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La prueba de que el suelo te empuja hacia arriba

Se ha dicho que cuando intentas saltar estás ejerciendo tu fuerza sobre el suelo y el suelo te empuja arriba. Me preguntaba si esto era una simplificación excesiva o no. Si es así, ¿cuál es la explicación completa? Si no, me gustaría saber la derivación de esta prueba.

Para aclarar: Si salto y el suelo me "empuja hacia arriba" (desde una fuerza normal), entonces asumiendo que esto no es una simplificación y es realmente lo que sucede, por qué ¿es esto cierto? Mi hipótesis actual es que tiene que ver con el electromagnetismo (el empuje de dos imanes que se repelen; cómo los átomos se desvían para evitar colisiones, por ejemplo).

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Dori Puntos 1325

Si pruebas a saltar en una cama elástica, notarás que cuando saltas, la cama se dobla y se estira debajo de ti. Se estira un poco incluso si te quedas quieto, pero se estira más cuando saltas.

El trampolín es elástico. Cuando se estira, puedes sentir que vuelve a su forma normal. Por lo tanto, justo antes de que saltaras, la cama elástica estaba extra estirada y ejercía una fuerza extra sobre ti, y por eso te elevaste en el aire.

Algo similar ocurre cuando te pones de pie sobre otras superficies, salvo que el estiramiento es muy pequeño y no solemos observarlo. Cuando saltas, tus piernas ejercen una fuerza extra sobre el suelo. Eso comprime el suelo, haciéndolo actuar como un muelle. Al estar más estirado de lo normal, ejerce una fuerza mayor de lo normal sobre ti, y sales disparado hacia el aire. Si te paras sobre una mesa débil o una fina capa de hielo, puede ser lo suficientemente fuerte como para sostenerte mientras estás parado, pero cuando vas a saltar, el estiramiento extra puede ser demasiado y romperlo.

No es necesario que el suelo actúe como un manantial; esto es sólo lo que me pareció más fácil de visualizar. De hecho, se podría empujar el agua de forma bastante similar. Lo único que importa es que la cosa que empujas tenga inercia, de modo que cuando ejerzas una fuerza sobre ella, ella también ejerza una fuerza sobre ti.

Creo que este tema puede resultar confuso para los alumnos porque el suelo no realiza ningún trabajo, pero sigue ejerciendo una fuerza. El suelo no tiene energía para empujarte hacia arriba, así que puede parecer contradictorio que el suelo sea la fuente de la fuerza. La propia palabra "ejercer" en la frase "ejercer una fuerza" nos hace pensar en empujar o tirar activamente como lo hace una persona, no en sentarse a dejar que las cosas te sucedan como lo hace el suelo. Esto es algo a lo que hay que acostumbrarse. Aunque en el lenguaje cotidiano decimos "forcé la puerta para abrirla" o "me forzaron contra mi voluntad" y la palabra "fuerza" se refiere a algo que se mueve o gasta energía o exhibe algún tipo de agencia, eso no es así en la física. La energía para saltar proviene de las piernas (y otras partes del cuerpo), pero la fuerza proviene del suelo.

Una confusión similar surge a menudo cuando los estudiantes piensan en la fuerza que empuja hacia delante un coche que circula a una velocidad constante por la carretera. Como la resistencia al viento frena el coche, algo debe empujarle hacia delante para anularla. La mayoría de los estudiantes dirán que se trata de la "fuerza del motor". Pero, en realidad, la fuerza que empuja el coche hacia delante es la fuerza de fricción de la carretera. El motor proporciona la energía, pero la carretera proporciona la fuerza, como puedes aprender si la carretera está muy resbaladiza por el hielo y no puede proporcionar suficiente fuerza de fricción para empujar el coche hacia adelante.

Su pregunta detalla si la fuerza es finalmente electromagnética. Sí, lo es, pero esto se debe simplemente a que casi todas las fuerzas que encontramos en la vida cotidiana, además de la de la gravedad, son electromagnéticas. Las moléculas tienen fuerzas complicadas entre y dentro de ellas debido a las interacciones electromagnéticas de sus electrones y núcleos. Sin embargo, entender las fuerzas macroscópicas con precisión en términos de las microscópicas suele ser muy difícil.

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