Si no lo tocas…


De entre todos los fenómenos físicos el primero al que nos acercamos es, sin duda alguna, el movimiento. Las cosas cambian de posición conforme pasa el tiempo.

Sin embargo, esta observación contiene en mi opinión muchos de los secretos de la física. Personas del tipo de Aristóteles, Galileo, Newton o Einstein (dejando atrás muchos otros) se preocuparon por el problema del movimiento. Y podemos afirmar que la pregunta que nos vamos a plantear aquí y que vamos a intentar explicar contiene la esencia del origen toda la física.

La pregunta podría formularse del siguiente modo:

¿Si no actúo sobre un cuerpo de ningún modo se moverá o permanecerá en reposo?

La sorprendente, al menos para mí, respuesta es lo que se condensa en el Principio de Inercia que fue propuesto por Galileo y tomado por Newton en su construcción de la mecánica (newtoniana).

Este principio de la física abre de par en par las puertas para entender lo que son las fuerzas o interacciones, para plantear la necesidad de un observador y de forma indirecta para reclamar que la física tiene que ser relativista (¿Qué es la relatividad?).

A veces lo más sencillo es lo más completo 😉

Aristóteles

Metámonos en la piel de Aristóteles (quizás nos venga un poco grande, pero sólo será un rato).

Para él, y simplificando mucho, el movimiento siempre necesitaba una causa. Es decir, para que algo estuviera en movimiento siempre deberíamos de ejercer una fuerza sobre él. Incluso para mantener el movimiento más simple que se nos pueda ocurrir, como es el movimiento en línea recta y a velocidad constante.

Esto es lógico, no es una idea loca, si yo tengo una caja de cartón (por decir algo) y la empujo con el pié esta se moverá un poco pero acabará por parar. Para mantenerla en movimiento necesitaría estar empujando continuamente.

Así pues, parece que es justo pensar que el estado natural de las cosas es el estado de reposo. Aquel estado en el que no hay cambios de posición de un objeto conforme pasa el tiempo.

La física aristotélica, que es mucho más amplia y compleja de lo que hemos contado aquí que es un burdo resumen, dominó el pensamiento sobre el mundo físico por muchos, muchos años…

Y llegó Galileo

Pues así estaba la cosa hasta que Galileo Galilei empieza a estudiar pormenorizadamente el tema del movimiento llegando a conclusiones sorprendentes. Es de justicia decir que se puede considerar a Galileo como el primer físico, al menos el primero en seguir una metodología que hoy consideraríamos científica buscando el acuerdo entre sus ideas y los experimentos que realizaba.

La que nos interesa aquí está condensada en el siguiente diálogo  entre Simplicio y Salviati (Personajes de la obra de Galileo Diálogos sobre los dos máximos sistemas del mundo):

Salviati: – Pero, ¿con qué clase de movimiento? Continuamente acelerado, como en el plano inclinado hacia abajo, ¿o crecientemente retardado, como en el plano hacia arriba?

Simplicio: –No puedo ver causa alguna de aceleración o desaceleración, no habiendo pendiente hacia arriba o hacia abajo.

Salviati: –Exactamente. Pero si no hay causa alguna para el retardo de la bola, menos debería haberla para que alcance el estado de reposo; entonces, ¿hasta qué distancia continuará moviéndose la bola?

Simplicio: –Tanto como continúe la superficie sin subir ni bajar.

Salviati: –Entonces, si dicho espacio fuera ilimitado, ¿el movimiento en él sería análogamente ilimitado? Es decir, ¿perpetuo?

Simplicio: –Así me parece, si el cuerpo móvil fuera de material duradero.

En este extracto de su obra Galileo nos explica de manera soberbia sus trabajos experimentales.

La conclusión es:

Un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas, o sobre el que todas las fuerzas que actúan sobre él se compensan, permanecerá en reposo o se moverá con un movimiento rectilíneo y uniforme.

Esto es brutal, porque nos está diciendo que para que algo permanezca en movimiento rectilíneo y uniforme, de velocidad constante, no hay que hacer nada.  Reposo y movimiento rectilíneo uniforme son dos estados de movimiento equivalentes.

Evidentemente esto es una situación ideal. En nuestro mundo siempre hay fuerzas descompensadas actuando sobre los cuerpos. La caja del ejemplo anterior se para por el rozamiento contra el suelo que intenta frenarla.  En una situación ideal, una superficie sin rozamiento alguno, si empujáramos la caja esta seguiría moviéndose indefinidamente, siempre en línea recta y con la misma velocidad.

Y claro, Newton no podía faltar…

A Sir Isaac Newton le venían preocupando cuestiones tales como ¿Se puede crear la piedra filosofal?, pero si eres Newton tienes derecho a pensar lo que quieras. Especialmente si para responder a esa pregunta uno se plantea de paso cómo son las interacciones físicas.

Lo que nos interesa aquí es que Newton dio entidad al concepto de fuerza y lo hizo tomando como base el principio de inercia de Galileo, que se conoce también como primera ley de Newton.

