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Cita para la reflexión: Todos los hombres nacen iguales, pero es la última vez que lo son (Abraham Lincoln)

Física

LAS FUERZAS Y EL MOVIMIENTO

El principio de la inercia


Introducción

n su obra Dos nuevas ciencias, Galileo había legado a la posteridad algunas de sus conclusiones referentes al movimiento de los cuerpos sobre planos horizontales; a este respecto escribía:

«Me imagino un móvil lanzado sobre un plano horizontal libre de todo impedimento... Su movimiento ha de ser entonces uniforme sobre el mismo plano y perpetuo si el plano se extendiera indefinidamente... Cualquier velocidad, una vez impartida a un cuerpo móvil, se mantendrá constante siempre que se eliminen las causas externas de aceleración o de retardo, condición que sólo se encuentra en los planos horizontales; pues en el caso de planos con pendientes hacia abajo existe ya una causa de aceleración, mientras que en los planos con pendientes hacia arriba hay retardo; de aquí resulta que el movimiento a lo largo de un plano horizontal es perpetuo, pues si la velocidad es uniforme no puede disminuirse o amortiguarse y mucho menos destruirse.» Lo esencial de la conclusión de Galileo fue tomado en consideración también por Newton quien la enunció de una forma más general. El resultado de tal generalización constituye la primera ley de su dinámica, conocida también como principio de la inercia:

Todo cuerpo material mantiene el estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme en el que se encuentre si ninguna fuerza neta o resultante actúa sobre él.


La levitación magnética equivale a la neutralización de la fuerza atractiva del peso por efecto de una fuerza repulsiva de carácter magnético. Tal fenómeno lleva consigo la eliminación de las fuerzas de rozamiento con el suelo y, por tanto, una reducción de la resistencia al movimiento.

El movimiento se conserva...

La afirmación de que en ausencia de fuerzas el movimiento se conserva manteniendo su dirección (movimiento rectilíneo) y su velocidad (movimiento uniforme), chocaba con las ideas imperantes en la época de Galileo. Sobre la base de un análisis superficial de los fenómenos y apoyados en la doctrina de filósofos griegos, los científicos en general admitían que todo movimiento requiere una fuerza que lo mantenga, de modo que en ausencia de fuerza propulsora aun los movimientos rectilíneos y uniformes terminarían deteniéndose. Newton venía a decir, por el contrario, que sólo la acción de una fuerza resistente o retardadora, esto es, opuesta al movimiento puede detener un movimiento rectilíneo e uniforme.

La idea de fuerza neta, total o resultante, es esencial para juzgar las diferencias entre ambos puntos de vista. El movimiento de un cuerpo sobre un plano horizontal está afectado en mayor o menor medida por unas fuerzas de fricción o de rozamiento entre el cuerpo y el plano, que se oponen al movimiento, lo frenan y terminan deteniéndolo. Para salvar la fuerza de rozamiento y evitar sus efectos es necesario ejercer una fuerza de empuje igual y de sentido opuesto. En tal caso la fuerza total será nula y el movimiento rectilíneo y uniforme se conservará tal y como predice el principio de la inercia.

Un observador que, por el contrario, ignore la existencia de la fuerza de rozamiento analizará el fenómeno considerando el hecho de que con fuerza de empuje o de arrastre el cuerpo conserva su movimiento, pero sin ella termina parándose; concluirá entonces que si no hay fuerza no hay movimiento. El análisis newtoniano en ausencia de fuerza y presencia de rozamiento sería, sin embargo, el siguiente: Si el cuerpo llega a pararse es porque alguna fuerza está actuando sobre él; esta fuerza aparentemente invisible que se opone al movimiento es precisamente la fuerza de rozamiento.

La formulación de la primera ley de Newton requería una imaginación especial, debido a que era necesario situarse mentalmente en unas condiciones ideales que sobrepasaban las posibilidades de experimentación de la época. En la actualidad es posible efectuar experimentos en los que se eliminen prácticamente los efectos indeseables del rozamiento y comprobar directamente la validez del principio de la inercia. Los movimientos en el vacío o en el espacio exterior a la atmósfera terrestre constituyen dos casos evidentes. Pero en la época de Galileo y de Newton el único procedimiento viable consistía en reducir progresivamente el rozamiento entre un cuerpo y un plano horizontal, pulimentando las superficies en contacto y comprobar que el movimiento del cuerpo, tras un breve impulso inicial, se aproximaba cada vez más a uno rectilíneo, indefinido y uniforme, conforme se iban reduciendo las fuerzas de rozamiento.

La noción de inercia

El principio de la inercia permite, entonces, reconocer las fuerzas por sus efectos; basta con observar las características cinemáticas de un movimiento. Si dicho movimiento es rectilíneo y uniforme, es que el cuerpo móvil está libre de toda fuerza neta. Ahora bien, si su trayectoria está siendo desviada o si su rapidez aumenta o disminuye con el tiempo, entonces alguna fuerza está detrás del fenómeno como causa o agente responsable.

Otra interpretación equivalente de la primera ley de Newton permite introducir el concepto físico de inercia. Si para modificar el estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme en el que se encuentra un cuerpo es necesario aplicar una fuerza neta sobre él, ello significa que el cuerpo opone una cierta resistencia a ser acelerado. Esa oposición que presentan los cuerpos a modificar el estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme en el que se encuentren recibe el nombre de inercia mecánica y da nombre al primer principio o primera ley de Newton de la dinámica.


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