Inercia

¿Te ha pasado que si viajas de pie en un autobús y este frena de golpe, tu cuerpo tiende “a seguir hacia adelante” y debes sujetarte rápidamente de algo firme para no caerte? ¿Sabes por qué sucede esto? La respuesta es por la Inercia.

El concepto de inercia




Durante muchos siglos se creía que en ausencia de una fuerza de empuje o tracción, todos los objetos en movimiento (en la Tierra)  inmediatamente regresarían a su estado inicial, es decir, al reposo, y que solo continuarían moviéndose mientras existiera una fuerza que los indujera a hacerlo.  Esta visión se basaba en la ideas del filósofo griego Aristóteles.

Tú, ¿estás de acuerdo con esta afirmación? ¿Todos los cuerpos u objetos se detienen inmediatamente si no le aplicamos una fuerza? Supongamos la siguiente situación: imaginemos que estamos montando bicicleta y de repente, de manera desprevenida, se atraviesa un perro en nuestro camino. Para evitar chocar contra él, ¿basta con dejar de pedalear? ¡No! Lo mismo sucede en muchas situaciones similares.

Ejemplo de inercia
¿Basta con dejar de ejercer fuerza sobre los pedales para detener nuestro movimiento y así evitar chocar con el perro?

El físico italiano Galileo Galilei, a través de diversos experimentos, contribuyó a refutar la visión aristotélica del movimiento, ayudando a demostrar que no solo un objeto podría seguir en movimiento sin una fuerza actuando sobre él, sino también que sin algo que interfiera en su movimiento, se mantendría moviéndose en línea recta por siempre.

Los planos inclinados de Galileo

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Galileo demostró esta hipótesis experimentado con el movimiento de varios objetos sobre planos inclinados. Observó que al hacer rodar esferas cuesta abajo en planos inclinados de distintos ángulos con la horizontal, aumentaban su rapidez.

Planos inclinados de Galileo
A medida que la esfera rueda cuesta abajo aumenta su rapidez.

Al hacerlas subir ocurría lo contrario, disminuían su rapidez.

Planos inclinados de Galileo
A medida que rueda cuesta arriba disminuye su rapidez.

Al rodar en un plano horizontal, las esferas lo hacían con rapidez constante, en otras palabras, ni aceleraban ni desaceleraban.

Planos inclinados de Galileo 3
En un plano sin pendiente, se mueve a velocidad constante.

Galileo observó que en superficies con menos fricción, el movimiento de las esferas duraba más, llegaban más lejos; cuanta menos fricción, el movimiento se aproximaba a una rapidez contante. De esta manera, dedujo que en ausencia de fricción o de otras fuerzas opuestas, las esferas continuarían moviéndose en línea recta indefinidamente.

Del mismo modo, Galileo construyó dos planos inclinados y los colocó uno frente a otro, en ángulos opuestos. Desde lo alto del primero soltó una esfera que bajó rodando. Al llegar al segundo plano la esfera subió por él hasta casi su altura inicial. Dedujo que la fricción era la que evitaba que subiera hasta llegar exactamente a su altura inicial, porque al utilizar planos más lisos, la esfera llegaba cada vez más cerca a dicha altura.

Planos inclinados de Galileo 4
La esfera que baja rodando por el primer plano inclinado (del lado izquierdo) tiende a subir rodando hasta su altura inicial (del lado derecho).

Galileo repitió la experiencia reduciendo el ángulo del segundo plano y encontró que la esfera, aunque recorría una distancia mayor, subía siempre hasta casi la misma altura inicial.

Planos inclinados de Galileo 5
La esfera debe rodar una mayor distancia, conforme el ángulo de inclinación del segundo plano inclinado se reduce.

Luego, se preguntó sobre qué pasaría si el segundo plano fuera horizontal. La respuesta obvia es “hasta el infinito, nunca llegará a su altura inicial”. Veamos esto con más detalle:

El movimiento de bajada de la esfera en el primer plano es igual en todos los casos, su rapidez al comenzar a subir por el segundo plano es igual también en todos los casos. Sin embargo, en una pendiente más inclinada reduce su rapidez rápidamente, en una menos inclinada, lo hace más lentamente y rueda durante más tiempo. Cuanto menos inclinada sea, con más lentitud pierde su rapidez. En el caso extremo que la pendiente es cero, o sea, cuando el plano es horizontal, las esferas no deberían perder rapidez alguna, por lo tanto, se mueve a rapidez constante.

Planos inclinados de Galileo 6

En ausencia de fuerzas de retardo, la tendencia de las esferas es a moverse por siempre sin desacelerarse. De esta forma, a la propiedad de un objeto de resistirse a los cambios en su movimiento Galileo la llamó inercia.

¿Qué es inercia?

Los cuerpos u objetos tienden a mantener su estado de movimiento y por consiguiente, oponen una resistencia a un cambio en dicho estado.

La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de resistir cambios en su estado de movimiento.

Por lo tanto, un objeto tiende a permanecer en reposo si está quieto o seguir moviéndose con la velocidad que lleva.

Años después de la muerte de Galileo, el físico inglés Isaac Newton, basándose en las ideas de Galileo, formuló su primera ley, que bien se llama Ley de inercia (conocida también como Primera ley de Newton).

Ejemplos de inercia

  • Cuando viajas en un autobús que frena bruscamente tiendes “a seguir hacia adelante” debido a la inercia. Tú estás en movimiento, ya que estás en el autobús mismo, y al frenar, la fuerza del freno se aplica al autobús y no a ti. De esta manera, el bus reduce su movimiento, pero tú no, tu movimiento tenderá a permanecer igual como estaba antes, es decir, con la velocidad del autobús antes de frenar.

De ahí la importancia de utilizar los cinturones de seguridad cuando viajamos en auto, estos impiden que salgamos despedidos hacia adelante luego de un choque a alta velocidad.

  • Lo mismo ocurre cuando viajas en un autobús y este acelera. Tu estado de movimiento, en este caso, de reposo, tiende a permanecer igual y por eso sientes un empuje hacia atrás cuando acelera el autobús o un vehículo en particular.
  • Otro ejemplo es cuando viajas en un vehículo y tomas una curva, tu cuerpo se resiste al cambio de movimiento e intenta seguir moviéndose en línea recta, de esta manera, el coche gira y sientes que eres empujado hacia un lado.
  • Otro ejemplo de inercia es el clásico truco del mantel. Se tienen varios platos sobre un mantel, al jalar rápidamente este último, todo queda sobre la mesa debido a la inercia, los platos se resisten a cambiar su estado de reposo.

Inercia - truco del mantel