se han ideado varios métodos para conseguirlo:

1) Atracción magnética

Link, el protagonista del legendario juego Zelda, sabe que esto funciona y hace buen uso de ello. En la última entrega, The legend of Zelda: twilight princes, el alcalde del pueblo le hace entrega de unas botas de hierro, en principio para hacer frente a los combates que deberá librar contra los integrantes del celoso pueblo Goron. Sin embargo, al llegar a la mazmorra de las minas Goron , nos encontramos con techos y paredes verdes bien delimitadas, bastante sospechosas. Después de pulsar un interruptor y calzarnos las botas, podemos, sorprendentemente, caminar por dichas superficies verdosas, pero, ¿realmente es tan sorprendente?

En realidad, no. En los desguaces de coches, es algo normal levantar los coches viejos con un gran imán para trasladarlos o destruirlos, por lo tanto es completamente factible utilizar este método para elevar a un ser humano y mantenerlo colgado del techo.
Aún así, para caminar como hace nuestro héroe de leyenda hay que tener mucho valor, paciencia y resistencia. Link utiliza las botas de hierro, que por cierto, pesan una barbaridad. Moverse con ellas no es tarea fácil, pero él literalmente camina por el techo colgando boca abajo como si nada. Eso sí, no se le cae el sombrero, ni el escudo, ni la espada, y, además, lleva los brazos pegados al cuerpo, la gravedad sí que debería afectar a esos objetos. Dejando de lado esos “pequeños detalles sin importancia”, debe llevar las botas bien atadas, porque arriesgarse a que se le salgan los pies de los zapatos estando a una altura tan considerable como la que llega a alcanzar, podría significar el fin del juego. Yo, desde luego, me sentiría más segura consiguiendo unos guantes metálicos, y caminando al estilo Spiderman, ya que además, ¿qué ocurre cuando da un paso? Para avanzar lo más mínimo debe tener cuidado, puesto que si separa demasiado la bota de la pared metálica, es probable que la fuerza magnética ya no le sujete, y quede colgado sólo por una pierna, y como hemos comentado la bota que cuelga tiene una masa bastante grande, así que lo más probable sería que se quedara en esa posición eternamente sin poder volver a colocar su pie sobre la pared magnética. De todas formas, para levantar los pies y dar los pasos que le llevarán al final de la mazmorra, debe realizar un esfuerzo increíble, por lo que camina de forma lenta y pesada. No apto para personas poco pacientes.

2) El velcro

La palabra velcro surge de la contracción de las palabras francesas velours, terciopelo y crochet, gancho. Está formado por dos superficies, una constituida por hileras de ganchos diminutos de entre 0,4 mm y 2,5 mm de tamaño, y la otra constituida por ojales. La resistencia que opone al desabrochado, ante una fuerza de tracción perpendicular a la base de los ganchos ronda los 1,5 kg /cm2. Sin embargo, cuando se tira del material oblicuamente, éste se separa con una fuerza sorprendentemente menor, ya que la fuerza actúa sobre una hilera y no sobre el conjunto, de forma que es suficiente para desenganchar progresivamente toda la pieza, estando en este caso la fuerza necesaria entre 0,3 kg /cm2 y 1,4 kg /cm2.

Las características del velcro de poseer, gran resistencia y facilidad para despegarlo lo convierten en un candidato espléndido para permitirnos caminar por las paredes. Sin embargo, surge un inconveniente, todos los techos y paredes deberían estar recubiertas por una de las superficies, bien la de ganchos o bien la de ojales, y nosotros deberíamos ir vestidos con la otra, para poder escalar. Esto por supuesto, no es ya plausible, desgraciadamente. Además, deberíamos valorar el efecto de la humedad, los cambios de temperatura y el continuo uso de los materiales sobre los mismos…

3) Las fuerzas de Van der Waals

Estas fuerzas, denominadas así en honor al físico-químico holandés Johannes D. van der Waals, son las responsables de la capacidad de las arañas y los geckos de poder trepar por las paredes.
Sabemos que las moléculas están constituidas por átomos, que a su vez, están formados por núcleos con carga positiva, protones, alrededor de los cuales giran electrones con carga negativa. Debido a que los electrones no se encuentran distribuidos de forma uniforme en torno al núcleo, y, desde luego, no permanecen estáticos en una posición determinada, existen zonas dentro de los átomos que son positivas y otras zonas que son negativas, por decirlo de forma simplificada. Aparecen así unas fuerzas entre los átomos que aunque puedan parecer débiles, permiten establecer enlaces entre los mismos, y unir moléculas.
Las patas de los geckos están cubiertas por unas estructuras microscópicas, llamadas setas, las cuales están recubiertas por una gran cantidad de vellosidades nanométricas llamadas espátulas. Estas estructuras nanométricas utilizan las fuerzas de Van der Waals para establecer enlaces con las moléculas que conforman los techos y las paredes, independientemente de que sean hidrofílicas o hidrofóbicas, o de que tengan una estructura interna cristalina o amorfa, permitiendo así que los pequeños reptiles conquisten cualquier tipo de superficie.
Se ha demostrado que las arañas también utilizan este tipo de fuerza para caminar por las paredes, pero ¿qué pasa con Spiderman? ¿Podría él también utilizar las fuerzas de van der Waals? En la película Spiderman, del año 2002, hay una escena en la que, después de ser picado, Peter ve que la yema de sus dedos está cubierta por diminutos pelos, que podrían ser las mencionadas setas, e inmediatamente, comienza a trepar por la pared de un edificio. Resulta sorprendente, en esa misma escena, que se impulse con los pies, porque si en las yemas de los dedos de los mismos también tiene esas setas, es seguro que no podría servirse de ellas llevando las botas puestas, como las lleva. Pero bueno, tampoco vamos a ser tan críticos. El caso es plantearse si las fuerzas de van der Waals podrían levantar a una persona.

