Todas las películas de James Bond empiezan con esta mítica escena:
Desde la perspectiva interior del cañon de una arma de fuego se observa a James Bond que dispara y se carga al tipo que sostiene el arma que vemos en perspectiva subjetiva. Quiero llamar la atención sobre la forma del cañón. Está diseñada a propósito para que la bala al ser detonada la carga por el percutor gire sobre su eje principal y emerja del cañón con este giro. El objetivo no es otro que darle estabilidad a la trayectoria.
¿Por qué es más estable girando que si no lo hace? La razón una ley fundamental de la naturaleza: la conservación del momento angular. Cualquier objeto que parte con una velocidad inicial y es proyectado hacia otro lugar en el seno de un campo gravitatorio describirá una trayectoria parabólica. Esto es bien conocido, pero cuando se tiene que calcular el punto de impacto de una bala influyen otros factores como el simple hecho de que el disparo transcurre en el seno de un fluido que es el aire, que puede afectar y de hecho afecta a la trayectoria.
Por el simple hecho de tener una gran velocidad, el efecto Magnus podría hacer que errara el tiro. ¿Quién no ha visto nunca en un partido de tenis cómo la bola sale disparada y de pronto efectúa un giro desconcertando al oponente? Se le llama vulgarmente "dar efecto". En realidad el efecto Magnus se encarga de todo él solito. Cualquier objeto que rote en el seno de un fluido siente el efecto Magnus.
El remolino de aire que se crea alrededor del objeto que está rotando hace que en la parte que está a favor del viento aumente la velocidad y en el lado opuesto se disminuya. Entonces la presión se reduce según el cuadrado de la velocidad, y esta súbita pérdida de presión tendrá el efecto de una succión que desviará a la pelota de la trayectoria que tendría de no estar en el aire. Esquemáticamente lo vemos en la figura, donde el giro producirá que la pelota tienda a ir hacia abajo.
En la bala la rotación es en el eje principal, por tanto, es perpendicular a la dirección del viento (por mucho que sea el viento lateral es muy pequeño en orden de magnitud comparado con la velocidad de la bala en un tiro no balístico) de manera que la contrapresión como mucho haría que la bala se fuese hacia abajo. Lo cual no es tan malo como que se vaya hacia la izquierda o hacia la derecha.
Pero hablábamos de momento angular. Podemos imaginar el momento angular como la resistencia que oponen los objetos en rotación a que cambie de ángulo el eje en el que están rotando. En un sólido rígido, el momento angular es directamente proporcional a la velocidad de rotación y al momento de inercia. Como el momento de inercia es fijo ya que depende de la forma y la masa, cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor el momento angular y más difícil será perturbar el eje de giro.
Cuando una bala es disparada sin rotación cualquier defecto que tenga contribuirá a que se frene. Antiguamente las balas eran esféricas y sin rotación, lo cual presenta problemas de rozamiento con el aire y a poco que rotase se las tendría que ver con el indeseado Efecto Magnus. Ahora las balas tienen forma aerodinámica para atenuar estos efectos contraproducentes y además, se hace que rote sobre sí misma para estabilizar su trayectoria. Cuanto mayor es su momento angular más difícil es que su trayectoria se modifique, y más fácil es que la trayectoria completa esté contenida en un plano, que es lo deseable: disparar recto.
Gracias a que el momento angular se conserva nos resulta más sencillo montar en bicicleta. La idea es mantener el centro de gravedad encima de la bicicleta precisamente para evitar que aparezca un momento de fuerzas hacia un lateral que nos tire. En esencia aprender a montar en bici consiste en esto mismo, coordinar el centro de gravedad. No obstante, ¿nunca os habéis preguntado por qué es imposible andar en bicicleta por debajo de una cierta velocidad? Si intentamos ir demasiado lento, nos terminamos cayendo y tenemos que echar la pierna para no acabar en el suelo.
Nuestro equilibrio sobre la bicicleta es inestable y basta una pequeña perturbación hacia un lado para que nos caigamos. En cambio si vamos a una cierta velocidad las ruedas tendrán ya un momento angular lo bastante grande para que estas pequeñas fluctuaciones laterales no nos afecten y podamos pedalear tranquilamente.
Las patinadoras artísticas saben usar muy bien la conservación del momento angular en sus números. Abriendo los brazos o pegándolos al cuerpo modifican su velocidad de giro. Porque al hacerlo, cambian el momento de inercia, y para que el momento angular se conserve, la velocidad angular debe variar en consecuencia. Más lento al abrir los brazos, y más rápido al pegarlos al cuerpo.
También en cierto modo le debemos que el telescopio espacial Hubble fuera capaz de captar esta fotografía a lo largo de varios meses en 2003. ¿Cómo conseguir captar una imagen que conlleva tanto tiempo de sucesivas exposiciones no salga movida si el equipo se está moviendo a 7.5 kilómetros por segundo en una órbita circular a 559 kilómetros sobre la superficie? La razón los dos volantes de inercia que se encargan de almacenar momento angular que permiten además de ganar estabilidad, apuntar el telescopio al punto que se quiera con una precisión asombrosa.
Son infinitas las posibles aplicaciones de la conservación del momento angular. Pocas leyes alcanzan la categoría de leyes fundamentales del universo y esta, sin duda, es de esas pocas privilegiadas.