Las montañas rusas y las leyes de movimiento de Isaac Newton

Escrito por kyle turpin | Traducido por maría florencia lavorato
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Las montañas rusas y las leyes de movimiento de Isaac Newton
Las leyes de Newton pueden ayudarnos a comprender como experimentamos cambios dramáticos en movimiento. (Roller coaster image by Andrew Breeden from Fotolia.com)

Las tres leyes del movimiento de Newton explican la naturaleza de los objetos en movimiento. La primera, a menudo conocida como la ley de la inercia, afirma que un objeto se mantendrá en su actual estado de movimiento (o no movimiento) hasta que se le aplique una fuerza externa. La segunda ley ofrece la relación entre fuerza, masa y aceleración. La tercera ley nos dice que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Estas tres leyes, junto con una comprensión de la percepción del movimiento, pueden explicar la experiencia de un viaje en montaña rusa en términos de cambio de dirección, fuerza y aceleración.

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Primera ley de Newton

La primera ley de Newton dice que un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento y un objeto en reposo permanecerá en reposo, a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Esta ley también se conoce como la ley de la inercia, lo que explica por qué los objetos tienden a continuar en sus trayectorias actuales, incluso cuando el sistema sufre cambios a su alrededor. Considera, por ejemplo, cuando estás en un vehículo y doblas en una esquina o frenas o aceleras de repente. Experimentas la fuerza del vehículo actuando en contra de tu cuerpo, esto se debe a que tu cuerpo está tratando de avanzar en su trayectoria inicial, y la trayectoria del automóvil está cambiando. El cinturón de seguridad permite que te mantengas en tu lugar ejerciendo una fuerza sobre ti.

Segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton nos dice que la aceleración que sufre un objeto es proporcional a su masa y la suma de las fuerzas que actúan sobre él. Esta ley se expresa como la ecuación: F = ma, en donde F es la suma de todas las fuerzas, m es la masa del objeto y a es la aceleración neta. Las unidades internacionales de medida estándar de estas magnitudes son kilogramos de masa, metros por segundo, por segundo para la aceleración y Newtons (en honor a la obra de Newton sobre estas leyes).

Tercera ley de Newton

La tercera ley de Newton afirma que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Lo que esto significa es que si ejerces una fuerza sobre un objeto, ese objeto, a su vez ejerce una fuerza sobre ti, igual en magnitud pero de sentido opuesto. Esta fuerza se llama a menudo la fuerza normal.

Experiencia de movimiento

Hay dos sistemas principales que nuestros cuerpos utilizan para percibir el movimiento. Estos están ubicados en el oído interno. El primero se conoce como los canales semicirculares. En cada oreja hay un grupo de tubos llenos de líquido en varias orientaciones. A medida que tu cabeza se mueve, el líquido en estos tubos también lo hace, el fluido activa los receptores y la orientación de la cabeza puede ser determinada por tu cerebro. El otro sistema se conoce como el sistema vestibular. En el vestíbulo, pequeños trozos de calcio se encuentran atrapados entre una serie de pequeños pelos llamados cilios. Estos cilios envian información al cerebro cuando son estimulados por el movimiento de los depósitos de calcio. Considera la posibilidad de la primera ley del movimiento, cuando tu cuerpo cambia repentinamente de trayectoria, el líquido y los depósitos de calcio se desplazarán en su intento de viajar a lo largo de su trayectoria actual. Esto causa una sensación de distorsión física de caída o ingravidez, dependiendo de los cambios en la dirección.

Montañas rusas

Cuando estás montando una montaña rusa, estás siendo constantemente sujeto a cambios rápidos de movimiento. Estos cambios en el movimiento se experimentan como alteraciones en los canales semicirculares y vestíbulos. Cuando el coche de la montaña rusa pasa por una esquina o sobre una colina, se acelera en una dirección diferente. Experimentas una fuerza como producto de tu masa y esta aceleración (recordemos F = ma). La fuerza que actúa sobre ti causa una aceleración en tu cuerpo, y su equilibrio y sistemas de movimiento registran los cambios, lo que puede crear una emoción placentera.

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