Física y Química 3.º ESO · Primera ley de Newton: la inercia
La inercia en la vida diaria y la seguridad vial
Objetivo: Al terminar, sabrás explicar con el principio de inercia lo que nos pasa en un frenazo, en un arranque o en una curva, y por qué el cinturón de seguridad, el reposacabezas y llevar los objetos sujetos salvan vidas.
Explicación
La inercia
Si vas de pie en el autobús y frena de golpe, te vas hacia delante. Si arranca bruscamente, te vas hacia atrás. Nadie te ha empujado: es tu cuerpo, que tiende a seguir como estaba.
La inercia es la tendencia de los cuerpos a mantener su estado de reposo o de movimiento (con la misma velocidad y en línea recta). Para cambiar ese estado hace falta una fuerza.
Primera ley de Newton (principio de inercia):
Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula, el cuerpo sigue en reposo si estaba en reposo, o sigue moviéndose en línea recta con velocidad constante si se estaba moviendo.
Cuanto mayor es la masa de un cuerpo, mayor es su inercia: cuesta más ponerlo en marcha, frenarlo o desviarlo. Por eso un camión cargado necesita mucha más distancia para frenar que un coche.
La inercia en situaciones cotidianas
| Situación | Qué ocurre | Por qué |
|---|---|---|
| El autobús frena | Te vas hacia delante | Tu cuerpo tiende a seguir moviéndose |
| El autobús arranca | Te vas hacia atrás | Tu cuerpo tiende a seguir en reposo |
| El coche toma una curva | Te vas hacia el exterior de la curva | Tu cuerpo tiende a seguir en línea recta |
Inercia y seguridad vial
- Cinturón de seguridad. En un choque, el coche se para en un instante, pero los ocupantes siguen moviéndose a la velocidad que llevaba el coche y chocan contra el volante, el parabrisas o los asientos de delante. El cinturón aplica la fuerza que los detiene junto con el coche. Un choque a 50 km/h equivale, aproximadamente, a caer desde unos 10 m de altura (un tercer piso). Es obligatorio también en los asientos traseros: un pasajero de atrás sin cinturón sale despedido hacia delante y puede golpear a los de delante.
- Reposacabezas. Si un coche recibe un golpe por detrás, el asiento empuja el cuerpo hacia delante, pero la cabeza tiende a quedarse donde estaba y se echa bruscamente hacia atrás: es el latigazo cervical. El reposacabezas, bien colocado a la altura de la cabeza, la empuja junto con el cuerpo.
- Objetos sueltos. Una mochila o una botella en la bandeja trasera siguen moviéndose en un frenazo y salen disparadas contra los ocupantes. Hay que llevarlos en el maletero o sujetos.
- Bici, moto y patinete. Si la rueda delantera choca con un bordillo y se para, el conductor sigue hacia delante y sale despedido por encima del manillar. Por eso es tan importante el casco.
Puntos clave
- La inercia es la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o de movimiento rectilíneo con velocidad constante.
- Primera ley de Newton: si la resultante de las fuerzas es nula, el cuerpo sigue en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.
- A más masa, más inercia: más difícil ponerlo en marcha, frenarlo o desviarlo.
- En un frenazo te vas hacia delante; en un arranque, hacia atrás; en una curva, hacia fuera: no te empuja nadie, es tu inercia.
- El cinturón, el reposacabezas, el casco y sujetar los objetos sirven para vencer los efectos de la inercia en un choque.
Errores frecuentes
ErrorDecir que en un frenazo «una fuerza te empuja hacia delante».
Cómo corregirloNadie te empuja: tu cuerpo sigue moviéndose mientras el autobús se frena. Lo que te detiene es la fuerza que hacen la barra, el asiento o el cinturón.
ErrorPensar que en una curva «una fuerza te lanza hacia fuera».
Cómo corregirloTu cuerpo tiende a seguir en línea recta; es el coche el que gira. La puerta o el cinturón te empujan hacia dentro para que gires con él.
ErrorCreer que la inercia es una fuerza.
Cómo corregirloLa inercia es una propiedad de los cuerpos (resistirse a cambiar su movimiento) y depende de su masa; no es una fuerza y no se mide en newtons.
ErrorPensar que el cinturón no hace falta a poca velocidad o en el asiento de atrás.
