Nadie puede resolver este problema de ingeniería. ¿Podrás tú?

El que resuelva este problema cambiará el mundo

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¿Es posible construir un objeto cuyo empuje vertical a ras de suelo supere su peso?

Imaginemos una esfera, como un balón, pero fabricada de un tipo de metal muy fino y resistente. Ahora, a la esfera se le hace el vacío y esta, como teóricamente es resistente, no se pliega sobre sí misma ni se abomba. En su lugar empieza a ascender debido al principio de Arquímedes.

Un invento así, llamémoslo ‘globbo’, cambiaría el mundo. Por supuesto, no existe y no sabemos si podría llegar a existir. Aún no conocemos material capaz de soportar el vacío en su interior sin pesar lo suficiente como para contrarrestar dicho empuje, o lo suficientemente resistente como para soportar el pandeo antes de colapsar. Pero de lograrlo…

El principio físico tras el globo

Todos los objetos tienen un peso (P) resultado de multiplicar su masa por la gravedad. Si tu masa es de 70 kg, tu peso será de 686,7 N. Por lo general, el peso tiende a mantenernos pegados al suelo, que resiste con otros 686,7 N. Esto evita que nos hundamos en él.

Pero a veces el peso puede ser contrarrestado. Es el caso de los globos. Todos hemos visto globos de helio o de aire caliente perderse en el cielo. El empuje (E) del globo es mayor que su peso (P). El resultado es una fuerza vertical y hacia arriba, y un globo perdido.

Aunque el globbo, ese invento aún imaginario, no funciona del mismo modo. A diferencia del globo, que está lleno de aire a presión, este estaría vacío para aumentar los efectos del empuje. El vacío, la nada, es la mejor opción si queremos maximizarlo. Aunque esto trae algunos problemas de ingeniería.

El problema de ingeniería

globbo esfera

Cuando uno hincha un globo, un balón o un zepelín, este se expande. Su superficie, una suerte de tela dura, trabaja a tracción, estirándose. Pero si extraemos el aire para generar el vacío se desinflan y pierden forma, su volumen interno desaparece y no flotan. No son una buena opción si lo que buscamos es conservar el vacío en su interior.

El metal, por otro lado, hace esto bastante bien cuando es lo suficientemente ancho. Uno podría vaciar parcialmente una esfera metálica de acero y extraer todo el volumen de aire de su interior para crear el vacío (Ø). Ahora el problema que tenemos es que la cubierta de la esfera pesa demasiado como para que el empuje del vacío suponga una novedad.

Arriba podemos ver una esfera de estas características. Cuando mayor sea d1, el diámetro interior, mayor será el empuje; y cuando menor sea d2, menor será el peso. El problema que surge es que al crear el vacío aparece una fuerza distribuida p que tiende a romper la esfera a pandeo. Como cuando una viga muy cargada se astilla por el centro y explota lateralmente.

Localizar un material capaz de aguantar el vacío (Ø) dados los diámetros d1 y d2 de forma que E sea mayor que P no va a ser fácil, al menos no en la Tierra. Para Venus, con mayor presión atmosférica, es posible que diésemos con alguno. Pero, de conseguirlo, y ya hay una empresa (Oboot) que dice haber dado con una solución equivalente (aunque huele a bluf porque solo es un conjunto de rénderes), podríamos cambiar el mundo.

oboot idea solo render

Vehículos más livianos, una ayuda inestimable

Un objeto con dichas características, como decimos probablemente esférico, podría ser instalado en todo tipo de vehículos con objeto de hacerlos más livianos. A pesar de aumentar su masa (a la del vehículo habría que sumar la del globbo), el resultado de sumar peso y empuje sería menor mucho menor.

Imaginemos camiones de 15 toneladas que pesen lo que uno de 10 toneladas. Junto a la velocidad, uno de los factores que más aumenta el consumo y la contaminación es la fuerza de rozamiento con el pavimento. A menor peso, menor rozamiento, y por tanto movilidad a menor coste tanto económico como ambiental.

Aunque podríamos caer en la Paradoja de Jevons y acabar consumiendo más, el globbo parece un buen negocio. De descubrirse una estructura liviana capaz de conservar el vacío en su interior para dar un empuje positivo a toda la flota de vehículos, el mundo recibiría una nueva transformación de calado.

Pero los cambios no se reducirán a la movilidad por carretera. Los ascensores trabajarían menos al suprimir parte del peso de la cabina, las personas mayores podrían desplazar mejor los carros de la compra, los exosistemas músculo-esqueléticos podrían recibir un apoyo extra e incluso podríamos (en teoría) alcanzar el espacio de una forma más sencilla.

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Imágenes | iStock/snake3d, Marcos Martínez, Oboot

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