Ocho formas en que el mundo almacena y libera un resorte

Cuando Robert Hooke descubrió que la fuerza de un muelle crece en proporción a cuánto lo estiras, no estaba listo para compartirlo. En 1676 publicó solo el anagrama latino revuelto ceiiinosssttuv para reclamar el hallazgo y mantener fuera a sus rivales. Dos años después, en 1678, lo descifró como ut tensio, sic vis, que significa según la extensión, así la fuerza. Esa regla simple, la fuerza es igual a la rigidez por el estiramiento, sigue siendo la base del diseño de casi todos los muelles que se fabrican hoy.

Mucho antes de los muelles de acero, los ingenieros griegos y romanos impulsaban sus catapultas de torsión con madejas de tendón animal y cabello fuertemente trenzados, enrolladas en torno a un bastidor. Tensar los brazos hacia atrás retorcía estos haces como una toalla escurrida, almacenando energía elástica que disparaba el brazo lanzador hacia delante. Autores como Vitruvio apreciaban el cabello humano, sobre todo el de las mujeres, por su elasticidad, y las cuerdas se engrasaban para mantenerlas flexibles. Desde el siglo IV a. C. estas máquinas lanzaban piedras a más de 300 metros.

La mayoría de los muelles tiran con más fuerza cuanto más los estiras, pero un muelle de fuerza constante rompe esa regla. Es una cinta plana de acero para muelles, pretensada y enrollada apretadamente en un rollo, con cada vuelta apoyada sobre la de dentro. Al tirar de la cinta, solo cambia la pequeña curva por donde sale del rollo, y como ese radio de curvatura se mantiene, también lo hace la fuerza de resistencia. Tras desenrollar unas 1,25 veces el diámetro de su rollo, mantiene una tracción casi constante hasta el final, y por eso impulsa cintas métricas y retractores.

Los insectos saltadores no dependen solo de la velocidad de sus músculos. Almacenan energía en la resilina, una proteína parecida al caucho integrada en su exoesqueleto que es uno de los materiales más elásticos que se conocen. Cuando un cercópido tensa lentamente sus patas, dobla un compuesto de cutícula rígida y resilina como un arco tensado, y luego suelta el pestillo. La resilina devuelve la energía almacenada casi a la perfección, perdiendo menos del 5 por ciento incluso al flexionarse unas 200 veces por segundo, mucho mejor que la mayoría de los cauchos sintéticos, lo que permite a estos insectos lanzarse en un parpadeo.

El cercópido, un insecto chupador de savia de apenas seis milímetros de largo, es el saltador más potente medido hasta ahora. Filmado a 2.000 fotogramas por segundo por un biólogo de Cambridge en 2003, se vio cómo tensa lentamente una catapulta de cutícula rígida y resilina y luego la libera tan rápido que el despegue somete a su diminuto cuerpo a unas 400 veces la fuerza de la gravedad. Se eleva más de 60 centímetros en vertical, el doble de la altura de la pulga a la que destronó como campeona saltadora de la naturaleza.

Pon un escarabajo saltador boca arriba y se endereza con un chasquido audible y un salto, sin usar las patas. Un saliente en su parte inferior se engancha contra un reborde mientras los músculos cargan lentamente de energía elástica una bisagra flexible de su tórax. Cuando el enganche cede, el cuerpo se dispara de golpe y se arquea, lanzando al escarabajo por el aire. Estudios de rayos X de alta velocidad muestran que la maniobra alcanza más de 300 veces la fuerza de la gravedad, todo gracias a un muelle integrado en la propia parte media del insecto.

La hormiga trampa mantiene sus enormes mandíbulas abiertas de par en par, sujetas por un pestillo interno mientras el músculo de cierre acumula lentamente energía elástica en la cutícula de la mandíbula. Un roce en sus pelos sensores libera el pestillo, y las mandíbulas se cierran de golpe en unos 130 microsegundos, alcanzando velocidades cercanas a 230 kilómetros por hora y aceleraciones de unas 100.000 veces la gravedad. La hormiga incluso puede disparar sus mandíbulas contra el suelo para impulsarse por el aire, escapando del peligro con un mordisco accionado por resorte.