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La Física del Patinaje Artístico sobre Hielo

Publicado por: Pedro Donaire on : viernes, 19 de febrero de 2010 0 comments
Pedro Donaire
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Ref. LiveScience.com, por Clara Moskowitz

Para ver la física de la vida cotidiana en acción, el patinaje artístico es un buen ejemplo.

Aprovechando los Juegos Olímpicos de invierno, donde los patinadores muestran sus giros y combinaciones, tenemos la oportunidad perfecta para ver ejemplos de conceptos científicos básicos, como la fricción, el moméntum y la ley de reacción igual y opuesta.

Fricción

A un nivel, la diferencia entre bailar en el suelo y patinar sobre hielo es la fricción. La suavidad del hielo ofrece muy poca resistencia contra los objetos, como los patines de hielo, que se deslizan por toda su superficie. En comparación con un piso de madera, la fricción del hielo es muchísimo menor.

Entonces, ¿qué es la fricción exactamente? Es una fuerza que resiste, cuando dos objetos se deslizan uno contra el otro, disipando su energía de movimiento. La fricción se debe a que las moléculas de ambas superficies de adhieren unas a otras, y cuando las superficies tratan de alejarse se resisten a romper esos vínculos. Cuanto más ásperas e irregulares son las superficies, con más facilidad entran en contacto sus moléculas con las moléculas de la otra superficie, y por tanto, mayor es la fuerza de fricción que ejercen.

El bajo nivel general de fricción de una patinadora de hielo le permite deslizarse por la superficie suavemente sin parar la fricción del movimiento tan pronto como haya empezado.

Recordemos la primera ley del movimiento de Isaac Newton: un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento a menos que actúa una fuerza en su contra. Este concepto también se conoce como inercia, y es por eso que los patinadores sobre hielo, con tan baja fricción, tienden a permanecer en movimiento a menos que usen la fuerza para detenerse a sí mismos.

Al mismo tiempo, si no existiera fricción alguna sobre hielo, el patinaje sería imposible, porque es la fricción entre el patín y el hielo, lo que permite al patinador impulsarse para iniciar el movimiento para empezar. Y la fricción es también lo que le permite pararse.

Moméntum

El moméntum, básicamente es la cantidad de fuerza necesaria para detener un objeto en movimiento. En esencia, el más pesado y el que más rápido va, más impulso tendrá, y más difícil será frenarlo.

El moméntum angular se aplica a un cuerpo que gira en torno a un objeto fijo. La cantidad de moméntum angular, por ejemplo de un patinador, depende de la velocidad, de la rotación, el peso y la distribución de la masa alrededor del centro. Así, para dos patinadores de una misma masa que giran a la misma velocidad, el que tenga su masa más extendida en el espacio tendrá mayor moméntum angular.

Una ley fundamental de la física sostiene que el moméntum siempre se conserva, lo que significa que, a menos que alguna fuerza externa entre en el sistema, su movimiento total debe permanecer constante.

Esta ley de la física explica por qué cuando una patinadora artística aprieta sus brazos al ejecutar un giro, gira más rápidamente. Con los brazos extendidos, su masa se distribuye en un espacio mayor. Cuando ella recoge sus brazos hacia su cuerpo, la distribución se reduce, por lo que su velocidad se acelera para contrarrestar esta diferencia y mantener su moméntum total constante.

La Tercera ley de Newton

Uno de los principios más conocidos de la física explica que, para cada acción existe una reacción igual opuesta, que fue descubierta por Isaac Newton.

Y es esta idea de que permite a los patinadores desplazarse por el hielo. Al impulsarse contra el hielo, o "golpear" con sus patines, están aplicando una fuerza hacia abajo y atrás contra el suelo. Bien, al empujar el suelo hacia atrás, suministra una fuerza hacia delante y arriba que impulsa al patinador a deslizarse o saltar, dependiendo de la fuerza que aplique.

Dado que el impulso hacia adelante es resistido sólo por una leve fricción leve del hielo, el patinador puede deslizarse fácilmente.

.19/02/2010.




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