05. Sugerencias y sugerencias
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Muy a menudo, los estudiantes cometen un par de errores al tratar con la magnitud del campo gravitacional, g.
'g' nunca es negativo.
Dado que g es la magnitud del campo gravitacional, no puede ser un número negativo. ¡Como magnitud, no tiene una dirección asociada a ella! ¡Resista toda tentación de reemplazar 'g' por el valor “-9.8 N/kg”!
Parte de la confusión radica en el hecho de que el campo gravitacional sí tiene una dirección asociada. El campo gravitacional de la tierra se dirige hacia abajo hacia el centro de la tierra. Aun así, el campo gravitacional no es negativo. Negativo solo tiene sentido en relación con un sistema de coordenadas, y como siempre eres libre de elegir cualquier sistema que quieras, es tan probable que el campo gravitacional esté orientado en lo positivo como en la dirección negativa.
'g' no es una aceleración.
Muchas veces, los estudiantes tienen la idea de que 'g' es la “aceleración por gravedad”. Sin embargo, mientras me siento aquí en una silla escribiendo este libro, la fuerza de la gravedad está actuando sobre mí y definitivamente no estoy acelerando a 9.8 m/s ¡2! De hecho, la fuerza de la gravedad ha actuado sobre mí por cada segundo de mi vida y sólo muy raramente he acelerado a 9.8 m/s 2. 'g' mide la fuerza del campo gravitacional. Como tal, se relaciona con la fuerza gravitacional, que, como todas las fuerzas, puede dar elevación a las aceleraciones. No obstante, es la fuerza total que actúa sobre un objeto la que determina su aceleración, no simplemente la fuerza de la gravedad.
Es cierto que las unidades de 'g', N/kg, son también las unidades de aceleración, ya que un Newton se define como un kg m/s 2. También es cierto que en un escenario muy específico, cuando la única fuerza que actúa sobre un objeto es la fuerza de la gravedad, la magnitud de la aceleración del objeto es numéricamente igual a 'g'. Sin embargo, también existen escenarios muy específicos en los que la aceleración de un objeto es numéricamente igual a 4.576 m/s 2, o 62.31452 m/s 2. La fuerza de la física es su capacidad para analizar diversos escenarios con el mismo pequeño conjunto de herramientas, no para desarrollar herramientas especializadas adaptadas a cada escenario específico diferente. La Segunda Ley de Newton siempre te permitirá determinar la aceleración de un objeto, si la fuerza de la gravedad actúa sola o no.
Tercera Ley de Newton
Muchos estudiantes de física han escuchado el dicho: “Por cada acción hay una reacción igual y opuesta”. Me obligaron a memorizar esta declaración en una clase de ciencias de secundaria, y me dijeron que se llamaba la Tercera Ley de Newton. No tenía idea de lo que significaba entonces, y todavía no tengo muy claro qué tiene que ver con la Tercera Ley de Newton.
Como prueba de su comprensión de la Tercera Ley de Newton, trate de responder a la siguiente pregunta:
Mientras conduces por la carretera, un mosquito salpica contra el parabrisas de tu auto. Durante la colisión entre el mosquito y el auto:
- la fuerza sobre el mosquito fue mayor en magnitud que la fuerza sobre el automóvil.
- la fuerza sobre el automóvil fue mayor en magnitud que la fuerza sobre el mosquito.
- la fuerza sobre el mosquito era igual en magnitud a la fuerza sobre el automóvil.
- es imposible determinar los tamaños relativos de las fuerzas sin más información.
Por extraño que parezca, la respuesta correcta es 'c'. Las fuerzas ejercidas sobre el mosquito y el auto son iguales en magnitud. En la terminología utilizada en este capítulo, el mosquito y el automóvil interactúan (probablemente una interacción desagradable para el mosquito), y en una interacción los dos agentes involucrados ejercen fuerzas iguales entre sí.
Sin embargo, obviamente algo es diferente en la interacción desde la perspectiva del mosquito. Lo que es diferente no es la fuerza que actúa sobre el mosquito sino su aceleración. Si bien las fuerzas que actúan sobre el mosquito y el automóvil son las mismas, la aceleración del mosquito es mucho mayor que la aceleración del automóvil porque la masa del mosquito es mucho menor que la masa del automóvil. La aceleración del auto es tan pequeña que ni siquiera es notada por el conductor, ¡mientras que la aceleración del mosquito ciertamente la nota el mosquito!
