¿Puedes cargarte a una mosca dentro de un coche, frenando?

 

Grandes filósofos a lo largo de la historia se han hecho preguntas sobre los misterios de la vida: de dónde venimos, existe algún propósito para el universo…, cosa así. Pero como yo no soy filósofo, la pregunta que planteo aquí no es tan trascendental, aunque no por ello menos interesante: ¿Puedes cargarte a una mosca dentro de un coche frenando en seco?

Situación: vas en un coche, con las ventanillas cerradas, y dentro hay una mosca. Pero no una cualquiera, sino una de las que en términos científicos llamaríamos “Musca cojonera”. Y entonces tienes una idea más bien propia de trollscience: Si frenas de golpe, ¿la mosca se mueve? Si fuese así a lo mejor te la podrías cargar al hacerlo chocar con el cristal, por ejemplo.

 

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  Mosca cojonera maquinando algo [Fuente]

 

Para resolver algo como esto, lo primero que hacen los físicos es simplificar el sistema tanto como se pueda, siempre que no pasemos por alto algún detalle que sea importante tener en cuenta. Un planeta puede ser una partícula si no hacen falta más detalles, y una vaca puede ser esférica como se dice en el famoso chiste.

Así que nosotros hacemos lo mismo y podemos pensar que la mosca ocupa solo un punto, es decir que es una partícula, porque nos da igual si gira o no. Esto hará que aplicar las leyes de Newton sea más fácil. Además podemos suponer que el coche se mueve en línea recta, así que solo hay una dirección y sentido a tener en cuenta. Esto facilita aún más las cosas porque, aunque hay magnitudes que son vectoriales (como la velocidad o la fuerza) podemos considerar solo las componentes en una dirección.

 

Un poco de mecánica no hace daño

 

En estos casos, las leyes de Newton te pueden sacar de un apuro, al menos para saber si cualitativamente puede pasar algo o no. Otra cosa es cómo de rápido tienes que ir o cómo de rápido debes frenar, es decir, si cuantitativamente puede pasar o no. Pero, en principio, las tres leyes de la mecánica te pueden plantear algunas bases y resolver algunas dudas.

La famosa segunda ley de Newton dice: la cantidad de movimiento1 se conserva si sobre una partícula (en general un sistema de partículas) no actúan fuerzas (o fuerzas externas si fuese un sistema)2. Por lo tanto lo que dice la segunda ley de Newton para una partícula es que, si no actúa ninguna fuerza sobre ella, su velocidad no cambia. Que la velocidad no cambie con el tiempo significa que la aceleración es cero, y podéis comprobar fácilmente con la famosa fórmula F=m·a que si no hay fuerza no hay aceleración.

Sabemos por experiencia que si aceleramos o frenamos con el coche, el cuerpo se nos mueve hacia atrás o adelante, respectivamente. Hay una fuerza “misteriosa” que nos empuja, pero no hay ningún misterio si miramos el problema desde otra referencia, la de la carretera. Un coche acelera porque el suelo hace fuerza contra las ruedas (y la ruedas contra el suelo). En principio, sobre nosotros no actúa ninguna fuerza (aparte del asiento que compensa el peso), así que (por la segunda ley de Newton) deberíamos movernos sin cambiar la velocidad respecto a la carretera. Tenemos la inercia de seguir con la velocidad que teníamos, hasta que el asiento nos empuja hacia delante (por que el coche acelera), y es entonces cuando aceleramos también. Es decir que esa fuerza ficticia que notamos dentro del coche es en realidad la inercia a conservar la cantidad de movimiento

 

¿Qué le pasa a la mosca?

En nuestro sistema tenemos un coche en contacto con el suelo y con una cierta velocidad respecto a la carretera, vamos a suponer que constante. Dentro hay una mosca que vamos a suponer suspendida en el aire. Es decir, que sobre ella solo actúa la fuerza que hace el aire a las alas y que compensa exactamente su pequeño peso (que es la fuerza que hace la Tierra sobre la mosca), pero por lo demás, no hay ninguna fuerza que actúa sobre ella. En esta situación, la mosca es un pasajero más del coche, como el conductor, y viaja a la misma velocidad constante a la que viaja el coche. De hecho, todo lo que está quieto respecto al coche (el conductor, los pasajeros, la mosca, el aire) se mueve, visto desde la carretera, a la misma velocidad constante que el coche.

