Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

Mecánica arbórea

Un estudio analiza el comportamiento crítico que parece regir la fractura de los árboles durante una tormenta.

Un estudio reciente ha aclarado por qué el parámetro que parece gobernar el punto de fractura de un árbol durante una tormenta es la velocidad del viento, con independencia de la altura y el grosor de la planta. [DAVID R. FRAZIER, SCIENCE SOURCE]

En 2009, después de que una tormenta especialmente violenta apodada Klaus golpease el sudoeste de Francia, los investigadores se percataron de un fenómeno muy curioso: casi todos los árboles azotados por vientos de 150 kilómetros por hora o más se troncharon, con independencia de su especie, altura o diámetro. En cambio, la mayoría de los que sufrieron ráfagas menos intensas quedaron intactos. ¿Marcaba esa velocidad del viento el umbral de la destrucción?

Para averiguarlo, el físico Christophe Clanet y sus colaboradores de la Escuela Politécnica de Francia y la Escuela Superior de Física y Química Industriales de París decidieron quebrar en condiciones controladas múltiples varillas de madera de haya de diversas longitudes y diámetros. Para ello, insertaron un extremo de cada una en un agujero del mismo diámetro abierto en un bloque de acero y, poco a poco, fueron ejerciendo más fuerza sobre el extremo opuesto, con lo que la varilla se doblaba hasta romperse. Los investigadores midieron la curvatura crítica a la que se partía la madera e introdujeron los valores correspondientes en las ecuaciones que gobiernan el proceso de fractura para determinar una velocidad del viento equivalente. Su resultado coincidió con lo observado en 2009: la velocidad calculada a la que se rompían las varillas ascendía, con independencia de su tamaño, a unos 150 kilómetros por hora. El trabajo apareció publicado el pasado mes de febrero en Physical Review E.

¿Cómo explicar ese valor constante? El resultado parece obedecer a una combinación de leyes físicas y evolución. Aunque las matemáticas del problema predicen que la velocidad del viento a la que se quiebra un árbol sí debería depender de su altura y su diámetro, la naturaleza no hace árboles que sean a la vez delgados y altos: en general, los árboles bajos son finos, y los altos, gruesos. Además, los más voluminosos suelen exhibir defectos mayores —como nudos, por ejemplo—, donde se concentra la tensión cuando el árbol se dobla.

Esa combinación de defectos, longitud y diámetro hace que todas estas características se anulen entre sí, por lo que, al final, el parámetro que determina la fractura es la velocidad del viento. Así pues, aunque un árbol bajo tenga menores puntos de tensión en los que troncharse, será también más delgado y podrá partirse con mayor facilidad. Y a la inversa: un árbol alto poseerá grosor y rigidez, pero también mayores defectos internos, por lo que podrá romperse por más sitios.

El hallazgo es notable por su simplicidad: una sola ecuación para entender la mecánica arbórea. Otros expertos, sin embargo, recelan justamente de esa sencillez. Lee Frelich, director del Centro de Ecología Forestal de la Universidad de Minnesota, sostiene que modelizar un árbol como un cilindro implica pasar por alto los efectos aerodinámicos que el viento ejerce sobre las ramas, lo que a su vez cambia la relación entre la fuerza que experimenta el tronco y la velocidad del viento. Así pues, el montaje experimental de los investigadores no reflejaría las complejas interacciones entre efectos físicos, biológicos y meteorológicos existentes en el mundo real. Con todo, Clanet y sus colaboradores consideran útiles sus resultados. Ahora tienen pensado estudiar si las ráfagas de viento —en lugar de un viento con velocidad constante, como en el experimento— modificarían el punto de ruptura.

Puedes obtener el artículo en...

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.