Respuestas a los ejercicios y problemas impares del libro de texto
Física Conceptual, novena edición
Primera parte. Mecánica
Capítulo 2 Primera ley de N e w t o n
del movimiento—inercia
Respuestas
a los
ejercicios
Capítulo 1 Acerca de la ciencia
Respuestas
a los
ejercicios
1. (a) Ésta es u n a hipótesis científica, p o r q u e tiene u n a
p r u e b a de posible error. Por ejemplo, podrías extraer
clorofila del pasto y ver su color, (b) Esta afirmación
n o tiene forma de c o m p r o b a r q u e es incorrecta, y n o
es u n a hipótesis científica. Es u n a especulación, (c) Ésta es u n a hipótesis científica. Por ejemplo, se podría
d e m o s t r a r q u e es incorrecta al ver q u e hay m a r e a s
q u e n o c o r r e s p o n d e n a la posición de la Luna.
3. Cambiar de idea a n t e el público es u n signo de fortaleza, m á s q u e de debilidad. Se nec esita m á s valor
p a r a c a m b i a r de idea al enfrentar p r u e b a s de lo
contrario, q u e p a r a a d h e r i r s e a ideas incorrectas.
Si las ideas y la perspectiva de u n a p e r s o n a n o s o n
distintas d e s p u é s de t o d a u n a vida llena de e x p e riencias, quiere decir q u e esa p e r s o n a fue b e n d e c i d a ,
m i l a g r o s a m e n t e , c o n u n a sabiduría excepcional, o
bien, q u e n o h a a p r e n d i d o nada. Es m á s p r o b a b l e
q u e s u c e d a lo último. La instrucción es el a p r e n d e r
lo q u e n o se conocía. Sería a r r o g a n t e p e n s a r q u e lo
sabes todo en las e t a p a s finales d e tu e d u c a c i ó n , y
sería e s t ú p i d o p e n s a r así al iniciarla.
5. El radio a p r o x i m a d o del Sol es 7 x 1 0 m. La distancia de la Tierra a la Luna es 4 x 10 m a p r o x i m a d a m e n t e . Entonces, el radio del Sol es m u c h o mayor,
casi el doble de la distancia de la Tierra a la Luna. La
Tierra y la Luna, a su actual distancia e n t r e sí, cabrían c o n facilidad e n el interior del Sol. El Sol deveras es g r a n d e — { s o r p r e n d e n t e m e n t e g r a n d e !
8
8
7. Lo que p r o b a b l e m e n t e se malinterprete es la diferencia entre teoría e hipótesis. En el lenguaje c o m ú n ,
"teoría" p u e d e significar u n a estimación o u n a hipótesis; algo q u e es tentativo o especulativo. Pero en la
ciencia, u n a teoría es u n a síntesis de u n a gran cantidad de información c o m p r o b a d a (por ejemplo, la teoría celular o la teoría cuántica). El valor de u n a teoría
es su utilidad (y n o su "verdad").
S o l u c i ó n al p r o b l e m a d e l c a p í t u l o 1
Con g e o m e t r í a sencilla se ve q u e las relaciones s o n
iguales; es decir:
d i á m e t r o de la m o n e d a
distancia a la m o n e d a
d i á m e t r o d e la Luna
distancia a la Luna
Con u n rearreglo sencillo se o b t i e n e :
d i á m e t r o de la m o n e d a
Diámetro de la Luna =
x
distancia a la m o n e d a
distancia a la Luna = —^— 3.84 x 10 k m = 3.5 x 10 k m .
110
5
3
1. Aristóteles diría q u e la pelota llega al r e p o s o p o r q u e
b u s c a su estado natural, q u e es el r e p o s o . Es probable q u e Galileo h u b i e r a d i c h o q u e llega al r e p o s o
p o r q u e a l g u n a fuerza está a c t u a n d o sobre ella, prob a b l e m e n t e la fricción e n t r e la pelota y la superficie
de la m e s a , así c o m o c o n el aire.
3. Él desacreditó la idea de Aristóteles q u e la rapidez
c o n q u e c a e n los c u e r p o s es p r o p o r c i o n a l a su p e s o .
5. Galileo introdujo el c o n c e p t o de inercia a n t e s de q u e
naciera Newton.
7. Nada m a n t i e n e a la s o n d a e n m o v i m i e n t o . En a u s e n cia de u n a fuerza p r o p u l s o r a , c o n t i n u a r í a m o v i é n d o se en línea recta.
9. Deberías estar e n d e s a c u e r d o c o n tu a m i g o . En aus e n c i a de fuerzas e x t e r n a s , u n objeto en r e p o s o tiende a p e r m a n e c e r e n r e p o s o ; si se mueve, tiende a
c o n t i n u a r m o v i é n d o s e . La inercia es u n a propiedad
q u e tiene la m a t e r i a p a r a c o m p o r t a r s e de esta forma,
y n o es cierta clase de fuerza.
11. La t e n d e n c i a de la pelota es p e r m a n e c e r en r e p o s o .
Desde u n p u n t o de vista e x t e r n o al vagón, la pelota
p e r m a n e c e e n su lugar y la p a r t e trasera del vagón
se m u e v e hacia ella. (Debido a la fricción, la pelota
p u e d e rodar p o r la superficie del vagón. Sin fricción,
la superficie se deslizaría p o r debajo de la pelota.)
13. En u n vehículo en r e p o s o la cabeza t i e n d e a p e r m a n e c e r en r e p o s o . C u a n d o el vehículo tiene u n a colisión p o r detrás, el q u e c h o c a c o n él lo lanza hacia
adelante, y si n o h u b i e r a c a b e c e r a e n el asiento, la
c a b e z a t e n d e r í a a q u e d a r s e atrás y se lesionaría el
cuello.
15. Un objeto e n m o v i m i e n t o t i e n d e a p e r m a n e c e r en
m o v i m i e n t o ; p o r c o n s i g u i e n t e los discos t i e n d e n a
c o m p r i m i r s e e n t r e sí, de la m i s m a forma q u e la cab e z a del martillo se c o m p r i m e e n el m a n g o , en la figura 2.4. Esta c o m p r e s i ó n h a c e q u e las p e r s o n a s
s e a n u n p o c o m á s bajas al final del día q u e p o r la
m a ñ a n a . Los discos t i e n d e n a s e p a r a r s e m i e n t r a s
u n o d u e r m e en forma horizontal, y d e s p u é s se recup e r a t o d a la estatura p o r la m a ñ a n a . Esto se ve c o n
facilidad si h a y a l g u n a cosa q u e casi la alcanzas por
la n o c h e , p e r o p o r la m a ñ a n a la alcanzas c o n facilidad. ¡Haz la p r u e b a !
17. Si n o h u b i e r a fuerza a c t u a n d o s o b r e la bola, contin u a r í a m o v i é n d o s e sin desacelerar. Pero la resistencia del aire sí actúa, j u n t o c o n u n a p e q u e ñ a fricción
c o n la b a n d a , y la b o l a desacelera. Eso n o viola la ley
d e la inercia, p o r q u e v e r d a d e r a m e n t e a c t ú a n fuerzas
externas.
19. Si sólo u n a fuerza distinta de cero a c t ú a sobre u n
objeto, n o p o d r í a estar en equilibrio m e c á n i c o . Deb e r í a n a c t u a r otras fuerzas q u e dieran c o m o resultad o u n a fuerza n e t a cero p a r a q u e h u b i e r a equilibrio.
169