Las fuerzas y el rozamiento

 Uno de los temas más fáciles y divertidos del temario de Primaria es el de las fuerzas. "Sí, claro", estaréis pensando. ¡Pues sí! 

Vamos a ver primero qué es la fuerza.

Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación en él. La unidad de medida de la fuerza es el newton (N).

 Cuando nosotros aplastamos un bloque de plastilina, estamos aplicando una fuerza. También aplicamos fuerza cuando sujetamos el lápiz, aunque no tanta como para romperlo. Y también aplicamos fuerza al balón de fútbol cuando le damos una patada para meter un gol.

Los objetos reaccionan a las fuerzas de distintas formas. Un objeto rígido, como una mesa de madera, no se deforma cuando una fuerza actúa sobre él. Pero los objetos elásticos, como una goma del pelo, se deforman al aplicar fuerza, aunque luego, cuando la fuerza deja de actuar, recuperan su forma original. También hay objetos plásticos que se deforman cuando se aplica una fuerza sobre ellos y que no vuelven a recuperarla, como los globos.

¿Os acordáis de Isaac Newton? Ya os hablé de él hace mucho tiempo. Podéis releer la historia en esta entrada antigua donde jugábamos con la luz.

Además de ser un crack de las matemáticas (inventó el cálculo diferencial, pero al mismo tiempo, lo inventó Leibniz también) y de descubrir la dispersión de la luz por puro aburrimiento (moraleja: aburrirse puede tener consecuencias fatales como convertirte en el padre de la Física :), formuló las leyes más importantes del funcionamiento de la Naturaleza: las leyes de Newton.

La primera de estas leyes dice lo siguiente:

Todo cuerpo permanece en reposo o con movimiento rectilíneo a velocidad constante si sobre él no actúa ninguna fuerza. A esta propiedad de los cuerpos la llamamos inercia.

 Todas las cosas están en movimiento continuo o paradas si no se aplica ninguna fuerza sobre ellos. ¿Os imagináis? Podríamos darle una patada al balón, y que éste se moviera en línea recta eternamente. Bueno, hasta que chocase con un asteroide o algún planeta errante. Y es que es muy difícil que no actúen fuerzas sobre los cuerpos.

En clase hemos intentado realizar una demostración de las fuerzas. El alumnado ha cogido cubos de madera y les ha aplicado diferentes niveles de fuerza para ver hasta dónde llegaban. Algunos le han empujado con un dedo; otros, con la mano entera. Algunos cubos han llegado más lejos que otros, y hay cubos que apenas se han movido. Pero todos se paraban en algún momento. ¿Y cómo? ¡Si nadie ni nada ha aplicado fuerza para que se detengan!

Pero estábamos equivocados. ¿Seguro que nadie ha aplicado fuerza? ¿O nada? 

En este caso, ha habido dos culpables: el aire y el suelo. El aire es materia, como todo lo demás. La materia tiene volumen y tiene masa; el aire, también. Nosotros no nos damos cuenta porque estamos acostumbrados a movernos en el aire, pero si pensamos en los peces nadando en el agua, nos podemos hacer una idea de cómo el aire hace que nuestros movimientos estén limitados.

Cuando hemos empujado los cubos hemos aplicado fuerza, pero el aire provoca un rozamiento que detiene los cubos. También el rozamiento con el suelo actúa sobre el cubo, haciendo que su velocidad disminuya. La fuerza de rozamiento siempre es una fuerza de frenado.

El alumnado ha llegado a esta conclusión reflexionando y realizando experimentos mentales antes de tocar los cubos de madera. Luego hemos realizado otro experimento mental imaginando que no hubiese aire. ¿Habría rozamiento en este caso? Tras pensar un poco, hemos visto este vídeo donde el astronauta David Scott deja caer a la vez un martillo y una pluma en la Luna (donde no hay aire).

¡Y sí, los experimentos mentales existen! Si no, que se lo digan a Schrödinger. El mismo Schrödinger del gato que estaba vivo y muerto al mismo tiempo. Os hablaré de él en la próxima entrada, porque veo que tengo un alumnado muy curioso que quiere mezclar ciencia con gatitos.