CPI (Curioso pero inútil)

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Consultorio CPI: Ondas expansivas

Jorge nos pregunta:

Hola CPIeros!

Os mando este vídeo curioso:

A raíz del mismo se nos ha planteado una duda sobre un comentario de un compañero del trabajo; él afirma que la onda de choque es lo primero que te mata, yo quería saber si esto es cierto y cómo y por qué se produce. Gracias.

Ante todo, el vídeo me ha encantado (desde el punto de vista físico, por supuesto). Fíjense en cómo es posible “ver” la onda expansiva. Esto es posible porque el índice de refracción del aire depende de su presión. Cuando comprimimos el aire cambia su presión y desvía la luz más que cuando está a presión atmosférica. Así, la luz que viene de detrás del coche se encuentra con la onda expansiva y se desvía (refracta), permitiéndonos “ver” los pliegues en el aire de la onda expansiva. Hemos hablado ya un par de veces de este efecto, en la serie de artículos que hicimos sobre la barrera del sonido:

Onda expansiva de un disparo de rifle, y onda de choque de la bala, que es supersónica. Aquí, los detalles.

Ondas de choque en un coche a velocidad cercana a la del sonido en un lago seco de Utah. Estos coches suelen llevar motores de avión. El Renault 5 Copa o el Clío Williams se basan en el mismo principio pero gastando menos dinero 😉 . Detalles, aquí.

En una explosión más grande que la de ese coche, como la de esta fábrica de combustible de cohetes que se incendió, puede apreciarse la onda expansiva levantando polvo del suelo (hay dos explosiones en el vídeo):

Bueno, Jorge. Perdón por el rodeo. Hablando ya de tu pregunta, Ocularis dio hace un tiempo una respuesta breve y precisa en el foro, y la reproduzco aquí, porque yo no sería capaz de mejorar nada más (abstenerse imaginaciones vívidas):

“La onda de choque acaba con un ser humano con relativa facilidad (comparado con otros sólidos de nuestro alrededor). Hay que tener en cuenta que somos unos sólidos sólo de manera aproximada. Somos un 60-70% de agua, y nuestra constitución es básicamente membranosa, enormemente estructurados y tabicados por dentro. Con líquidos de distinta naturaleza fluyendo a velocidades diferentes. Un súbito golpe de presión-contrapresión sobre estructuras parcialmente elásticas, heterogéneas y en contacto unas con otras, es catastrófico.

Cuando la onda expansiva no es mortal de primera intención (porque el cráneo ha podido proteger el cerebro), se produce el llamado “pulmón de choque” (tiene otras nomenclaturas), en donde se rompen los capilares y los espacios aéreos se llenan de exudación y sangre. Se produce también un derrame en la pleura (líquido en el espacio que ocupan los pulmones) y a veces en el pericardio (el hueco del corazón).

Por supuesto, también se pueden producir hemorragias en las vísceras del abdomen, etc. Vamos, que normalmente lo de menos son los tímpanos perforados (de los ojos no hablo porque es desagradable).”

Añado yo que la onda de choque se propaga a la velocidad del sonido (aunque al principio del todo puede ser supersónica, dado que la velocidad de combustión de un explosivo es casi siempre superior a la velocidad del sonido en el aire [Corrección: rmcantin, en un comentario, y , gruntler, desde menéame, me corrigen y cuentan que la onda expansiva siempre comienza siendo supersónica. Gracias a ambos. Recomiendo sus explicaciones porque lo dejan ambas bien clarito.]) y suele ser lo primero que llega de la explosión (salvo que algún trozo de metralla haya alcanzado velocidades supersónicas, pero se frenará rápidamente por fricción con el aire). De ahí el comentario de tu compañero.

¡Uf! Mañana seguro que tenemos una consulta más plácida y agradable. Aunque la curiosidad es la curiosidad… :)

Actualización: Carlos (¡gracias!) nos manda otro petardazo estupendo:

37 comentarios en “Consultorio CPI: Ondas expansivas

  • pipistrellum dice:

    killerRex tambien comento que pasaba con un onda expansiva en el espacio

  • Caine dice:

    Muy interesante, no sabía que las ondas expansivas fueran tan letales. Pero creo hablar en nombre de todos cuando pregunto…

    ¿Y qué pasa con los ojos?

  • Kkwet dice:

    Eso, eso. ¿Que pasa con los ojos? Queremos saber, por muy gore que sea.

