DEL PRINCIPIO DE LA INERCIA
Por: EDUARDO E. FRANCO R.
Los cuerpos “NO TIENDEN A ESTAR EN REPOSO NI TIENDEN A CONTINUAR EN MOVIMIENTO”. Los cuerpos simplemente están quietos o están en movimiento.
Para entender el principio de la inercia es necesario aclarar unos conceptos:
1. MOVIMIENTO: un cuerpo se mueve cuando cambia de posición con relación a un punto o sistema de referencia. Se hace énfasis en la palabra relación, ya que el movimiento es relativo, depende del observador y de su punto o sistema de referencia.
2. ESTADO DE MOVIMIENTO: hace alusión al estado de reposo (velocidad=0) o de movimiento (velocidad ≠0) que vemos en un cuerpo según el sistema de referencia.
De esa manera un pasajero en un avión en vuelo, se encuentra en reposo respecto al mismo avión y al resto de pasajeros que permanecen sentados en sus sillas, pero en movimiento respecto a la superficie terrestre.
3. VELOCIDAD: es la magnitud que mide el movimiento y se determina por la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla.
4. ACELERACIÓN: es la magnitud que mide el cambio de movimiento (cambio de velocidad a través del tiempo). Este cambio puede ser a) un aumento en la velocidad, b) una disminución de la velocidad (lo que se conoce también como “desaceleración”) o c) un cambio en la dirección de la velocidad. Se enfatiza el hecho que cuando un cuerpo frena (desacelera), esto es aceleración.
5. FUERZA: todo lo que puede producir una deformación o una aceleración.
Fácilmente de nuestra actividad cotidiana podemos descubrir que una fuerza es una acción que aplicamos a un cuerpo y logramos en él que:
a. cambie la forma, por ejemplo al doblar un alambre, al arrugar o rasgar un papel.
Así un vehículo choca con una pared y queda “deformado”, dejamos caer una bola de plastilina desde cierta altura y al pegar al suelo se “deforma”, le aplicamos una fuerza a un resorte y lo estiramos o lo comprimimos es decir lo “deformamos”.
b. Cambie el estado de movimiento que posea por ejemplo: si un balín está en reposo (velocidad=0) sobre una mesa le podemos aplicar una fuerza y lograr que ahora se mueva a cierta velocidad, por ejemplo 5 m/s. Recibimos el pase de un balón que viene con cierta velocidad (por ejemplo 8 m/s) y al aplicarle una fuerza con el pie podemos lograr que ahora esa velocidad aumente, disminuya (inclusive deteniéndolo) o bien cambiarle la trayectoria (es decir cambiar la dirección de la velocidad).
Entonces el auto que va a 60 km/h, recibe una fuerza y “cambia su velocidad” por ejemplo a 80 km/h, y al frenar baja su velocidad (“cambiándola”) digamos que de 80 km/h a 40 km/h, o bien hasta detenerse en la vía (velocidad=0).
c. Igualmente se pueden combinar los dos efectos: así el auto que va a 100 km/h y choca contra un muro 1) “cambia su velocidad” quedando después del impacto en velocidad cero y al mismo tiempo quedar aplastado “deformándose”.
Téngase en cuenta que el “cambio de velocidad” se relaciona directamente con la “aceleración”.
Así, fuerza es la causa de que los cuerpos cambien de forma o cambien en su estado de movimiento, lo que se puede sintetizar diciendo que la fuerza es la responsable de las deformaciones o de las aceleraciones.
EL PRINCIPIO DE LA INERCIA
UNA INADECUADA FORMULACIÓN. Es frecuente encontrar en documentos y textos de física el siguiente enunciado o algo parecido: “Todo cuerpo que está en reposo tiende a permanecer en reposo y si está en movimiento rectilíneo tiende a continuar en movimiento rectilíneo hasta tanto no reciba una fuerza”.
¿Por qué considero inadecuado el enunciado anterior?, veamos: un cuerpo que en cierto sistema de referencia, tiene una velocidad cero (V=0), permanecerá indefinidamente en dicho estado “hasta tanto no reciba una fuerza”, es decir el necesita una fuerza para cambiar esa velocidad de “0” a cualquier otro valor, así, NO ES QUE TIENDA a permanecer en reposo, es que está y continuará estando en reposo mientras no reciba una fuerza.
De otro lado, una persona que viaja en una plataforma descubierta a 80 km/h y esta se estrella contra una barrera, la plataforma recibe una fuerza que la va a deformar y al tiempo la va a detener (cambiando la velocidad de 80 km/h a 0), si bien la persona que está en la plataforma, no recibe ninguna fuerza, el estado de movimiento que ella tiene (igual al de la plataforma en el instante antes del choque, v=80 km/h) no tiene por qué cambiar y continuará con los 80 km/h. Entonces, NO ES QUE TIENDA a seguir, es que sigue con la velocidad que tiene.
Ahora, sea un automóvil a 100 km/h que se estrella. La carrocería es la que recibe inicialmente una fuerza que le produce unos cambios: se deforma y se acelera deteniéndose. Los pasajeros igualmente van a 100 km/h e inicialmente no reciben ninguna fuerza, estos siguen (NO TIENDEN A SEGUIR) , siguen con la velocidad que llevaban en el automóvil, hasta que reciban una fuerza, por ejemplo a través del cinturón de seguridad o cuando al seguir se dan contra el vidrio panorámico del auto y este les aplica la fuerza para detenerlos, o cuando salen por las ventanas y “por efecto de la gravedad caen en la vía” y el suelo les aplica la fuerza “deformándolos” y “acelerándolos (al detenerlos)”.
De lo anterior podemos concluir que unas buenas maneras de enunciar el principio de la inercia serían:
1. UN CUERPO NO CAMBIA SU ESTADO DE MOVIMIENTO MIENTRAS NO RECIBA UNA FUERZA.
O bien:
2. PARA QUE UN CUERPO CAMBIE SU ESTADO DE MOVIMIENTO NECESITA DE UNA FUERZA.
