Alguns paisatges de la pintura flamenca amb escenes de vida col·lectiva estan ambientats a l’hivern, amb camps i sostres nevats i paisans ocupats en la faena, o que juguen i patinen sobre rius gelats. Potser és un tema recurrent de l’art d’aquesta època de fred extrem, l’anomenada «petita edat de gel». En diversos llenços dels Brueghel veiem jugadors de cúrling, que es practica encara avui dia: un disc de pedra d’uns 20 kg recorre grans distàncies a velocitat gairebé constant cap a una diana, mentre els jugadors freguen el gel amb una escombra per millorar-ne el lliscament. L’experiència quotidiana és molt diferent: si impulse una caixa o una cadira sobre el terra, s’aturen gairebé immediatament. Cal continuar empenyent perquè es desplacen. No obstant això, una pilota que roda o una joguina que expulsa aire per sota, un cop impulsats continuen el seu moviment gairebé sense frenar-se. Fent un esforç d’abstracció, podem imaginar que es mouen en línia recta per un passadís infinit sense aturar-se mai. És el tipus d’experiments mentals a què van recórrer, per exemple, Heró d’Alexandria, Descartes, Galileu o Gassendi (el qual, ja posats i donada la gratuïtat, escollia una bola i un terra de vidre venecià fi) per proposar alguna variant de la primera llei del moviment o principi d’inèrcia que Newton va reformular en els seus Principia. Un objecte es mou amb velocitat constant i en línia recta, i continuarà fent-ho tret que sobre ell actue alguna força neta. És a dir, les forces canvien la velocitat, no són causa del moviment. Qui diu velocitat diu moment lineal (velocitat multiplicada per la massa). Aplicat a la nostra caixa o cadira: l’espente aplicant-hi una força igual i oposada a la de fregament amb el terra ja existent i així la força total és zero, o bé reduïsc aquesta fricció (l’anul·le en la situació ideal) usant oli, posant-li rodes (important invenció!) o amb un terra de gel, la superfície del qual es fon amb el fregament. De fet, el passeig espacial d’una astronauta, sense contactes, sense res que la frene, és ple de perill si no porta un ancoratge: una petita empenta i… fins a l’infinit i més enllà. Qui sap si els pobles inuit o lapó hauran estat precursors, des de la seua quotidianitat glaçada, d’aquesta idea que tant ha costat formular a la història de la ciència.
Imaginem ara dos carrets junts sobre el terra i amb un ressort comprimit entre ells. Estan quiets; així doncs, la velocitat i el moment lineal del conjunt és zero. Deixem anar el ressort i surten disparats en sentits oposats: un carretó porta un moment lineal p i l’altre – p, ja que, pel principi d’inèrcia, la suma ha de ser zero (p – p = 0), com al començament; i si un té més massa, la seua velocitat serà menor (i viceversa). Aquest fenomen d’acció-reacció és també un exemple de la conservació del moment lineal d’un sistema, un dels principis més importants de la física. Una part es mou en un sentit justament perquè l’altra ho fa al contrari, i el moment lineal total continua constant. Un avió es mou a uns 1.000 km/h perquè els gasos del seu turboreactor són llançats en sentit oposat. En una versió de joguina, un cotxe és propulsat per l’aire que expulsa un globus i, en una altra de gamberra, una bicicleta s’impulsa cap endavant pels gasos que un extintor emet cap enrere. Com fa Wall-e, aquest robot solitari i sensible que neteja deixalles d’una Terra convertida en abocador, en fer servir un extintor com a propulsor sideral. I és que el realisme que apreciem en l’animació de pel·lícules o videojocs es basa en recursos sofisticats basats en la mecànica teòrica, i resolent, fins i tot en temps real, les equacions físiques del moviment. També els coets funcionen a reacció, tot i que durant el seu llançament actua la força gravitatòria i cal una anàlisi una mica diferent.
Si volem jugar, com els habitants del llenç, considerem també la prestidigitació: retirarem les estovalles sedoses que cobreixen una taula, deixant immòbils i al seu lloc gots, plats i coberts. No cal perícia, només estirar amb decisió i confiar en el principi d’inèrcia, que ve de la paraula llatina iners (in-ars): ‘fluix, ociós, inepte i sense art ni habilitat’.
Atreveix-te:
Agafa una pastilla de sabó sec i impulsa-la sobre un terra horitzontal també sec, de manera que no xoque amb les parets o algun objecte. Poc després s’atura: vol dir que alguna força actua sobre ella i en disminueix la velocitat fins que és zero. Pots mesurar el temps t i la distància d que recorre i determinar-ne la desacceleració a = 2 d/t2 de la pastilla. Ara mulla el terra i també el sabó, perquè llisque millor, i repeteix l’experiència. Què passa? Són el t i la d els mateixos que abans? Ara la desacceleració, augmenta o disminueix? En el segon cas, vol dir que has disminuït la força de fregament. Repeteix-ho amb una pilota, tot i que necessitaràs un passadís més llarg, i després imagina que pots anul·lar completament el fregament. Quina distància, temps i desacceleració hi obtindries?
Continua experimentant amb les demos 5 i 88 de la Col·lecció de Demostracions de Física de la Universitat de València:
https://go.uv.es/ferrerch/mlineal
https://go.uv.es/ferrerch/inercia