Cómo corregirloA 50 km/h, el choque equivale a caer desde unos 10 m. Y el pasajero de atrás sin cinturón sigue hacia delante y golpea a los de delante.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. El autobús de la EMT frena situación real
Vas de pie en un autobús de la EMT por la calle de Alcalá, sin agarrarte. Explica qué te pasa y por qué:
a) cuando el autobús arranca bruscamente en un semáforo; b) cuando frena de golpe; c) cuando gira con fuerza a la derecha en una rotonda.
Resolución
a) Te vas hacia atrás. Estabas en reposo y, por inercia, tu cuerpo tiende a seguir en reposo mientras el autobús (y tus pies, que rozan con el suelo) avanzan.
b) Te vas hacia delante. Te movías con el autobús y, por inercia, tu cuerpo tiende a seguir moviéndose a la misma velocidad mientras el autobús se frena.
c) Te vas hacia la izquierda (hacia el exterior de la curva). Tu cuerpo tiende a seguir en línea recta mientras el autobús gira a la derecha.
En los tres casos nadie te empuja: es tu inercia. Para no caerte necesitas que una fuerza (la barra a la que te agarras) cambie tu movimiento junto con el del autobús.
Ejemplo 2. La moneda y la cartulina experimental
Ponemos una cartulina sobre un vaso y una moneda sobre la cartulina, justo encima de la boca del vaso. Damos un golpe seco y horizontal a la cartulina con el dedo. La cartulina sale disparada y la moneda cae dentro del vaso. ¿Por qué no se va la moneda con la cartulina? ¿Qué pasaría si tiráramos de la cartulina muy despacio?
Resolución
La moneda estaba en reposo y, por inercia, tiende a seguir en reposo. El golpe actúa sobre la cartulina, no sobre la moneda; el rozamiento entre ambas actúa durante un instante tan corto que apenas cambia el movimiento de la moneda. La cartulina sale y la moneda, sin apoyo, cae en el vaso (por su peso).
Si tiramos despacio, el rozamiento actúa durante mucho tiempo y arrastra la moneda con la cartulina: la moneda se cae fuera del vaso.
Es el mismo fundamento del truco de quitar un mantel de un tirón sin que caigan los platos.
Ejercicios
De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.
1. Fácil
Explica con el principio de inercia:
a) Por qué, al arrancar el Metro, los viajeros que van de pie se van hacia atrás. b) Por qué al sacudir una toalla se le cae la arena. c) Por qué, para que salga el kétchup, se mueve el bote hacia abajo y se para de golpe. d) Por qué un coche que toma una curva con hielo en la carretera se sale de la curva por la parte exterior.
Ver solución
a) Tienden a seguir en reposo. b) La arena tiende a seguir moviéndose cuando la toalla se para. c) El kétchup sigue moviéndose hacia abajo cuando el bote se para. d) Sin rozamiento, el coche sigue en línea recta.
a) Los viajeros estaban en reposo y tienden a seguir en reposo mientras el tren arranca. b) Al sacudir, la toalla se mueve y se para de golpe; la arena sigue moviéndose y se separa de la toalla. c) El kétchup baja con el bote; cuando el bote se para, el kétchup sigue moviéndose hacia abajo y sale. d) Para girar, el coche necesita la fuerza de rozamiento de las ruedas con el suelo. Con hielo casi no hay rozamiento y el coche sigue en línea recta por inercia: se sale por el exterior de la curva.
2. Media
Seguridad vial. Contesta razonadamente:
a) ¿Por qué es obligatorio el cinturón de seguridad también en los asientos de atrás? b) ¿Para qué sirve el reposacabezas? ¿Dónde debe ir colocado? c) ¿Por qué no se deben llevar objetos sueltos en la bandeja trasera del coche?
Ver solución
a) En un choque, el pasajero de atrás sigue moviéndose y sale despedido contra los de delante. b) Evita el latigazo cervical en un golpe por detrás; a la altura de la cabeza. c) En un frenazo siguen moviéndose y salen disparados contra los ocupantes.
a) En un choque, el coche se para y los pasajeros de atrás siguen moviéndose a la velocidad que llevaban: golpean los asientos delanteros y a sus ocupantes, o salen por el parabrisas. El cinturón los detiene con el coche. b) En un golpe por detrás, el asiento empuja el cuerpo hacia delante y la cabeza tiende a quedarse atrás: se dobla bruscamente el cuello (latigazo cervical). El reposacabezas empuja la cabeza junto con el cuerpo. Debe ir a la altura de la cabeza, lo más cerca posible de ella. c) En un frenazo, los objetos siguen moviéndose a la velocidad del coche y salen disparados hacia delante, golpeando a los ocupantes. Deben ir en el maletero o sujetos.
