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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Anécdotas y falsedades

Nos encontramos iniciando un nuevo curso académico y en la Universidad está instaurada la gran discusión de lo que significa la concordancia europea y los cambios docentes que han de realizarse al respecto. Y, como suele suceder frecuentemente falta el sentido común.

Como muestras evidentes de sentido común hoy dedicaremos esta sección a comentar alguna anécdota relacionada con la docencia científica o con algún malentendido científico. 

ANÉCDOTA

A inicios del siglo XX los estudios de Física en la Universidad de Copenhague eran de muy alta calidad.  En uno de los exámenes un profesor quedó extrañado ante una insólita respuesta de uno de sus estudiantes.

La cuestión del examen consistía en exponer cómo calcular la altura de un edificio con la ayuda de un barómetro, instrumento que, como es bien sabido para lo que sirve es para la determinación de la presión atmosférica. La respuesta que dio el estudiante había sido: subamos a la azotea del edificio, atemos una cuerda muy larga al barómetro, dejemos descolgarlo hasta la calle, marquemos el punto superior de la cuerda y, finalmente, midamos la distancia entre ese punto y el del anudamiento con el barómetro.

Las dudas del profesor era que aunque la respuesta era correcta no demostraba que tuviese unos adecuados conocimientos de física. Por ello, cualquier calificación podría ser inadecuada. Aunque se disponía a suspenderlo, ante la petición de algunos estudiantes y profesores decidió consultar el caso con un gran científico,  Sir Ernest Rutherford, padre de la física nuclear y Premio Nobel de Química en 1908, cuya investigación se realizaba en esa época en la Universidad de Manchester.

Lord Rutherford sugirió al profesor que le diese otra oportunidad al alumno y en ella, en presencia del propio Rutherford, le dieron al alumno 6 minutos para que respondiese a la misma pregunta, pero con la condición de demostrar sus conocimientos físicos. Durante los primeros 5 minutos permaneció totalmente inactivo. Al preguntarle si deseaba marcharse contestó que su dificultad era la de encontrar la mejor respuesta entre las muchas existentes y al pedirle que lo explicase respondió: desde la azotea del edificio se deja caer el barómetro y se mide el tiempo de caída y, a continuación el cuadrado de ese valor multiplíquese por el valor de la gravedad y divídase por dos. El valor resultante será la altura.

Ante esta insólita pero acertada y física respuesta Rutherford sugirió que le diesen la nota más alta pero, intrigado, le preguntó al estudiante por las otras posibles respuestas. Y el estudiante fue explicándolas: 1) Se coge el barómetro verticalmente y se mide su altura y la longitud de su sombra. Después se mide la longitud de la sombra del edificio y con una simple regla de tres simple se calcula la altura del edificio; 2) Se mide la longitud del barómetro y se suben todas las escaleras del edificio, marcando con el barómetro y contando el número total de veces precisas; 3) Desde la azotea se ata el barómetro con una cuerda y se mueve pendularmente en un movimiento semicircular vertical. Se mide el tiempo entre la posición superior y a la que se llega más inferior por un movimiento circular acelerado (aceleración de la gravedad) y con una sencilla fórmula trigonométrica se calcula la altura. 4) Otra variante es usar el sistema como un péndulo y medir su periodo de oscilación. 5) Existen otras posibilidades y la más directa posiblemente sería la de coger el barómetro, golpear la puerta de la casa del conserje, y decirle: Señor conserje, aquí tengo un bonito barómetro. Si usted me dice la altura de este edificio, se lo regalo.

Lord Rutherford, verdaderamente sorprendido le preguntó al estudiante si conocía la respuesta convencional al problema, es decir, que la diferencia de presión marcada por un barómetro en dos puntos diferentes nos proporciona la diferencia de altura entre estos puntos. La respuesta fue: Sí, la conocía, pero durante mis estudios los profesores lo que han intentado es enseñarme a pensar.

El estudiante se llamaba Niels Bohr, quien posteriormente trabajaría con Rutherford, publicaría su célebre modelo atómico en 1913, introdujo la teoría de las órbitas cuantizadas, y obtuvo el premio Nobel de Física en 1922.

¡Qué gran lección para profesores y alumnos!
       
EFECTO INVERNADERO
Es un fenómeno que todo el mundo conoce y lo ha sufrido, por ejemplo en el interior de un automóvil parado y cerrado. A él se le achaca el calentamiento actual de la Tierra. Explicaciones usuales que intentan explicarlo suelen ser de esta índole: “Un invernadero está cubierto con materiales como vidrio o plásticos transparentes a la radiación visible, pero opacos a la radiación infrarroja. Por ello la radiación solar calienta el interior, pero la radiación infrarroja emitida por el interior caliente no puede escapar por el vidrio, de modo que la temperatura se elevada”.

Evidentemente sucede el calentamiento, pero ¿son esas las causas?. No exactamente. El calor se puede transmitir por tres mecanismos: conducción, convección y radiación.  La convección suele ser el más rápido y eficaz en la vida cotidiana. Cuando calientas algo en el interior de un fluido, prácticamente toda la pérdida térmica que se produce es debida a la convección: el objeto calienta el fluido a su alrededor, de modo que éste se vuelve menos denso y asciende, llevándose consigo el calor desprendido por el objeto siendo sustituido por otro fluido cercano que está más frío y que el objeto calienta, repitiéndose el ciclo una y otra vez.

Un jersey, una manta o un invernadero, lo que impiden es el fenómeno de convección, evitando que el aire caliente sea sustituido por otro más frío. En el caso del invernadero las paredes del recipiente pueden transmitir radiación infrarroja y se calientan y emiten radiación, pero todo ello de un modo escaso, es decir que lo que mantiene el calor dentro del invernadero es la “opacidad” de sus paredes al aire, impidiendo la convección al exterior.

Por ello si, por ejemplo, hay un agujero cerca del suelo del invernadero éste sigue funcionando bastante bien y de hecho, algunos invernaderos ni siquiera están cerrados por debajo. Si el agujero está en el techo, la temperatura desciende muy bruscamente y el invernadero deja de ser útil, pues se pierde calor muy rápidamente, no por radiación, sino porque todo el aire caliente está escapándose por convección.

El experimento  clave fue realizado por R. W. Wood y publicado nada menos que en el año 1909. Construyó dos pequeños invernaderos, uno cubierto por una ventana de vidrio (opaco a la radiación infrarroja de onda larga), y otro por una ventana de sal de roca (transparente a la radiación infrarroja de onda larga). De este modo, su invernadero de sal de roca no presentaba en absoluto opacidad a la radiación infrarroja procedente del interior. Los dos invernaderos se comportaron de modo muy parecido.