UNA BALANZA, NEWTON Y LA GRAVEDAD

He encontrado esta foto por Facebook en el perfil de mi prima (Hola Michelle besitos) . Me parto de risa con estas niñas. Qué razón tienen ;-). Bromas aparte, al ver la foto me he acordado de Newton, ¿porqué? os preguntaréis, porque la física de una balanza  está directamente relacionada con las fuerzas y, además, es muy sencilla e interesante.

Para comprender como funciona una balanza, vamos una báscula de las de toda la vida, debemos comprender en profundidad las leyes de Newton, en concreto la segunda y la tercera.

En su segunda ley Sir Isaac Newton enuncia una de las ecuaciones más importantes de la física: F=ma (donde F es fuerza, m masa y a aceleración), que lo que viene a decir es que una fuerza causa una aceleración. Si le doy una patada a un balón en reposo se pondrá en movimiento, en otras palabras, se acelerará, y tal como predice la segunda ley de Newton está aceleración será tanto mayor conforme mayor sea la fuerza aplicada en la patada. Además, esta ecuación nos sirve para conocer el peso, o mejor dicho la atracción gravitatoria, de cualquier cuerpo en la Tierra si empleamos como valor de la aceleración g, la aceleración de la gravedad (g=9.8 m/s2).

Lo que nos explicó Newton en su tercera ley  denominada acción-reacción es que las fuerzas siempre van en pares y que cada acción tiene una reacción opuesta de igual magnitud. Por ejemplo, si me apoyo en una pared ¿porqué no me caigo? porque la pared realiza sobre mí la misma fuerza en sentido contrario soportando mi peso, ambas fuerzas son de igual magnitud, en consecuencia, se anulan y existe lo que llama equilibrio de fuerzas.
Otro ejemplo, para clavar un clavo en una tabla de madera con una martillo debes darle un martillazo, en otras palabras, debes aplicar una fuerza para introducir el clavo en la tabla. No obstante, ¿qué pasa con el martillo? pues que el clavo ejerce la misma fuerza sobre el martillo en sentido contrario, así  detendrá su movimiento, e incluso en algunos casos si la fuerza inicial es muy grande el martillo no sólo se detendrá sino que se elevará tras el martillazo. Lo dicho, ¡las fuerzas siempre van en pares!.

Ahora que hemos recordado la segunda y la tercera ley de Newton podemos volver a nuestra balanza. Una báscula no es más que un muelle que se comprime cuando te pesas. Y ¿porqué se comprime el muelle? porque cuando te pesas en una báscula la gravedad te empuja hacia abajo con una fuerza mg (recuerda m es tu masa). Del mismo modo, tal como explica la tercera ley de Newton el muelle devuelve la fuerza en forma de reacción en sentido contrario y, en realidad, ésto es lo que mide la báscula y se usa para registrar tu peso. La fuerza neta sobre ti es cero por eso no te mueves ni tú ni la báscula. La fuerza con la que te empuja hacia arriba la báscula es lo que marca la aguja que da tu peso. 

Imagínate ahora que te pesas dentro de un ascensor. Si el ascensor está parado la aguja marcará tu peso, exactamente el mismo que dentro de tu casa. Si el ascensor sube el muelle de dentro de la báscula  se comprime más, en consecuencia la lectura de tu peso aumenta, es como si la gravedad del planeta fuera superior. Cuando el ascensor desciende ocurre al contrario, el muelle interior está más distendido y la lectura del peso es menor, menor gravedad planetaria. Y si el cable del ascensor se rompe y comienza a caer libremente ¿qué lectura daría la báscula en este caso? ¿y con relación a la gravedad en que caso nos encontraríamos?. Piénsalo y dímelo tú.

Antes de acabar quiero agradecer su enorme contribución a Walter Lewin y a Paul G. Hewitt, grandes maestros de la física, a esta entrada. No es que los conozca ;-), que ya me gustaría a mí, es que he utilizado sus maravillosos libros (os los recomiendo) para contaros todo este rollo que espero os haya gustado o que al menos os sea útil. 

Muchos besos para todos y hasta la próxima.