  • meneame.net dice:

    ¿Es letal la onda expansiva de una explosión?…

    ¿O lo verdaderamente letal es la metralla o los objetos que proyecta la onda expansiva? Hoy, en curiosoperoinutil ofrecen una respuesta razonada a estas preguntas, acompañándola de videos de ejemplo….

  • Aqui_c dice:

    Muy bueno el artículo, y los videos, la verdad que me sorprendieron;
    en pocas oportunidades había podido ver la onda expansiva tan claramente.

  • Ragnor dice:

    ¿Como es posible que en el video de la factoría, se escuche el sonido de la explosión cuando todavía esta la onda expasiva avanzando hacia el observador?. ¿No deberías haber un cierto retraso?. Tiene pinta de que el sonido lo han añadido después como efecto especial.

    Tampoco entiendo lo de la marshmallow plant, ¿eso no significa una fábrica de gominolas??. Lo mismo las hacen con los subproductos del combustible jarl

  • rmcantin dice:

    Sutil correccion 😉

    Por definicion, la diferencia entre una deflagracion y una explosion es que la velocidad de combustion de la segunda es mayor que la del sonido. Luego toda onda de choque en una explosion es inicialmente supersonica. Siempre.

  • Yahuan dice:

    Y … ¿qué pasa con los ojos? , fíjate, ahora nos pica la curiosidad y todo, jeje

  • Jose dice:

    En la onda expansiva del último video, lo que hay que hacer es saltar cuando ves que viene y no te pasará nada. Lo mejor es salto y luego patada.

  • Remo dice:

    Ragnor: Había dos fábricas, una al lado de la otra. La que revienta es la de combustible de cohetes, que atemás tenía un oloeoducto o gasoducto por debajo. pero el incendio se produjo en la de al lado, que era de chucherías. En la página donde está el vídeo de Youtube lo cuentan en los comentarios.

    Jose: Ojalá fuera posible evitar el daño de una onda expansiva saltando.

  • el_nota dice:

    Vamos, que Ethan Hunt estaría mas que muerto: http://www.youtube.com/watch?v=dlLU4OShAqk min 1.24

  • Sologus dice:

    Ragnor ha sugerido que a lo mejor hacen las gominolas con subproductos del combustible. A mi siempre me han sabido a plástico. ¿C4? Igual por eso es tan espectacular.

  • Pablito dice:

    Los ojos explotan, claro. Son todo líquido metido en una bolsa muy finita… pum!

  • cagonto dice:

    no, yo de pequeño quemé una nube(o marshmallow según los guiris), entre otras chucherías y arder, arden, pero no a velocidad supersónica.

  • Netambulo dice:

    Enhorabuena por el post, muy interesante.

    N.

  • Nacho dice:

    Entonces a las partes nobles(aaaa, que dolor) les pasa lo mismo que a los ojos por ser bolsas de líquido me contais. Suerte que al que le pase todo eso y haya sobrevivido( si es que es posible con una onda pequeña) no se enterará porque lo menos queda inconsciente.

  • Hanslinger dice:

    Muy buenos los videos :D, me encanto la explosion de la fabrica de combustible de cohetes, pero… tengo una pequeña duda (muy ignorante :( )… en la segunda explosion de la fabrica de cohetes, “en el momento” de la explosion, se puede observar por un pequeño lapso de tiempo que la imagen se ve “negra” con una luz en el centro… ¿eso a que se debe? ¿una alta variacion en la luz hace que el lente de la camara produzca ese efecto?… bueno, es una simple duda… Gracias por poner varios efectos, curiosidades, etc. “inutiles”, porque en ocasiones, son utiles :D.

  • LinZe dice:

    La hago sencilla:

    Todo depende de la magnitud de la onda expansiva, una granada que reviente a una distancia donde la metralla no nos mata pero nos pega la onda expansiva puede causar hemorragia nasal, ya que puede llegar a romper pequeños capilares.

    En el segundo vídeo la explosión no es de una fabrica de cohetes (mal!) sino de una fabrica y bodega de “AP” (“perclorato de amonio”), este no es explosivo ni combustible por si solo, pero les barriles en los que estaban almacenados eran de plastico, y cuando el AP combustiona con otro material es explosivo.

    Una onda expansiva como la del segundo video puede provocar grandes daños a los órganos internos, provocando la muerte (cuando vemos en las peliculas que los heroes saltan mientras que atras hay una explosión es un grave error, las ondas expansivas pueden separar el intestino grueso del delgado o causar diversas hemorragias.

    salu2!

