Algunos paisajes de la pintura flamenca con escenas de vida colectiva están ambientados en invierno, con campos y techos nevados y paisanos en sus quehaceres, o que juegan y patinan sobre ríos helados. Quizá fuera un tema recurrente del arte de esta época de frío extremo, la llamada «pequeña edad de hielo». En varios lienzos de los Brueghel vemos jugadores de curlin, que se practica aún hoy día: un disco de piedra de unos 20 kg recorre grandes distancias a velocidad casi constante hacia una diana, mientras los jugadores frotan el hielo con una escoba para mejorar su deslizamiento. La experiencia cotidiana es muy diferente: si impulso una caja o una silla sobre el suelo, se detienen casi de inmediato. Es necesario seguir empujando para que se desplacen. Sin embargo, una pelota que rueda o un juguete que expulsa aire por debajo, una vez impulsados continúan su movimiento sin apenas frenarse. Haciendo un esfuerzo de abstracción, podemos imaginar que se mueven en línea recta por un pasillo infinito sin detenerse jamás. Es el tipo de experimentos mentales a los que recurrieron, por ejemplo, Herón de Alejandría, Descartes, Galileo o Gassendi (quien, ya puestos y dada la gratuidad, elegía una bola y un suelo de fino vidrio veneciano) para proponer alguna variante de la primera ley del movimiento o principio de inercia que Newton reformuló en sus Principia. Un objeto se mueve con velocidad constante y en línea recta, y continuará haciéndolo salvo que sobre él actúe alguna fuerza neta. Es decir, las fuerzas cambian la velocidad, no son causa del movimiento. Quien dice velocidad, dice momento lineal (velocidad multiplicada por la masa). Aplicado a nuestra caja o silla: la empujo aplicando una fuerza igual y opuesta a la de rozamiento con el suelo ya existente y así la fuerza total es cero, o bien reduzco esa fricción (la anulo en la situación ideal) usando aceite, poniéndole ruedas (¡importante invención!) o con un suelo de hielo, cuya superficie se funde con el roce. De hecho, el paseo espacial de una astronauta, sin contactos, sin nada que la frene, está lleno de peligro si no lleva un anclaje: un pequeño empujón y… hasta el infinito y más allá. Quién sabe si los pueblos inuit o lapón habrán sido precursores, desde su cotidianidad helada, de esta idea que tanto ha costado formular en la historia de la ciencia.
Imaginemos ahora dos carritos juntos sobre el suelo y con un resorte comprimido entre ellos. Están quietos, luego la velocidad y el momento lineal del conjunto es cero. Soltamos el resorte y salen despedidos en sentidos opuestos: un carrito lleva un momento lineal p y el otro –p, ya que, por el principio de inercia, la suma debe ser cero (p – p = 0), como al comienzo; y si uno de ellos tiene mayor masa, su velocidad será menor (y viceversa). Este fenómeno de acción-reacción es también un ejemplo de la conservación del momento lineal de un sistema, uno de los principios más importantes de la física. Una parte se mueve en un sentido precisamente porque la otra lo hace en el contrario, y el momento lineal total permanece constante. Un avión se mueve a unos 1.000 km/h porque los gases de su turborreactor son despedidos en sentido opuesto. En una versión de juguete, un coche es propulsado por el aire que expulsa un globo y, en otra más gamberra, una bicicleta se impulsa hacia delante por los gases que un extintor emite hacia atrás. Como hace Wall-e, ese robot solitario y sensible que limpia detritos de una Tierra convertida en vertedero, al usar un extintor como propulsor sideral. Y es que el realismo que apreciamos en la animación de películas o videojuegos se basa en sofisticados recursos basados en la mecánica teórica, y resolviendo, incluso en tiempo real, las ecuaciones físicas del movimiento. También los cohetes funcionan a reacción, aunque durante su lanzamiento actúa la fuerza gravitatoria y se requiere de un análisis algo diferente.
Si queremos jugar, como los habitantes del lienzo, consideremos también la prestidigitación: retiremos el mantel sedoso que cubre una mesa, dejando inmóviles y en su sitio vasos, platos y cubertería. No hace falta pericia, solo tirar con decisión y confiar en el principio de inercia, que viene de la palabra latina iners (in-ars): ‘flojo, ocioso, inepto y sin arte ni habilidad’.
Atrévete:
Toma una pastilla de jabón seco e impúlsala sobre un suelo horizontal también seco, de forma que no choque con las paredes o algún objeto. Al poco se detiene: significa que alguna fuerza actúa sobre ella y disminuye su velocidad hasta que es cero. Puedes medir el tiempo t y la distancia d que recorre y determinar la deceleración a = 2 d/t2 de la pastilla. Ahora moja el suelo y también el jabón, para que se deslice mejor y repite la experiencia. ¿Qué sucede? ¿Son el t y la d los mismos que antes? Ahora la deceleración, ¿aumenta o disminuye? En el segundo caso, significa que has disminuido la fuerza de rozamiento. Repítelo con una pelota, aunque necesitarás un pasillo de mayor longitud, y después imagina que puedes anular completamente el rozamiento. ¿Qué distancia, tiempo y deceleración obtendrías?
Continúa experimentando con las demos 5 y 88 de la Colección de Demostraciones de Física de la Universitat de València:
https://go.uv.es/ferrerch/mlineal
https://go.uv.es/ferrerch/inercia