De hecho todos hemos estudiado eso de:

F=ma

Esta ley de Newton (llamada la Segunda) contiene al principio de inercia.

Fijémonos en que pasa en los siguientes casos:

– Un cuerpo en reposo tiene aceleración 0.

– Un cuerpo en movimiento rectilíneo y uniforme tiene velocidad constante, por tanto aceleración 0.

Así pues cualquiera de esos dos estados de movimiento corresponde a ¡¡¡F=0!!!. Lo que nos dice que si la fuerza total aplicada sobre un cuerpo es nula entonces no podremos decir si ese cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme.

Hay un par de cosas que no hemos comentado como por ejemplo ¿respecto a quién se define el movimiento? Seguiremos con este tema más adelante porque me parece que hay que dejar reposar esto. Volveremos con más sorpresas y más personajes.

No te pierdas el comentario de Filotecnóloga:

Bueno bueno, que sorpresa de entrada…al final me vas a despedir y todo ;)

Tan solo me gustaría matizar una cosita. El concepto de fuerza es “relativamente” moderno. Aristóteles le llamaba motores.

El movimiento para Aristóteles era algo mucho más amplio que el desplazamiento o el cambio de lugar, porque también incluía el cambio sustancial, como por ejemplo la combustión.

El movimiento para Aristóteles seguía dos principios, nada se mueve a sí mismo y el motor que provoca el movimiento y el móvil deben estar en contacto.

De esta relación entre la cinemática y la dinámica originó reglas como que los espacios recorridos son como los tiempos, y que el movimiento es directamente proporcional al motor e inversamente proporcional a la resistencia.

Aristóteles era consciente del fallo de reciprocidad cuando el motor era inferior a la resistencia, porque entonces no hay movimiento en absoluto.

Es decir, en román paladín, si cien hombres pudieran arrastrar diez metros una nave de carga varada, un hombre sólo no la arrastrarí diez centímetros ni en el mismo tiempo ni en una eternidad…

Desde luego la física Aristotélica da para mucho.

Y que hayas nombrado el diálogo entre Simplicio y Salvati…los lagrimones se me caían ;) …

Nos seguimos leyendo…

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10 Respuestas a “Si no lo tocas…

  1. Pingback: Un año: 23 historias | Mati y sus mateaventuras

  2. Chapeau ¡¡

  3. ya te pasará mi representante la factura jeje

  4. Bueno bueno, que sorpresa de entrada…al final me vas a despedir y todo 😉
    Tan solo me gustaría matizar una cosita. El concepto de fuerza es “relativamente” moderno. Aristóteles le llamaba motores.
    El movimiento para Aristóteles era algo mucho más amplio que el desplazamiento o el cambio de lugar, porque también incluía el cambio sustancial, como por ejemplo la combustión.
    El movimiento para Aristóteles seguía dos principios, nada se mueve a sí mismo y el motor que provoca el movimiento y el móvil deben estar en contacto.
    De esta relación entre la cinemática y la dinámica originó reglas como que los espacios recorridos son como los tiempos, y que el movimiento es directamente proporcional al motor e inversamente proporcional a la resistencia.
    Aristóteles era consciente del fallo de reciprocidad cuando el motor era inferior a la resistencia, porque entonces no hay movimiento en absoluto.
    Es decir, en román paladín, si cien hombres pudieran arrastrar diez metros una nave de carga varada, un hombre sólo no la arrastrarí diez centímetros ni en el mismo tiempo ni en una eternidad…
    Desde luego la física Aristotélica da para mucho.
    Y que hayas nombrado el diálogo entre Simplicio y Salvati…los lagrimones se me caían 😉 …

  5. Estos son los artículos que me gustan, los que hasta yo puedo comprender xD

  6. Oscar Roberto e

    Lamentablemente, lo que se suele enseñar como física, es física clásica, y muy desactualizada, porque es una forma simple de explicar cosas sencillas. Pero como suelo decir, las simplificaciones de simplificaciones encierran errores.
    Así podemos ver que: Un cuerpo acelera frente a un campo relativo, sin necesidad de fuerza alguna.
    La forma más simple que eligió Einstein y Galileo, es la gravedad, sin importar la masa, el cuerpo acelerará de igual forma, lo que significa en forma clara que, la gravedad no es una fuerza.
    Pero si lo analizamos más detenidamente, vemos que todas las llamadas fuerzas, dependen de los campos (eléctrico, gravitacional, y magnético), así, cuando no quiero que un cuerpo acelere con la gravedad, le hago fuerza con mi brazo, o lo apoyo sobre un cuerpo, en todos los casos es una oposición creada por el campo eléctrico (espero suficiente imaginación).
    Por otro lado, si la gravedad no es una fuerza, por definición, sí lo es el peso (F=m.a).

