Ser grande es una ligera ventaja en términos de velocidad, pero una desventaja mecánica significativa en muchos otros aspectos. Los animales grandes no corren más rápido que los animales más pequeños. La velocidad de un animal es igual a la longitud de su zancada multiplicada por el número de zancadas que da en un minuto. Los animales grandes tienen patas largas y un paso proporcionalmente más largo, pero les resulta más difícil hacer que sus patas más grandes se muevan hacia adelante y hacia atrás con la misma rapidez.

Su mayor engorroso anula casi perfectamente la ventaja de tener patas más largas como si aumentara el tamaño de un animal. La fuerza que un músculo puede ejercer sobre una extremidad para acelerarla es proporcional al área de la sección transversal de las fibras musculares: una cuerda gruesa puede tirar con más fuerza que una delgada. Entonces, los animales grandes pueden ejercer más fuerza sobre sus patas que los pequeños. Pero esa ventaja está más que compensada por una desventaja que se acumula mucho más rápido con el aumento de tamaño: las extremidades se vuelven más pesadas. El área de la sección transversal aumenta solo con la longitud al cuadrado, mientras que la masa de un animal y sus partes móviles separadas aumentan con el volumen o la longitud al cubo. Por lo tanto, a medida que un animal crece, el peso de sus patas aumenta más rápido que la fuerza muscular disponible para hacer que esas patas se muevan rápidamente. Sería como tratar de hacer que un automóvil vaya más rápido colocando un motor más grande, solo para descubrir que el peso adicional de ese motor más grande y la estructura reforzada necesaria para soportarlo hicieron que el automóvil funcionara más lento.

Entonces, mientras que la longitud de la zancada aumenta en proporción a la longitud de la pata de un animal, la frecuencia de la zancada disminuye en la misma proporción, por lo que la velocidad se mantiene prácticamente igual independientemente del tamaño.

Este cálculo solo es válido para animales geométricamente similares, es decir, cuyas extremidades y músculos están construidos con las mismas proporciones. Pero los caballos han desarrollado algunas formas de eludir el plan estándar y así superar las probabilidades.

Sus patas son desproporcionadamente largas para un animal de su tamaño y sus músculos están dispuestos de formas únicas para aumentar la frecuencia de zancada. Estas adaptaciones permiten que los caballos alcancen velocidades máximas más significativas que cualquier otro animal terrestre de igual tamaño.

Sin embargo, lo más destacable de la mecánica del caballo no es tanto cómo alcanza las velocidades que alcanza, sino cómo se enfrenta a los problemas que lo acompañan de ser rápido y grande.

Es en el ámbito de la resistencia donde el caballo realmente sobresale. A pesar de su considerable peso, un caballo puede mantener la velocidad en grandes distancias. Los caballos han recorrido 80 kilómetros en poco más de cuatro horas. Tal rendimiento exige una eficiencia extraordinaria en el diseño mecánico.

Al mismo tiempo, ser grande, pesado y rápido supone una enorme carga estructural para las extremidades. Deben ser livianos para lograr altas aceleraciones pero lo suficientemente fuertes para soportar el impacto de galopar sobre terreno irregular.

Diseñar algo que sea a la vez ligero y fuerte es un problema clásico de ingeniería mecánica. No hace mucho tiempo, los ingenieros comenzaron a darse cuenta de que los ingenieros podían aplicar los mismos métodos desarrollados para analizar cómo los materiales soportan la carga en edificios o aviones a animales y plantas para comprender por qué toman las formas que toman.

En ocasiones, estos estudios "biomecánicos" incluso han apuntado a soluciones de ingeniería para problemas difíciles de diseño aerodinámico o robótico, soluciones que la naturaleza ya había encontrado a través del largo ensayo y error de la evolución. La historia de cómo evolucionaron las patas del caballo para lograr un complejo equilibrio entre velocidad, eficiencia y fuerza es también una historia de ingeniería.

 

Créditos:
Naturaleza de los caballos, Stephan Budiansky ISBN 0 297 81779 5
Crédito de la imagen: Unsplash.com