ESTUDIO
La explicación científica de por qué las piedras rebotan en el agua
Todos lo hemos hecho alguna vez. Pero hasta ahora nadie había realizado un experimento que desvelara el secreto de por qué cuando lanzamos una piedra ésta salta sobre la superficie del agua una, dos, tres... veces hasta hundirse. Varios físicos franceses y cinco estudiantes han descubierto parte del enigma: la existencia de un ángulo “mágico”.
JOEL DONNET FOTOGRAFÍAS DE FRANCIS DEMANGE
¿Quién no ha caído en esa infantil tentación? Para desahogarse, descargar la tensión o como divertimento. Un simple juego que parece tan viejo como el hombre. Los griegos ya lo practicaban en la Antigüedad y hasta tenían un tratado –oral– sobre cómo tirar las piedras al agua y que éstas botaran una y otra vez. Así, transmitían, de generación en generación, la clave para lograr buenos rebotes. Primero, recomendaban utilizar piedras planas y redondeadas. Segundo, debían lanzarlas muy lejos raseándolas y haciéndolas girar sobre sí mismas. Siglo tras siglo, el ser humano ha seguido haciendo la ranita, patitos o tirando piedras al lecho de un río, de un lago, del mar... sin pensar que este entretenimiento es pura física.
Quienes sí lo han hecho han sido un grupo de alumnos de la Escuela Politécnica de Aix-Marsella y su profesor, Christophe Clanet, de 35 años, físico especializado en la mecánica de los fluidos. El juego ha alcanzado honores al ser publicado en el número del ? de enero de la prestigiosa revista Nature. El estudio concluye que la piedra y la superficie del agua deben formar un ángulo mágico de unos 20 grados y que éste nunca puede superar los 45 grados, porque, de lo contrario, la piedra no rebotaría.
Rebotes. “El experimento confirmó también que, cuanto más gira la piedra, más estable es, más rápida va y más posibilidades tiene de conseguir un mayor número de rebotes”, explica el profesor Clanet en su laboratorio del Instituto de Investigación sobre Fenómenos Fuera del Equilibrio (IRPHE), que depende del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) y de la Universidad de Aix-Marsella. “Esta velocidad no debe situarse por debajo de un determinado umbral, que es de aproximadamente un metro por segundo para una piedra de cinco centímetros de diámetro. El objeto también debe ser de un tamaño mínimo (hasta 20 centímetros de diámetro); ya que, aunque sus dimensiones no influyen en la física del rebote, sí lo hacen en la velocidad”, dice Clanet.
Todo comenzó durante el curso 2002-2003. El profesor propuso a cinco alumnos que investigaran, dentro de un proyecto científico colectivo, los rebotes de las piedras en el agua. La documentación bibliográfica les condujo a un reciente trabajo de Lyderic Bocquet, profesor de la Universidad de Lyon y autor de una teoría sobre la física de este fenómeno. Bocquet aceptó entusiasmado que su hipótesis fuese sometida a un experimento.
Así que el grupo de estudiantes empezó a trabajar. Para reducir las dificultades y el campo de acción del estudio, optaron por tener en cuenta seis parámetros: el diámetro, la anchura del disco de aluminio (que actuaba como piedra) lanzado al agua, la velocidad del lanzamiento, su ángulo de ataque en relación con la superficie del agua, su ángulo de lanzamiento y su velocidad de rotación.
Lo primero que hicieron fue construir Ricoche, una rampa con una especie de catapulta que lanzaba el disco al agua, ideada por Franck Dutrertre, técnico en construcción y fabricación mecánica en la IRPHE. Con ella pretendían estudiar el tiempo de contacto del objeto con el agua, presuponiendo que, cuanto más corto fuese, menos resistencia ejercería y, por lo tanto, más rebotes lograría. Pero hasta ahora, sólo han podido estudiar el primer contacto. Un toque fugaz (tres centésimas de segundo para un disco de cinco centímetros de diámetro que golpee el agua a una velocidad de unos 3,5 metros por segundo) que fue diseccionado con una cámara digital ultrarrápida.
