Has hecho dos preguntas; voy a dar una respuesta muy larga. Pero el TL;DR es:
Como se plantea en el título: "¿Fue correcta la decisión del capitán del Titanic?" - la respuesta es "probablemente sí"
Como se plantea más abajo: ¿Había alguna posibilidad de que el Titanic escapara de su trágico destino? :- la respuesta es "una vez que han chocado con el iceberg de la forma en que lo hicieron, no".
El Titanic se consideraba "insumergible" porque cuatro de los dieciséis compartimentos podían inundarse y seguiría flotando. Estos compartimentos (véase la imagen de abajo) eran básicamente "paredes" verticales a lo largo del barco. Si la región entre dos paredes cualquiera se inundaba, el agua no podía fluir a los otros compartimentos (cuando las puertas de inundación estaban cerradas). Piense que son 16 barcos más pequeños soldados entre sí y se hará una idea.
Sin embargo, cuando se observa el diagrama se ve que estas "paredes" no llegaban hasta arriba. El diseñador del barco estaba a bordo en el viaje inaugural y le dijo al capitán que no sobreviviría: perder más de 1/4 de la flotabilidad era demasiado, y cuando el barco empezara a escorarse el agua empezaría a fluir por encima de las barreras herméticas, llenando los compartimentos 6, 7, ... Así que cerrar las puertas no habría ayudado. La clave era sacar a los pasajeros del barco, para lo cual hicieron un trabajo terrible (no sólo no tenían suficientes botes salvavidas, sino que los que tenían no estaban llenos porque no se había impartido una formación adecuada, después de todo, era "insumergible").
Si no hubieran intentado evitar el iceberg, sino que hubieran chocado con él de frente, habrían destruido el compartimento delantero (quizá incluso dos); pero podrían haber cerrado las puertas estancas y el barco habría sobrevivido. Las botellas de la estantería del bar de primera clase no habrían sobrevivido porque el impacto habría lanzado todo y a todos alrededor.
Para más detalles, consulte este que también es fuente de esta imagen:
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La tragedia fue que al intentando evitar la colisión rozaron el iceberg (la mayor parte del cual estaba bajo el agua - ahí está la parte física) y se abrieron cinco compartimentos consecutivos (en realidad, la fuerza de la colisión hizo saltar los remaches). Esto provocó una falta de flotabilidad que hizo que el barco se inclinara, y el agua de la inundación acabó por encima del nivel de los compartimentos estancos (que no llegaban hasta arriba), por lo que otros compartimentos pudieron inundarse.
Probablemente sea cierto que dejar abiertas las puertas estancas entre los compartimentos ralentizó el proceso de inclinación. Una vez que el barco alcanzó cierto ángulo, las tensiones fueron demasiado grandes (la fuerza de flexión de la parte delantera tratando de hundirse y la parte trasera tratando de flotar). Se cree que las calderas (recordemos que se trataba de un enorme barco de vapor) se soltaron y "cayeron" a lo largo del barco, abriendo un agujero al coger velocidad. También es posible que el casco se partiera por la mitad, ya que las tensiones de flexión eran mucho mayores de lo que estaba diseñado para soportar. En ese momento, los generadores de electricidad fallaron, el agujero en el casco se hizo masivamente más grande y todo terminó en segundos.
Fuente: Mi recuerdo de la lectura de " Una noche para recordar "
Acabo de darme cuenta de que estoy escribiendo esto en el 102º aniversario del hundimiento... Puede ser por eso que acaba de ver el documental.
ACTUALIZACIÓN
La pregunta "¿qué hubiera pasado si no hubieran tratado de alejarse?" seguía rondando en mi mente. Esto es lo que sé:
- Durante las pruebas de mar, realizaron una "parada de emergencia": desde la máxima potencia a proa (21 nudos) hasta la máxima potencia a popa, tardaron 195 segundos en detenerse; en ese tiempo recorrieron 850 yardas
- El oficial al mando del puente tardó 37 segundos en reaccionar al aviso de "iceberg delante": apagó la propulsión y puso el timón a babor. Debido al tamaño del timón, el Titanic tenía dirección asistida (a vapor).
- Cuando respondió, la distancia restante se estimó en 900 pies, y la velocidad era de unos 22 nudos: cerca de la velocidad máxima (que era de 24 nudos). Recuerda que iban a por el récord de velocidad del Atlántico...
Así que ahora podemos hacer algunas cuentas.
Primera pregunta:
¿Qué tipo de desaceleración podrían lograr con los motores en popa?
Dado $v=10.8m/s$ y $t=195s$ La desaceleración fue $v/t=0.055 m/s^2$
Segunda pregunta:
Si hubieran lanzado los motores a toda máquina cuando faltaban 900 pies, ¿a qué velocidad habrían ido en el momento del impacto?
Con $d=274m$ , $v_{init}=10.8m/s$ y $a=-0.055m/s^2$ , $v_{impact}=9.3m/s$
Nota: esa es la velocidad a la que irías si te dejaras caer aproximadamente 4,4 m, o saltaras desde el segundo piso de un edificio. Ouch.
