¿Qué es en física un jerk?

Una de las palabras más feas de la física es el término jerk (tirón, en inglés). Se trata de un vocablo usado para describir un aspecto específico del movimiento: el ritmo con que cambia la aceleración.

En nuestros tiempos de escuela nos enseñaron que la velocidad es lo rápido que cambiamos de posición con el tiempo y que la aceleración nos indica cómo cambia la velocidad con el tiempo. Pues bien, el jerk describe cómo cambia la aceleración.

Este concepto no se enseña en la escuela, y esta omisión es un pequeño tributo al genio de Galileo. Antes, de las cosas sólo se medían su posición y su velocidad, pero Galileo se dio cuenta que los cambios en la velocidad, la aceleración, eran mucho más importantes a la hora de describir un movimiento que la propia velocidad. Así que no consideró importante fijarse en posibles cambios en la aceleración. Por eso, la rama de la física llamada cinemática se ocupa, como también aprendimos en el colegio, del movimiento uniforme (a velocidad constante) y del movimiento uniformemente acelerado (a aceleración constante).

Así, el espaldarazo final que encumbró la aceleración a las más altas cotas de la física lo dio Newton cuando enunció su famosa segunda ley de la mecánica: la fuerza que actúa sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración. Cuanto más empujemos de un carro, más aceleración le imprimiremos.

¿Estoy quieto o en movimiento?

Lo más sorprendente de todo es que podemos relacionar estos conceptos aparentemente tan abstractos con la fisiología de nuestros cuerpos. Imaginemos que vamos sentados en un avión que se mueve a velocidad constante. Aunque vaya a una altísima velocidad no vamos a darnos cuenta de ella a menos que el piloto, de repente, decida frenar o acelerar el aparato. Por tanto, la única forma de saber que nos movemos es mirando por la ventanilla y ver pasar el mundo bajo nuestros pies. E incluso así, eso solo es cierto porque tenemos cierta experiencia de lo que sucede en el mundo porque, en puridad, no podríamos saber si estamos quietos respecto al resto o nos movemos a velocidad constante.

Es lo que se llama el principio de relatividad de Galileo, que el pisano. explicó en uno de sus grandes libros, Diálogos sobre los dos máximos sistemas del mundo: “Encerraos con un amigo en la cabina principal bajo la cubierta de un barco grande, y llevad con vosotros moscas, mariposas, y otros pequeños animales voladores [...] colgad una botella que se vacíe gota a gota en un amplio recipiente colocado debajo de la misma [...] haced que el barco vaya con la velocidad que queráis, siempre que el movimiento sea uniforme y no haya fluctuaciones en un sentido u otro. [...] Las gotas caerán en el recipiente inferior sin desviarse a la popa, aunque el barco haya avanzado mientras las gotas están en el aire... las mariposas y las moscas seguirán su vuelo por igual hacia cada lado, y no sucederá que se concentren en la popa, como si cansaran de seguir el curso del barco.” 

Esto quiere decir que no hay experimento mecánico (esto es, asociado a cosas moviéndose) que nos permita determinar si estamos en reposo o en movimiento a velocidad constante. En realidad sabemos que el barco o el avión se mueven por sentido común, no porque nos lo diga una ley física. Es por eso que si despertamos en el vagón de un tren que está en la estación y vemos pasar por la ventanilla otro a velocidad constante, nuestro cerebro será incapaz de determinar si somos nosotros o es el otro el que se mueve. Solo saldremos de dudas cuando uno de los dos rebase al otro y veamos la estación firmemente anclada al suelo.

La reacción de nuestro cuerpo

Así pues, sabemos que estamos moviéndonos si miramos por la ventanilla, pero en el momento en que aceleremos, sentiremos que nos hundimos en el asiento. En definitiva, la velocidad la vemos pero la aceleración la sentimos.

Si estamos montados en un vehículo que se mueve siempre a la misma aceleración no tenemos por qué sentir una sensación desagradable. Por ejemplo, vivimos sobre la Tierra y estamos sujetos durante toda nuestra vida a la aceleración gravitatoria provocada por la propia Tierra y no tenemos conciencia de ello. Ahora bien, cambios bruscos en la aceleración sí pueden resultar desagradables e incluso dolorosos: basta con imaginar un golpe por detrás un golpe por detrás teniendo nuestro coche parado. Esto es un jerk. De hecho, las fábricas de coches miden la incomodidad del pasajero mediante los jerks, y las subidas y bajadas en las montañas rusas son jerk porque la aceleración cambia en magnitud y sentido. Y esos cambios son los que provocan que alguno nos mareemos o vomitemos.

En resumen: medimos posiciones, vemos velocidades, sentimos aceleraciones y vomitamos por los jerks.

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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