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Ciencia de andar por casa

Física para patos: cuando los físicos meten la pata en la ecuación

El armonioso desfile acuático protagonizado por mamá pato y sus crías siempre ha fascinado e intrigado por igual a naturalistas y científicos. Ahora, por fin, la física puede haber dado con la explicación: a los patos les va el surf

¿Cómo consigue mamá pato que sus hijos la sigan en perfecta fila?
¿Cómo consigue mamá pato que sus hijos la sigan en perfecta fila?
Víctor

En mi condición de sufrido padre de una preadolescente, cada vez que paseo por la ría de O Burgo y veo desfilar a mamá pato (o cisne) con sus crías, en procesión, no puedo dejar de maravillarme y preguntarme cómo consigue que sus retoños la sigan tan obediente y dócilmente, en una perfecta y uniforme fila de a uno; sin malos gestos, graznidos de protesta ni remoloneos, que es lo que suelo recibir yo cada vez que arrastro a mi hija de paseo.

Al parecer, la clave es que no los lleva de paseo, sino a surfear, según han descubierto científicos de la escocesa Universidad de Stratchclyde: resulta que la promesa de surfear las olas es lo que hace que los patitos se dispongan en armoniosa hilera tras su madre, todos nadando a la misma velocidad y con un espaciado uniforme entre ellos. De este modo economizan esfuerzos y energías.

Al nadar, la pata madre palmea el agua con sus patas para avanzar venciendo la resistencia que ofrece la masa líquida. Y, al hacerlo, genera una onda longitudinal que se desplaza en sentido contrario a su avance; vaya, hacia atrás. Una onda que, como no podía ser de otra forma, tiene una fase positiva y una negativa. O, expresado de forma más visual, es una sucesión de elevaciones y depresiones. Tiene una fase superficial y otra submarina, lo que en la superficie del agua se manifiesta como una sucesión de crestas u olas y valles.

Como se muestra en la gráfica una ola (en realidad cualquier onda transversal) es un fenómeno cíclico con una fase positiva y una negativa.
Como se muestra en la gráfica una ola (en realidad cualquier onda transversal) es un fenómeno cíclico con una fase positiva y una negativa.

Pues bien, los investigadores escoceses han averiguado que los patos se disponen en fila recta tras su madre, dejando un espacio entre esta y el primero tal que la onda generada por las patas de la pata les alcanza justo cuando está en su fase negativa o submarina, de modo que el patito la salva sin tener que enfrentarse a ella, sin tener que vencer su oposición al avance. Y no solo eso, sino que como la onda emerge justo cuando el patito la está superando, este recibe un impulso adicional. Por decirlo de algún modo, lo eleva por su parte posterior proyectándolo hacia delante. Saca provecho de la energía de la onda para avanzar sin esfuerzo, tal y como hacen los surfistas. Y de este modo el patito logra economizar esfuerzos y recorrer más distancia sin cansarse.

¿Qué sucede con los siguientes patitos de la fila? Pues que, como el espaciado entre ellos es uniforme y se desplazan a la misma velocidad, la onda provocada por su madre en su avance siempre les alcanza en su fase submarina; lo que implica que lejos de vencer su resistencia, les proporciona un empujón extra.

Pero claro, la onda en su avance va perdiendo energía, se va debilitando –de hecho, parte de la energía que trasporta se la cede a los patitos–. Y, además, cada patito también se impulsa –recordemos que nada a la misma velocidad que su madre para mantener la distancia–, de modo que él mismo genera su propia onda que, al presentar un desfase de 180º con respecto a la materna, interfiere destructivamente con esta. Explicado de una forma intuitiva: la cresta de la ola del patito se superpone con la depresión o fase submarina de la materna, con lo que se contrarrestan entre sí.

Cuando dos de estas ondas se superponen con un desfase de 180º, es decir, cuando la fase positiva de una coincide con la negativa de la otra, se contrarrestan entre sí y el resultado es una onda más pequeña (o mejor dicho, de menor amplitud).
Cuando dos de estas ondas se superponen con un desfase de 180º, es decir, cuando la fase positiva de una coincide con la negativa de la otra, se contrarrestan entre sí y el resultado es una onda más pequeña (o mejor dicho, de menor amplitud).

(Al respecto, alguien podría plantearse que si el patito avanza a la misma velocidad que la madre, debería generar una onda análoga que, al interferir destructivamente con la primera, la anularía por completo. Nada más lejos de la realidad, los patitos se aprovechan del ‘efecto rebufo’. En realidad, la fuerza necesaria para desplazarse a una determinada velocidad depende de la resistencia que haya que superar. Por ejemplo, cuando vas en bici, mantener la velocidad en una pista requiere menos esfuerzo que en un sendero pedregoso).

La combinación de ambos efectos, el desgaste al avanzar y la interferencia destructiva, hace que la onda que surfea el segundo de la fila ya sea menos amplia y le impulse menos.

Y según los cálculos de los científicos escoceses, el efecto de surfear las olas solo alcanza al tercero de la hilera. ¿Qué significa eso? Que los que pagan el pato son los últimos de la fila, porque, para cuando la onda madre les alcanza, ya no es la madre de todas las ondas, sino apenas un vestigio de la original. Ello supone que, a partir del tercer puesto, los patitos ya no surfean la ola, sino que solo la pasan. Es decir, que la pillan en su fase negativa justo cuando comienza a emerger, de tal modo que los eleva y los vuelve a dejar sobre la superficie, sin tener que vencer su –cada vez menor– resistencia, pero también sin recibir el impulso adicional (aunque se siguen beneficiando del efecto rebufo). Así se entiende que no remoloneen a la hora de acompañar a su madre.

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