¿Cómo afecta el peso de un carrito de juguete a su aceleración al bajar una rampa?

El peso de un carrito de juguete no afecta su aceleración al descender por una rampa. Este hecho contraintuitivo demuestra la relación entre la fuerza gravitacional y la masa.

La fuerza gravitacional atrae a cada partícula de un objeto por igual, independientemente de la masa total del objeto. A medida que aumenta la masa de un objeto, la fuerza gravitacional que actúa sobre él aumenta proporcionalmente. Su inercia también aumenta, por lo que requiere más fuerza para mover el objeto. La inercia y la fuerza gravitacional se equilibran exactamente, por lo que la gravedad en la superficie de la Tierra actúa con una aceleración constante: 9,8 metros por segundo al cuadrado. Sin embargo, la velocidad con la que acelera el carrito depende de la inclinación de la rampa. Una rampa más empinada permite que una mayor fuerza gravitatoria mueva el objeto y el carro utiliza menos fuerza para empujar contra la rampa sólida.

La fricción y la resistencia del aire también tienen efectos prácticos. Por ejemplo, un carro hecho principalmente de un material de baja densidad como el espuma de poliestireno se aceleraría más lentamente, en la atmósfera de la Tierra, que un carro del mismo tamaño hecho principalmente de plomo. Esto se debe a que la espuma de poliestireno debe empujar a un lado la misma cantidad de aire pero tiene menos fuerza. Un carro con una forma aerodinámica encontraría menos turbulencia y empujaría a un lado menos aire, por lo que se movería más rápidamente. La forma y el tamaño de las ruedas del carro también juegan un papel importante, ya que los objetos rodantes deben superar la inercia de rotación para moverse.