Richard Feyman es muy conocido no solo por su faceta de científico (ganó el premio Nobel en 1965 por sus trabajos en mecánica cuántica), sino por su gran sentido del humor y por una serie de interesantes libros divulgativos sobre física.
6 piezas fáciles es, sin duda alguna, uno de los mejores en la versión que tradujo Javier García Sanz para Editorial Planeta y que he leído en su versión digital. El texto es una recopilación de los capítulos más sencillos de sus «Lecciones de física», el libro más conocido de Richard Feynman.
Aparte de los años que estudié física, que fueron muchos, ahora me veo a menudo explicando ciertos conceptos que este sencillo libro ayuda a aclarar. Por ejemplo, deduce de una forma extraordinariamente sencilla por qué la energía cinética es igual a ½ m v2, algo que muy pocas veces, por no decir ninguna, he visto reflejado en los libros y en los apuntes de los alumnos que he ido analizando. Veamos este ejemplo.
Una sencilla deducción de la ecuación de la energía cinética
Vamos a deducir, siguiendo a Feynman (con la debida distancia) la ecuación de la energía cinética o de movimiento de un cuerpo, es decir:
Ec = 1/2 m v2 (1)
En efecto
Imaginemos un cuerpo de masa m situado a una altura h (en un edificio, por ejemplo). Dejamos caer el cuerpo, que llegará al suelo con cierta velocidad v (y suponemos que no hay rozamiento).
Sabemos de física que el trabajo es el producto de la fuerza por el espacio:
W = F x S
Donde W es el trabajo que realiza una fuerza F que actúa sobre el cuerpo una distancia S. Si soltamos el cuerpo, la fuerza de la gravedad se encargará de que caiga. La fuerza de la gravedad es el peso. El peso es el producto de la masa del cuerpo por la aceleración de la gravedad, g. Finalmente, el espacio recorrido hasta llegar al suelo lo hemos llamado h, es decir:
W = F x S = P x S = m x g x S = m x g x h
(Nota: esta fórmula coincide con el nombre que se da a la energía potencial gravitatoria Ep = m x g x h; es la energía que tiene el cuerpo «acumulada» por el hecho de estar en lo alto del edificio)
Al soltar el cuerpo, el trabajo realizado por la fuerza de la gravedad hará que aquel gane velocidad. En otras palabras, todo el trabajo de la fuerza de la gravedad se utiliza en aumentar su energía de movimiento, lo que llamamos energía cinética. Por lo tanto:
Ec (energía cinética) = m x g x h (2)
De las ecuaciones de la cinemática, sabemos que el espacio recorrido por un cuerpo que cae una distancia h se relaciona con la velocidad según la ecuación: v2 = 2 x g x h. Despejando la h:
h = v2/(2g) (3)
Finalmente, cambiando el valor de h de la ecuación (3) en (2), obtenemos la ecuación (1) de la energía cinética que estábamos buscando.
Algunas observaciones más sobre el contenido del libro
Me viene a la cabeza el famoso problema del tiro parabólico que también trae de cabeza (de otra forma) a los estudiantes de bachillerato. Para la resolución de estos problemas, es fundamental tener en cuenta que el movimiento del objeto se puede descomponer en dos independientes, uno horizontal y otro vertical. El libro que nos ocupa indica un interesante experimento que permite mostrar la composición independiente de movimientos en el tiro parabólico.
En varias entradas del blog iré desarrollando este y otros temas, el libro es una mina de cosas interesantes.
Es un libro que presenta un resumen de toda la física y de su relación con las demás ciencias en unas pocas docenas de páginas. Es muy chocante, y a la vez un interesante tema de estudio, que considere a las matemáticas como “no ciencias”, en el sentido de que su realidad no es comparable a la de la física como física de las cosas existentes.
Seguiremos pensando estos temas. Invito al lector a que también lo haga y a que lea el libro, estoy deseando leer sus opiniones.
(Fotografía portada Geralt, Pixabay)