Tema 2. El trabajo de Galileo
Explicaciones de Aristóteles & Galileo acerca de la caída libre.
Primero que nada necesitamos saber en que consiste la caída libre:
Se le llama caída libre al
movimiento de un objeto o cuerpo en donde no existe resistencia
de algún medio. Como sabrás en el movimiento de la
caída libre de los cuerpos intervienen varios factores que
son: la forma del cuerpo y el medio por el que se desplaza (En el
aire, agua, etc.)
Una mejor forma de explicar la caída
libre es que si se elimina el medio de resistencia, por ejemplo
el aire, y se arroja una pelota y una pluma de un ave, ambos
objetos caerán al mismo tiempo sin importar su peso, ya
que no existe resistencia alguna sobre éstos.
Teoría de
Aristóteles: Caída Libre
La teoría de Aristóteles se
basaba en que todos los cuerpos pesados caían más
rápido que los ligeros. Él mencionaba que
existían dos tipos de movimientos: naturales,
éste a su vez se dividía en dos movimientos que era
el movimiento circular de los cosmos y el movimiento hacia la
superficie o hacia la atmosfera
y violentos.
Los movimientos violentos para
Aristóteles eran aquellos que se apartaban de su
trayectoria natural. Un ejemplo, que una piedra se elevara hacia
atmosfera, cuando su lugar natural es la superficie.
Aristóteles también en sus
estudios realizados decía que la rapidez de la
caída los cuerpos era directamente proporcional a su peso
y que conforme se acercara a su lugar natural su velocidad
aumenta.
La teoría propuesta por
Aristóteles podía parecer lógica pues un
cuerpo pesado cae más rápido que un ligero, ya que
la gravedad lo atrae con mayor fuerza. Pero sus argumentos no
eran suficientes para poder afirmarlo, sin embargo en su momento
fue la mejor manera de explicar la caída libre.
Galileo Galilei & la caída Libre.
Uno de los grandes aportes que hay en la
Física, es sin duda alguna el que realizó el
científico Galileo Galilei que demostró que en
todos los cuerpos la aceleración de la gravedad, es igual
sin importar su peso, en otras palabras, todos los cuerpos caen
al mismo tiempo sin importar su peso.
Esto lo pudo comprobar con su experimento
realizado desde la Torre de Pisa. Galileo arrojó dos
objetos de diferente peso y mostró que caían al
mismo tiempo.
Actualmente, se cree por parte de
historiadores que éste experimento de Galileo en la Torre
de Pisa no lo pudo llevar a cabo, debido a la dificultad de medir
el tiempo. Sin embargo, Galileo Galilei realizó otro
experimento llamado Planos inclinados y en ambos experimentos
pudo llegar a la misma conclusión. Él
utilizó planos inclinados y dos esferas de distinto peso,
estudió detalladamente el comportamiento de las esferas
sobre los planos inclinados y notó que a pesar de que las
esferas eran de distinto peso su comportamiento sobre ellos no
difiere. El objetivo de haber utilizado los planos inclinados era
que gracias a su superficie hace que los objetos se muevan
más lento y que se pueda medir mejor el tiempo de
caída. Galileo utilizó para éste experimento
un reloj de agua, clepsidra.
En la teoría de Galilei él
explica que si dos cuerpos de diferente peso caían desde
el vacío en donde no hay aire, ambos caerían al
mismo tiempo. No obstante, Galileo no contaba con un vacío
pero pudo imaginar uno. Él dibujo un cuerpo pesado atado a
un cuerpo ligero y dedujo que éste cuerpo compuesto
caerían más rápido que el cuerpo pesado
solo, y que el cuerpo ligero no podía retardar su
caída sino que caía con más
velocidad.
Sin duda alguna, las afirmaciones en la
teoría de Galileo Galilei pudieron corregir la idea que se
tenía durante mucho tiempo de la caída libre que
descubrió Aristóteles.
El porqué de que las ideas de
Aristóteles y Galileo Galilei son diferentes, se debe a
que ambos pertenecieron a épocas muy distintas del
desarrollo del pensamiento humano.
En la época de Aristóteles
sus ideas aún no se necesitaban ser experimentadas
forzosamente para poder ser aceptadas, se basaban más en
la observación para poder ser aceptadas, sin embargo esto
era suficiente para poder explicar, en su época, muchos
fenómenos que ocurrían en la naturaleza.
En el periodo de Galileo Galilei la
experimentación, el registro y el uso de las
matemáticas eran y aun lo son muy importantes si se quiere
deducir alguna idea o teoría. Es por eso, que Galileo
tenía más argumentos que le permitieran afirmar lo
que él estaba diciendo y con ello corregir por completo la
idea de Aristóteles.
A partir de Galileo y de algunos otros
científicos surgieron las bases para establecer la ciencia
como la conocemos hoy en la actualidad.
Aportación de Galileo en la construcción del conocimiento científico.
