¿Por qué una Pluma y un Martillo Caen a la Vez?
Coge una pluma y un martillo.
Ponlos a la misma altura y sueltalos.
¿Quién llega antes al suelo?
Bueno, obviamente el martillo.
Pero quítale el aire a la habitación y todo tipo de rozamientos.
¿Quién llega antes?
¿Algo que pesa mucho o algo que pesa poco?
La verdad es que me aburre un poco deciros la respuesta: hay tantos vídeos mostrandolo
en cámaras de vacío o incluso en el espacio que creo que sonar repetitivo.
Sí, caen a la vez.
Lo puedes ver de manera cutre también en tu casa: si tiras un libro y folio al suelo,
verás que el folio tarda más en tocar el suelo, pero si colocas el folio encima del
libro para aplacar el rozamiento con el aire, caen a la vez.
La pregunta aquí es, ¿por qué pasa esto?
¿No es poco intuitivo que todo, sin importar su peso, caiga siempre al mismo ritmo?
Lo es.
Es más.
Es super extraño.
Un hecho que hace que la gravedad se convierta en el bicho raro de las interacciones y un
misterio que no fue resuelto hasta que la Relatividad General entró en escena.
Ojo, porque aquí va el enigma más antiguo de toda la física:
Pensemos primero en alguien no tan raro para que entendáis el problema: la fuerza eléctrica.
Imagina que en medio del espacio hay una gran bola metálica cargada eléctricamente, una
especie de Estrella de la Muerte, solo que ahora es más de la muerte.
Ahora piensa que flotando sobre su superficie tenemos un martillo y una pluma.
Olvidaos de la gravedad por un momento; si soltamos a estos dos ¿quién va a chocar
antes contra el suelo?
La respuesta depende de dos propiedades.
La primera es la carga eléctrica.
La “carga” que posee un cuerpo, esencialmente, es cuanto es capaz de perturbarle una cierta
interacción.
Cuanto más alta sea la carga de una cierta fuerza más intensamente le va a afectar.
En este caso, cuanto más cargado eléctricamente esté más fuerte va a ser la interacción
eléctrica, más va a ser acelerado y antes va a chocar contra el suelo.
Resulta que nuestra pluma tiene la misma carga eléctrica que el martillo, por lo que no
sabemos quién va a ganar.
Pero, por otro lado, tenemos a la masa inercial.
La masa inercial, o simplemente masa, refleja la dificultad que hay de mover algo o de hacerlo
parar de moverse.
Si la masa de un cuerpo es muy baja quiere decir que con fuerzas pequeñas puedes acelerarlo
muy rápido.
Si su masa es alta quiere decir que se necesita de fuerzas muy grandes para hacer que acelere
de la misma manera.
Mover un dardo con una mano es fácil, mover un camión con una mano es difícil.
Mayor la masa, mayor la resistencia.
El martillo es mucho más pesado que la pluma, tiene mucha más masa, así que, aunque la
pluma y él sienten la misma fuerza, a él le cuesta mucho más arrancar a moverse rápido,
por lo que la pluma le gana y choca contra el suelo mucho antes.
La situación podría haber sido distinta: el martillo podría haber estado mucho más
cargado que la pluma y con ese extra de fuerza haberla superado, o en vez de utilizar un
martillo tan grande haber usado uno más ligero y fácil de mover, lo que hubiera sido una
ventaja.
Como veis es todo una lucha entre cuanta es la resistencia a moverse y cuanto le afecta
la fuerza implicada.
Podrías pensar en principio que la gravedad juega al mismo juego.
Al igual que la fuerza eléctrica tiene su propia carga (la carga eléctrica) la fuerza
de la gravedad también debería tener su propia carga: la carga gravitatoria.
Si tienes mucha carga gravitatoria, la gravedad te perturba mucho y te acelera con intensidad,
si tienes poca ni te enteras de que está presente.
Así que volvamos a nuestro caso clásico del martillo y la pluma: Si los soltamos,
¿quién tocará antes el suelo?
Pues la realidad es que si vemos la situación en términos de su masa y su carga gravitatoria,
vemos que el martillo tiene mucha masa pero a la vez tiene mucha carga gravitatoria, y
por su lado la pluma tiene muy poca masa pero a la vez tiene muy poca carga gravitatoria.
Uno es muy pesado pero le afecta mucho la gravedad, y la otra es muy ligera pero la
gravedad le influye muy poco.
Resultado: los dos efectos se igualan y caen a la vez.
Y esto no es especial de este caso concreto: en cualquier escenario de objetos cayendo
que se te pueda ocurrir, siempre sucede que los objetos con más masa tienen también
mucha carga gravitatoria, y los objetos con menos masa también tiene poca carga gravitatoria,
lo que hace que todos los objetos caigan al mismo ritmo.
Este es el gran descubrimiento que hizo Galileo: resulta que la carga gravitatoria de cualquier
objeto siempre se equilibra con su masa, de modo que los dos efectos, resistir moverse
y ser influenciado por la gravedad, se cancelan y todos los cuerpos caen a la vez.
La carga gravitatoria es siempre igual a la masa inercial.
Este es el Principio de Equivalencia débil, y por eso nadie dice “carga gravitatoria”
cuando se habla de planetas girando o manzanas cayendo.
Ya que son iguales, es más económico quedarte con una de las cantidades y usarla todo el
rato en todos los casos.
Por mucho que sean dos conceptos muy diferentes… En la práctica, resultan ser lo mismo.
Y eso es algo muy raro.
Todas las fuerza fundamentales que conocemos tienen sus propias cargas, unos números únicos
que nos dicen cuanto te influye la interacción, totalmente separados de tu resistencia a moverte,
tu masa… Pero en el caso de la gravedad estos dos números extrañamente coinciden
siempre, algo que hemos confirmado con precisión en muchos experimentos a lo largo de la historia.
El principio de equivalencia débil nos ha acompañado desde el nacimiento de la física,
apuntándonos que había algo especial y diferente con la gravedad.
Un fenómeno que parece una fuerza… Pero que realmente tiene un origen mucho más alucinante.
Pero eso lo veremos en el próximo vídeo.
Y ya sabes, si quieres más ciencia solo tienes suscribirte. y gracias por verme.
