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Nadie se escapa de Newton

Actualizado el 21 de diciembre de 2014 a las 12:00 am

Somos cuerpos en el espacio, y nos rigen las invisibles leyes físicas

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José Alberto Villalobos Morales  javillalobos@uce.co.cr

Lo más permanente en el universo es el cambio, no solo en la naturaleza inanimada, sino en los seres vivos. Todo lo que está vivo en el universo, nace de madres y padres similares, crece, se desarrolla, evoluciona, normalmente se reproduce y muere al final. Los seres vivos somos organismos dinámicos, experimentamos las acciones o causas externas o internas, y sufrimos cambios.

En 1687, Isaac Newton publicó un libro en el que estableció tres leyes para el movimiento. Con todo respeto para Newton y ustedes, les contaré mi versión de esas leyes (invirtiendo su orden); podemos aplicarlas en cosas más cotidianas, no solo en el campo de la Física.

Primera ley: Si ningún agente de cambio externo (y en este caso también interno) me afecta, entonces permaneceré sin cambio para siempre. También podemos decir: “Usted nunca cambiará si no permite que algo lo afecte”.

Eso es simple para un objeto inanimado, pero no para un ser vivo pues es difícil no reaccionar (sentir un cambio en nosotros). Podemos no reaccionar solo si el agente modificador no es muy fuerte (de efecto despreciable) y si nuestra capacidad para resistir el cambio es suficientemente grande.

Los físicos llamamos “inercia” a la capacidad de un cuerpo para permanecer en su estado de movimiento. Así pues, usted no sufrirá ningún cambio si tiene la inercia apropiada para afrontar el agente externo. Desde luego, como en todo, hay máximos, mínimos y situaciones intermedias. Además, en los seres vivos, por instinto o inteligencia, podrían intervenir la voluntad, el deseo o la intención de no cambiar.

Por lo general, manejamos inercias comparables, como en el caso de una discusión amistosa entre amigos, las colisiones de las bolas de billar, y las interacciones bien intencionadas entre jugadores de futbol.

¿Qué produce el cambio? Según Newton, una “fuerza externa”. De manera más general, nosotros la llamaremos “un agente de cambio”. Este puede provenir de las interacciones con el exterior (los otros cuerpos que nos rodean) o con el interior de nuestro propio cuerpo. Incluso hay un razonamiento recíproco: “Si usted observa cambios en el estado de un cuerpo, algún agente de cambio está actuando sobre él”.

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Tercera ley: No me puedes tocar sin que te toque. Se aplica de manera evidente al tipo de agente de cambio que llamamos “fuerzas de contacto”, como los tirones y los empujones, el rozamiento y las fuerzas que intervienen en las colisiones de los vehículos.

Aquí hay un resumen de las propiedades de las fuerzas:

-Todas son interacciones; no existe una única fuerza aislada sin su pareja. No hay maña, habilidad o efecto especial que le permita tocar algo sin que ese algo lo toque a usted.

-Tienen la misma magnitud (tamaño); no hay preferencias, favoritismo o discriminación, no importa lo similar o lo diferente que sean los cuerpos.

-Tienen dirección opuesta (180° una respecto de la otra); por ejemplo, si la fuerza del tráiler contra la motocicleta va hacia el norte, la que ejerce la motocicleta contra el tráiler va hacia el sur.

-Las fuerzas nunca se anulan porque actúan sobre cuerpos diferentes; una es la fuerza ejercida por el zapato sobre la bola; la otra, la ejercida por bola sobre el zapato.

La igualdad de magnitud de las interacciones no implica igualdad de consecuencias sobre los cuerpos; esto dependerá de su masa y su consistencia.

En una colisión entre vehículos puede haber negligencia, impericia, imprudencia y hasta mala voluntad de algún lado, pero esos detalles legales no los resuelve la tercera ley. Sin embargo, las leyes de Newton pueden asesorar a los jueces para que definan un responsable legal, con base en un análisis de la mecánica total del evento que considere las condiciones de los vehículos y el pavimento, los límites de la velocidad establecidos o comprobados, las marcas en la carretera, las posiciones iniciales y finales, el estado de los conductores, etc.

Segunda ley: El cambio que experimenta el cuerpo es inversamente proporcional a su inercia y directamente proporcional a la magnitud del agente de cambio aplicado y en la misma dirección que este.

En esa situación, hay un agente de cambio plenamente identificado. Por el recíproco de la primera ley, afirmamos que ya no seguimos en equilibrio; empeoramos o mejoramos: si algunos parámetros permanecen fijos, al menos uno cambiará.

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El caso dinámico es mucho más simple: la fuerza externa produce una aceleración. Hay aceleración si la velocidad (el vector v) cambia su magnitud, su dirección, o ambas propiedades.

Usted experimentará aceleración si conduce un carro por una autopista recta, plana, horizontal y lisa, y si aumenta los 70 km/h permitidos en vez de mantenerlos. También acelerará si toma una pista circular con una rapidez constante. Ni se hable si usted conduce por una de esas carreteras con curvas, rectas, cuestas y bajadas, donde es imposible mantener constantes la magnitud y la dirección de la velocidad.

La segunda ley nos dice cuánto es “el efecto” si conocemos “la causa” y las características del cuerpo que la experimenta.

Con pocas excepciones, mientras mayor sea la causa, mayor será su efecto. La dirección del efecto va más o menos igual que la causa: si empujo el carrito hacia adelante, espero que adquiera velocidad (¡y aceleración!) hacia adelante.

Por otro lado, mientras más grande o complejo sean el problema o el cuerpo que debemos acelerar, y mientras mayor sea su inercia, menor será el efecto que podrá causar un agente de cambio (o fuerza).

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