En los tres primeros artículos del bloque introductorio sobre Mecánica hemos establecido ya unas bases de Cinemática, es decir, del estudio del movimiento sin preocuparnos de sus causas: hemos hablado de sistemas de referencia, coordenadas y posición, de la velocidad y de la aceleración. Al terminar aquel artículo, planteamos un desafío que nos permitiría enlazar con la entrada de hoy para introducir un concepto nuevo y fundamental. De manera que, antes de nada más, detengámonos en la respuesta a ese desafío, ya que mediante él nos introduciremos en las procelosas aguas de la hermana de la Cinemática, la Dinámica, es decir, el estudio de las causas del movimiento.
Solución al Desafío 3 - Diferencia entre velocidad y aceleración
En el desafío preguntábamos qué es necesario hacer para que un objeto que se mueve a 20 m/s en una determinada dirección siga haciéndolo al cabo de unos minutos, y qué es necesario hacer para que se mueva a 30 m/s dentro de unos minutos. El objetivo, como decíamos entonces, no era llegar a una respuesta idónea, sino pensar sobre el asunto para preparar la mente para el concepto de hoy.
Respecto a la primera pregunta, la respuesta es que no hay que hacer nada. Hablaremos mucho más en detalle sobre esto en el futuro, pero dado que deseamos que las cosas sigan como hasta ahora, no hace falta realizar ninguna acción; si dejamos las cosas como están, el objeto seguirá moviéndose a 20 m/s como antes.
Pero, ¡ah!, el segundo caso es diferente. Si queremos que el objeto modifique su velocidad de 20 a 30 m/s, es decir, queremos que tenga aceleración, entonces hace falta que tomemos cartas en el asunto. ¿Qué debemos hacer? Hombre, podemos hacer muchas cosas: podemos empujar el objeto, tirar de él, utilizar un motor o una vela, lo que sea… pero debemos realizar una acción sobre él para conseguir que su velocidad cambie.
Y ésa es la diferencia fundamental entre velocidad y aceleración: aunque ambas miden la variación de algo en el tiempo, y sus definiciones se parezcan mucho, una de ellas requiere de una acción sobre el objeto para existir (la aceleración), y la otra no requiere de nada para existir (la velocidad). Dicho de otro modo, toda aceleración es la consecuencia de algo, pero la velocidad no requiere de una causa. Pero, como digo, hablaremos de esto en bastante más profundidad, de modo que no te agobies si no lo entiendes aún: esto era sólo una preparación.
Fuerza como causa de los cambios de movimiento
Esta diferencia fundamental entre velocidad y aceleración es la que exige la introducción de un concepto nuevo: si la aceleración requiere de una causa, ¿cuál es esa causa? El concepto moderno fue definido nada más y nada menos que por Sir Isaac Newton, uno de los mayores genios de la historia de la Física. Lo creas o no, dar una definición rigurosa de lo que es la fuerza no es fácil, pero sí lo es tener una idea de lo que significa. En este caso, nuestra intuición es una buena aliada porque, en Física, fuerza significa más o menos lo que piensas que significa. Pero eso no quiere decir que no haya detalles pejigueros.