Ahora la situación cambia, y el coche disminuye su velocidad. Durante la frenada del coche, todo lo que haya dentro tendrá la inercia de continuar a la velocidad anterior, es decir, más rápido, de modo que respecto al coche parecerán ser empujados hacia adelante. Al conductor lo detendrá el cinturón de seguridad, por ejemplo, igual que a los pasajeros. Pero la mosca, en teoría conservaría su cantidad de movimiento, ya que sobre ella hemos dicho que no actuaban fuerzas, y debe respetar las leyes de Newton. Así que, en teoría, una mosca sí se mueve hacia adelante al frenar en seco.

 

Una cosa es la teoría…

 

Si prescindimos de tantas simplificaciones como hemos hecho, la cosa se complica. El aire es un fluido, y la mecánica de fluidos es una cosa mucho más complicada que la del sólido. Aún así, el aire dentro del coche tiene masa, y se ve afectado por la segunda ley de Newton igual que la mosca. Imagino que al frenar, la densidad en la parte delantera aumentaría, porque el aire se comprime al moverse en esa dirección. Como la mosca se mueve a través del aire (ya que es un fluido), el aire ofrece resistencia, más cuanto más denso sea. Ya veis que el problema ahora no está tan claro. ¿Siempre aumenta la densidad lo suficiente como para que la fricción aumente tanto, como para frenar a la mosca? Además habría que tener en cuenta que la mosca es un ser que reacciona con el movimiento del aire, volando en la dirección contraria. En definitiva, con aire dentro del coche, no puede asegurarse que la mosca llegue a chocar contra el cristal.

 

Me la quiero cargar de todas formas, ¿qué debo hacer?

 

Pues una buena forma sería tener un insecticida en el coche. Pero si te gustan las soluciones a lo grande, hazte astronauta y llévatela al espacio. Lo que nos molestaba en la práctica era el aire, pero si dentro del coche no hubiera aire, la mosca no podría volar. Así que también necesitamos que no haya gravedad (así la mosca no se caerá aunque no vuele) que para el caso es lo mismo que pensábamos antes (por que la mosca compensaba su peso con el vuelo). Sin aire y sin gravedad, tenemos una mosca3 dentro de una nave espacial, y la nave cambia su velocidad. Entonces, ahora sí, la mosca se encontraría con la nave y se chocaría con ella. La aceleración debería ser importante, para que el golpe fuese equivalente al de un matamoscas.

 

En conclusión, probablemente no puedas cargarte una mosca frenando el coche por culpa del aire, pero si una mosca cojonera te ha hecho plantear preguntas sobre física... algo hemos ganado. 

 

 

NOTAS


 1 A mí me lo enseñaron con el nombre de “cantidad de movimiento” en lugar de “momento cinético”´que es más del inglés, supongo que para no confundirlo en castellano con el otro “momento” del par de fuerzas. La cantidad de movimiento (p) de una partícula (no necesitaremos más que eso) es una magnitud vectorial que depende directamente de la velocidad y la masa de esa partícula. Es decir, cuanto más masa tenga algo o más rápido se mueva, más p tiene. Un camión que vaya lento puede tener la misma p que una bala disparada.

2 Fijaos que la conservación de la cantidad de movimiento no implica que la velocidad o la masa sean cero, sino que éstas no cambien. Normalmente la masa no cambia a no ser que pensemos en reacciones nucleares o desintegraciones radioactivas, así que para lo que nos importa a nosotros la masa se conserva sí o sí.

3 Probablemente ya muerta, por cierto, lo que convierte el empeño en matar a un insecto en algo casi tan absurdo como dedicar una entrada a este tema en un blog.

3 comentarios

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com:   Grandes filósofos a lo largo de la historia se han hecho preguntas sobre los misterios de la vida: de dónde venimos, existe algún propósito para el universo…, cosa así. Pero como yo no soy filósofo, la pregunta que planteo …..

  2. ta’ bueno ^_^

  3. […] en aquello que comparto y que han creado otros. En cambio hay dos que no son de ese tipo. Una es ‘¿Puedes cargarte una mosca dentro de un coche, frenando?’, la clásica entrada sobre mecánica que nunca deja de ser divertida e interesante. Puede ser […]

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