Por qué no te caes al inclinarte: Equilibrio y vuelco en la Feria | ORBITECH

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¿Alguna vez te has preguntado por qué no te caes cuando te inclinas para atarte el zapato? ¿O por qué ese puesto de cachapas en la Plaza Bolívar de Maracaibo no se voltea aunque le des un empujón? La respuesta está en el equilibrio, un superpoder invisible que mantiene todo en su lugar. Desde los tepuyes de la Gran Sabana hasta los autobuses de la línea Caracas-Valencia, la física del equilibrio está en todas partes. Vamos a descubrir juntos cómo funciona este 'truco' de la naturaleza con ejemplos que conoces: desde colgar tu mochila hasta subir el Pico Bolívar.

General

física (noun) /ˈfi.si.ka/

Ciencia que estudia cómo se mueven y comportan las cosas en el universo, desde una pelota rodando hasta las estrellas. En Venezuela la usas cuando calculas cuánto cuesta llenar el tanque de gasolina de tu carro o cuando miras el pronóstico del tiempo en el canal 8.

Sinónimos : ciencia natural

Es la base para entender por qué las cosas no se caen sin razón.

Cuando lanzas una pelota al aire en el Parque Central de Caracas y calculas hasta dónde llegará, estás usando física sin darte cuenta.

Mecánica

base de apoyo (noun) /ˈba.se ðe a.poˈjo/

Superficie sobre la que un objeto se sostiene. Para ti es la planta de tus pies; para un puesto de arepas, son las cuatro patas de madera.

Sinónimos : superficie de soporte

Cuanto más ancha sea la base, más estable será el objeto.

Cuando te paras con las piernas abiertas en la playa de Morrocoy, aumentas tu base de apoyo y es más difícil que te empujen.

brazo de palanca (noun) /ˈbɾa.so ðe paˈlaŋ.ka/

Distancia perpendicular desde el punto de giro hasta la línea de acción de la fuerza. En el mercado de Maracaibo, cuando usas una palanca para levantar un saco de arroz, el brazo de palanca es la distancia desde el fulcro hasta donde aplicas la fuerza.

Sinónimos : distancia de giro

A mayor brazo de palanca, menor fuerza necesitas para mover el objeto.

d = longitud del brazo

Si usas un destornillador para abrir una lata de atún en tu casa, el brazo de palanca es la distancia desde el centro de la lata hasta donde apoyas el destornillador.

centro de gravedad (noun) /ˈsen.tɾo ðe ɣɾa.βiˈðað/

Punto imaginario donde se concentra todo el peso de un objeto. En los humanos está cerca del ombligo, pero en un puesto de buñuelos de Barquisimeto está donde apilan las cajas de harina.

Sinónimos : centro de masa

Si el centro de gravedad está fuera de la base de apoyo, ¡el objeto se cae!

x_{C G} = \frac{\sum m_{i} x_{i}}{\sum m_{i}}

Cuando llevas una bolsa pesada de mandarinas en un lado del cuerpo, tu centro de gravedad se mueve y te inclinas sin querer.

centro de masa (noun) /ˈsen.tɾo ðe ˈma.sa/

Punto donde se concentra toda la masa de un objeto, equivalente al centro de gravedad en campos gravitatorios uniformes. En una pelota de fútbol, está en el centro geométrico, pero en un bate de béisbol está más cerca del extremo grueso.

Sinónimos : centro de gravedad

Si el centro de masa está fuera de la base de apoyo, el objeto se cae.

x_{C M} = \frac{\sum m_{i} x_{i}}{\sum m_{i}}

Cuando equilibras un huevo en la punta de un tenedor en tu casa de Valencia, estás ajustando el centro de masa para que no se caiga.

diagrama de cuerpo libre (noun) /di.aˈɣɾa.ma ðe ˈkweɾ.po ˈli.bɾe/

Dibujo simplificado de un objeto donde se representan todas las fuerzas que actúan sobre él, aislado de su entorno. Cuando analizas por qué un puesto de empanadas no se cae en la Plaza Bolívar, haces un diagrama de cuerpo libre.

Sinónimos : esquema de fuerzas

Es la herramienta clave para resolver problemas de equilibrio y dinámica.

Si dibujas un círculo con flechas hacia arriba (fuerza normal) y hacia abajo (peso), estás haciendo un diagrama de cuerpo libre de una lata de refresco en tu mesa.

dinámica (noun) /diˈna.mi.ka/

Parte de la física que estudia el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo causan. En Venezuela la usas cuando calculas cuánto tarda tu carro en llegar de Caracas a Valencia si vas a 90 km/h.