    Llegamos en forma práctica que, la física clásica consideraba que, para que una masa acelerase, necesitaba una fuerza, eso es un ERROR CONCEPTUAL. Porque es la aceleración de una masa lo que produce una fuerza. Como el caso del peso.
    A esto me refiero cuando hablo de errores conceptuales, decir que una cosa es así, contradiciendo la observación, por simple prejuicio aristotélico.
    Esto parece lo mismo, para quien NO le interesa saber cómo funciona el universo, sino que lee sin juzgar por sí mismo.

    • Lamentablemente, lo que se suele enseñar como física, es física clásica, y muy desactualizada, porque es una forma simple de explicar cosas sencillas. Pero como suelo decir, las simplificaciones de simplificaciones encierran errores.

      La física clásica no está desactualizada se aplica al rango donde sus predicciones concuerdan con el esperimento. Bajas velocidades y bajas densidades de energía.

      Así podemos ver que: Un cuerpo acelera frente a un campo relativo, sin necesidad de fuerza alguna.
      La forma más simple que eligió Einstein y Galileo, es la gravedad, sin importar la masa, el cuerpo acelerará de igual forma, lo que significa en forma clara que, la gravedad no es una fuerza.

      Clásicamente, sin considerar relatividad general, todo campo induce una fuerza. Así que tu comentario es incorrecto.

      Dado que no ha sido posible llegar a un acuerdo y ya te he dejado comentar lo habido y por haber, me temo que a partir de ahora todos tus mensajes serán moderados.

      Si alguien tiene una queja que escriba al correo del blog y serán dadas todas las explicaciones necesarias.

      Fin.

    • La definición de inercia que me gusto cuando era niño fue:

      La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de conservar su velocidad constante.

      Y de ese renglón, se concluye todo lo demás.
      a) Si la velocidad (relativa a algo) tiene un valor contante y se conserva así. Es porque o bien no hay fuerza(s) actuando sobre el cuerpo; o estas están compensadas.
      b) Si la velocidad es cero (reposo relativo a algo) y se conserva así: Es porque o bien no hay fuerza(s) actuando sobre el cuerpo; o estas están compensadas.

      En lo cual vemos que para el caso de esa compleja propiedad que le atribuyen los amarres de la Mecánica a los cuerpos (la inercia), no hay distinción conceptual, entre estar en reposo (velocidad cero) o en MRU (velocidad constante diferente de cero). Aunque humanamente si. Porque vas a llegar “mas” rápido de Madrid a Barcelona con MRU, que en reposo. Es decir, el reposo es un concepto bien claro y bien distinto para los humanos; que para los amarres de la Mecánica. Y es tan difícil como imposible para nosotros, dejar de lado lo que nos es tan práctico. Somos tan complejos y son tan limitados los amarres de las físicas, que no pueden complacernos en todo. Es cuestión de uso, de praxis.

    • Pero visto así podríamos prescindir del concepto de inercia o reformularlo en base a la velocidad. El MRU y el reposo es un estado que conservan los cuerpos en ausencia de la acción de otros cuerpos sobre el. Pero el problema esta, en que se pueden hacer experimentos donde se ve como los cuerpos tratan, hace un esfuerzo por mantener su estado y sin embargo durante ese intervalo ya no tienen MRU o están en reposo relativo. Por ejemplo la tendencia del pasajero a seguir con la velocidad que traía el ómnibus que frena. O cuando tratamos de sacar del reposo relativo a una enorme masa que cuelga del techo en forma de péndulo, supongámosla de 1 tonelada. He irremediablemente aquí irrumpe la dinámica, las fuerzas y algo muy sutil muy ligado a la masa que mediamos antiguamente, para comercial los productos. Y es la masa y su relación, no con la balanza; sino con el movimiento, con la propiedad de la inercia o masa inercial. Incluso, esto se llega a inflamar tanto, puro combustible filosófico; que le permitió a Einstein, tener la idea mas feliz de su vida (palabras de el), el principio de correspondencia. Pero peor aun: ¿Cómo es que algo que permite hacer la física, como el éter y el principio de correspondencia; no son necesarios en las teorías que ayudaron a crear? Así de sorprendente es la imaginación humana en su relación con la naturaleza. Así que Oscar, no sea tan radicar, desechando lo que funciona a cierto nivel tan bien; porque te vas a sacar un ojo cuando tengas que hacer algo con las “manos” en física (laboratorio). Recuerda que la física siempre hay que hornearla en los laboratorios y hay muchos conceptos de las ultimas físicas que necesitaran siglos para acabar de tostarse. Principalmente la relatividad, que necesitara de laboratorios con distancias muy grandes. Mira si es así, que los laboratorios de neutrino de unos 700Km; ya vuelven loco hasta las mejores cabezas terrícolas. Creo que si lo que tu supones o cualquier otro, es lo correcto; con exponerlo es suficiente; no hay que despotricar de todo lo demás. En ciencia todo va cogiendo su nivel por su propio peso. Así que con mas tacto, moderación y respeto al reto; conseguirás, al menos, mas respeto por lo tuyo.

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