Fórmula 1 e inestabilidad

24 julio 2009


Cuando pensamos en coches rápidos pensamos en estabilidad. Pero ¿se es más rápido por ser más estable?

Un coche (sistema) es estable si a una entrada acotada (mover el volante, acelerar, frenar) se produce una respuesta acotada. Al reves, el sistema es inestable si a la misma entrada se tiene una respuesta no acotada: aceleras y el coche puede salir hacia adelante, girar sobre sí mismo u otras respuestas indeseables.

Un buen día, los que saben de aerodinámica en USA se dan cuenta de que los sistemas inestables tienen respuestas más rápidas que los estables, pero que no se pueden controlar. Así que se ponen a pensar en cómo controlar esos sistemas… De ahí sale el F-16, un avión capaz de volar como un ladrillo pero que gracias a sus sistemas electrónicos de control resulta que vuela mejor que los otros aviones.

Como en la F1 ya no se permiten sistemas electrónicos de control, el único sistema de control que queda es el piloto. Si los diseñadores hicieran un coche muy rápido y que como sistema fuera inestable (para que fuera más rápido de reacciones), el piloto se volvería loco ya que aunque pilotara el coche de forma parecida en dos vueltas en una haría un tiempazo y en la siguiente tromeparía a los pocos metros. O incluso peor, el coche podría no dejar de girar sobre sí mismo sin sentido.

Así que aunque los coches que sean sistemas inestables son más rápidos que los estables, como el reglamento no permite controladores electrónicos o le implementamos los controladores electrónicos al piloto (bastante improbable) o se siguen diseñando coches que sean sistemas estables. O se echa a Max Mosley y se cambia el reglamento.

Un saludo!


¿Agujeros negros?

24 julio 2009

A finales de los años 20 un estudiante indio de apellido Chandrasekhar viaja a Inglaterra para estudiar con el astrónomo y catedrático de la U. de Cambridge sir Arthur Eddington, uno de los expertos en relatividad de la época. Lo que estudia es qué pasa con las estrellas cuando consumen su combustible nuclear.

Como todos sabemos las estrellas transforman hidrógeno en helio mediante reacciones nucleares. Cuando se les agota el combustible, cambia de forma y temperatura para utilizar otro combustible dando lugar así a los distintos elementos de la tabla periódica (muy resumido, a lo bruto y con alguna burrada que se me habrá colado).

Chandra se preguntó ¿qué pasa con la estrella cuando no puede ‘quemar’ más combustible? Las fuerzas gravitatorias serían tan grandes que harían que la estrella se fuera comprimiendo en tamaño pero, ¿hasta dónde? Las partículas están muy juntas y deberían viajar a velocidades muy distintas por el principio de exclusión de Pauli. Así que a las fuerzas gravitatorias se le opondría una presión de origen cuántico que se llama presión de Pauli.

Pero ¿hasta dónde puede aguantar la presión de Pauli para compensar las fuerzas gravitatorias? Porque la relatividad limita las velocidades de esas partículas, así que la presión de Pauli no puede ser infinita. Chandra calculó la masa de la estrella que sería necesaria para compensar esa presión de Pauli. Ese dato se conoce hoy como masa de Chandrasekhar y dice que una estrella fría de masa 1,5 veces la masa del Sol no puede aguantar su propio peso.

Si la masa de la estrella es inferior al límite de Chandrasekhar pueden darse dos casos, que la estrella se estabilice y se convierta en una enana blanca o que se convierta en una estrella de neutrones.

Pero… ¿dónde están aquí los agujeros negros? Si la masa de la estrella supera el límite de Chandrasekhar, o la estrella se las arregla de alguna manera para deshacerse de la masa que le sobra, o estalla como una supernova… o cede a su propia presión gravitatoria y colapsa. Oppenheimer fue el que interpretó estos resultados después de la WW2 y Wheeler el primero que utilizó el término ‘agujero negro’.

Todo lo anterior explicado muy a lo bruto y sin entrar en detalle de cuándo y cómo se forma cada cosa.

Como curiosidad, decir que Eddington le dijo a Chandra que lo dejara correr, que toda la comunidad científica (incluyendo a Einstein y al propio Eddington) estaba en contra de esos resultados. Fue sobre todo gracias a esos resultados que la comunidad científica rechazó por los que Chandra recibió el nobel en el 38.

saludos

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