Sinónimos : mecánica del movimiento

Incluye conceptos como fuerza, masa, aceleración y energía.

\vec{F} = m \cdot \vec{a}

Cuando empujas un carrito de compras en el Supermercado Plaza de Valencia y calculas qué velocidad alcanza, estás aplicando dinámica.

energía cinética (noun) /eˈneɾ.xi.a siˈne.ti.ka/

Energía que tiene un objeto en movimiento. Cuando lanzas una pelota en el patio de tu escuela en Caracas, esa pelota tiene energía cinética que aumenta con su velocidad.

Sinónimos : energía de movimiento

Depende de la masa y la velocidad al cuadrado: $E_{c}$ = ½mv².

E_{c} = \frac{1}{2} m \cdot v^{2}

Cuando el autobús de la ruta La Candelaria-Mamera acelera en la autopista, su energía cinética aumenta rápidamente.

energía potencial (noun) /eˈneɾ.xi.a po.tenˈsjal/

Energía almacenada en un objeto debido a su posición o altura. Un coco en la copa de un árbol en el Parque Nacional Canaima tiene mucha energía potencial; cuando cae, se convierte en energía cinética.

Sinónimos : energía gravitatoria

Depende de la masa, la gravedad y la altura: $E_{p}$ = mgh.

E_{p} = m \cdot g \cdot h

Cuando subes el Pico Bolívar, cada paso que das aumenta tu energía potencial. ¡Por eso al bajar sientes que te aceleras!

equilibrio (noun) /e.kwiˈli.bɾo/

Estado en el que todas las fuerzas que actúan sobre un objeto se compensan, haciendo que no se mueva ni se caiga. Imagina un malabarista en el Metro de Caracas con tres plátanos en la cabeza: ¡eso es equilibrio en acción!

Sinónimos : balance

Si el equilibrio se rompe, ¡zas!, todo se cae.

Cuando te paras en un pie en la playa de Chichiriviche sin moverte, estás en equilibrio. Si mueves los brazos, cambias tu centro de gravedad.

equilibrio estable (noun) /e.kwiˈli.bɾo esˈta.βle/

Tipo de equilibrio en el que, si se perturba un objeto, este vuelve a su posición original. Un péndulo en el Reloj de la Casa Natal de Bolívar es un ejemplo perfecto.

Sinónimos : equilibrio seguro

Ocurre cuando el centro de gravedad está por debajo del punto de suspensión.

Si empujas suavemente un jarrón en el mueble de tu sala en Caracas y vuelve a su lugar, está en equilibrio estable.

equilibrio indiferente (noun) /e.kwiˈli.bɾo in.di.feˈɾen.te/

Tipo de equilibrio en el que un objeto permanece en equilibrio en cualquier posición. Una pelota en una superficie horizontal perfectamente lisa está en equilibrio indiferente.

Sinónimos : equilibrio neutral

No hay tendencia a volver ni a caer.

Si colocas una pelota de playa en el piso de tu casa en Valencia y la empujas suavemente, rodará pero no se caerá de un lado.

equilibrio inestable (noun) /e.kwiˈli.bɾo in.esˈta.βle/

Tipo de equilibrio en el que, si se perturba un objeto, este se cae o se aleja de su posición original. Un lápiz parado en su punta sobre una mesa está en equilibrio inestable.

Sinónimos : equilibrio frágil

Ocurre cuando el centro de gravedad está por encima del punto de apoyo.

Si intentas equilibrar un tenedor en el borde de un vaso en tu casa de Maracaibo, cualquier pequeño movimiento lo hará caer.

estabilidad (noun) /es.ta.βi.liˈðað/

Capacidad de un objeto para mantenerse en equilibrio sin volcarse. Un jeep 4x4 en la carretera de la Colonia Tovar es estable; uno en el Pico El Ávila con viento fuerte, no tanto.

Sinónimos : firmeza

Depende de la altura del centro de gravedad y el tamaño de la base de apoyo.

Un puesto de empanadas en la Plaza Bolívar es estable porque tiene una base ancha y un centro de gravedad bajo.

estática (noun) /esˈta.ti.ka/

Parte de la física que estudia los objetos en equilibrio, sin movimiento. Cuando calculas cuántos libros puedes apilar en tu estante sin que se caigan, estás haciendo estática.

Sinónimos : mecánica del reposo

Se enfoca en fuerzas y momentos que se equilibran.