Recientemente, científicos italianos dicen haber descubierto el secreto del hombre araña. Han demostrado que las fuerzas de van der Waals que activan las arañas y las lagartijas pueden crear fuerzas de adhesión muy grandes entre las superficies, pudiendo las últimas, adherirse a dichas superficies sosteniendo cientos de veces su peso. Pero estas fuerzas son inversamente proporcionales a la superficie que actúa. De esta forma, un guante de setas será menos efectivo que la pata de un gecko. Los científicos llegaron a la conclusión de que las lagartijas y las arañas sólo usan una pequeña porción del total de la fuerza de adhesión que podrían generar. Otro grupo de científicos demostró que la fuerza de adherencia de las lagartijas podría ser hasta 200 veces más alta de la que utilizan. Ahora, los italianos proponen, producir una superficie de nanotubos de carbono cuya superficie de contacto sea más fuerte que la adherencia que necesita.
Además, hay una serie de características de debería poseer el traje en cuestión:
-Debe ser capaz de adherirse con fuerza a cualquier superficie
-Es necesario que luego pueda despegarse con facilidad de la superficie, tras establecer el contacto.
-Debe ser impermeable y autolavarse, para evitar que las pequeñas motas de polvo se cuelen entre las setas y dificulten la adhesión.
-Debe ser posible utilizarlo en condiciones extremas. Tanto bajo el agua, como en el vacío, en la nieve o en una superficie muy sucia.

4) Las ventosas

En la mayoría de los dibujos animados, desde el coyote, hasta Tom, de Tom y Jerry, pasando por el Inspector Gadget y Stewie Griffin, de Family Guy, todos han utilizado en algún momento de su carrera animada este ingenioso método para desplazarse por las paredes y atacar por la espalda a su presa, o simplemente para escapar o escuchar algo sin ser vistos, aunque yo siempre he tenido serias dudas de que este método sea bueno para lo último.
Lo que ocurre en una ventosa es que extraemos parte del aire de su interior, creando así un vacío parcial. En la superficie exterior de la ventosa, la presión atmosférica sigue actuando. De forma que si tenemos una ventosa circular de diámetro 12 cm, suponiendo que es una semiesfera perfecta, calculamos la superficie exterior de la misma utilizando la siguiente fórmula:

(1)

Multiplicando la presión atmosférica por la superficie la ventosa obtenemos cuál es la fuerza que actúa sobre la misma:

(2)

Utilizando ahora la ecuación del peso podemos determinar la masa máxima que puede soportar esta fuerza:

(3)

Entonces, estos ingeniosos aparatos de plástico podrían soportar hasta una masa de 200 Kg, aunque se nos plantean algunos inconvenientes con referencia a su uso:

-Suelen ser de plástico, que no es un material que se degrade fácilmente, y cuya fabricación requiere un proceso altamente contaminante. El material además debe ser de buena calidad, porque un plástico malo se rompería pronto.

-Requiere un gran esfuerzo despegar las ventosas de la pared y volver a pegarlas, por lo que el proceso de caminar con ellas es difícil y requiere mucho tiempo y paciencia.

-Son muy sensibles a los cambios de temperatura, estropeándose con facilidad.

Por los argumentos presentados en el párrafo anterior, concluimos que aunque las ventosas y la atracción magnética son buenos métodos para colgarse de las paredes, no lo son para desplazarse, y les sugerimos a nuestros personajes animados que se compren un traje con la nueva tecnología de las fuerzas de van der Waals.
Parece, no obstante, que el sueño de caminar por las paredes no es ya un sueño más propio de la ciencia ficción que de la realidad, si no que le pregunten al “hombre araña”: Alain Robert.

Consultas:

-Páginas Web:

http://lacienciaporgusto.blogspot.com/2004/07/el-pegamento-del-hombre-araa.html

http://www.twilightprincess.nintendo-europe.com/esES/index.html


-Bibliografía:

-P.A.TIPLER, “Física para la ciencia y la tecnología. Volumen II”, Editorial Reverté

-M.M. LUPIÁÑEZ, J.J.PONT, “De King-Kong a Einstein”, Editorial UPC