En Dinámica, dos puntos materiales que poseen diferente inercia y parten del reposo desde un mismo punto, si están sometidos a las mismas fuerzas, sufrirán diferentes aceleraciones y con ello el más inerte irá siempre por detrás del otro (menos inerte). Esto confirma la ley de inercia. Pero, si la única fuerza activa es el peso (caída libre, plano inclinado pulido), la aceleración será la misma (ley de los graves) y la inercia no se manifiesta desde un punto de vista cinemático (lo cual nos hace pensar ya que la fuerza gravitatoria lo mismo no es una fuerza al uso). No ocurre así para sólidos rígidos rodantes, en los que la inercia (rotacional) se manifiesta incluso con el peso como única fuerza activa. ¿Los sólidos rígidos rodantes violan la ley de los graves de Galileo? En realidad, para que ocurra la rodadura ha de existir un contacto adhesivo, manifestado macroscópicamente como rozamiento estático por tanto no es una caída estrictamente libre.
Realicemos este experimento pensado de mayor idealización a menor:
- Un plano inclinado (un ángulo α) perfectamente pulido que no manifiesta ningún rozamiento. Colocamos sobre dicho plano dos bloques de igual tamaño pero muy diferente masa (p.e. macizo y hueco), en contacto mutuo, uno detrás del otro. Soltamos los bloques a la vez y bajan solidariamente con idéntica aceleración igual a g sinα con independencia del ángulo α. Este resultado sólo es compatible con la ausencia de fuerzas internas. La aparición de fuerzas de contacto internas sólo se justificaría si el bloque trasero quisiera bajar antes que el delantero, guiado por su menor inercia quizás, pero las leyes de Newton 2ª y 3ª aplicadas a cada bloque nos llevarían a un movimiento obligatoriamente NO solidario. Reducción al absurdo. La ley de los graves funciona.
- Ahora, el plano es rugoso y existe posibilidad de rozamiento con los bloques (hechos del mismo material). A partir de un determinado ángulo α crítico, soltamos los bloques a la vez y bajan solidariamente con idéntica aceleración pero menor que g sinα debida al rozamiento dinámico. La caída solidaria invalida de nuevo la posibilidad de fuerzas internas de contacto. La ley de los graves sigue siendo válida incluso con rozamiento.
- En esta ocasión, los bloques están hechos de un material muy diferente. Para un determinado ángulo α crítico, soltamos los bloques a la vez y el delantero baja (movimiento incipiente) mientras que el trasero se queda en reposo (constreñido por su rozamiento estático mayor, no por su inercia). Si cambiamos los bloques y repetimos lo anterior, ambos quedan en reposo (el delantero detiene la caída del trasero). Pero si aumentamos el ángulo α, de repente bajan solidariamente con idéntica aceleración pero menor que g sinα debida al rozamiento. En este caso, la caída solidaria no invalida la existencia de fuerzas internas de contacto. La existencia de tanta casuística nos lleva a que la ley de los graves no se cumple en estas condiciones.
La realidad suele coincidir con el supuesto 3 de ahí que la ley de los graves suela ser de primeras tan contraintuitiva.
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