En este experimento, construiremos un paracaídas con una bolsa de plástico y veremos si podemos desacelerar significativamente la caída de un objeto.

Lo que necesitas

  • Tijeras
  • Hilo de tejer o bordar grueso
  • Cinta adhesiva
  • 2 clips de papel grandes, o 3-4 clips de papel pequeños
  • Una bolsa plástica (el término correcto es polietileno) para sándwiches o compras

 

Procedimiento

Puedes realizar el experimento como se muestra en el siguiente video:

Explicación

La “fuerza de la gravedad” se ejerce sobre todos los objetos de la Tierra, atrayéndolos hacia abajo. En realidad, es más correcto decir que la fuerza de la gravedad atrae a todos los objetos de la Tierra hacia el centro del planeta. Es por esto que cuando sostenemos un objeto y luego lo soltamos, cae.

De acuerdo con la segunda ley formulada por Isaac Newton, cuando se aplica una fuerza sobre un objeto, este no se mueve a velocidad constante, sino que acelera, es decir, aumenta progresivamente su velocidad.

Pero esta descripción no es completamente precisa, porque la Tierra está rodeada de una gruesa capa de aire. Incluso si no lo notamos, el aire ejerce una fuerza de resistencia llamada "fricción", que opone resistencia al movimiento de los objetos. La misma fuerza se aplica al agua. Es por esto que si intentas caminar dentro de una piscina verás que es muy difícil, por la fricción del agua.

La fricción depende de muchos factores, como la densidad del aire, el área de la superficie y la forma geométrica del objeto que cae, al igual que la velocidad con que se mueve. La función que desempeña el paracaídas es aumentar la fricción hasta que es equivalente a la fuerza de la gravedad anulándola, por lo que el objeto que cae ya no acelera, sino que se mueve a una velocidad lenta y constante. Esto está de acuerdo con la primera ley de Newton, que afirma que cuando no se ejerce una fuerza sobre un objeto, este continuará moviéndose a una velocidad constante.

Cuando uno salta de un avión con un paracaídas, al principio uno cae y acelera, en otras palabras, aumenta la velocidad. Pero como la fricción depende de la velocidad (elevada al cuadrado, lo que significa que un objeto que se mueve al doble de la velocidad de otro, tiene una fricción cuatro veces mayor), se alcanza rápidamente el punto en que las fuerzas se igualan. Cuando la gravedad y la fricción están en equilibrio, la fuerza neta que actúa sobre el objeto que cae es nula, por ello deja de acelerar y cae a la velocidad que alcanzó de forma constante.

 


Paracaídas militar de los EE.UU. | Imagen tomada de Wikipedia

Información adicional

La fricción también afecta al consumo de combustible de un automóvil porque cuanto más rápido viaja, más fuerte es la fricción que se opone al movimiento del vehículo. Por ello cuando viajamos a gran velocidad, el vehículo consume más combustible que cuando viajamos a poca velocidad, y aunque llegaremos antes a nuestro destino, habremos gastado más combustible. Se ha calculado que la velocidad óptima para un consumo eficiente de combustible es de 80 a 90 km/h.

En los automóviles, al contrario de los paracaídas, queremos reducir la fricción, porque no queremos ralentizar el vehículo. Por ello los fabricantes de automóviles intentan construirlos con una estructura "aerodinámica", con la menor resistencia posible al aire utilizando superficies lisas terminadas en punta como flechas o balas.

Newton también descubrió otra ley relacionada con las fuerzas, la tercera ley de Newton, que es fundamental para comprender el movimiento de los aviones y misiles. Haz clic aquí para ver cómo construir un avión a reacción con un globo.

Dr. Avi Saig

Instituto Davidson para la Educación Científica
Instituto Weizmann de Ciencias