Tercera pregunta:
Si hubieran reaccionado 37 segundos antes, ¿cuál sería la respuesta?
Restamos $at$ de la respuesta original y obtener $9.3 - 0.055*37 = 7.2m/s$ . Esto corresponde a un descenso de 2,6 m, un poco más de la mitad de la altura de la respuesta anterior.
Última pregunta:
¿Cuánto se habría arrugado la nave con ese tipo de impacto?
Eso es difícil. El casco estaba formado por placas de acero de entre 1 y 1,5 pulgadas de grosor que estaban remachadas entre sí (y, de hecho, fueron los remaches los que se rompieron los que crearon el fatal agujero en el casco). Con una masa de más de 53.000 toneladas (depende de a quién se le pregunte: consumían 600 toneladas de carbón al día, por lo que esa cifra cambiaba muy rápidamente; pero aquí estamos haciendo física, así que $5.3x10^7 kg$ es lo suficientemente cerca) tenía un impulso de $$9.3 * 5.3 * 10^7 = 4.9*10^{10}Nm$$
<briefly switching to imperial units. I'll be right back>
Ahora bien, el límite de elasticidad del acero es de "alrededor de 40.000 psi", y supongamos que sólo la parte del barco por debajo de la línea de flotación está implicada en la colisión. Con un calado de 34 pies, y estimando que la sección de proa tiene 32 pies de ancho, tenemos aproximadamente 100 pies lineales de acero, o 1200 pulgadas lineales de acero. Pero estas placas habrán tenido un refuerzo considerable, y doblar tanto acero requeriría mucha fuerza. Pero entonces el Titanic tenía mucha fuerza...
<back to SI units>
Consultoría http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/77770/47046428.pdf Está claro que el cálculo completo es bastante complejo, pero las fotos de esa tesis nos dan la idea general de que la distorsión podría ser "del orden de" 1/3 de la altura del barco. Eso sería unos 10 m. Si de hecho se detuvo por completo en 10 m, esto habría requerido una aceleración de alrededor de 0,7g . Así que sí, habría habido víctimas, especialmente entre la vajilla fina. Perder la parte delantera 10 m habría destruido un compartimento - pero sólo uno.
Sospecho que también se habría roto mucho hielo; después de todo, el límite elástico del hielo es bastante bajo comparado con el del acero (al menos 15 veces, aunque los valores varían enormemente). Pero entonces el casco era "hueco", así que en cuanto la proa penetrara más de un par de metros, el hielo ganaría.
¿Se habría movido el iceberg? Con 9/10 de su volumen por debajo de la superficie, y con la altura del iceberg comparable a la del barco, voy a aventurar que "no realmente" sin intentar hacer el cálculo detallado.
Por último, la cuestión de la tercera hélice:
La tercera hélice estaba montada en línea con el timón.
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En esta configuración, cuando la hélice empuja hacia delante, el agua pasa por delante del timón y potencia la acción de éste. Cuando se "pone el motor en punto muerto", como se hizo justo antes de la colisión, el timón es bastante menos eficaz y el barco girará más lentamente. En el caso extremo, si se pudiera invertir el empuje de la hélice central, habría que girar el timón hacia el otro lado para conseguir el mismo efecto de giro.
Los grandes buques modernos disponen de una "hélice de proa", que es una turbina montada transversalmente cerca de la proa y que permite aplicar una fuerza lateral independientemente de la velocidad del buque. Esto permite una maniobrabilidad mucho mayor en estos barcos largos, mucho más de lo que podría hacer "uno hacia adelante y uno hacia atrás" (sólo hay que pensar en la diferencia en el brazo de la fuerza).
Otra referencia interesante:
mundo de la física
Tengo una pregunta que me ronda la cabeza: cuando un barco de vela resulta ligeramente dañado en una colisión, a veces se "arrastra la quilla" de una vela, es decir, se tira de ella por debajo del casco para que cubra el agujero y reduzca la velocidad a la que entra el agua. Me pregunto si Titanic tenía suficiente cuerda y tela (y tal vez planchas de acero) a bordo que un ingeniero con ideas claras podría haber llevado a cabo una reparación de emergencia similar en el agua. Después de todo, no era realmente necesario impedir que el agua entrara: sólo había que ralentizarla lo suficiente para que las bombas tuvieran una oportunidad de luchar; dicho esto, el ritmo inicial de la inundación era 12 veces mayor que la capacidad de las bombas, por lo que cualquier "parche" habría tenido que ser realmente muy bueno...
Y otra excelente referencia (que contiene discusiones de gran parte de lo anterior en mucha más profundidad, y probablemente por personas más cualificadas) es http://www.encyclopedia-titanica.org/ . Dudo en publicarlo porque acabo de encontrarlo, y no siempre coincide con mi análisis... Tal vez tenga que escribir otra actualización cuando haya digerido parte de su contenido.
