Mi blog personal sobre investigación y divulgación
Tag Archives: velocidad
No puedes conducir y usar Whatsapp a la vez. La física lo demuestra.



Seguro que a ti también te ha pasado. Vas conduciendo tan tranquilamente y te encuentras con otro conductor que no está mirando a la carretera, porque está usando el móvil. Ni siquiera está hablando, sino que está leyendo o tecleando. Probablemente esté usando una aplicación de mensajería instantánea como Whatsapp. Hace alrededor de dos semanas yo misma pude comprobar cómo un conductor invadía de vez en cuando el arcén de la autopista porque llevaba la cabeza baja, sin mirar al frente, leyendo o escribiendo. Es obvio que estas conductas al volante pueden terminar en desgracias.

Aunque todos sabemos que no se debe hacer, y hay multas por hacerlo, siempre hay gente que cree que no pasa nada. Ellos piensan que son infalibles y nunca les va a pasar nada malo. Dedicado a ellos, aquí va una explicación, desde el punto de vista de la física, de por qué es peligroso hacerlo. La explicación está en este artículo publicado en Wired. Se usan conceptos de cinemática muy elementales. Por si no sabes inglés, te comentaré las conclusiones a las que llega.

móvil en el coche

Velocidad = espacio / tiempo. Esta es la clásica fórmula que todos recordamos desde el colegio. La distancia recorrida por un objeto en movimiento va a depender de la velocidad a la que se mueva y del tiempo transcurrido. Entonces, si nos movemos a 1 m/s, entonces en un segundo solo vamos a recorrer un metro. Pero si nos movemos a una velocidad típica en coche, digamos a 90 km/h, en 1 segundo vamos a recorrer 25 m. Esto es aproximadamente la cuarta parte de la longitud de un campo de fútbol. Esto solo en un segundo.

Para leer un mensaje de texto en el móvil (un mensaje de Whastapp, un mensaje en Twitter, un estado en Facebook…) normalmente empleamos más de un segundo. Cada segundo extra que tardes en leer ese mensaje, conduciendo a esos 90 km/s, supondrán 25 metros más.

Piensa en lo que son solo 4 segundos. Es muy poco tiempo para hacer algunas cosas, incluso leer un pequeño texto o mirar una fotografía. Solo 4 segundos. Pues en esos solo 4 segundo sin mirar la carretera, a 90 km/h, has recorrido todo el largo del campo de fútbol. Además, cuando levantes la vista, vas a necesitar cierto tiempo de reacción si te encuentras con algún imprevisto (te has desviado de tu trayectoria, estás demasiado cerca del coche que va delante, los coches de delante están frenando, o cualquier otra situación en la que tengas que tomar una decisión rápida). En ese tiempo de reacción también vas a recorrer bastantes metros. Mucho ojo entonces, porque a lo largo de tanta distancia recorrida «a ciegas» pueden ocurrir muchas cosas, y todo en pocos segundos.

Tal y como comentan en el artículo de Wired, siempre podemos decir «yo solo miro el móvil cuando estoy esperando en un semáforo en rojo». Pues eso también supone un problema, porque si muchos estamos mirando el teléfono, teniendo en cuenta que el tiempo de reacción cuando se pone el semáforo en verde es aproximadamente de un segundo, y necesitamos aproximadamente otro segundo para poner en marcha el coche, todo el tiempo que necesitamos para ponernos en marcha se incrementa. Supongamos que el semáforo permanece en verde 60 segundos, y luego vuelve a rojo. Si algunos estaban mirando el móvil, ya no consiguen pasar el semáforo tantos como si todos estuvieran bien atentos al semáforo. 20 coches se pondrían en movimiento, unos 15 conseguirían pasar el semáforo en verde, y el resto se quedarían atrás otra vez con el semáforo en rojo. Esas personas tiene que esperar otra vez al semáforo porque otros conductores decidieron que tenían la necesidad de mirar el móvil.

Comentan también en el artículo de Wired que Apple va a implementar en iOS 11 un modo «no molestar mientras conduces». Se desactivarán todas las notificaciones del móvil cuando éste detecte que estás conduciendo. Me parece una buena idea. En E.E.U.U. las estadísticas dicen que 391000 personas resultaron heridas y 3477 fallecidas, por distracciones al volante durante el años 2015. Por supuesto hay muchas otras fuentes de distracción en un coche, pero parece claro que alejar la vista de la carretera durante mucho tiempo por estar leyendo o escribiendo en el móvil es claramente una de las que con más probabilidad puede llevarnos a tener problemas.

 

 


Dirección y velocidad del viento con componentes meridional y zonal

En este post voy a resumir brevemente qué son las componentes meridional y zonal del viento, y cómo podemos calcular la dirección del viento a partir del valor de estas componentes. Hay muchos textos que explican esto perfectamente, tanto en libros como en la red, pero encuentro que hay un poco de lío en cuanto al convenio según el cual las componentes tienen signo positivo o negativo, y sobre cómo realizar cálculos simplemente con una calculadora fijada en modo «degree», sobre todo en textos en español. Por lo tanto, trataré de poner mi granito de arena por si alguien busca esta información. Allá vamos!