Sorpresa. Después, el análisis cuantitativo fue realizado por el alumno Fabien Hersen (cofirmante del artículo, junto a Christophe Clanet y Lyderic Bocquet). Su estudio confirmó determinados elementos de la teoría, pero también reveló sorpresas, especialmente sobre la fuerza de reacción del agua. “Bocquet pensaba que a mayor ángulo de ataque, más largo sería el tiempo de contacto. Pero, de hecho, constató que dicho tiempo tenía un valor mínimo para un ángulo de ataque próximo a los 20 grados”, cuenta Clanet.
Respecto a las posibles aplicaciones del experimento, Clanet insiste en que el objetivo era pedagógico. “Una forma de motivar a los estudiantes para que se interesen por la investigación y mostrarles el poder de este instrumento”. El físico se muestra crítico con la poca importancia que se concede a los experimentos en la formación de los futuros científicos, mientras que se fomentan los modelos informáticos. Por eso, desde hace años, sus alumnos experimentan con fenómenos tan cotidianos como el glu-glu de una botella, el paso del gota a gota a chorro de agua en un grifo o el impacto de una gota de lluvia.
Pero más allá del valor educativo, el ensayo podría utilizarse en la ingeniería aeroespacial, sobre todo aplicarse a las naves que entran en una atmósfera más densa que el aire (igual que las piedras planas en el agua) y que, por tanto, corren el riesgo de rebotar si el ángulo de ataque es demasiado pequeño. Asimismo, Clanet recuerda un experimento realizado en la Segunda Guerra Mundial, en el que los ingleses testaron una bomba destinada a ser lanzada sobre un embalse. El arma debía rebotar sobre el agua y llegar al dique de contención. Luego tenía que sumergirse hasta la base de la presa y explotar bajo los efectos de la presión.
En cualquier caso, la investigación no está terminada. “Por ahora, sólo hemos analizado el primer rebote, con la esperanza de que cuanto más corto fuese el contacto de la piedra con el agua más rebotes conseguiría. Pero quizá no sea tan sencillo”, explica Clanet. El ensayo se retomará en los próximos meses. Lionel Rosellini, uno de los cinco alumnos del estudio, intentará descubrir qué esconden las piedras saltarinas. Porque, como reconoce Clanet, lo que a la gente le interesa es conseguir el máximo de rebotes. Aunque el estadounidense Jerdone Coleman-McGhee ya sabe cómo hacerlo. Este tejano, fundador en 1989 de la Asociación Americana de Lanzamiento de Piedras (Nassa), ostenta el récord del mundo. En 1994 batió su propia marca, que era de 29 saltos, con una piedra que recorrió casi 100 metros del Río Blanco (Texas) y realizó 38 rebotes sobre el agua.
Jerdone parece conocerlo todo sobre las piedras saltarinas, tanto que es el autor del libro Los secretos del lanzamiento de piedra. Quizá pueda echarles una mano a los científicos; práctica no le falta.
Sobre el estudio, en www.irphe.univ-mrs.fr/~clanet. Sobre Lyderic Bocquet, en dpm.univ-lyon1.fr/~lbocquet
La Asociación Americana de Lanzamiento de Piedras, en wwwyeeha.net/nassa/a1.html
Los consejos del campeón
Jerdone Coleman-McGhee, poseedor del récord mundial de rebotes (¡38!), explica en su libro “Los secretos del lanzamiento de piedra” cómo conseguir muchos “saltos”.
1. Selección. La piedra debe ser casi plana, del tamaño de la palma de la mano y con un peso parecido al de una pelota de tenis. Las triangulares suelen rebotar mejor. Evite las redondas, son menos estables.
2. Cómo cogerla. Sujétela con los dedos corazón y pulgar, después coloque el índice a lo lago del borde de la piedra.
3. Posición. El tirador debe estar de pie y recto, en ligero ángulo con el agua. Intente mantener esta postura durante todo el tiro y láncela. Cuanto más baja coloque la mano al tirar, mejor. Lance la piedra a lo lejos y hacia abajo. Intente lanzar rápido en vez de fuerte: la clave no está en la fuerza, sino en la rapidez.
4. Lanzamiento. Cuanto más rápido gire el objeto, mejor rebotará. Haga que gire tan fuerte como pueda, con un movimiento rápido de muñeca. Así, la piedra golpeará el agua paralelamente a la superficie.
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