En este vídeo, quiero hablar un poco sobre la primera ley del movimiento de Newton.
Esto es una traducción del Principia de Newton de latín al inglés.
Así pues, la primera ley: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo
-- estado de reposo -- o de movimiento uniforme y rectilíneo a no ser
que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
Dicho de otra manera, todo cuerpo persevera --
o sea, todo objeto permanecerá en reposo o moviéndose a una velocidad constante
a menos que sea obligado a cambiar su estado a la fuerza -- a menos que se le aplique una fuerza, especialmente una fuerza desequilibrada, lo cual explicaré en seguida.
Es decir, si tengo algo que está completamente en reposo, por ejemplo, un... digamos que tengo una roca.
Tengo una roca que está sobre el pasto.
Por más tiempo que me quede mirando la roca, no se moverá mientras no le suceda nada.
Si no se le aplica fuerza alguna, la roca se quedará inmóvil.
Esta primera parte es bastante obvia: todo cuerpo persevera en su estado de reposo
-- ignoremos la segunda parte -- a no ser que se le aplique una fuerza.
Queda claro que una roca permanecerá en reposo salvo que se le aplique una fuerza.
Salvo que alguien trate de empujarla, rodarla, o hacerle algo.
Lo que es menos obvio sobre la primera ley es la segunda parte:
Todo cuerpo perservera en su estado de reposo, < o movimiento uniforme rectilíneo >,
a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
Esta es la primera ley de Newton, y ahora quiero hacer un aparte -- éste de aquí es Newton.
Y si ésta es la primera ley de Newton, ¿por qué tengo aquí esta ilustración inmensa de este hombre?
Bueno, es porque la primera ley de Newton es en realidad una reafirmación de la ley de la inercia de este hombre,
y éste -- verdaderamente, otro titán de la civilización -- es Galileo Galilei, quien fue el primero en formular la ley de la inercia.
Y Newton sólo la reformuló un poco y la incluyó con sus otras leyes.
Pero también hizo muchas, muchas, muchas otras cosas.
Así que hay que darle crédito a Galileo en realidad por la primera ley de Newton, y es por eso que lo puse más grande aquí.
Pero no terminé lo que estaba diciéndoles.
Está claro que si algo está en reposo, permanecerá así a menos que se le aplique alguna fuerza.
Algunas definiciones dirán: "a menos que se le aplique alguna fuerza desequilibrada".
Dicen "desequilibrada" porque es posible que dos fuerzas actúen sobre algo y que se balanceen entre sí.
Por ejemplo, puedo empujar la roca de este lado con cierta fuerza,
y si tú la empujas de este lado con la misma fuerza, la roca no se moverá.
La única manera de que se mueva es si hay mucha más fuerza de un lado que del otro, resultando en una fuerza desquilibrada.
Por eso, si tenemos un montón de... tal vez la roca no sea un buen ejemplo --
supongamos que es hielo, porque es más fácil de mover. O hielo sobre hielo.
Entonces esto de aquí es hielo, y tengo un bloque de hielo reposando sobre el hielo.
Para reiterar: sabemos que si no hay fuerzas actuando sobre el bloque de hielo, éste no se moverá.
Pero ¿qué pasa si empujo el hielo de este lado con cierta fuerza,
y tú lo empujas de aquel lado con la misma fuerza?
Aún así, el hielo no se moverá. Así que ésta sería una fuerza equilibrada.
Una fuerza equilibrada.
La única manera de que el hielo cambie su estado de reposo es si hay una fuerza desequilibrada.
Entonces, si añadimos un poco más de fuerza de este lado para superar la fuerza ejercida hacia aquí,
veremos que el hielo comenzará a moverse, comenzará a acelerar en esa dirección.
Pero creo que es obvio que un objeto permanecerá en reposo si no se le aplica una fuerza desequilibrada.
Lo que no es tan obvio es la idea de que un objeto en movimiento uniforme rectilíneo,
que es otra manera de decir que algo tiene una velocidad constante,
-- velocidad constante --
lo que dice es que algo que tiene una velocidad constante seguirá teniendo esa misma velocidad permanentemente
a menos que se le aplique una fuerza desequilibrada.
Y esto no es tan intuitivo, porque estamos acostumbrados a que --
si yo empujara este bloque de hielo, en algún momento dejaría de moverse,
no seguiría moviéndose para siempre, aunque esta superficia helada sea infinita.
