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10° grado · Física
Capítulo: La fuerza y la inercia · Fuerza, inercia e ingravidez

Inercia, masa inercial, impesantez e ingravidez

Vas de pie en una ruta de Managua y el conductor frena de golpe: tu cuerpo se lanza hacia adelante sin que nadie te empuje. Más tarde, en la televisión, ves a unos astronautas flotando dentro de una estación espacial. ¿Por qué ocurre lo primero? ¿Y es verdad que los astronautas flotan porque allá arriba «no hay gravedad»? Al final de la página responderás las dos preguntas.

La inercia

Un cuerpo que está quieto tiende a seguir quieto. Un cuerpo que se mueve tiende a seguir moviéndose en línea recta y con la misma rapidez. A esa tendencia a conservar su estado de movimiento se le llama inercia.

Piensa en el bus. Cuando frena, el bus se detiene, pero tu cuerpo «quiere» seguir con la velocidad que llevaba, así que se va hacia adelante. Cuando arranca, tu cuerpo «quiere» seguir quieto y parece irse hacia atrás. Cuando gira a la izquierda, tu cuerpo quiere seguir recto y te vas hacia la derecha.

Un bus que frena: el pasajero sigue hacia adelante por inercia El bus frena El cuerpo sigue hacia adelante Sentido del movimiento →
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Define con tus propias palabras qué es la inercia y menciona una situación cotidiana, por ejemplo al viajar en un bus urbano de Managua, donde puedas notarla cuando el…

Define con tus propias palabras qué es la inercia y menciona una situación cotidiana, por ejemplo al viajar en un bus urbano de Managua, donde puedas notarla cuando el bus frena de repente.

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María José viaja de pie en una ruta que arranca bruscamente hacia adelante. Ella siente que su cuerpo se va hacia atrás. a) Explica este efecto usando el concepto de…

María José viaja de pie en una ruta que arranca bruscamente hacia adelante. Ella siente que su cuerpo se va hacia atrás.

  1. a) Explica este efecto usando el concepto de inercia.
  2. b) Describe qué sentirían los pasajeros si, en cambio, el bus girara bruscamente a la izquierda, y explica por qué.
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Masa inercial

No todos los cuerpos tienen la misma inercia. Es más difícil empujar un saco de frijoles de un quintal que una bolsa vacía. La cantidad que mide cuánta inercia tiene un cuerpo es su masa.

Así, una caja de $10\ \text{kg}$ tiene más inercia que una de $2\ \text{kg}$: con la misma fuerza, la de $2\ \text{kg}$ cambia mucho más su velocidad.

Esto permite comparar masas sin balanza. Si empujas o sacudes dos cajas iguales por fuera, la que cuesta más mover y más detener es la de mayor masa. Con una balanza de resorte no podrías hacerlo en una nave sin gravedad, pero con los empujones sí.

Dos cajas empujadas con la misma fuerza: la de menor masa se mueve más 2 kg Misma fuerza gran cambio 10 kg poco cambio
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Dos cajas están sobre el piso: una tiene $2\ \text{kg}$ de masa y la otra $10\ \text{kg}$. Indica cuál de las dos presenta mayor inercia y explica qué relación hay entre…

Dos cajas están sobre el piso: una tiene $2\ \text{kg}$ de masa y la otra $10\ \text{kg}$. Indica cuál de las dos presenta mayor inercia y explica qué relación hay entre la masa de un cuerpo y su resistencia a cambiar su estado de movimiento.

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Eliezer tiene dos cajas idénticas por fuera. Una está vacía y la otra está llena de arena. Sin levantarlas, las empuja horizontalmente sobre el mismo piso liso y nota…

Eliezer tiene dos cajas idénticas por fuera. Una está vacía y la otra está llena de arena. Sin levantarlas, las empuja horizontalmente sobre el mismo piso liso y nota que una es mucho más difícil de poner en movimiento.

  1. a) Indica cuál es más difícil de mover y por qué.
  2. b) Explica cómo podría usar la inercia para comparar las masas de ambas cajas sin usar una balanza, por ejemplo, sacudiéndolas.
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Masa y peso no son lo mismo

La masa es la cantidad de materia y mide la inercia. El peso es la fuerza con que la Tierra atrae al cuerpo, $P = mg$, y se mide en newton.

Masa Peso
Qué es Mide la inercia Fuerza de atracción gravitacional
Unidad kg N
Cambia con el lugar No Sí (depende de $g$)

Un saco de $10\ \text{kg}$ tiene $10\ \text{kg}$ en Managua, en la Luna o en el espacio. Su peso, en cambio, cambia: en la Tierra $P = 10 \cdot 9.8 = 98\ \text{N}$, mientras que lejos de todo astro es casi cero. Pero empujarlo cuesta lo mismo en todos esos lugares, porque su inercia no depende de dónde esté.

