Teoría de Vuelo para Pilotos de Planeador
Stafford Allen
Capítulo II
LAS LEYES DEL MOVIMIENTO
Sir Isaac
Newton entró en la historia como el hombre que inventó la gravedad cuando una manzana le cayó en la cabeza. Además de
esto, sin embargo, estudió muchas otras cosas, una de las cuales fue un gran trabajo de
investigación sobre el comportamiento de los cuerpos en reposo y en movimiento.
Finalmente, enunció tres leyes del movimiento y, desde que son leyes naturales no sujetas
a modificación por el Parlamento, son tan verdaderas hoy día como cuando las enunció
por primera vez. Como era un científico eminente las enunció en un lenguaje muy florido.
Trataremos de examinarlas en términos más comunes. Son las siguientes:
LEY I
-
Un cuerpo
permanece en reposo o continúa
LEY II
-
La aceleración
de un cuerpo es directamente
LEY III
- Para
cada acción hay una reacción igual y
Examinemos
ahora los efectos de esta leyes. La Ley I no parece tener mucho sentido común para gran
cantidad de gente y, efectivamente, no es muy simple. El estado de reposo o movimiento a
velocidad constante en línea recta son estados de equilibrio y en esta situación todas
las fuerzas que actúan sobre un cuerpo están exactamente equilibradas. Es claro que debe
haber algunas fuerzas actuando sobre todo objeto desde que no podemos tener ningún cuerpo
sin peso, y su peso es una fuerza que actúa siempre directamente hacia el centro de la
Tierra. Por lo tanto, para que un cuerpo permanezca en reposo debe haber una fuerza hacia
arriba igual a su peso. Esta fuerza puede ser proporcionada por el suelo, una mesa, un
hilo si el cuerpo está colgando, o una silla -en este caso- si usted se encuentra sentado
leyendo estas líneas. Esta fuerza debe hallarse presente a menos que el peso del cuerpo
no encuentre oposición, en cuyo caso se acelerará hacia la Tierra o, en términos más
comunes, caerá.
Hasta aquí estamos de acuerdo. No hay nada incomprensible, podrá decir usted. Pero
aquí viene la segunda parte que generalmente causa una cantidad de dificultades. Un
cuerpo que se desplace a una velocidad constante en línea recta también está en
equilibrio y todas las fuerzas están exactamente equilibradas. Adviértase en particular
que la velocidad deberá ser constante y el movimiento deberá tener lugar en línea
recta. Esto significa que si un tren marcha a lo largo de una vía recta a 100 kilómetros
por hora, la tracción de la locomotora equilibra exactamente la resistencia total, es
decir, la fricción, la resistencia del viento, etc. En forma similar, una bolita que se
mueve sobre una superficie nivelada, exenta de fricción y sin que haya resistencia del
aire, rodará para siempre una vez que ha sido puesta en movimiento.
Todo esto
a menudo no son más que palabras para el no iniciado y lleva una o más horas de
argumentación para convencer a una persona de que es la verdad. Aun mirado de esta manera
tiene sentido. Para acelerar un cuerpo debe serle aplicada una fuerza no equilibrada.
Nuestro tren no se moverá hasta que el empuje de la locomotora supere la fricción de
todo el tren mientras permanece detenido en la estación. Tan pronto como ese empuje -o
tracción- supere la resistencia del tren, todo el tren comenzará a acelerarse. Sin
embargo, tan pronto como estas dos fuerzas se equilibran, el tren deja de acelerarse y su
velocidad permanece constante y, por lo demás, continuará a esta velocidad constante
indefinidamente tanto tiempo como estas fuerzas se hallen en equilibrio. Tan pronto como
el empuje comience a ser menor que la resistencia del tren, éste perderá velocidad hasta
que ambas fueras se equilibren nuevamente o el tren se detenga. Entonces, ¿por qué no
podemos acelerar un tren hasta una velocidad infinita? La respuesta es muy simple: cuanto
más rápido vamos, mayor es la resistencia al avance del tren, hasta que llegamos a un
punto donde la resistencia es igual al máximo empuje de la locomotora. Entonces hemos
llegado a la velocidad límite del tren y las fuerzas se encuentran equilibradas.
