4. El marco teórico

 

4.1 MECÁNICA CLÁSICA
4.1.1 Fuerzas y energía

    No es raro que nuestros alumnos sólo conozcan la segunda ley de Newton en la forma F = ma. Sin embargo, no es esa la forma más profunda o general de escribirla, sino más bien ésta:

donde p = mv (por ahora) es el momento lineal de la partícula. (Para alumnos de 4º de E. S. O., por ejemplo, podemos emplearla en su forma simplificada F = p/t , válida en problemas unidimensionales y para fuerzas constantes)

 
   Según esto, las fuerzas entre partículas (o entre una pelota y la pared,...) pueden interpretarse como debidas al intercambio de momento lineal. Por ejemplo, en la figura vemos que la variación de momento lineal que experimenta la pelota se debe a la fuerza que sobre ella ha ejercido la raqueta. Lo mismo podríamos hacer para la colisión entre dos pelotas o para el retroceso que sufre alguien que arroja un objeto muy pesado...
Figura 4.1.1

      La energía cinética de una partícula, tradicionalmente escrita T = ½ mv2 se puede escribir ahora así:

lo que nos plantea una cuestión interesante. La luz se puede ver (entre otras maneras) como formada por partículas sin masa llamadas fotones. Es un hecho experimental que los fotones tienen momento lineal, pueden ejercer fuerzas mediante su “impacto”, por ejemplo, hay “velas solares” que pueden propulsar vehículos ligeros en el espacio mediante la “presión de la radiación” y uno de los métodos posibles para mantener un átomo más o menos quieto en una posición es darle “golpecitos” con fotones desde tres direcciones perpendiculares.

   Sin embargo, los fotones no tienen masa, así que ya podemos sospechar que algo no funciona con estas expresiones de la energía cinética y el momento p = mv. Eso es lo que veremos en la sección 4.3 dedicada a la relatividad especial.