Montar en una montaña rusa es una experiencia muy especial. Todo comienza con calma y disfrutando de la lenta subida hacia lo más alto de la montaña. Al llegar a la cima casi nos detenemos, pero es ahí donde la fuerza de la gravedad asume el control y comenzamos el descenso.
Aceleramos durante treinta metros de caída libre antes de tocar fondo y encarar la siguiente montaña ligeramente más baja que la primera, y luego otra caída violenta. A continuación realizamos varios giros y vueltas que nos lanzan de un lado al otro, hasta llegar a una última y mas baja colina. Concluimos nuestra aventura con las piernas tambaleantes y una gran alegría.
Las montañas rusas representan un microcosmos del universo. A medida que subíamos y bajábamos las montañas, colinas, bucles, y baches hemos sido guiados por las dos leyes básicas que rigen el comportamiento de la energía: 1.- la energía siempre se conserva; y 2.- la energía siempre fluye de formas más útiles a formas menos útiles.
Estas dos leyes, respectivamente, nos sugieren una buena y una mala noticia. La primera dice que la energía, o sea la capacidad de realizar un trabajo útil, se presenta en distintas formas y es intercambiable. La energía se convierte de una forma a otra en semejanza a como realizamos una transferencia de dinero de una cuenta bancaria a otra. Si bien la transferencia no aumenta ni disminuye nuestra riqueza, al cambiar de una forma a otra de energía tampoco modifica la cantidad de energía disponible. La energía no puede ser creada o destruida, por lo que la energía total de un sistema aislado siempre permanece igual. Esta es la primera ley de la termodinámica, y constituye la buena noticia.
Por otro lado, la conversión de energía siempre fluye desde las formas más concentradas y mas útiles hacia otras menos concentradas y menos útiles. Cuando se queman combustibles metabólicos como carbohidratos, lípidos, o proteínas parte de la energía se libera y dispersa hacia la atmosfera en forma de calor. Una vez liberada la energía no puede ser recuperada para realizar trabajo adicional útil. Esto se conoce como la segunda ley de la termodinámica, y constituye la mala noticia.
Estas dos leyes gobiernan todos los procesos que involucran calor y otras formas de energía. También aplican a la energía utilizada en la actividad física y el deporte. Ambas leyes de la termodinámica se basan en tres conceptos fundamentales: 1.- energía; 2.- trabajo; y 3.- potencia.
La medicina y ciencias del deporte considera trabajo a lo que se realiza cuando aplicamos una fuerza para mover algo. Sabiendo que el trabajo es igual a fuerza por distancia, la cantidad de trabajo realizado dependerá de cuánta fuerza utilizamos y la distancia que movemos el objeto.
Cuando levantamos unas mancuernas, lanzamos un balón medicinal, o corremos aplicamos una fuerza sobre una distancia, o sea que movemos un objeto. Estamos realizando trabajo. Cuanto mayor sea la fuerza aplicada o mayor sea la distancia recorrida, más trabajo realizamos. Si intentamos elevar una barra olímpica con 300 kg y no podemos, no hemos realizado trabajo. Si bien hemos generado una determinada fuerza, esta no fue aplicada sobre una determinada distancia. Independiente del esfuerzo realizado, si la barra no se mueve, la cantidad de trabajo es cero.
La energía es la capacidad de realizar trabajo – o sea la capacidad de ejercer una fuerza para mover algo. El termino griego para “fuerza” es “dynamis,” de ahí que la cantidad de fuerza aplicada se mida por la unidad “dina.” Una dina (Sistema CGS) es la fuerza aplicada a 1 gramo de masa que causa una aceleración de 1 cm por segundo cada segundo.
La potencia corresponde al trabajo realizado dividido por el tiempo que lleva hacerlo, y representa una medida de la rapidez con la que se realiza el trabajo. Si subimos corriendo un tramo de escaleras en lugar de caminar, se requiere más potencia, aunque la cantidad total de trabajo permanece igual en ambos casos. El deportista capaz de generar y expresar energía o fuerza en menor tiempo y a mayores velocidades – o sea fuerza en velocidad – lanzara más lejos, golpeara más fuerte, y correrá más rápido.
Si bien la energía se presenta en muchas distintas formas y puede ser convertida de una forma a otra, todas poseen un elemento en común: un sistema capaz de ejercer una fuerza. En el año 1843 el físico Británico James Prescott Joule (1818-1889) determino que el calor era una forma de energía y, a partir de ahí fue considerado como la piedra angular de la termodinámica. La degradación metabólica de los nutrientes permite generar la energía necesaria para realizar determinadas actividades físicas. En consecuencia el cuerpo libera calor y progresivamente proceden a reducirse los depósitos de grasa.
Guillermo A. Laich de Koller
