LA MATERIA Y EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS

LA MATERIA Y EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS

¿Cómo puede una mosca volar dentro de un coche o de un avión en movimiento?

¿Quién no se ha preguntado alguna vez cómo puede una mosca volar tranquilamente dentro de un coche o de un avión, cuando estos a su vez se están moviendo a toda velocidad? Podríamos pensar que la mosca debería quedar estampada contra la luna trasera del coche a poco que intentara emprender el vuelo. Y sin embargo, sabemos que no es así: la mosca vuela tan tranquilamente y sin aparente esfuerzo como lo haría sobre un filete en perfecto reposo sobre la encimera de la cocina. Lo cual es sorprendente, teniendo en cuenta que una mosca volando pasillo adelante dentro de un avión está sumando sus 7 km/h a los 900 km/h del aparato, alcanzando una velocidad récord de 907 km/h para un observador en tierra, y sin despeinarse, si una mosca pudiera ser despeinada. Pero ¿cómo sabe el movimiento de la mosca que debe descontar el movimiento del avión? Aquí es donde entra Galileo, quien ya se hizo esta pregunta hace casi 400 años, y logró responderla. En 1632 publicó Diálogos sobre los dos máximos sistemas del mundo, donde escribía: Enciérrate con algún amigo en la bodega bajo la cubierta de algún barco grande, y lleva contigo algunas moscas, mariposas y otros pequeños animales voladores. Lleva un gran cuenco de agua con algún pez dentro; cuelga una botella que se vacíe gota a gota en una vasija ancha bajo ella. Mientras el barco está parado, observa cuidadosamente cómo los pequeños animales vuelan a la misma velocidad hacia todos los lados de la bodega. Los peces nadan indiferentemente en todas direcciones; las gotas caen en la vasija; y cuando lanzas algo a tu amigo, no necesitas hacerlo con más fuerza en una dirección que en otra, a iguales distancias; saltando con los pies juntos, recorres la misma distancia en todas direcciones. Una vez que hayas observado todo esto cuidadosamente (aunque sin duda cuando el barco está detenido todo debe ocurrir de esta manera), haz que el barco se mueva a la velocidad que quieras, mientras el movimiento sea uniforme y no fluctúe. No verás el más minimo cambio en todos los efectos antedichos, ni podrás saber por ninguno de ellos si el barco se mueve o está parado. La causa de todas estas correspondencias de los efectos es el hecho de que el movimiento del barco es común a todas las cosas contenidas en él, y también al aire.

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Galileo: La inercia y la aceleración

De este modo, Galileo estaba introduciendo algo que hoy nos resulta muy familiar: la inercia. Dos mil años antes de Galileo, Aristóteles se rascaba la cabeza pensando cómo era posible que una flecha o una lanza continuaran su camino en el aire sin una fuerza aparente que siguiera empujándolas. El rascado de cabeza prosiguió durante dos milenios hasta que Galileo fue el primero en explorar y explicar con acierto el efecto de la inercia; aún sin emplear esta palabra, pero definiendo un principio fundamental de la física básica: que las leyes del movimiento son las mismas en cualquier sistema de referencia inercial, y que por tanto no existe ningún sistema privilegiado sobre otro. Medio siglo más tarde, la relatividad galileana se transformaría en las leyes del movimiento de Newton, y otros dos siglos después, serviría como base para la relatividad especial de Einstein.

En resumen, gracias a Galileo sabemos que la mosca posada cuando el coche comienza a moverse experimenta la misma inercia que nosotros en nuestros asientos. Una vez que el coche ya avanza a toda velocidad, la mosca absorbe la inercia del coche y del aire que lleva dentro en su propio movimiento, por lo que puede volar libremente a su manera normal dentro del vehículo, por grande que sea su velocidad. Incluso si la mosca está volando en el momento en que el coche comienza a acelerar, apenas notará un pequeño desplazamiento hacia la parte trasera que podrá compensar rápidamente; el aire dentro del coche se comprime ligeramente hacia atrás cuando empieza a moverse, pero rápidamente adquiere también la inercia del movimiento de todo el sistema. En realidad, y si lo pensamos bien, nada de esto debería resultarnos sorprendente si tenemos en cuenta que la velocidad de la mosca, del coche e incluso del avión son, en el fondo, ridículas. Cuando Galileo expuso su argumento, lo hizo con un propósito más trascendente que explicar el vuelo de una mosca en la bodega de un barco: aportaba pruebas a favor del sistema heliocéntrico de Copérnico y en contra del sistema geocéntrico de Ptolomeo. Cuando Copérnico propuso que la Tierra y el resto de los planetas giraban en torno al sol, muchos vinieron a decir: tonterías; si la Tierra se moviera, tendríamos que estar continuamente agarrándonos a algo para no resultar arrastrados. Está claro que nosotros estamos en reposo, y que es el resto del universo el que se mueve.

