El 10 d’abril de 1912, l’ RMS Titanic iniciava el seu viatge inaugural. Comandat pel capità Edward John Smith i amb 2224 passatgers abord, el transatlàntic va sortir del port de Queensland rumb a Nova York. Però el dia 14 era nit freda per ser abril i, les coses es van capgirar. El vaixell va impactar amb un iceberg i es van obrir les plaques de babord.

La continuació de la història la podeu trobar a la multiguardonada pel·lícula Titanic (onze Òscars es diu aviat!), amb Leonardo Di Caprio i Kate Winslet com a protagonistes. Tanmateix, un aspecte que no tracta la pel·lícula és la física que s’amaga darrere d’aquests grans blocs de gel flotants. Vegem-ho!

La punta de l’iceberg

Quan veiem un iceberg sortint de la superfície del mar, només estem veient un 11% del seu volum. I no, no és un percentatge inventat. Arquímedes, al segle II aC, ja ho podria haver predit. I aviat, amb un parell de càlculs, ho tindrem resolt.

Primer de tot, anem a veure què va descobrir el nostre amic grec. El físic i matemàtic va adonar-se que, quan inserim un cos dins d’un fluid, aquest experimenta un força cap amunt, que anomenem empenyiment i que és igual al pes del fluid que ha desallotjat. Així, per entendre’ns millor, si posem un glaçó a un whisky, el gel experimentarà una força cap amunt, d’acord amb el pes del volum de whisky que ha desplaçat.

I els glaçons no són els únics cossos que experimenten el principi d’Arquímedes, sinó que nosaltres també ho fem cada vegada que ens banyem! Quan ens endinsem dins de l’aigua, també la desplacem i rebem una força cap amunt. És per això que tenim la sensació que pesem menys, concepte que s’anomena pes aparent.

Per què els icebergs floten i el glaçó del whisky no?

Encara però no hem resolt el misteri de l’11%. La primera pista la podem trobar fixant-nos en el fet que els icebergs, fets d’aigua dolça glaçada, floten en el mar mentre que el gel que posem al whisky, no. Això és degut a les diferents densitats. I l’aigua és una substància molt particular, ja que la densitat de l’aigua sòlida és més baixa que l’aigua líquida.

En el cas del whisky però, al contenir un alt percentatge d’alcohol, la seva densitat és més baixa. De manera que el gel té una densitat superior a la beguda i, per tant, i no flota.

La força de l’aigua

I tornem al Principi d’Arquímedes que hem anunciat abans. En el cas de l’iceberg, la força equivalent al pes de l’aigua que desplaça el gel és suficient per tenir-lo parcialment flotant al mar. En canvi, en el cas del whisky, el pes és molt petit ja que té una densitat baixa en comparació amb el glaçó. Per tant, el gel s’enfonsa.

Fent l’equilibri de forces, podem descobrir quin volum de l’iceberg quedarà submergit i quin sortirà a la superfície. Aquest depèn del ràtio entre les densitats: la densitat de l’aigua del mar és 1030 kg/m³ mentre que la del gel és 920 kg/m³.

Si calculem el quocient entre les densitats, observem que el 89% de l’iceberg quedarà submergit i, per tant, només veurem un 11% del seu volum sortint de la superfície.

El desglaç i el canvi climàtic

Els icebergs, però, no només són famosos pel fatídic esdeveniment que va passar a l’Atlàntic. Els últims anys, el desglaç dels pols ha provocat una gran i merescuda preocupació pel nostre planeta. 

Què passaria si el pol Nord es desglaça? Doncs precisament, el pol Nord és un bloc de gel flotant i no està sobre terra ferma. Per tant, si es desfés, el nivell del mar no pujaria. Però aquest no és el cas del pol Sud i Groenlàndia. Tant l’Antàrtida com l’antiga terra dels vikings són terra ferma coberta de gel. Per tant, si es desglacessin augmentarien en 70m i 7m respectivament el nivell del mar.

Ja per acabar…

La frase feta “veure la punta de l’iceberg” té més física a darrere del què ens pensem. Avui hem pogut veure com, a partir de les simples equacions que amaguen el Principi d’Arquímedes, podem determinar la flotació dels cossos en medis líquids.

Els icebergs formen part del nostre planeta i, si bé el desglaç del pol Nord no comportaria una pujada del nivell del mar, sí que tindria un impacte catastròfic per la biodiversitat i la geologia del planeta.

Finalment i tornant al Titanic, el Principi d’Arquímedes també ens permet solucionar un dels enigmes cinematògrafics més importants. Haurien cabut la Rose i en Jack a la porta de fusta? Només la física ens permetrà resoldre el misteri! Aviat explicarem la resposta a Ciència Oberta.

Per saber-ne més

Física – El principi d’Arquímedes

YouPhysics – Per què flota un iceberg?

Blog – Del debat de la porta de titanic