Misión Imposible 2: Física de una patada

El lunes pasado, aprovechando el tirón producido por el estreno de MisiónImposible 3, pusieron en la tele la segunda parte. Ya hablé hace un tiempo del minitransmisor que lleva la chica protagonista en esta película. Hoy le toca el turno a las peleas. Y es que en ellas se violan constantemente las leyes más elementales de la física, como son las Leyes de Newton. Esta moda de piruetas imposibles se impuso tras Matrix, pero mientras que en ésta estas violaciones son justificables (y necesarias) por el hecho de transcurrir la acción en un mundo virtual, en MI2 no tienen excusa.

Me centraré en una patada que da Tom Cruise a uno de los sicarios del villano. Sucede en esa especia de bunker situado en una pequeña isla o península. Cruise corre hacia el enemigo y salta hacia él, pero dando simultáneamente una voltereta hacia detrás. En el transcurso de la misma, le propina una patada en la barbilla, tras la cual el prota continua su voltereta, aterrizando sin problemas, y el malo es proyectado hacia detrás.

Empecemos recordando (una vez más) las Leyes de Newton. Concretamente la segunda, que nos dice básicamente que la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del mismo, por la aceleración a la que se ve sometido (F=m·a). Fuerza y aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, no están definidas únicamente por un valor numérico, sino por su dirección y sentido. La masa, por el contrario, es una magnitud escalar, es decir, no tiene ningún tipo de orientación. Por tanto, la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo y la aceleración producida por esa fuerza, tienen la misma dirección y sentido.

Esto es bastante intuitivo. Si empujamos un objeto, vemos que se desplaza en la misma dirección y sentido en la que lo empujamos. Si queremos frenar un cuerpo en movimiento, ejercemos una fuerza en la misma dirección, pero sentido opuesto al mismo.

Recordemos también que la fuerza no sólo produce aceleraciones lineales, sino aceleraciones angulares. Es decir, aplicando una fuerza sobre un objeto, también puede rotar. Para ello se emplea el concepto de par de fuerzas y momento de inercia, resultando una formula muy parecida a la de la fuerza, masa y aceleración: τ = I·α, donde τ es el par, I el momento de inercia, y α la aceleración angular. Ya expliqué estos conceptos en un envío anterior, pero resumámoslo diciendo que el momento de inercia es una especie de masa angular, y que depende de cómo se distribuye la masa en el objeto, con relación al eje de giro, de forma que un patinador que gire sobre sí mismo, tendrá más momento de inercia si extiende los brazos que si los repliega. De forma análoga, el par depende de la fuerza aplicada y su punto de aplicación, siendo mayor cuanto más alejado del eje de rotación esté este punto (y de ahí la famosa Ley de la Palanca).

Bueno, volvamos entonces a la patada. Cruise se lanza hacia el sicario, y al saltar, no sólo se mueve en dirección a él, sino que gira dando una voltereta hacia detrás, con las piernas extendidas. Bien, es fácil saltar hacia delante. Todos podemos ejercer con las piernas fuerza suficiente para producir una aceleración sobre nuestro cuerpo, hacia delante y hacia arriba (no olvidemos que hay que contrarrestar la gravedad). Si cojemos carrerilla, mucho mejor, ya que contaremos con una velocidad inicial distinta de cero, y nuestra velocidad final será mayor.

Pero ¿y la voltereta? Necesitamos un par que nos haga rotar. Con las piernas extendidas, nuestro momento de inercia será mayor, por lo que necesitamos un par grande. Y nuestro único punto de aplicación posible es más o menos en los pies (debemos ejercer fuerza sobre el suelo, que es nuestro único punto de apoyo). Todos habremos visto alguna vez a un gimnasta o a un trapecista dar volteretas y saltos mortales hacia atrás. Sin ningún tipo de carrerilla, uno sólo puede dar una voltereta hacia atrás, desplazándose precisamente hacia atrás. Eso es porque no podemos ejercer con nuestros pies y piernas la fuerza necesaria, para que desde el punto de aplicación situado en el contacto entre nuestros pies y el suelo, obtengamos un par suficiente para proporcionar la aceleración angular necesaria, para dar una vuelta completa en el breve tiempo que estamos en el aire, debido a una limitación en nuestra fuerza muscular y nuestras articulaciones. Así que un acróbata, normalmente impulsa su cuerpo algo hacia atrás.

Con una carrera inicial, podremos dar una voltereta hacia atrás mientras nuestro cuerpo se desplaza hacia delante, pero si os fijás en trapecistas, saltadores (de piscina) o gimnastas, al hacerlo doblan las piernas y brazos en el aire. Esto es para disminuir el momento de inercia, y conseguir una mayor aceleración angular.

Y sin embargo, el prota tiene fuerza suficiente en las piernas para dar una voltereta hacia detrás con las piernas extendidas, golpear al malo (con la consiguiente transferencia de energía cinética, y pérdida de velocidad angular), y aterrizar de pie.

Bueno, supongamos que el personaje es un superdotado, que a base de mucho entrenar ha conseguido una gran fuerza muscular, y es capaz de hacer piruetas imposibles para un gimnasta olímpico. Sin datos exactos (fuerza, velocidad, masa, etc), no se puede decir que es completamente imposible. Tenemos un problema aún mayor. Cruise le da una patada en la barbilla al sicario, mientras gira. Es decir, la fuerza ejercida por el pie de Cruise sobre la barbilla del sicario, está dirigida de abajo a arriba. La aceleración producida en el villano, debe tener la misma dirección y sentido, y sin embargo, vemos cómo es empujado voilentamente de forma horizontal, recorriendo unos metros. Es decir, la aceleración producida sobre el cuerpo del malo, tiene una dirección casi perpendicular a la dirección de la fuerza ejercida.

Esto, con la mecánica clásica en la mano, sí que es totalmente imposible.