La f¨ªsica del descarrilamiento

La experiencia cotidiana nos ha acostumbrado a girar levemente el volante cuando queremos conducir un veh¨ªculo por una curva. Lo que hacemos es algo que el lector habr¨¢ estudiado en el colegio bajo el nombre de Leyes de Newton. La Primera Ley nos dice que si no le hacemos nada a un cuerpo en movimiento, este tender¨¢ a seguir con la misma velocidad. Al llegar a una curva, continuar¨¢ en la direcci¨®n de la recta, sali¨¦ndose por la tangente, a no ser que encontremos un mecanismo capaz de cambiar la direcci¨®n del movimiento.

La Segunda Ley de Newton nos dice lo que podemos hacer: aplicar una fuerza dirigida hacia el centro de la curva que queramos seguir. Tendremos entonces lo que se denomina una fuerza centr¨ªpeta. ?Ve usted la Luna en nuestro cielo? La gravedad terrestre le proporciona la fuerza centr¨ªpeta necesaria para que siga orbitando alrededor nuestro.

?De d¨®nde sacamos la fuerza centr¨ªpeta necesaria para girar un veh¨ªculo? En el caso de una carretera, hay dos mecanismos. El primero es el rozamiento entre las ruedas y el asfalto (que act¨²a salvo que el suelo est¨¦ mojado o helado, o que el neum¨¢tico est¨¦ gastado); el segundo es el peralte, una leve inclinaci¨®n de la carretera que nos ¡°presta¡± parte del peso del propio coche para poder girar.

Combinando ambos mecanismos, o incluso tan solo con uno, nuestro veh¨ªculo podr¨¢ girar c¨®modamente, a condici¨®n de que circulemos a velocidad adecuada, ya que la F¨ªsica nos indica la relaci¨®n que debe existir entre la fuerza centr¨ªpeta, la masa del objeto, su velocidad, y el radio de giro de la curva: F=mv2/r. Las curvas de nuestras carreteras y ferrocarriles est¨¢n dise?adas para circular con seguridad a una cierta velocidad. Si aumentamos la velocidad, comenzaremos a tener problemas.

Por motivos a¨²n desconocidos, el Alvia de Santiago tom¨® una curva dise?ada para una velocidad m¨¢xima de 80 km/h a m¨¢s del doble de esa cantidad. El tren se vio sometido a una fuerza centr¨ªpeta varias veces superior a lo habitual, que en este caso estaba proporcionada casi totalmente por la interacci¨®n entre las ruedas y los ra¨ªles, y que fue suficiente para volcar el tren.

Si la fuerza centr¨ªpeta se hubiera producido a la misma altura que el centro de masa del tren, probablemente no habr¨ªa descarrilado. Es lo que parece que sucedi¨® con el primer elemento del tren, la cabeza tractora, cuyo centro de gravedad se encuentra muy bajo. Por desgracia, el segundo elemento del tren (el furg¨®n generador di¨¦sel, instalado para proporcionar tracci¨®n en los tramos no electrificados) ten¨ªa su centro de masa m¨¢s elevado. Esto se tradujo en un gran momento de fuerza que provoc¨® el giro del furg¨®n. Al girar y perder agarre contra los ra¨ªles, el furg¨®n generador di¨¦sel se sali¨® de la v¨ªa, arrastrando consigo el resto de los vagones. Es como intentar abrir una puerta: empuje usted a pocos cent¨ªmetros de la bisagra y le costar¨¢ abrirla, empuje en el picaporte, y se abrir¨¢ sin esfuerzo. El factor determinante fue el punto de aplicaci¨®n de la fuerza.

En caso de haber contado con terreno llano, el tren quiz¨¢ podr¨ªa haber decelerado brusca pero lentamente, como un cami¨®n en una pista de arena; en su lugar, se estrell¨® contra la trinchera por la que transcurren las v¨ªas y se detuvo en pocos segundos. La combinaci¨®n de factores fue la peor posible para la supervivencia de los pasajeros: una velocidad excesiva, un espacio insuficiente para frenar de forma segura, un conjunto de fuerzas excesivas para los fr¨¢giles cuerpos humanos.

Arturo Quirantes Sierra es profesor de F¨ªsica de la Universidad de Granada.