La Tierra: Gravedad y rotación

Galileo demostraba que el reposo en el interior de la bodega, o para el caso, en la superficie de la Tierra, es solo una ilusión; y que es perfectamente posible que todo se esté moviendo a gran velocidad sin que nos demos cuenta, siempre que en este movimiento uniforme participe todo lo que existe a nuestro alrededor, un sistema del que somos parte. Y vaya si nos movemos a gran velocidad: solo con la rotación de la Tierra, cualquier punto en el Ecuador se está moviendo en todo momento a unos 1.600 km/h, una velocidad que disminuye al aumentar la latitud hasta los polos, donde es cero. Y por cierto, este es el motivo de que los cohetes se lancen preferentemente desde lugares lo más cercanos al Ecuador que sea posible: al despegar desde puntos con mayor velocidad de rotación, las naves ya llevan un impulso extra que las ayuda a alcanzar la velocidad de escape de la atmósfera terrestre. Pero la de rotación es también una velocidad insignificante si la comparamos con la de traslación de la Tierra alrededor del Sol: unos 108.000 km/h. Y esta a su vez es una minucia en comparación con la velocidad del Sistema Solar alrededor del centro de la galaxia: 792.000 km/h.

Inercia VS gravedad

A su vez, Galileo no solo aportaría numerosos avances en cuanto a los conocimientos del movimiento de todo cuerpo en el Universo, sino también plantearía numerosos dilemas en relación a la gravedad ejercida entre 2 cuerpos o más. Sin entrar en fórmulas ni términos excesivamente científicos, Galileo expuso lo siguiente: La Tierra, en su constante movimiento rotatorio sobre su propio eje, permite que todo cuerpo protegido por su atmósfera permanezca en su sitio. Es la mencionada gravedad, la cual, junto a otras fuerzas como la centrípeta, centrífuga y normal, la que permite que los coches, las casas, y todo sobre la superficie de La Tierra esté donde está. Ahora bien, ¿qué ocurriría en una situación de ingravidez?

Imaginemos que pudiésemos ser capaces de eliminarla gravedad de nuestro planeta en un simple chasquido. Las consecuencias, a primera instancia, no serían tan drásticas. Todos los objetos comenzarían a flotar, tal y como ocurriría en el espacio o en una estación espacial. Posteriormente, las consecuencias serían catastróficas, pues la atmósfera desaparecería, y La Tierra entraría en un colapso absoluto que daría lugar a una gran explosión. Sin embargo, a donde queremos llegar es que la gravedad, al contrario de lo que comúnmente se puede pensar, no lo es todo cuando pensamos en la causante de que no nos encontremos saliendo despedidos hacia el espacio en estos momentos. Para poder visualizar esto mejor, solo imaginemos como, si soltamos un objeto, tratando de no aplicar ninguna fuerza que lo desplace en mitad de nuestro sistema solar, este no saldría disparado hacia ninguna dirección, aún sabiendo que nuestro sistema viaja en rotación galáctica a 270 km/s o 9,72×10*5 km/h, siempre y cuando no se aplica ninguna fuerza que modifique su posición y desplazamiento. Se cree que la gravedad es una gran fuerza, y en efecto lo es, aunque ello no quite que nosotros mismos la podemos vender con un simple salto. Ahora tratemos de detener la rotación de La Tierra, pero manteniendo la gravedad de la misma. Imaginemos detener un vehículo a más de 1.700 km/h en seco… Todo lo que se encontrase sobre la superficie terrestre, océanos, islas, ciudades, absolutamente todo sería incapaz de permanecer en su lugar, saliendo despedido a miles de kilómetros por hora, gracias a esa velocidad ganada por la aceleración, y dando como resultado nuevamente, la destrucción completa del planeta. He aquí la inercia relatada por Galileo en su máximo esplendor. Pero no os preocupéis, La Tierra ha permanecido a una velocidad constante desde sus inicios, y esto permanecerá así, pues la masa de La Tierra no se modifica, siendo una constante.e nosotros estamos en reposo, y que es el resto del universo el que se mueve. El argumento de Galileo era tan sólido que la Inquisición, a la que lógicamente no le placía en absoluto quitar a la Tierra del centro del universo, no pudo oponer otra respuesta más inteligente que… condenar a Galileo a reclusión domiciliaria de por vida. Esto acabó con el hombre; pero por supuesto, no con la verdad de su ciencia.

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JAVIER YANES 12 DE NOVIEMBRE DE 2018