\sum \vec{F} = 0 y \sum τ = 0

Cuando equilibras una regla en tu dedo en la clase de ciencias, estás aplicando principios de estática.

fricción (noun) /fɾikˈsjon/

Fuerza que se opone al movimiento entre dos superficies en contacto. Sin fricción, no podrías caminar en la playa de Chichiriviche porque tus pies resbalarían como en una pista de hielo.

Sinónimos : rozamiento

Depende de los materiales y la fuerza que los mantiene juntos.

F_{r} = μ \cdot N

Cuando empujas una nevera en tu casa de Mérida, la fricción entre las patas y el piso hace que cueste trabajo moverla.

fuerza (noun) /ˈfweɾ.sa/

Empujón o tirón que hace que un objeto se mueva, pare o cambie de forma. En Venezuela la sientes cuando empujas un carro varado en la autopista Valencia-Puerto Cabello o cuando jalas la correa de tu perro en el Parque Los Caobos.

Sinónimos : empujón, tirón

Se mide en newtons (N), pero en la calle usamos 'fuerza de brazo' para abrir frascos de salsa de tomate.

\vec{F} = m \cdot \vec{a}

Cuando lanzas una piedra al lago de Los Roques, la fuerza de tu brazo le da velocidad inicial.

fuerza de rozamiento (noun) /ˈfweɾ.sa ðe ro.θaˈmjen.to/

Fuerza que se opone al movimiento relativo entre dos superficies en contacto. Sin ella, no podrías caminar en la calle porque tus zapatos resbalarían como en una pista de patinaje sobre hielo.

Sinónimos : fricción

Depende del coeficiente de rozamiento y la fuerza normal.

F_{r} = μ \cdot N

Cuando frenas tu bicicleta en la Avenida Libertador de Caracas, la fuerza de rozamiento entre las llantas y el asfalto te detiene.

fuerza normal (noun) /ˈfweɾ.sa norˈmal/

Fuerza que ejerce una superficie sobre un objeto en contacto con ella, perpendicular a la superficie. Cuando te paras sobre el piso de tu escuela en Barquisimeto, el piso ejerce una fuerza normal hacia arriba que equilibra tu peso.

Sinónimos : reacción normal

Es igual al peso del objeto cuando está en reposo sobre una superficie horizontal.

N = P = m \cdot g

Cuando apoyas un libro sobre una mesa en tu casa, la fuerza normal de la mesa evita que el libro caiga al suelo.

gravedad (noun) /ɡɾaˈβe.ðað/

Fuerza invisible que atrae a todos los objetos hacia el centro de la Tierra. Es la razón por la que no flotamos como en el espacio, pero sí por qué el Salto Ángel cae hacia abajo.

Sinónimos : fuerza gravitacional

En la Tierra vale aproximadamente 9.8 m/s², pero en la Luna es solo 1.62 m/s².

g = 9.8 {m/s}^{2}

Cuando sueltas un coco desde lo alto de un tepuy, la gravedad lo acelera a 9.8 m/s² hasta que llega al suelo.

inercia (noun) /iˈneɾ.sja/

Propiedad de los objetos de resistirse a cambiar su estado de movimiento. Tu mochila llena de libros sigue quieta en el asiento del autobús hasta que el carro arranca o frena bruscamente.

Sinónimos : resistencia al cambio

A mayor masa, mayor inercia. Por eso los camiones de carga necesitan más distancia para frenar en la autopista Valencia-Puerto Cabello.

I = m \cdot r^{2}

Cuando el conductor del Metro de Caracas frena de golpe, tus pies se quedan quietos pero tu cuerpo se va hacia adelante por la inercia.

masa (noun) /ˈma.sa/

Cantidad de materia que tiene un objeto. No es lo mismo que peso: tu masa es la misma en Caracas que en la Luna, pero tu peso cambia.

Sinónimos : cantidad de materia

Se mide en kilogramos (kg) con una báscula, pero en el mercado usamos 'arrobas' para la harina.

m = \frac{P}{g}

Una piña de 2 kg tiene la misma masa en el mercado de Maracaibo que en el de Valencia.

momento de fuerza (noun) /moˈmen.to ðe ˈfweɾ.sa/

Medida del efecto de giro que produce una fuerza sobre un objeto. Cuando abres una puerta en tu casa en Barquisimeto, aplicas un momento de fuerza mayor si empujas cerca de la manilla que si lo haces cerca de las bisagras.

Sinónimos : torque

Depende de la fuerza aplicada y la distancia al punto de giro.

τ = \vec{r} \times \vec{F}

Para levantar una pesa de 10 kg con una barra en el gimnasio de tu liceo, el momento de fuerza depende de dónde agarres la barra.

palanca (noun) /paˈlaŋ.ka/

Máquina simple formada por una barra rígida que gira alrededor de un punto fijo llamado fulcro. En el campo venezolano, los agricultores usan palancas para levantar sacos de café o mover piedras grandes.