El movimiento del aire puede producirse, tal y como sabemos por simple observación, tanto en sentido vertical (de arriba a bajo o de abajo a arriba) como en sentido horizontal. En general el módulo de la velocidad horizontal del aire suele ser bastante más pequeño que el de la velocidad horizontal, así que normalmente la velocidad del viento se expresa solo en sus componentes horizontales.

Recordemos que la velocidad es una magnitud vectorial, es decir, que tiene módulo (su valor expresado por ejemplo en m/s, o en km/h), dirección y sentido. El vector velocidad horizontal del viento podemos dividirlo en dos componentes, denominadas componente zonal y componente meridional del viento.

La componente zonal, a la que se denomina u, es la componente de la velocidad horizontal a lo largo de un círculo de latitud, en dirección Oeste a Este. Es decir, u es positiva cuando apunta hacia el Este, que sería el sentido positivo de nuestro eje x si dibujamos en un sistema de coordenadas cartesianas.

La componente meridional, a la que se denomina v, es la componente de la velocidad horizontal a lo largo de un meridiano, de Sur a Norte. Es decir, que en nuestro sistema de coordenadas cartesianas sería la proyección en el eje y, positivo hacia arriba.

A continuación muestro un dibujo que hice con Adobe Illustrator (perdón por las curvas que ilustran los ángulos, que nunca me salen bien con Illustrator!). Como ves dibujé un eje cartesiano donde arriba está el Norte, abajo el Sur, el Este a la derecha y el Oeste a la izquierda. El vector velocidad horizontal es Vh, que como verás lo he descompuesto en sus componentes meridional y zonal v y u. Este es solo un ejemplo eligiendo un módulo, dirección y sentido cualquiera para el vector Vh.

Componentes meridional y zonal del viento

 

Muy bien, pues supongamos que tenemos los datos de una estación meteorológica que nos da valores, en grados, de las componentes zonal y meridional del viento, y lo que queremos es:

1) Calcular la dirección del viento horizontal (lo que comunmente llamamos simplemente velocidad del viento)

2) Calcular el módulo de la velocidad del viento, es decir, su valor en m/s, km/h o nudos….Aquí lo vamos a hacer en m/s que son las unidades del Sistema Internacional.

En nuestro sistema de referencia el Norte corresponde a 0º, el Este a 90º, el Sur a 180º y el Oeste a 270º. Lo primero que tienes que tener claro es que la dirección del viento se mide en grados desde el Norte (0º), en sentido de las agujas del reloj. Esto podría hacerte pensar que entonces la dirección del viento la marca el ángulo que he marcado en amarillo, pero no…..ojo, que hay algo más en la definición: la dirección del viento es aquella desde la que viene el aire, no hacia donde va. Recuerda que cuando decimos que hay viento de componente, por ejemplo, Este, no estamos diciendo que esté soplando hacia el Este, sino que sopla desde el Este. Por lo tanto, el ángulo que estamos buscando es el que dibujé en verde. Es así como se define la dirección del viento en meteorología (por eso le puse el «met» como subíndice al ángulo).

Una vez vistas las definiciones, vamos a hacer números. El ejemplo que voy a poner no tienen nada que ver con el vector velocidad horizontal que está dibujado en la gráfica de arriba. Así nos obligamos todos a pensar un poquito más. 🙂 Supongamos que tenemos v = -16.75 m/s y u = -1.11 m/s ¿Cuál sería la velocidad del viento? Esta operación es bien sencilla si recuerdas algo de trigonometría. No hay más que calcular la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de u y v para tener la solución. En este caso sería V = sqrt(u^2+v^2) = sqrt(-1.11^2+-16.75^2) = 16.79 m/s

Ahora queremos calcular la dirección del viento en base a sus componentes zonal y meridional. Este cálculo es un poquito más complicado, pero solo un poco. El truco está, por un lado, en acordarte de que la dirección indica desde dónde viene el aire y, por otro lado, en aplicar otro poquito de trigonometría. Además como último paso hay que tener en cuenta el hecho de que las calculadoras no distinguen en qué cuadrante del círculo de 360º que definen los puntos cardinales está la solución. Vamos a ello!

Para calcular la dirección del viento en grados tenemos primero que calcular una arcotangente, que sería esta: arctg(u/v). Eso nos va a dar un número, que en el caso de nuestro ejemplo es arctg(-16.75/-1.11)=3.79

Ahora nos fijamos en qué signo tienen las componentes:  si v >0 entonces sumamos al resultado anterior 180. Si u<0 y v<0 entonces no sumamos nada. Si u > 0 y v<0 entonces sumamos 360. En nuestro caso tenemos que tanto u como v son negativos, así que no tendríamos que sumar nada y el resultado final es dirección=3.79º (viento prácticamente de componente totalmente Norte).

Por lo tanto, para calcular la dirección del viento conociendo u y v puedes hacerlo así:

Dirección = arct(u/v) + alfa ; donde alfa = 180 si v>0, alfa = 0 si u<0 y v<0, y alfa=360 si u>0 y v<0.

Ojo con los casos en los que u = 0 o v = 0, en los que puedes sacar la dirección por simple lógica. Por ejemplo v=10 y u=0 da lugar a una dirección del viento de 180º, ¿verdad?

Espero que estos apuntes, que a mí misma me servirán para recordar todo esto, te sirvan a ti también de ayuda. Si encuentras algún error, quieres puntualizar o preguntar algo, puedes usar los comentarios de esta entrada.