Una palabra: challenge, sirve para que en muy pocos días la población mundial con acceso a internet se desviva por formar parte de ella. Hasta hace bien poco era el #MannequinChallenge el que había invadido el mundo con famosos y desconocidos haciendo el maniquí, pero ahora el que lo está petando es otro: el #BottleFlipChallenge. El reto consiste en conseguir que una botella de plástico, y sin vaciar por completo, gire sobre sí misma y caiga de pie. No obstante, casi más importante que eso es grabarlo y subirlo a las redes sociales, aunque lo haga tu abuelo (bueno, si lo hace tu abuelo mejor, más likes).

Niños y, como acabáis de ver, no tan niños de medio mundo se pasean por la calle con botellas, intentando dejarlas de pie sobre superficies inverosímiles por lo estrecho, lo inclinado e incluso en movimiento. Detrás de este fenómeno que tanto ha enganchado a los jóvenes, la física clásica intenta asomar la cabeza. Quizá podríamos aprovechar para sacar las fórmulas de la pizarra de clase y trasladarlas a la botella en sí. Yo veo en el #BottleFlipChallenge una oportunidad excelente para que los chavales entiendan el concepto sólido rígido… A lo mejor es cierto lo de que la calle es la universidad de la vida, esa en la que tantos cuñados se han titulado.

Como meros observadores, cuando un chaval lanza una botella tenemos la certeza de que caerá, y da igual que te consideres de ciencias o de letras, como nos encanta repetir desde Principia. Sabes desde muy pequeño lo que es la fuerza de la gravedad, aunque no le llamases así hasta que empezaste a tener un amigo o amiga especial. Ahora bien, ¿qué más cosas intervienen en el proceso completo para que la botella gire sobre sí misma, se traslade a la vez y aterrice de pie? Para encontrar la respuesta a esas preguntas debemos echar mano de varios palabros que también habrás oído alguna vez: centro de masas, sistema de partículas y movimiento parabólico, entre otros.

Todo lo que ves está compuesto por más de una partícula. Esto es fácil de entender ¿sí? Por eso consideramos todas las cosas que nos rodean como sistemas de partículas. Entonces, empezamos por el final preguntándonos ¿por qué el centro de masas es tan importante? Porque de su ubicación depende en gran manera la verticalidad del sistema; esto se entiende mejor sin fórmulas. Para tratar de explicar lo que es el centro de masas de un sistema de partículas solo hay que comparar a un árbol con Leo Messi. Sabemos que ambos son conjuntos de partículas, y sabemos que ambos se mantienen erguidos. Cuando un par de individuos talan un sistema de partículas árbol, les basta con serrar por la base y atar una cuerda en lo alto. Tirando de ella la gravedad lo hace caer.

Sin embargo, el sistema de partículas Leo Messi es mucho más complicado de hacer caer. Lo primero porque las motosierras y las cuerdas están prohibidas en el fútbol, y lo segundo pero no menos importante: su centro de masas está tan abajo que es dificilísimo sacarlo del diámetro de su tronco. Por eso mantiene la verticalidad.

Ya sabemos lo que es un sistema de partículas y por qué el centro de masas es importante. Ahora bien, ¿qué es un movimiento parabólico? Es el tipo de traslación que describe un objeto lanzado desde un punto a otro —salvo que la velocidad sea tan grande respecto de la gravedad que describa una línea recta—. Por ejemplo, los tiros libres de baloncesto. El balón describe una parábola desde que sale de la mano del jugador hasta el aro, salvo si el lanzador era Shaquille O´Neal. Su porcentaje de aciertos era malísimo precisamente por eso, sus tiros eran más una línea recta desde su mano al aro que una parábola y no metía casi ninguna. Con esos tres conceptos comprendidos, podemos abordar el tema del sólido rígido con más confianza. Añadiremos alguno más que es imprescindible para el caso que nos ocupa, pero un poco más adelante.

Simplificando en diferentes partes el movimiento flip (en inglés, dar la vuelta), diremos que la botella realiza un movimiento combinado de rotación y traslación, al igual que la Tierra sobre sí misma y alrededor del Sol.

En el movimiento de traslación, la atracción gravitatoria del Sol sobre la Tierra hace que la trayectoria de esta sea la que es. De la misma manera, la atracción gravitatoria de la Tierra sobre la botella determina su movimiento y hay que tenerlo en cuenta a la hora de lanzarla. Por otro lado, en la rotación de la Tierra el eje pasa por el polo norte y el polo sur. En la botella, imagina que estás viendo desde un lateral la trayectoria parabólica y que desde ahí disparas una flecha que la ensarta, pasando por su centro de masas. La flecha representaría el eje de rotación.

Con esto ya explicado, entremos un poco más en materia. ¿Qué es lo que hace girar la botella más de la cuenta o quedarse corta? Uno de los movimientos de rotación y traslación combinado que podemos usar para explicar el fenómeno del #BottleFlipChallenge son los saltos de trampolín. Se trata del momento angular, que es la magnitud física que depende de la velocidad de giro de cada partícula del cuerpo. ¿Por qué es importante el momento angular en un movimiento combinado de rotación y traslación? Estos vídeos resumen de manera grosera el porqué. Veamos: 

En un salto sin apenas velocidad angular, y por lo tanto, casi sin momento angular, la panzada puede ser espantosa… pero solo actúa el principio de conservación de la energía (cuanto más alto estés, más dura será la caída).

Ahora bien, si lo intentas queriendo hacer un backflip (en inglés, mortal hacia atrás), como las botellas del reto, pero al impulsarte te pasas de momento angular… la panzada o el espaldarazo serán también tremendos.

Lo ideal es conseguir el punto que encuentran las jirafas del video, calculado de tal manera que clavan la caída.

Como nota importante, no está de más recordar que hablamos de un movimiento combinado y que de nada sirve la rotación adecuada para caer bien si no hay traslación. Algo que este chaval no había acabado de comprender. Tomad nota de esto si no queréis tener algún que otro quebradero de cabeza.

También hay que tener en cuenta que el truco no está en quedarse mirando la botella, no girará por sí sola a menos que seas un Jedi. El truco está en tu muñeca, que es la que imprime el momento angular. Aquí os dejo unos cuantos ejemplos de gente que ha encontrado el punto, aunque no sé si por azar o por repetición.

Y para terminar os dejo que disfrutéis de este, que es mi favorito por ser a cámara lenta y con mercurio.

Como habéis visto, la ciencia es algo más que pizarras llenas de letras y números. Está presente en todas partes, queramos o no. Espero que al menos una persona de las que habéis leído esta entrada se interese por lo apasionante que tiene de fondo algo tan divertido como el #BottleFlipChallenge y busque información más detallada sobre la física y lo que son el centro de masas, los momentos o los sistemas de partículas. Ojalá así consigamos entre todos un Worldflip Challenge que dé la vuelta al pensamiento de las instituciones y se den cuenta de que sin ciencia no hay futuro.

Fuentes

—Curso de física básica - Forestales UPM