Hace un par de semanas viajaba en un automóvil (120 km/h aproximadamente) y vi una mosca volando frente a mí (dentro del automóvil, cerca de mi nariz, ventanas cerradas). Me pregunto cómo fue eso posible.
¿Significa que realmente está volando a 120 km/h o que la mosca se ve afectada por algún tipo de gravedad/fuerza?
Básicamente desde el marco de observación como su automóvil:
La mosca estaba dentro de tu auto, por lo que su velocidad con respecto al auto es cero. Está tanto dentro del coche como tú. Ambos viajan a 120 con respecto a cualquier observador en el camino. Pero con respecto a cualquier persona dentro del automóvil, ambos están sentados dentro del automóvil.
Entonces la velocidad de vuelo con respecto a ti es , con respecto a algún observador en el camino es kilómetros por hora
No es más que un pañuelo de papel que puedes tener cerca del volante, frente a ti.
Por la misma razón que cuando estás en un tren que se mueve a 120 km/h, tú mismo puedes caminar por el pasillo sin correr a 120 km/h.
En tu caso, estás caminando sobre un suelo que ya se mueve a 120 km/h. En el caso de una mosca, está volando en el aire que se mueve a 120 km/h.
Bueno, probablemente una de las primeras personas en notar y describir eso fue Galileo. Como lo describe bellamente en su Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales :
Enciérrate con algún amigo en la cabina principal debajo de la cubierta de algún barco grande, y lleva contigo algunas moscas, mariposas y otros pequeños animales voladores.
Con el barco parado, observa con atención cómo los animalitos vuelan con igual velocidad hacia todos los lados de la cabina. Cuando hayas observado todas estas cosas cuidadosamente (aunque sin duda, cuando el barco está parado, todo debe suceder de esta manera), haz que el barco avance a la velocidad que quieras, siempre que el movimiento sea uniforme y no fluctúe de un lado a otro. No descubrirá el menor cambio en todos los efectos mencionados, ni podrá saber por ninguno de ellos si el barco estaba en movimiento o detenido.
Finalmente las mariposas y las moscas seguirán sus vuelos indiferentes hacia todos lados, ni sucederá nunca que se concentren hacia la popa, como cansadas de seguir el rumbo del navío, del que habrán estado separadas durante mucho tiempo. intervalos manteniéndose en el aire.
Esta observación llevó a Galileo a enunciar que las leyes de la mecánica son invariantes bajo un cambio de marcos inerciales . Hoy en día creemos que no sólo las leyes de la mecánica sino también las leyes de la física serán invariantes ante el cambio de cualquier marco de referencia. Este es un principio fundamental de la física, llamado Principio de Relatividad .
Restringiéndonos a la mecánica, significa que no existe ningún experimento mecánico capaz de detectar el movimiento absoluto de un marco inercial. Esto está realmente contenido en la primera ley de Newton (que se debe a Galileo). Cuando la mosca se posa sobre el carro tiene adelante con respecto al suelo. Cuando salta hacia arriba, la primera ley afirma que debe mantener este hacia adelante ya que no hay fuerza que lo empuje o jale en la dirección horizontal. Puede volar hacia adelante en respecto al automóvil exactamente de la misma manera que volaría respecto al suelo si estuviera fuera del automóvil.
No soy exactamente un experto, solo un profesor de física de secundaria. Pero creo que hay más que ver con la presión del aire de lo que parece. Si piensa en una bola de espuma de poliestireno en el automóvil, si la sujeta al techo del automóvil con una cuerda, acelerará en la dirección opuesta a la aceleración del automóvil. Si se sumerge en un recipiente lleno de agua y se une al fondo de este recipiente, la pelota avanzará cuando el automóvil acelere hacia adelante. Si crees que la mosca es como un objeto inmóvil que no cae, es como si tuviera la misma densidad que el medio en el que se encuentra. Entonces, como el aire perfectamente homogéneo ideal en el automóvil, no tendrá tendencia a avanzar. o hacia atrás. Sin embargo, en realidad, sabemos que el aire dentro del automóvil crea una presión más alta en la parte trasera cuando se acelera hacia adelante. Entonces, la mosca probablemente tenga que ajustar su dirección de vuelo cada vez que el automóvil acelera (porque una mosca muerta no flota en el aire, por lo que es más densa que el medio), pero su ajuste es una fracción de la aceleración del automóvil, ya que será ayudado por la flotabilidad del aire dentro del automóvil. esta es mi conjetura
En primer lugar, fue una buena observación. Lo segundo es que las moscas pueden volar como máximo a una velocidad de 6,7 km/h. La pregunta surge cuando el automóvil está en movimiento, los cuerpos conectados físicamente en el automóvil (como si estuviera sentado en el asiento) es normal, por lo que tendrá una velocidad igual a la velocidad del automóvil, pero el objeto no está conectado físicamente al automóvil (como un insecto que estaba volando) debe tratarse con relativa rapidez.
La razón es que el automóvil es un sistema aislado, cuando el automóvil está en reposo o en movimiento, hay una fuerza cinética pequeña o insignificante entre las partículas presentes en el automóvil, lo que resulta en proporcionar un automóvil en movimiento un ambiente de habitación (donde los insectos vuelan a velocidad normal). ). No importa si su automóvil se mueve a 120 km/h o 300 km/h, el entorno de su automóvil aislado será similar al entorno de una habitación para volar.
Si quieres darte cuenta de la velocidad real del auto al insecto, solo abre la ventana y deja que ese insecto se divierta 😁
jake