Читать книгу Biomecánica básica - Pedro Perez Soriano - Страница 129

Analicemos las tres leyes y veamos cuánta información podemos extraer de ellas para el fin que nos ocupa: la biomecánica deportiva y de la actividad física.

La primera ley identifica la fuerza como causa de cualquier cambio de velocidad que sufra un cuerpo. Es decir, si un cuerpo cambia su velocidad (sea en magnitud o en dirección) es porque hay una fuerza que actúa sobre él, y si un cuerpo mantiene su velocidad rectilínea constante es porque no actúa ninguna fuerza sobre él o porque la suma de las fuerzas que actúan sobre él (la resultante de fuerzas) es cero.

¿Entonces no bastaría con dar un empujoncito al coche para que éste se mantenga en movimiento hasta que uno pise el freno? Ese mismo problema lo tenía también Aristóteles, y desde él hasta Newton todos los demás que se preocuparon por este tema (bueno, en su caso no eran coches y tal vez alguno diera con la solución, pero no dijo nada por miedo a la hoguera). Aristóteles, como buen científico, observaba los fenómenos y vio que todos los cuerpos se paran poco después de empujarlos. Por tanto, dedujo erróneamente que “el reposo es el estado natural de los cuerpos y las fuerzas son necesarias para mantenerlos en movimiento”. Si los cuerpos se paran poco después de empujarlos y el saltador de altura vuelve a caer a la colchoneta en vez de despegar y alejarse de la tierra y la galaxia a velocidad constante es porque de hecho hay fuerzas que actúan sobre estos cuerpos. En la tierra, los cuerpos están siempre sometidos a fuerzas de contacto, fricción o rozamiento, empuje (con el aire, el suelo, el agua, etc.) y a la fuerza de la gravedad (ver apartado “Para saber más”), que es la fuerza con la que la tierra nos atrae hacia su centro. La existencia de estas fuerzas, que hoy nos parece tan clara y evidente, no fue observada por Aristóteles. Hoy sabemos que estas fuerzas existen y que son las culpables de que para mantener el coche en marcha haya que tener el motor en marcha o ir cuesta abajo y dejar que sea la fuerza de la gravedad la que haga el trabajo. Así pues, la primera ley de Newton no falla. Podemos afirmar que “la fuerza es la causa de cualquier cambio de velocidad”.

La segunda ley de Newton se puede formular de varias maneras; aquí hemos escogido la que es probablemente la más común y sencilla. Del capítulo anterior (Equilibro y estabilidad) se extrae que la aceleración equivale a cambio de velocidad en el tiempo.

La segunda ley postula que la fuerza y la aceleración son directamente proporcionales (si una aumenta o disminuye, también lo hace la otra en la misma proporción), y la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo. Expresada matemáticamente, esta ley es sumamente sencilla:

F = m . a

Donde F = fuerza, m = masa, a = aceleración El equivalente en rotación es:

M = I . α

PUNTO CLAVE

Si la primera ley identifica la fuerza como causa de cualquier cambio de velocidad, la segunda ley cuantifica esta relación entre fuerza y aceleración (que no es más que un cambio de velocidad).

Donde el equivalente a la fuerza es M = momento de rotación, el equivalente a la masa es I = momento de inercia y el equivalente a la aceleración es α= aceleración angular

Analicemos lo que dice la segunda ley. Lo primero es tan simple como que cuanta más masa tenga un cuerpo, más fuerza será necesaria para acelerarlo (o frenarlo). La segunda ley explica, por tanto, por qué uno tiene que pedalear más fuerte para arrancar la bicicleta cuando lleva a alguien de paquete, o por qué tiene que frenar más fuerte para parar la bicicleta con alguien de paquete que sin él, estando en marcha a la misma velocidad en ambos casos. También explica por qué un pelotazo de hockey duele más que un pelotazo de tenis a la misma velocidad (ver apartado “Ejemplos prácticos de la dinámica”).

PUNTO CLAVE

La tercera ley nos dice que no puede existir una fuerza sin una contrafuerza.

Por tanto, si el cuerpo sobre el que quiero ejercer una fuerza no ofrece resistencia, seré incapaz de ejercer la fuerza deseada. Como ejemplo sirvael intento de empujar con mucha fuerza un globo que está en el aire. No conseguiremos ejercer una fuerza significativa hasta que el globo choque con la pared, el suelo u otro objeto, o bien alcance una velocidad tal que la resistencia del aire sea suficientemente grande; esta resistencia varía con el cubo de la velocidad (ver capítulo 8).