Física CONCEPTUAL
17. El g u a n t e m á s ligero tiene m e n o s a c o l c h o n a d o y m e n o r capacidad de e x t e n d e r el t i e m p o del i m p a c t o ; el
resultado s o n m a y o r e s fuerzas de i m p a c t o p a r a det e r m i n a d o golpe.
19. Si n o h u b i e r a esta holgura, u n a l o c o m o t o r a p o d r í a
s i m p l e m e n t e q u e d a r s e d e t e n i d a y h a c e r girar las
ruedas. El a c o p l a m i e n t o h o l g a d o p e r m i t e u n m a y o r
t i e m p o para q u e todo el tren a u m e n t e su cantidad de
movimiento, y se necesita m e n o s fuerza en las ruedas
de la l o c o m o t o r a c o n t r a la vía. De esta forma, el impulso general n e c e s a r i o se d e s c o m p o n e e n u n a serie
de i m p u l s o s m e n o r e s . (Este a c o p l a m i e n t o h o l g a d o
p u e d e ser m u y i m p o r t a n t e t a m b i é n p a r a el frenado.)
21. Al saltar, i m p a r t e s la m i s m a c a n t i d a d de m o v i m i e n t o
tanto a ti c o m o a la c a n o a . Esto significa q u e saltas
de u n a c a n o a q u e se aleja del muelle, lo q u e r e d u c e
tu rapidez con relación a éste, así q u e n o saltas tan
lejos c o m o e s p e r a b a s .
23. Para llegar a la orilla, la p e r s o n a p u e d e lanzar llaves
o m o n e d a s o algo de ropa. La c a n t i d a d de movim i e n t o de lo arrojado se a c o m p a ñ a r á c o n la cantidad de m o v i m i e n t o contrario de la p e r s o n a q u e arroja. De este m o d o se provocan retrocesos hasta llegar
a la orilla. (También se p u e d e inhalar de cara a la
orilla, y exhalar d a n d o la e s p a l d a a ésta.)
25. Si en el ejercicio 23 u n o arroja la ropa, la fuerza q u e
la acelera q u e d a r á a p a r e a d a c o n u n a fuerza igual y
o p u e s t a sobre q u i e n la lanza. Esta fuerza p u e d e producir retroceso hacia la orilla. Acerca del ejercicio
24, de a c u e r d o con la tercera ley de Newton, todas
las fuerzas q u e ejerzas sobre la pelota, p r i m e r o en
u n a dirección y d e s p u é s en otra, están b a l a n c e a d a s
p o r las fuerzas iguales y o p u e s t a s q u e la pelota ejerce sobre ti. C o m o las fuerzas sobre la pelota n o d a n
u n a cantidad de m o v i m i e n t o final, las fuerzas q u e
ejerce sobre ti t a m p o c o p r o d u c e n c a n t i d a d de movim i e n t o final.
27. C u a n d o i n t e r a c t ú a n d o s objetos, las fuerzas q u e ejercen entre ellos s o n iguales y opuestas, y a c t ú a n durante el m i s m o t i e m p o , por lo q u e los i m p u l s o s s o n
iguales y opuestos. En c o n s e c u e n c i a , sus c a m b i o s de
cantidad de m o v i m i e n t o son iguales y opuestos, y el
c a m b i o total de c a n t i d a d de m o v i m i e n t o de los objetos es cero.
29. La cantidad de m o v i m i e n t o n o se c o n s e r v a p a r a la
pelota m i s m a , p o r q u e sobre ella se ejerce u n impulso (fuerza gravitacional x tiempo). E n t o n c e s la pelota
a u m e n t a su c a n t i d a d de m o v i m i e n t o . Es en ausencia
de u n a fuerza e x t e r n a q u e n o c a m b i a la c a n t i d a d de
m o v i m i e n t o . Si se s u p o n e q u e toda la Tierra y la pelota son u n sistema, la interacción gravitacional entre ellas son fuerzas i n t e r n a s y n o a c t ú a i m p u l s o ext e r n o . Entonces, la c a n t i d a d de m o v i m i e n t o s o b r e la
pelota se a c o m p a ñ a por u n a c a n t i d a d de m o v i m i e n to igual y o p u e s t a de la Tierra, c o n lo q u e el resultado es q u e n o c a m b i a la c a n t i d a d d e m o v i m i e n t o .
