Pregunta a un ingeniero

¿Es posible construir una máquina de movimiento perpetuo?

Respuesta corta: No. Para conocer los detalles, debemos empezar con Sir Isaac Newton…

Por Jason M. Rubin

A finales del siglo XVII, Sir Isaac Newton escribió una famosa ley: «Todo cuerpo permanece en un estado de velocidad constante a menos que actúe sobre él una fuerza externa desequilibrada». La primera parte de la frase (hasta «velocidad») sugiere que el movimiento perpetuo no sólo es posible, sino inevitable, para cualquier objeto ya en movimiento. Sin embargo, la segunda parte de la primera ley del movimiento de Newton echa por tierra el proceso. Resulta que las «fuerzas externas desequilibradas» -fuerzas netas no nulas aplicadas al objeto por otro objeto- están por todas partes en nuestro universo.

Dan Frey, profesor asociado de Ingeniería Mecánica y Sistemas de Ingeniería, lo explica así: «Si coges una arandela metálica y la pones en el extremo de una cuerda y empiezas a hacerla oscilar, va hacia adelante y hacia atrás pero finalmente se detiene. Esto se debe a la fricción con el aire. Un columpio de parque infantil es un tipo de péndulo diferente», señala, «pero puedes mantenerlo en marcha bombeando las piernas. Si pudieras bombear eternamente, te columpiarías para siempre; pero una vez que eliminas esa energía, pronto te detienes. El movimiento perpetuo requiere una fuerza inicial y una fuerza de mantenimiento».

Resulta que la Luna es casi una máquina de movimiento perpetuo. Da una vuelta a la Tierra cada mes y lo hace a una velocidad casi constante desde hace mucho tiempo. Aun así, con instrumentos avanzados y mediciones cuidadosas, podemos determinar que el movimiento de la luna está cambiando: se aleja de la tierra una media de unos dos centímetros cada año. ¿Por qué? Porque incluso en el espacio hay fuerzas externas desequilibradas. En el caso de los objetos terrestres, las fuerzas son relativamente grandes y tienden a frenar los movimientos después de un corto período de tiempo. Para objetos como la Luna, las fuerzas desequilibradas son pequeñas en comparación con lo que se necesitaría para frenar un objeto tan grande, por lo que los cambios son muy lentos.

Frey vuelve a hablar de los péndulos. «Los relojes de pie se basan en un péndulo que parece perpetuo, pero en realidad sólo está diseñado para actuar de esa manera. Usamos un peso para empujar y engranajes para modular la fuerza del peso. Un mecanismo llamado escape se encarga de que el empuje sea siempre en la dirección correcta, contrarrestando la fuerza de arrastre del péndulo. Diseñado cuidadosamente, un reloj de pie exhibe un movimiento perpetuo a corto plazo. Pero inevitablemente, su muelle necesita ser rebobinado».

¿Es posible el movimiento perpetuo? Según Frey: No, pero se pueden diseñar cosas para aproximarlo o imitarlo. «Las leyes de la física indican que el movimiento perpetuo se produciría si no hubiera fuerzas externas desequilibradas», dice. «Pero las hay. Sólo mediante la ingeniería de una solución por la que un objeto en movimiento pueda consumir algún almacén de energía o reunir energía de una fuente externa podemos aproximarnos al movimiento perpetuo.»

Gracias a Suresh Vishwanathan, de Bangalore, India, por esta pregunta.

Colocado: 4 de octubre de 2011

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