  • Killerrex dice:

    En la escuela siempre cuentan en la clase de fluidos la historia de Geoffrey Ingram Taylor que había logrado estimar la potencia de la primera bomba atómica (el Trinity Test) sólo con las imágenes publicadas en una revista (cuando la potencia exacta era un secreto militar)

    Por suerte buscando me he encontrado con esto que lo cuenta con mucho detalle.
    Pero bueno, en aplicación del teorema de Chemist-Nano, básicamente la idea es ver que muy simplificado el problema es poner una cantidad de energía enorme (E) en un punto en un medio uniforme (densidad rho) de forma instantánea.
    El problema resultante es unidimensional y permite relacionar el tiempo transcurrido con el radio de la explosión. Con lo cual suponemos que habrá ciertos coeficientes que nos relacionen las 4 variables:

    r^alfa*E^beta*rho^gamma*t^chi=Cte adimensional.

    Analizando las unidades (L=Longitud, M=Masa, T=Tiempo [r]=L; [E]=M*L^2/T^2; [rho]=M/L^3; [t]=T) llegamos a que:
    chi=2*beta
    gamma=-beta
    alfa=3*gamma-2*beta=-5*beta

    O lo que es lo mismo (haciendo beta=1, podría tomarse cualquier otro, pero no sería más que hacer la raíz de toda la ecuación)

    E/rho*t^2/r^5=C

    Si hemos elegido correctamente las magnitudes características la constante puede aproximarse a 1 (va a ser de orden unidad) con lo que:

    E=rho*r^5/t^2

    A que viene todo este ladrillo, a que podemos estimar la potencia de las explosiones puestas en el post 😀
    Por desgracia es tarde, estoy cansado y no me apetece :-), pero si alguien se anima, el truco es sacar 3 o 4 medidas de cada video de r y t y con ellas ajustar la curva r(t)

    5*Ln( r )-2*Ln(t)-Ln(E/rho)=0 ==> 5*Y-2*X+B=0

    Por mínimos cuadrados… del valor de b de la ecuación a*x+b=0 que se obtiene se saca la energía (usar rho=1.2 kg/m^3)

  • Jambo dice:

    Hola a todos.Querría haceros una consulta que parece tonta pero…es estúpida probablemente.De todos modos ahí va:
    ¿Por qué sangramos si la presión atmosférica es mucho mayor que la presión sistólica? (La comparación sería de unos 700 mmHg contra unos 180 respectivamente). He hecho la pregunta a personas diversas en mi hospital y ninguna parece tenerlo muy claro…
    Saludos

  • Gerard dice:

    muy buenos los videos y las explicaciones.

    jambo me parece que os falla un concepto a tu y a tus colegas, una cosa es presión absoluta como lo es cuando se habla de la atmosferica y la otra es la relativa que es la Sistolica, ya que cuando dejas el manómetro abierto o que baje la columna de mercurio en el tensiometro este se va a cero i tu en ese momento no te encuentras en el vacío absoluto ya que aún tendras unos 1013 milibares (aproximadamente) a tu alrededor.

  • Jambo dice:

    Me parece que por ahí van los tiros,gerard.
    Gracias 1000

  • Prox dice:

    Hola, solo una pequeña puntualización…. ya sé que se está hablando de bombas “convencionales”, pero tras ver el vídeo “Trinity and Beyond – The atomic bomb movie”, me quedó claro que lo primero que llega tras una bomba atómica es la onda de calor (y supongo que la radiación).

  • Furax23 dice:

    no conocía la página, pero creo que voy a ser un asiduo a ella. Estupendos artículos, gracias por la página!!!!

    Yo trabajo con explosivos en labores subterráneas, y creedme que es una experiencia realmente increible ver como la onda expansiva de una pequeña voladura recorre cientos de metros y aún te alcanza por fuerza. Además de ver como se levanta el polvo a mas de 100m del foco. De hecho, aún estando lejos de una voladura de una carga muy pequeña, deberias abrir la boca o tapar los oidos para evitar daños.

    Por otra parte, respecto de por qué estallo el Perclorato de amonio, el perclorato por si solo ante un calor elevado empieza a dividir sus iones, reacción exotérmica que provoca una subida de la temperatura, acelerando esta reacción, llegando a ser explosivo. Además, si debajo había un oleoducto, y parte del su contenido se juntó con el perclorato (un ecelente oxidante) la explosión era inminente (No en vano la mezcla de combustible solido liquido con oxidantes nitrados son explosivos industriales comunes)

  • PROMPT dice:

    ¿Cómo diablos se puede sobrevivir a una onda expansiva? Yo he pensado que quizás lanzándose a una velocidad parecida en la dirección que tome la onda… ¿esto es posible?

