Felix Baumgartner y la velocidad del sonido

by · October 14, 2015

Por Carles Paul

Con motivo de la efeméride, vamos a aplicar un poco la física al salto paracaidista más famoso del mundo.

Es indiscutible que el salto de Felix Baumgartner el pasado14 de octubre de 2012 desde una altura de 39.045 metros es toda una proeza. Se habló en todos los medios de comunicación de la importancia de superar la velocidad del sonido en su caída libre. Pero hay algún detalle que se les escapa: la densidad del aire no es constante a lo largo de la atmósfera.

En una caída libre desde una altura de 39.045 metros si no existiese la fuerza de resistencia del aire de la atmósfera el impacto contra el suelo seria de 3151 km/h.

La velocidad del sonido a nivel del mar es de 340 m/s (1224 km/s) y en la estratosfera es de 300 m/s (1080 km/h). Esta diferencia se debe a la variación de la densidad del aire a medida que subimos en la atmósfera. La mayoría del aire de la atmósfera está concentrado por debajo de los 10.000 metros, es lo que denominamos la troposfera. Por encima se encuentra la estratosfera donde la densidad del aire es muy baja, la presión es menor del 2% que a nivel del mar.

Para conseguir superar la velocidad del sonido en la estratosfera en caída libre Felix tiene que recorrer una distancia de 4587 metros en 30,6 segundos. Donde no he considerado la resistencia del aire a esta altitud, que será casi despreciable.

Felix Baumgartner en pleno salto.

Es debido a la poca cantidad de aire de la estratosfera que Felix pudo superar la velocidad del sonido sin destrozarse. Un avión de pasajeros no puede superar la velocidad del sonido en la troposfera, sus alas se romperían debido al choque con la cantidad de moléculas de aire. Vean el artículo sobre el Coffin Corner.

Este es el esquema de la atmósfera que coloca redbull en su página web

Esquema del salto de Baumgarnter.

Precisamente esta ausencia de aire en la estratosfera provocó que Felix empezara a girar descontroladamente sobre si mismo sin poder frenarse, no hay rozamiento que evite el giro.

Felix rotando sobre si mismo.

Podemos considerar que la fuerza de la gravedad actúa sobre el centro de masas de Felix atrayéndolo hacia la superficie de la Tierra, pero el resto del cuerpo no está equilibrado por la asimetría de la distribución de masa y empieza a girar sobre su centro de masas. Es una situación muy peligrosa para Felix, la fuerza centrífuga de la rotación impulsa la sangre hacia las extremidades y el cerebro, pudiendo provocar pérdida de visión y hemorragias cerebrales. A medida que va descendiendo la densidad atmosférica aumenta y puede controlar la rotación mediante el frenado con el aire, al mismo tiempo que este rozamiento provoca una disminución de la velocidad hasta llegar a la velocidad terminal de unos 200 km/h. Y casi al final puede desplegar el paracaídas.

Como pueden adivinar no es tan sencillo como les he expuesto en este post, pero es una primera aproximación sencilla de entender.

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