31. Si el sistema es sólo la piedra, es claro que cambia su
cantidad de movimiento al caer. Si se agranda el sistem a para incluir a la piedra y a la Tierra. La cantidad de
movimiento hacia abajo queda anulada por la cantidad
de movimiento de la Tierra, igual y opuesta, al "apresurarse" a salir al encuentro de la piedra.
3 3 . Este ejercicio se p a r e c e al anterior. Si se c o n s i d e r a
q u e Bronco es el sistema, e n t o n c e s u n a fuerza n e t a
a c t ú a y c a m b i a la c a n t i d a d de m o v i m i e n t o . En el sist e m a f o r m a d o sólo p o r Bronco, n o se c o n s e r v a la
c a n t i d a d de m o v i m i e n t o . Sin e m b a r g o , si se considera q u e el s i s t e m a es Bronco y el m u n d o (incluyendo
el aire), todas las fuerzas q u e a c t ú a n s o n internas, y
se c o n s e r v a la c a n t i d a d de m o v i m i e n t o . La c a n t i d a d
de m o v i m i e n t o sólo se c o n s e r v a en s i s t e m a s q u e n o
e s t á n sujetos a fuerzas e x t e r n a s .
3 5 . El velero se m u e v e hacia la d e r e c h a . Se d e b e a q u e
hay d o s i m p u l s o s q u e a c t ú a n sobre él: u n o es el del
viento c o n t r a la vela y el otro es el del retroceso
del ventilador por el viento q u e produce. Esos impulsos t i e n e n dirección o p u e s t a , p e r o ¿son de igual
m a g n i t u d ? ¡No, p o r el rebote! El viento rebota de la
vela y p r o d u c e m a y o r i m p u l s o q u e si sólo se detuviera. Este m a y o r i m p u l s o s o b r e la vela p r o d u c e u n
i m p u l s o n e t o e n dirección de avance, hacia la derecha. Lo p o d e m o s ver t a m b i é n en t é r m i n o s de fuerzas. Observa, e n el e s q u e m a , q u e h a y q u e considerar
dos p a r e s de fuerza: (1) el p a r ventilador-aire y (2) el
par aire-vela. Debido al rebote, el par aire-vela es
mayor. Los vectores de línea llena m u e s t r a n las fuerzas q u e se ejercen s o b r e el velero; los d e línea de
p u n t o s m u e s t r a n las fuerzas ejercidas s o b r e el aire.
La fuerza n e t a s o b r e el velero es de avance, hacia la
d e r e c h a . El principio descrito aquí se aplica a los inversores de e m p u j e q u e se u s a n p a r a desacelerar los
aviones de reacción al aterrizar. También p u e d e s ver
q u e d e s p u é s de e n c e n d e r el ventilador, hay u n movim i e n t o neto de aire hacia la izquierda, por lo q u e
p a r a q u e el b o t e c o n s e r v e su c a n t i d a d de m o v i m i e n to se m o v e r á hacia la d e r e c h a .
37. ¡El mejor m é t o d o de i m p u l s a r el velero es quitarle la
vela y voltear el ventilador hacia atrás! Entonces sobre el velero se ejerce el i m p u l s o m á x i m o . Si n o se
voltea el ventilador, el b o t e es i m p u l s a d o hacia atrás,
hacia la d e r e c h a . (Esos b o t e s i m p u l s a d o s por hélice
se u s a n d o n d e el a g u a es m u y p o c o profunda, c o m o
e n los p a n t a n o s Everglades de Florida.)
39. De a c u e r d o con la tercera ley de Newton, la fuerza
s o b r e el insecto tiene igual m a g n i t u d y dirección
o p u e s t a a la fuerza s o b r e el parabrisas. El resto es lógico. C o m o el t i e m p o de i m p a c t o es igual p a r a a m bos, la c a n t i d a d de i m p u l s o es igual p a r a a m b o s , y
eso quiere decir q u e a m b o s t i e n e n igual c a m b i o de
c a n t i d a d d e m o v i m i e n t o . El c a m b i o d e c a n t i d a d de
m o v i m i e n t o p a r a el insecto se ve claro, p o r su gran
c a m b i o de rapidez. El m i s m o c a m b i o de cantidad
d e m o v i m i e n t o del vehículo, m u c h o m á s grande, n o
se nota, p o r q u e el c a m b i o e n su rapidez es m u y peq u e ñ o . Sin e m b a r g o , ¡la m a g n i t u d de mAV p a r a el insecto es igual a MAv p a r a el vehículo!
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