La física que hay detrás de los globos gigantes
Si duplicamos el radio de un globo, multiplicamos su volumen por ocho (ya que el volumen es proporcional al radio elevado al cubo). Pero, ¿qué ocurre con el material de la parte exterior del globo? Supongamos que quiero que todo sea justo y aumento el grosor del material en un factor de dos para el globo más grande. Como este material solo cubre la superficie del globo, su área se multiplicaría por cuatro. Si incluimos el doble de grosor, el material del globo más grande también tiene ocho veces la masa del más pequeño.
Ahora, llega un momento en que no es necesario seguir fabricando pieles de globo cada vez más gruesas. Puedo conseguir algún material (digamos caucho) que sea muy resistente con solo un milímetro de grosor. Esto significa que si aumento el radio de un globo en un factor de 10, el volumen aumentará en 1,000 pero quizá la masa de la cáscara solo aumente en 100. El volumen es importante porque de ahí obtengo la fuerza de flotabilidad.
Ahora pensemos lo contrario. Hagamos un globo para hormigas. Si reduzco el radio de un globo de fiesta normal en un factor 100 (en realidad debería ser incluso menor que eso), el grosor de la cáscara tendría que disminuir también en 100. Estos globos ya son bastante finos. Si se redujera demasiado, no tendríamos una estructura capaz de mantener el globo unido. Aumenta un poco el grosor y la masa será demasiado alta para flotar. Lo siento, no se pueden hacer globos de desfile para las hormigas.
Los globos más grandes son más difíciles
¡Súper! Tengo un globo gigante y flota. ¿Qué podría ser más increíble? Claro, voy a necesitar un montón de gente para sujetarlo (además de un par de vehículos), pero sigue siendo un globo gigante. Oh, espera. Los globos gigantes siguen teniendo problemas. Hacer las cosas más grandes puede facilitar su flotabilidad, pero añade otros problemas.
El primero es el viento. Seguro, esa brisa en tu pequeño globo de mano es fastidiosa. Pero, ¿qué pasa cuando aumentas el tamaño del globo? La fuerza que empuja el globo es proporcional al área de su sección transversal. Si duplicas el radio de tu globo, multiplicas por cuatro esta área, lo que multiplica por cuatro la fuerza del aire.
¿Qué tal una estimación rápida? Si tomamos un globo como el de Dora la Exploradora, mide unos 16 por 13 metros (viéndolo de lado). Si fuera una esfera perfecta con un radio de solo 6.5 metros, podemos estimar la fuerza del aire suponiendo un modelo típico para la resistencia del aire. Con un viento de 4.5 m/s, la fuerza horizontal del aire sería de unos 760 newtons. No está mal para un grupo de 30 a 50 adultos. Pero si duplicas la velocidad del viento, la resistencia del aire se multiplicaría por 4 hasta alcanzar los 3,000 newtons. Ahora ya está fuera de control.
Y aquí está el segundo problema. Un globo fuera de control es malo. Podrías pensar que, como está flotando, es inofensivo, pero estos globos todavía tienen masa. Si un globo utiliza 12,000 pies cúbicos de helio, eso son unos 55 kilogramos de masa. Si se añade la masa del globo, fácilmente se superan los 200 kilogramos. Cuando un globo de 200 kilos choca contra un poste de luz este puede volcarse fácilmente, causando heridos (como en efecto ha ocurrido en el pasado).
Si estos globos son peligrosos, ¿cómo hacer que desfilen sin peligro? Siempre hay algún riesgo, pero se minimiza formando a los pilotos (sí, los globos tienen pilotos) y dejándolos en tierra en condiciones meteorológicas adversas.
Artículo originalmente publicado en WIRED. Adaptado por Andrea Baranenko.