Tarde o temprano, el hielo pararía. O si tiro una pelota de tenis, la pelota en algún momento pararía.
Finalmente, dejaría de moverse. O si tiro una bola de bolos, o -- ¡cualquier cosa!
Nunca hemos visto, por lo menos en persona -- todo parece dejar de moverse tarde o temprano.
Por eso, es muy difícil imaginar que un objeto en movimiento permanecerá en movimiento indefinidamente.
La intuición humana supone que para que algo permanezca en movimiento, hay que aplicarle fuerza constantemente, hay que seguir aplicándole energía para moverlo.
Un auto no andará para siempre si el motor deja de quemar combustible y consumir energia.
Entonces, ¿de qué están hablando?
Bien, en todos estos ejemplos -- y creo que esto demuestra la perspicacia
de estos tipos -- todas estos objetos hubieran permanecido en movimiento sin fin,
la pelota hubiera seguido en movimiendo, el hielo hubiera seguido en movimiento,
si no fuera porque existen fuerzas desequilibradas que los paran.
En el caso del hielo, aunque la superficie de hielo no le genera mucha fricción, igual hay algo de fricción entre ellos,
así que en esta situación, la fuerza de fricción actuará en dirección contraria a la del movimiento del hielo,
y la fricción realmente proviene del nivel atómico,
o sea que si consideramos las mismas molécules de agua en el entramado que constituye el cubo de hielo,
y aquí tenemos las moléculas de agua en el entramado del mar de hielo sobre el cual se desliza,
y de cierto modo se chocan y se rozan entre sí, porque aunque son lisos, tienen imperfecciones
y se chocan y se rozan, generando un poco de calor, y esto fundamentalmente se opondrá al movimiento,
así que está siendo aplicada cierta fuerza de fricción, y por eso se detiene.
Y no sólo está la fuerza de fricción, sino también un poco de resistencia aerodinámica.
El bloque de hielo chocará constantemente con partículas en el aire, y aunque éstas no parezcan tener mucho efecto, impedirán el movimiento perpetuo del hielo.
Lo mismo pasa con la pelota que lanzamos en el aire.
Obviamente, en algún momento chocará con el piso, a causa de la gravedad, que es un tipo de fuerza actuando sobre ella,
pero aún después de dar contra el piso, la fricción impedirá que siga rodando para siempre.
Sobre todo si hay pasto aquí, el pasto la frenará,
y también desacelerará mientras esté en el aire. No conservará una velocidad constante
porque chocará contra muchas partículas en el aire que ejercerán fuerza para frenarla.
Lo brillante de estos hombres es que pudieron imaginar un ambiente sin gravedad, sin aire para frenar nada,
y pudieron imaginar que en ese ambiente, un objeto permanecería en movimiento.
Francamente, el motivo por el cual Galileo pudo imaginar todo esto es que él estudió las órbitas planetarias,
y probablemente supuso que tal vez la falta de aire permitía que los planetas pudieran permanecer en órbita,
y... digamos, que su rapidez -- porque la dirección cambia --
que su rapidez nunca disminuye porque en el espacio, no hay nada que los frene.
De todos modos, yo lo encuentro fascinante y espero que ustedes también,
porque por un lado es algo muy, muy obvio, pero por otro lado no lo es para nada, especialmente esto del "movimiento uniforme rectilíneo".
Y para clarificar, si no hubiera gravedad ni aire,
y tiráramos una pelota, ésta realmente volaría en esa dirección para siempre, a menos que otra fuerza desequilibrada la detenga.
Otra forma de verlo, que tal vez puedan apreciar en la vida diaria,
es que si estoy en una avión que va a una velocidad completamente constante,
y no hay turbulencia alguna,
y estoy sentado aquí yendo a velocidad constante, completamente estable y sin turbulencia,
no hay manera de que yo sepa si el avión está en movimiento a menos que mire por la ventana.
Supongamos que no hay ventanas y que el avión va a velocidad constante,
y no hay turbulencia, y digamos que no puedo oír nada, ni siquiera las turbinas.
No hay manera de detectar si el avión se está moviendo, porque desde mi marco de referencia, no se percibe ninguna diferencia
con respecto a un avión que esté reposando en el suelo.
Resulta muy fácil entenderlo si imaginamos que los dos estados, el de reposo y el de movimiento a velocidad constante, son semejantes,
y es imposible determinar en cual se encuentra uno.