En español, los adjetivos corto/largo hacen referencia habitualmente a longitud aunque también se entiende un intervalo de tiempo corto como breve y largo como prolongado. De la misma manera, la locución a la corta / a la larga se usa como más temprano / más tarde. En lenguaje científico, ¿cómo indicar de manera castiza que un tiempo (intervalo) es pequeño/grande? ¿Tiempo cercano/lejano? Los adverbios cerca/lejos son de lugar. Lo adecuado sería tiempo temprano/tardío, igual que usar lapso en vez de intervalo de tiempo. No se trata de alejar la Física de la sociedad, a través de un lenguaje rebuscado, sino de reflejar una vez más el rigor con el que la Física utiliza sus conceptos sin dar lugar a ambigüedades, utilizando la riqueza de la lengua española. Los adverbios despacio/deprisa o lento/rápido son de modo porque hacen referencia a la celeridad/ritmo, no al tiempo. De nuevo, la disociación velocidad/tiempo nos resulta difícil de superar [1].
Masa, ¿no hay más que una?
La masa de un cuerpo, como característica intrínseca de la materia que revela su resistencia al cambio de estado de movimiento, parece clara. Pero, ¿la masa inercial (2ª ley de Newton) es igual que la masa gravitatoria que aparece en la Ley de Gravitación Universal? Del mismo modo que la masa «propia» o en reposo no coincide con la masa relativista, podrían existir diferencias entre masa inercial y gravitatoria. La medida de masas se hace extensamente por pesada. Pero también se puede hacer a partir de la resonancia del cuerpo a pesar conectado a un muelle conocido. En ese caso, la masa es inequívocamente la inercial. Esta es la base de las microbalanzas de cuarzo. No obstante existe un única unidad de masa, aunque recientemente se ha redefinido como kilogramo «eléctrico» al basarse en una balanza electromecánica que mide la corriente necesaria para soportar un peso. Si la gravedad no es una fuerza sino una deformación del espacio-tiempo, no parece adecuada como método para medir una propiedad intrínseca de un cuerpo.
Tirar con una fuerza constante o mantener la velocidad constante
Si un objeto se impulsa con una fuerza constante, la dinámica de la partícula será la combinación (superposición) entre el movimiento que tendría sin fuerza ejercida más un MRUA dictado por la fuerza constante y la velocidad inicial (instantánea debida al movimiento-base). Esto NO es una condición de ligadura reónoma porque las coordenadas generalizadas siguen libres. La fuerza externa se hará explícita en las ecuaciones de Lagrange, en forma de energía potencial por ser conservativa aunque no necesariamente porque siempre puede aparecer en el término homogéneo de las ecuaciones.
En cambio, si se impulsa el objeto con una fuerza variable, adaptada al resto de fuerzas que actúan sobre el objeto, con el objetivo de que la aceleración sea nula, el objeto describirá un MRU (equilibrio dinámico). Esto SÍ es una condición de ligadura reónoma, porque se impone una dependencia temporal concreta a la coordenada generalizada. La fuerza variable aplicada por un motor, con algún lazo de retroalimentación, se entiende como una fuerza de ligadura, sin manifestación en las ecuaciones de Lagrange.
La incertidumbre del periodo de un movimiento oscilatorio
La medida directa de un período es un tiempo t de N ciclos, acompañado de la sensibilidad del cronómetro (en realidad la del tiempo de reacción del usuario). Si la dispersión de varias medidas de ese tiempo fuera menor que la sensibilidad, el error de la media sería la sensibilidad. El período se calcula algebraicamente como t/N. Por propagación de errores, el error del período disminuye con el número de ciclos. Esto significa que con infinitos ciclos, conocerías el valor exacto del período. Esto tiene su lectura en el espacio de la transformada de Fourier. El espectro de Fourier de una señal senoidal (pura) infinita (N→∞) es una delta de Dirac centrada en la frecuencia (periodo) exacta. Sin embargo, el espectro de Fourier de una señal senoidal finita, es un pico con un ancho finito (incertidumbre del periodo).
Tipos de experimentos en un lab docente
En un laboratorio experimental de investigación no se cuestiona la calidad de los datos experimentales o el método de medida. Se compara o valida un modelo teórico al que se ajusta una serie de datos experimentales. En un laboratorio experimental con fines docentes, donde suponemos válido el marco teórico, se valora la calidad de los datos experimentales y/o el método de medida. Los tipos de experimentos son:
- reproducibles de rápida respuesta estacionaria que permiten aplicar promediados sobre las magnitudes directas en diferentes realizaciones de la experiencia
- reproducibles basados en series temporales (oscilaciones, decaimiento/crecimiento…, donde el promediado se realiza sobre los parámetros de ajuste obtenidos en diferentes realizaciones de la experiencia)
- reproducibles basados en conteo (cuentas, número de botes/choques…)
- y otros basados en experiencias ilustrativas (que no se pueden repetir en idénticas condiciones), basados en experiencias de campo (que requieren muchas medidas) …