  • Remo dice:

    Prompt: Mucho me temo que eso no ayudará. La onda expansiva va a la velocidad del sonido. Por mucho que te impulses en dirección opuesta a la explosión no conseguirás disminuir sus efectos.

  • Davidmh dice:

    ¿Y si aún así, lo consigues? Pongamos que llevas incorporado un magnífico gadget diseñado en CPI especialmente para estos casos, que te impulsa cuando está a punto de llegar a una velocidad de Mach 0,9.

  • Remo dice:

    Aun así, una inmensa variación de la presión del aire te atravesaría a 30 m/s. Eso sí, te alcanzaría mucho más tarde, por lo que se habría debilitado. Lo mejor contra las explosiones es poner aire de por medio. :)

  • Javier Intensive dice:

    ¿En un ambiente formado por vacío, como lo es el espacio, se producen ondas de choque, o en un sitio blindado, hermético y cinéticamente estático, sin variación de aceleración, se presentan las ondas expansivas, en una ubicación aledaña al epicentro de la explosión? En el segundo caso que afecten al cuerpo humano.
    Muy interesante el tema. Saludos

  • Rubén dice:

    Jambo, creo que puedo contestar a tu pregunta.

    La presión a la que se encuentra el interior del cuerpo humano es aproximadamente la presión atmosférica (+/- 760 mmHg), incluyendo todos los tejidos a excepción de algunos tejidos. Cuando se mide la presión arterial se habla de la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de la arteria por el hecho de estar impulsada por el bombeo del corazón. Cuando se rompe un vaso sanguineo se derrama la sangre porque se sigue enviando presión desde el corazón independientemente de que la presión atmosférica sea más alta o más baja. No se si me expliqué bien, espero que lo hayas entendido.
    Para que veas una analogía, cuando se rompe una tubería que lleva agua impulsada por una bomba también se derrama el agua sin que la presión atmosférica evite que se derrame.
    Un saludo.

  • Remo dice:

    Javier Intensive: Ya lo dijo KillerRex en el foro:

    La onda expansiva como onda de choque no se puede dar en el espacio, ya que no hay fluido que comprimir. Los gases liberados si que formarán un frente de expansión pero que enseguida se atenuará (vamos, que una explosón convencional en el espacio es una tristeza)

    Añado a lo dicho por Rubén que la presión arterial se mide por encima de la presión atmosférica. Es decir, que si tu presión arterial es de 385 mm Hg, es 385 mm Hg por encima de la presión atmosférica. Ya lo había dicho antes Gerard, por lo que veo.

  • dany dice:

    Tengo un vídeo de un documental donde sale la onda de choque de una bomba nuclear a 72 Km de la zona de la explosión. A esa distancia es capaz de tirar a varios hombre que estaban paseando por la calle en ese momento, en la ciudad (antes secreta) de Arzamas-16.

    Aver si encuentro un editor de vídeo para cortar ese trozo y subirlo a youtube.

    Saludos!

  • alberto dice:

    hola, me llamo alberto, y hace poco tiempo en mi lugar de trabajo, por accidente,toque con una herramienta de hierro un circuito y se produjo a menos de un metro de mi una explosion de 20,000 voltios que me sacudio en la cara.por suerte al dejar la herramienta la deje caer soltando dicho util justo antes de hacer impacto sobre el circuito,porlo que la corriente no llego a mi cuerpo(sino no estaria escribiendo esto). en urgencias me dijeron que no corria ningun peligro,pues era como un golpe que me habia dado la onda expansiva.y que no me afectaria dentro de mi cuerpo.mi pregunta es si alguien sabe si estas explosiones tienen efectos secundarios a largo plazo…estoi bastante preocupado y estaria muy agradecido si alguien pudiera darme una idea a seguir o una solucion a mi cuestion.atentamente, alberto.gracias

  • Remo dice:

    Alberto: En primer lugar, me alegro un montón de que estés bien. Vaya historia tienes para contar, ¡20.000 voltios nada menos!

    En segundo lugar, quiero dejar claro que nada de lo que aquí podamos decirte mejorará lo que te digan tus médicos. Es así.

  • Niserbm0n dice:

    Tres palabras:
    “Duck and cover”!!!

    XD
    Los “USAmericanos”, como dice Remo, se pasan 😛

    (Acaba de ocurrirseme una pregunta :D)

    Saludos!

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