3. Fácil
¿Quién tiene más inercia en cada pareja? ¿Qué consecuencia tiene?
a) Un camión cargado y un coche, que circulan a la misma velocidad. b) Una mochila vacía y una llena de libros, que están en reposo en el suelo.
Ver solución
a) El camión (más masa): necesita más distancia para frenar. b) La mochila llena (más masa): cuesta más levantarla o ponerla en movimiento.
La inercia es mayor cuanto mayor es la masa: a) El camión: es más difícil frenarlo; con frenos parecidos necesita mucha más distancia para pararse. Por eso hay que dejar mucha distancia de seguridad detrás de un camión… y delante. b) La mochila llena: cuesta más ponerla en movimiento (y también pararla si la balanceas).
4. Media
Di si es verdadero o falso y corrige las falsas:
a) Cuando un coche frena, una fuerza empuja a los pasajeros hacia delante. b) Un cuerpo en movimiento sobre el que no actúa ninguna fuerza acaba parándose. c) La inercia de un cuerpo depende de su masa. d) En una curva, los pasajeros se van hacia fuera porque tienden a seguir en línea recta.
Ver solución
a) F: nada los empuja; siguen moviéndose por inercia. b) F: seguiría en línea recta con velocidad constante. c) V. d) V.
a) Falso: no hay ninguna fuerza hacia delante; los pasajeros siguen moviéndose por inercia mientras el coche se frena. b) Falso: si no actúa ninguna fuerza, sigue moviéndose en línea recta con velocidad constante. En la vida diaria las cosas se paran porque sí actúan fuerzas (el rozamiento). c) Verdadero: a más masa, más inercia. d) Verdadero.
Para practicar más
1. Fácil
Para encajar la cabeza de un martillo que se ha aflojado, se golpea el extremo del mango contra el suelo, con el martillo boca arriba. Explica por qué funciona.
Ver solución
El mango se para al chocar con el suelo, pero la cabeza sigue moviéndose hacia abajo por inercia y se encaja en el mango.
Al bajar, mango y cabeza se mueven juntos. Cuando el mango choca con el suelo se para, pero la cabeza, por inercia, sigue moviéndose hacia abajo y se desliza sobre el mango, encajándose más.
2. Fácil
Un chico va en patinete eléctrico y la rueda delantera choca contra un bordillo y se para de golpe. a) ¿Qué le pasa al conductor? ¿Por qué? b) ¿Qué elemento de seguridad es imprescindible y por qué?
Ver solución
a) Sale despedido hacia delante por encima del manillar: por inercia sigue moviéndose. b) El casco: protege la cabeza en el golpe contra el suelo.
a) El patinete se para, pero el conductor, por inercia, sigue moviéndose hacia delante a la velocidad que llevaba y sale despedido por encima del manillar. b) El casco, porque en este tipo de accidente lo más habitual es golpearse la cabeza contra el suelo. También ayuda circular a velocidad moderada: cuanto más rápido, más violento es el golpe.
3. Media
Busca o recuerda un anuncio de la DGT sobre el cinturón de seguridad o los sistemas de retención infantil (sillitas). Explica en 4–5 líneas qué mensaje transmite y relaciónalo con la primera ley de Newton.
Ver solución
Respuesta abierta. Debe relacionar el uso del cinturón o la sillita con que, en un choque, los ocupantes siguen moviéndose por inercia a la velocidad del coche.
Se valora que la explicación incluya: en un choque el vehículo se para bruscamente; los ocupantes, por inercia, siguen moviéndose a la velocidad que llevaban; el cinturón o la sillita aplican la fuerza que los detiene junto con el vehículo, repartiéndola sobre zonas resistentes del cuerpo (pecho, cadera).
4. Media
Un mago tira de un mantel de un tirón seco y los platos se quedan en la mesa. Un aprendiz lo intenta tirando poco a poco y lo tira todo al suelo. Explica la diferencia con la inercia.
Ver solución
Con un tirón seco, el rozamiento actúa muy poco tiempo y los platos, por inercia, siguen en reposo. Tirando despacio, el rozamiento actúa mucho tiempo y los arrastra.
Los platos están en reposo y tienden a seguir así. Con un tirón rápido, la fuerza de rozamiento del mantel sobre los platos actúa durante un instante tan corto que apenas cambia su movimiento: se quedan en la mesa. Si se tira despacio, el rozamiento actúa durante mucho tiempo y los platos se mueven con el mantel hasta caer.