Aristóteles (384-322 aC) creía que se requería una fuerza para mantener un objeto en movimiento a lo largo de un plano horizontal. Afirmaba que el estado natural de un cuerpo era el reposo y creía que se necesitaba una fuerza para mantener un objeto en movimiento (Giancoli; 2009:84).
Galileo (1564-1642) propuso una ley de inercia y expresó la teoría de que los objetos en movimiento disminuían su velocidad debido a la fricción. La primera ley de Newton se basa en esta ley de inercia (Bauer; 2011:108).
Ejemplo 1: ¿Qué ocurre cuando chocan desde atrás a un auto estacionado?
Según la Primera Ley de Newton los cuerpos en reposo tienden a permanecer en ese estado, a menos que actué una fuerza que provoque un desequilibrio (choque), de esta manera los pasajeros tendrán riesgo de sufrir daños en el cuello. Por la fuerza del impacto el auto que estaba estacionado es empujado hacia adelante, pero sus ocupantes, que estaban en reposo, tienden a permanecer en ese estado o posición. De esta manera el efecto que perciben las personas dentro del vehículo estacionado es un fuerte tirón hacia atrás, y si sus cabezas no están bien apoyadas en el respaldo, esa fuerza opuesta puede provocarle serias lesiones cervicales.
Las vértebras del cuello son las grandes perjudicadas cuando se produce un accidente de tránsito en colisiones de vehículos que viajan en el mismo sentido. Entre las lesiones más habituales se encuentra el esguince cervical (comúnmente llamado latigazo cervical), producido por la flexión brusca del cuello. Se trata de una lesión producida por una hiperextensión o una hiperflexión brusca del cuello, más allá de su rango normal de movimiento, y suele afectar a los músculos, nervios y tendones del cuello, e incluso a los discos, causando hernias discales en los casos más graves.
Ejemplo 2:
Algunos errores de Física en el cine.En la película de ciencia ficción "Rocketship X-M" (1950), una nave que viaja en el vacío del espacio exterior y lejos de cualquier planeta, cuando sus motores se descomponen disminuye la velocidad de la nave hasta detenerse. ¿Qué nos dice la primera ley de la Dinámica acerca de esto? Al detenerse el motor y ante la ausencia de fueras externas, la nave seguirá viajando con velocidad constante, con un valor equivalente a la velocidad que tenía en el instante que el motor dejó de funcionar (Sears y Zemansky; 2009:113).
Ejemplo 3: Si bien a nuestro criterio la ganadora del Oscar 2014: "Gravedad" (de Alfonso Cuarón) es una muy buena película, y no un documental, muchos cinéfilos se dedicaron a buscar errores técnicos y científicos (para algunos debe algo así como un hobby). En la trama de la película una astronauta intenta una reparación externa en un transbordador (no citamos nombres por si quieren verla) cuando le avisan que debido a una explosión se originó una nube de chatarra que orbita a 32000 Km/h aunque no están en su trayectoria, y al rato, para complicarla más, la chatarra choca contra otros satélites y algunos restos metálicos cambian de órbita y casi de inmediato llegan hasta el explorador. ¿Qué comentario podemos hacer de esta escena?
Ejemplo 4: En el artículo "[A653] Misión espacial Rosetta" y en otras del mismo tema, se comenta que los motores de la nave solo se encendían para corregir la órbita, y después todo el camino interplanetario se realiza sin que la nave esté sometida a ninguna fuerza.
Debido a la existencia de la fricción, no existe ningún cuerpo real que esté totalmente libre de la acción de fuerzas externas. Sin embargo hay situaciones en las que es posible hacer que la fuerza resultante sea aproximadamente o igual a cero. En tales casos el cuerpo debe comportarse de acuerdo con la primera ley del movimiento. Como que reconocemos que en la Tierra la fricción nunca puede ser eliminada por completo, también debemos aceptar que la primera ley de Newton es una expresión de una situación ideal (Tippens; 2011:69).
Conclusión: Fuerza neta cero significa velocidad constante.
Ejemplo 5: Si conducimos un Volkswagen Vento con una rapidez constante de 150 km/h en una pista de prueba recta, y efectuamos una maniobra de sobrepaso a un Fiat Mobi que se desplaza a 75 km/h.
¿Sobre qué auto es mayor la fuerza neta?La palabra clave aquí es “neta”. Ambos automóviles están en equilibrio porque sus velocidades son constantes; por lo tanto la fuerza neta sobre cada uno de ellos es cero. Esta conclusión parece ir contra el “sentido común” que nos dice que el automóvil más rápido debe estar siendo impulsado por una fuerza mayor. Es verdad que la fuerza hacia adelante que actúa sobre el Vento es mucho mayor (gracias a su motor de alta potencia) que la fuerza que ejerce el Fiat; pero también sobre los autos actúa una fuerza hacia atrás debida a la fricción con el camino y la resistencia del aire. La única razón por la que es necesario tener funcionando el motor de estos vehículos es para contrarrestar dicha fuerza hacia atrás, de modo que la resultante sea cero y el coche viaje a velocidad constante. La fuerza hacia atrás sobre el Vento es mayor por su mayor rapidez, y por ello su motor necesita ser más potente que el del Fiat.
Conclusión: Velocidad constante significa fuerza neta igual a cero.
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Fuentes:
Bauer; Westfall (2011). Física para ingeniería y ciencias Vol 1. Ed. Mc Graw Hill. México.
Giancoli (2008). Física para Ciencias e Ingeniería Vol 1. Pearson Educación. México.
Sears; Zemansky (2009). Física Universitaria Vol 1. 12° Ed. Pearson Educación. México.
Imagen1. Imagen2: BBC.
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