En el caso
de la bolita rodando sobre una superficie a nivel y carente de fricción, sin resistencia
del aire, no hay resistencia que equilibrar, por lo que no se requiere empuje. El peso de
la bolita se encuentra equilibrado por la presión de la superficie, por lo que todas las
fuerzas se hallan equilibradas y la bolita continuará rodando para siempre una vez que ha
comenzado a hacerlo o, si la detenemos aplicando una fuerza con el dedo, permanecerá
detenida. Por supuesto, tal estado de cosas no puede existir desde que no nos podemos
librar completamente de la resistencia del aire sobre la Tierra ni podemos eliminar
completamente la fricción. En la práctica, sin embargo, una vez que la bolita comienza a
rodar, esta resistencia actúa sobre ella y, desde que no está equilibrada, provoca una
desaceleración hasta que se detiene. Por lo tanto, ahora podemos ver que se requiere una fuerza no equilibrada
para modificar la velocidad de un cuerpo.
Sin
embargo, hay algo más. Si la dirección del movimiento de un cuerpo se modifica, se
requiere una fuerza para hacerlo cambiar de dirección, aunque el valor de la velocidad
del mismo no se altere. Aquí es cuando lo relativo a "en línea recta" de la
Ley 1 entra en juego. Si se conduce un auto a 65 kilómetros por hora y se toma una curva
cerrada, la fricción de las gomas sobre el suelo es la que proporciona una fuerza interna
hacia el centro del viraje, para cambiar la dirección del auto. Si esta fuerza es grande,
los pasajeros encontrarán que las puertas exteriores ejercen presión sobre ellos hacia
el centro del viraje. Los pasajeros pueden sentirse empujados hacia afuera contra las
puertas, pero esto se debe a que apreciar las cosas del punto de vista del auto y no de un
observador situado en el camino. Si usted no puede creer que es la fricción de las gomas
lo que provee esta fuerza hacia adentro, trate de hacer la misma maniobra sobre hielo o
sobre un camino cubierto de aceite. Aquí la fricción será mucho menor y el auto
probablemente no tomará la curva. Pero -dirá usted- esta fuerza aportada por la
fricción no se halla equilibrada. Exactamente; no está equilibrada y, por lo tanto,
produce una aceleración hacia el centro del viraje, a la cual denominamos aceleración
centrípeta. El auto no está en equilibrio sino en movimiento acelerado. Por lo tanto,
vemos que un cambio de dirección del movimiento es tanto una aceleración como un cambio
del valor de la de velocidad y requiere una fuerza no equilibrada para producirlo
justamente en el mismo sentido.
La Ley
I es la más importante de las tres y la que generalmente provoca más
dificultades y argumentos, pero es vital que sea comprendida ya que sobre ella descansa la
mayor parte de los secretos del vuelo.
La Ley
III establece que para toda acción hay una reacción igual y opuesta.
Nuevamente, esto tiene sentido. No podernos empujar un auto sin algo para empujarlo,
aunque ello no sea mas que la presión de nuestros pies contra el suelo. La presión sobre
nuestras manos es, claramente, la misma presión sobre el auto. En cualquier punto donde
una fuerza actúa sobre un cuerpo puede advertirse que hay una reacción igual y opuesta
en cualquier cosa que esté proporcionando la fuerza. Por lo tanto, en un viraje escarpado
el planeador está aportando una gran fuerza sobre nuestras asentaderas para producir un
cambio de dirección en nuestro cuerpo pero, al mismo tiempo nuestras asentaderas están
produciendo una reacción igual y opuesta sobre el asiento del planeador. Es esta
reacción lo que hace decir a algunas personas que se sienten aplastadas contra el
asiento cuando en realidad están siendo empujadas desde abajo.
Cuando
hablamos de fuerzas que actúan sobre un cuerpo debemos tener cuidado de considerar todas
las fuerzas. Algunas pueden equilibrar a otras o hacerlo sólo parcialmente, y si todas
las fuerzas se equilibran exactamente, tenemos el estado de equilibrio (reposo o
movimiento constante en línea recta), que indica la Ley I.
Si todas las fuerzas no están equilibradas, la fuerza neta no
equilibrada es la que produce la aceleración.
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