Sinónimos : leva

Permite multiplicar la fuerza aplicada.

Ley de la palanca: F_{1} \cdot d_{1} = F_{2} \cdot d_{2}

Cuando usas un martillo para sacar un clavo en tu casa de Barquisimeto, el mango del martillo actúa como una palanca.

peso (noun) /ˈpe.so/

Fuerza con la que la gravedad atrae a un objeto hacia el centro de la Tierra. Tu peso en Caracas no es igual que en Mérida porque la gravedad cambia con la altura.

Sinónimos : fuerza gravitatoria

Se calcula multiplicando la masa por la gravedad local.

P = m \cdot g

Una bolsa de harina de 1 kg pesa aproximadamente 9.8 N en Caracas, pero solo 9.78 N en Mérida por la altitud.

plano inclinado (noun) /ˈpla.no in.kliˈnaðo/

Superficie plana que forma un ángulo con la horizontal, usada para subir o bajar objetos con menos fuerza. Las rampas de acceso para sillas de ruedas en el Metro de Caracas son planos inclinados.

Sinónimos : rampa

Cuanto menor sea el ángulo, menos fuerza necesitas para mover un objeto.

F = P \cdot \sin (θ)

Cuando llevas las compras del Supermercado Cada en una bolsa pesada por la rampa de acceso, el plano inclinado te ayuda a no cansarte tanto.

polea (noun) /poˈle.a/

Rueda con una cuerda o cable que permite levantar objetos pesados con menos esfuerzo. En los puertos de La Guaira o Puerto Cabello, los estibadores usan poleas para mover contenedores llenos de mercancía.

Sinónimos : garrucha

Cambia la dirección de la fuerza aplicada.

F = \frac{P}{n} (para poleas fijas)

Cuando subes agua del pozo en tu casa en los Andes, una polea te ayuda a jalar el balde más fácilmente.

potencia (noun) /poˈten.sja/

Rapidez con la que se realiza un trabajo. Si subes las escaleras del Panteón Nacional en 10 segundos, tu potencia es mayor que si lo haces en 30 segundos.

Sinónimos : rendimiento

Se mide en vatios (W).

P = \frac{W}{t}

Cuando un ascensor en el Centro Sambil de Caracas sube a 2 m/s, su potencia es mayor que la de un ascensor lento.

punto de aplicación (noun) /ˈpun.to ðe a.pli.kaˈsjon/

Punto exacto donde una fuerza actúa sobre un objeto. Cuando jalas la correa de tu perro en el Parque Los Caobos, el punto de aplicación de tu fuerza está en el collar del perro.

Sinónimos : lugar de aplicación

El efecto de la fuerza depende de dónde se aplique.

Si empujas un mueble en un punto bajo, lo moverás más fácilmente que si lo empujas en un punto alto.

trabajo (noun) /tɾaˈβa.xo/

Producto de una fuerza por la distancia que recorre su punto de aplicación en la dirección de la fuerza. Cuando subes una bolsa de cemento al segundo piso de tu casa en Mérida, realizas trabajo contra la gravedad.

Sinónimos : labor mecánica

Se mide en julios (J).

W = \vec{F} \cdot \vec{d}

Cuando empujas un carro varado en la autopista Valencia-Puerto Cabello durante 10 metros, estás realizando trabajo mecánico.

vector (noun) /bekˈtoɾ/

Magnitud física que tiene dirección y sentido, además de valor numérico. La fuerza que ejerce el viento sobre tu sombrilla en la playa de Morrocoy es un vector: tiene magnitud (fuerza), dirección (de dónde viene el viento) y sentido (hacia dónde empuja).

Sinónimos : magnitud vectorial

Se representa con una flecha en los diagramas.

\vec{F} = (F_{x}, F_{y})

Cuando dibujas un mapa del viento en el estado Vargas, cada flecha es un vector que muestra la dirección y velocidad del viento.

vuelco (noun) /ˈbwel.ko/

Momento en que un objeto se inclina tanto que su centro de gravedad queda fuera de la base de apoyo y cae. Ocurre cuando cargas demasiado la parte superior de un autobús en la línea Caracas-La Guaira.

Sinónimos : caída, volcamiento

Es el resultado de un momento de fuerza descontrolado.

Si apilas cajas de cerveza hasta el techo de tu carro en Valencia, el vuelco es inevitable cuando tomes una curva cerrada.

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Fuentes