Bienvenidos a la Agencia Espacial Europea esa. Éste es el centro de enseñanza robótica y mi misión es ayudaros a conocer las tres leyes de Newton. Quizá ya conozcáis a Newton. Es el científico al que le cayó una manzana en la cabeza. En esa época estudiaba el movimiento intentando comprender en qué se basaba y su relación con acontecimientos cotidianos. Cuando se recuperó, se dio cuenta de algo importante. Ya sabía que un objeto sólo sufre una aceleración si una fuerza actúa sobre él.

Por lo tanto, si la manzana sufría una aceleración, debía haber una fuerza implicada. A esta fuerza la llamó gravedad. Y desde ese día todas las fuerzas, incluida la gravedad, se miden en Newtons. Newton formuló tres leyes de la dinámica que describen la relación existente entre fuerzas y objetos para ayudaros. Le he pedido a unos amigos de Barcelona, Dublin y Erla Haugen que nos demuestren las leyes. También he pedido ayuda a los astronautas de la Estación Espacial Internacional, o lo que es lo mismo, la SS.

Vamos a escuchar a los astronautas Pedro Duque y Alexander Calleri a bordo de la S.S. La gravedad apenas tiene efecto, lo que casi anula el peso de todo.

Hola Pedro, qué sonrisa tan bonita tienes. Ahora no pasa nada, la bola se mantiene flotando en el aire. Pedro sopla la bola que se mueve por efecto de la fuerza que ha producido. Ahora la pelota se vuelve a mover. Pero Alexander acaba de parar con la mano. Y ahora? Bonito movimiento. Pedro hace cambiar la dirección de la bola aplicando una fuerza. Lo que habéis visto son ejemplos de la primera ley de la dinámica de Newton. En ella se afirma que todo objeto en reposo o movimiento permanece igual a menos que apliquemos una fuerza desestabilizadora.

El estado de movimiento se refiere a la rapidez y a la dirección. La combinación de ambas es la velocidad. Un objeto en reposo tiene velocidad cero y permanece en reposo si no se aplican fuerzas. Esta tendencia recibe el nombre de inercia. Aquí veis a Pedro aplicando una fuerza a la bola. Ha modificado la dirección de su movimiento y por tanto su velocidad. En el segundo experimento vemos Alexander deteniendo la bola. Ha cambiado su rapidez y por tanto, su velocidad.

El índice de variación de la velocidad se llama aceleración. Veamos lo que aprendemos con los estudiantes.

Empujamos el monopatín. Eso es una fuerza. El monopatín se mueve, choca con la columna y cambia de dirección. Pero la manzana sigue avanzando. Se debe a que esta vez la fuerza ha sido aplicada al monopatín y no a la manzana. Eso complica la tarea de comer en el espacio. La cuchara separa y la comida sigue avanzando. Oh, eso parece desagradable. Por eso utilizamos cinturón de seguridad. Si estuviéramos en un entorno ingrávido como la SS, continuaría moviéndose.

Pero en la Tierra la gravedad tira de él hacia abajo.

Vale. Otra vez. Qué desastre! Por eso ponemos tapa a las bebidas para llevar. Gracias, chicas.

Buen truco. Supongo que no os lo tengo que decir, no intentéis hacer esto en casa.

Parece que su profesor viene a ayudarle. Guau! Es fantástico.

La manzana se mantiene quieta. Os he explicado lo del reposo, no? En estos experimentos, la manzana, el lápiz y la patinadora no se mueven. Están en reposo porque las fuerzas que actúan sobre ellos están en equilibrio. Pero si les quitamos el apoyo, ya no existe la fuerza que compensaba la gravedad. Y este desequilibrio los arrastra al suelo. Sin la fuerza de gravedad se quedarían flotando en el aire, como a bordo de la I ss. Exacto.

Es la primera ley de Newton. Un objeto en reposo se mueve por efecto de una fuerza.

Un objeto en movimiento sólo se detiene por efecto de una fuerza. Una forma original de decidir de quién es el turno, pero el turno para qué? Es impresionante. Verdaderamente sorprendente. Es muy fácil de hacer en un medio sin gravedad.

Inténtalo ahora en la Tierra. No es tan fácil. Supongo que esa es la diferencia entre masa y peso. Seguro que crees que esto tiene algo que ver con el peso. Bueno, casi no exactamente con el peso, sino con la masa. La masa es la cantidad de materia de un cuerpo. El peso. Sin embargo, el que algo, pese mucho o poco, depende de la acción de la gravedad. Pedro y Alexander están flotando en la SS.

Como la gravedad no tiene efecto. Parece que no pesan, aunque su masa es la misma que en la Tierra. Aquí está Pedro levantando en la Tierra a otro astronauta, Humberto Widow. Ni la masa de Humberto es muy similar a la de Alexander. Pero al estar en la Tierra, lo que Pedro siente es su peso. Y qué tiene que ver la masa con la segunda ley? Mmmm. La ciencia es algo muy serio. Una bola es de madera y la otra de metal.

Ahora tenemos tres bolas. Hemos añadido una de pingpong. Como podéis ver, los objetos con más masa se mueven más despacio. La segunda ley dice que existe una conexión entre la fuerza, la masa y la aceleración. Por lo tanto, si aplicas la misma fuerza a objetos de diferente masa, su aceleración será diferente.

Aquí están de nuevo los estudiantes. Qué exótico! Un arroyo con una corriente constante. Un flotador contra cinco. Me pregunto quién ganará menos masa es más velocidad. Ése es mucho más rápido. Aplicamos una fuerza y según la primera ley, debería acelerar.

Muy bien. Añadimos una carga y además de moverse más despacio, se desplaza menos. Como en el experimento de la SS. Eh, chicos, esta carrera es injusta. Aquí tenemos unos imanes que se repelen, el magnetismo es una fuerza, no? Parece que el patín con la carga es más lento, lo cual es lógico, ya que más masa implica menos velocidad cuando se aplica la misma fuerza. En resumen, la segunda ley afirma que la fuerza es proporcional a la masa y la aceleración.

Así que si aplicamos fuerzas iguales, un objeto con mayor masa acelerará más lentamente. Pedro sopla las bolas con la misma fuerza, pero debido a la diferencia de masa, éstas se mueven a distinta velocidad. La segunda ley de Newton tiene una fácil demostración en la I ss, pero en la tierra existen otros factores que la complican. Creerás que el más ligero va a llegar antes, porque en los otros experimentos los elementos ligeros iban más deprisa, pero llegan justo al mismo tiempo.

Tenemos un papel arrugado y otro normal. Tienen la misma masa. Así que si los lanzamos desde la misma altura tendrían que llegar a la vez, no? Pero no, uno de esos factores es el rozamiento. El rozamiento es la resistencia entre superficies de elementos que se tocan.