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En una nave lejos de todo astro, un astronauta tiene dos esferas de igual tamaño, una de aluminio y otra de plomo. No puede pesarlas, porque no hay peso aparente, pero…

En una nave lejos de todo astro, un astronauta tiene dos esferas de igual tamaño, una de aluminio y otra de plomo. No puede pesarlas, porque no hay peso aparente, pero sí puede empujarlas.

  1. a) Explica cómo podría determinar, empujándolas con la misma fuerza, cuál tiene mayor masa inercial.
  2. b) Compara la masa inercial de cada esfera en la nave con la que tendría en la superficie terrestre y argumenta por qué la masa no cambia aunque el peso sí.
  3. c) Analiza por qué un objeto pesado sería igualmente difícil de poner en movimiento en la nave, aunque no «pese».
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Impesantez e ingravidez

Estas dos palabras suenan parecidas, pero significan cosas distintas.

Imagina un elevador cuyos cables se rompen (situación imaginaria). Cae con la aceleración de la gravedad, igual que Fernanda y la pelota que ella suelta. Todo cae a la vez con la misma rapidez, así que la pelota queda «flotando» frente a ella y Fernanda no siente el piso que la sostiene. La gravedad sigue actuando, pero hay impesantez.

Elevador en caída libre: Fernanda y la pelota caen juntas y flotan una respecto a la otra Todo cae junto con la misma aceleración

Lo mismo pasa con los astronautas de una estación espacial. A unos cientos de kilómetros de altura la gravedad es todavía muy fuerte, casi como en la superficie. Los astronautas flotan porque la estación y ellos están en caída libre alrededor de la Tierra: caen juntos y nada los empuja contra el piso. Es impesantez, no ingravidez.

Situación ¿Actúa la gravedad? Término
Elevador en caída libre Sí Impesantez
Estación espacial en órbita Sí Impesantez
Cuerpo muy lejos de todo astro No (prácticamente) Ingravidez
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Distingue con una frase cada uno de estos términos: impesantez e ingravidez. Luego indica cuál de los dos significa que sobre el cuerpo no actúa fuerza gravitacional…

Distingue con una frase cada uno de estos términos: impesantez e ingravidez. Luego indica cuál de los dos significa que sobre el cuerpo no actúa fuerza gravitacional alguna.

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Un ascensor en caída libre, por una falla imaginaria de sus cables, lleva dentro a Fernanda, que sostiene una pelota en la mano y la suelta. a) Describe qué observaría…

Un ascensor en caída libre, por una falla imaginaria de sus cables, lleva dentro a Fernanda, que sostiene una pelota en la mano y la suelta.

  1. a) Describe qué observaría Fernanda con la pelota y con su propio cuerpo.
  2. b) Explica por qué se dice que dentro del ascensor hay impesantez aunque la gravedad de la Tierra sigue actuando sobre ella.
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Una estación espacial orbita la Tierra a unos cientos de kilómetros de altura, y los astronautas flotan dentro de ella. Katherine afirma que flotan porque «allá arriba…

Una estación espacial orbita la Tierra a unos cientos de kilómetros de altura, y los astronautas flotan dentro de ella. Katherine afirma que flotan porque «allá arriba ya no hay gravedad». Gabriel responde que la gravedad sí existe a esa altura.

  1. a) Argumenta cuál de los dos tiene razón y explica por qué los astronautas flotan.
  2. b) Distingue entre impesantez e ingravidez aplicando ambos términos a este caso y a un cuerpo ubicado muy lejos de cualquier planeta o estrella.
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Volvamos al bus y a la estación

Vuelve al principio. Cuando el bus frena, tu cuerpo conserva su velocidad por inercia y se va hacia adelante. Y los astronautas flotan no porque falte la gravedad, sino porque caen libremente junto con su estación: impesantez.

Resumen

  • Inercia: propiedad de los cuerpos de resistirse a cambiar su estado de reposo o movimiento. No es una fuerza.

  • Masa inercial: mide la inercia; a mayor masa, mayor inercia. Se mide en kg y no cambia con el lugar.

  • Masa y peso: el peso ($P = mg$) cambia según $g$; la masa no.

  • Ingravidez: ausencia de fuerza gravitacional (muy lejos de todo astro).

  • Impesantez: sensación de no tener peso en caída libre u órbita, aunque la gravedad siga actuando.

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