Por Arithmos Blog
Hace unos días durante una cena con unos familiares, me comentaban que habían apostado que si tiraban un tercio de cerveza desde un sexto piso, uno lleno y otro vacío, los dos llegan al mismo tiempo al suelo.
¿Es verdad esto que comentan? Pues esto Galileo Galilei hace más de 400 años que ya lo pensó y además entre otras cosas lo tacharon de loco.
Dicen que lo intentó desde la torre de Pisa, pero lo que si les aseguro que lo hizo sobre planos inclinados llegando a la misma conclusión. ¿Y cual fue esa conclusión?
Pues que ambos objetos independientemente de la masa que tenga son atraídos por la Tierra con la misma aceleración, es decir, tendrán la misma velocidad al final de su trayectoria y por tanto llegarán al mismo tiempo al suelo, pero… en el vacío. ¿Y con aire?
¿Quién tiene la culpa de que lleguen al mismo tiempo si en vez de dos botellas de cerveza, hablamos de un paracaídas de 30 kilos y una bola de acero de 500 gramos llegando esta última antes al suelo? Pues el rozamiento o fricción.
¿Y que es el rozamiento? grosso modo, la capacidad de abrirse paso un objeto que sufre una fuerza que lo acelera ante otro objeto que lo frena.
¿Y que lo frena? Todo objeto tiene un estado, sólido, líquido y gaseoso y esto además de indicar que a una temperatura concreta cada uno de los elementos de la tabla periódica tiene un estado concreto, indica que las moléculas de un objeto sólido están más unidas que las de un objeto líquido y este algo más unidas que las de un objeto gaseoso y todo esto unido a su densidad (más masa por unidad de volumen), más resistencia opondrán al paso de un objeto a través de ellos, por eso el rozamiento no es ni más ni menos que la fuerza que impide que otro objeto se abra paso entre la unión de moléculas, pero sin romper sus uniones, o rompiéndolas porque si la velocidad aumenta, aumenta la fricción, aumenta el calor y…
Si el objeto que lo frena es un gas o gases, como es el aire que respiramos, un objeto más aerodinámico se abre paso con más facilidad que otro que los sea menos, como pueda ser una bala de 100 gramos en contra de un paracaídas de 30 kilos, o lo que es lo mismo la fuerza que ejerce el aire ante el objeto que pretende atravesarlo, hace que lo frene y de ahí no es ni más ni menos que un sistema de fuerzas ,pero a pesar de ser aerodinámico, veámoslo con más detenimiento.
Supongamos que tenemos un proyectil sujeto con dos dedos a 2000 metros, en su posición inicial tiene velocidad cero y energía potencial máxima y al dejarlo caer, este va acelerando aumentando su velocidad prácticamente con un movimiento uniformemente acelerado aumentando también la fricción con el aire haciendo que la aceleración disminuya y cuando la fricción iguala el peso, el objeto cae con una velocidad constante o velocidad límite, de ahí podemos determinar la velocidad con la que caerá un paracaídas con un paracaidista colgado de él.
Por otra parte, si el objeto resistente es líquido, este ofrecerá más resistencia a ser atravesado por otro en caída libre y como no, si el objeto choca con un sólido, este no podrá atravesar la unión entre moléculas a no ser que las rompa, por tanto gracias al impedir que friccionemos o que no podamos abrirnos paso en un sólido, no es posible que caigamos hacia el centro de la Tierra sin parar. (Gracias sólidos!)
Esta última fricción sería el caso extremo, es decir no existe o visto desde otro punto de vista es máxima, puesto que la fuerza que imprime el sólido es suficiente para no permitir dejar pasar el objeto o 3ª ley de Newton o principio de acción y reacción, un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario, de modo que como la fuerza es la misma, no lo dejaría pasar.
En el caso de las botellas de cerveza, que son dos objetos iguales en cuanto a aerodinámica y peso, no es posible apreciar tiempos distintos desde un sexto piso, pero si este experimento se realiza en una cámara de vacío, comprobaríamos que esto es real o lo que es lo mismo, los dos objetos independientemente de su masa, serían atraídos con las misma aceleración, 9.81 m/s2.
Comparto un video de la NASA en una cámara de vacío gigante que muestra el experimento. Si Galileo hubiera visto esto, cuántas bocas hubiera callado!
Nota: No se ni quiero saber si llevaron a cabo el experimento de los dos tercios de cerveza desde el sexto piso! La fricción en caída libre es un poco más compleja, pero para no mostrar ninguna fórmula, creo que va bien.