Galileo Galilei, fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna»[6] y el «padre de la ciencia».
Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las asentadas ideas aristotélicas y su enfrentamiento con la Iglesia Católica Romana suele tomarse como el mejor ejemplo de conflicto entre la autoridad y la libertad de pensamiento en la sociedad occidental.Galileo comienza por demostrar muchos teoremas sobre el centro de gravedad de ciertos sólidos dentro de Theoremata circa centrum gravitatis solidum y emprende en 1586 la reconstitución de la balanza hidrostática de Arquímedes o bilancetta. Al mismo tiempo, continúa con sus estudios sobre las oscilaciones del péndulo pesante e inventa el pulsómetro. Este aparato permite ayudar a medir el pulso y suministra una escala de tiempo, que no existía aún en la época. También comienza sus estudios sobre la caída de los cuerpos.
En 1588, es invitado por la Academia Florentina a presentar dos lecciones sobre la forma, el lugar y la dimensión del Infierno de Dante.
Paralelamente a sus actividades, busca un empleo de profesor en una universidad; se encuentra entonces con grandes personajes, como el padre jesuita Christopher Clavius, excelencia de la matemática en el Colegio pontifical. Se encuentra también con el matemático Guidobaldo del Monte. Este último recomienda a Galileo con el duque Fernando I de Toscana, que lo nombra para la cátedra de matemáticas de la universidad de Pisa por 60 escudos de oro por año - una miseria. Su lección inaugural tendrá lugar el 12 de noviembre de 1589.
En 1590 y 1591, descubre la cicloide y se sirve de ella para dibujar arcos de puentes. Igualmente experimenta sobre la caída de los cuerpos y redacta su primera obra de mecánica, el De motu. La realidad es que estas «experiencias» son puestas en duda hoy por hoy y podrían ser una invención de su primer biógrafo, Vincenzo Viviani. Este volumen contiene ideas nuevas para la época, pero expone también, evidentemente los principios de la escuela aristotélica y el sistema de Ptolomeo. Galileo los enseñará durante mucho tiempo después de estar convencido de la exactitud del sistema copernicano, falto de pruebas tangibles.
Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las asentadas ideas aristotélicas y su enfrentamiento con la Iglesia Católica Romana suele tomarse como el mejor ejemplo de conflicto entre la autoridad y la libertad de pensamiento en la sociedad occidental.Galileo comienza por demostrar muchos teoremas sobre el centro de gravedad de ciertos sólidos dentro de Theoremata circa centrum gravitatis solidum y emprende en 1586 la reconstitución de la balanza hidrostática de Arquímedes o bilancetta. Al mismo tiempo, continúa con sus estudios sobre las oscilaciones del péndulo pesante e inventa el pulsómetro. Este aparato permite ayudar a medir el pulso y suministra una escala de tiempo, que no existía aún en la época. También comienza sus estudios sobre la caída de los cuerpos.
En 1588, es invitado por la Academia Florentina a presentar dos lecciones sobre la forma, el lugar y la dimensión del Infierno de Dante.
Paralelamente a sus actividades, busca un empleo de profesor en una universidad; se encuentra entonces con grandes personajes, como el padre jesuita Christopher Clavius, excelencia de la matemática en el Colegio pontifical. Se encuentra también con el matemático Guidobaldo del Monte. Este último recomienda a Galileo con el duque Fernando I de Toscana, que lo nombra para la cátedra de matemáticas de la universidad de Pisa por 60 escudos de oro por año - una miseria. Su lección inaugural tendrá lugar el 12 de noviembre de 1589.
En 1590 y 1591, descubre la cicloide y se sirve de ella para dibujar arcos de puentes. Igualmente experimenta sobre la caída de los cuerpos y redacta su primera obra de mecánica, el De motu. La realidad es que estas «experiencias» son puestas en duda hoy por hoy y podrían ser una invención de su primer biógrafo, Vincenzo Viviani. Este volumen contiene ideas nuevas para la época, pero expone también, evidentemente los principios de la escuela aristotélica y el sistema de Ptolomeo. Galileo los enseñará durante mucho tiempo después de estar convencido de la exactitud del sistema copernicano, falto de pruebas tangibles.
La aceleración; diferencia con la velocidad.
¿Cuál es la
diferencia entre aceleración y velocidad? La aceleración mide el cambio de
velocidad en un móvil. El cambio de velocidad puede ser rápido, en este caso la
aceleración será grande. Si la aceleración es pequeña significa que el cambio
de velocidad también lo es, si la velocidad se mantiene sin cambios la
aceleración será cero. La aceleración es una magnitud vectorial que relaciona
los cambios de velocidad con el tiempo que tardan en producirse. El móvil está
acelerado mientras su velocidad cambie. La aceleración & la velocidad van de la mano pero es muy importante tener una definición clara de ambas para no confundirlas.
La aceleración, se conoce también como aceleración lineal, y es la variación de la velocidad de un objeto por unidad de tiempo. La velocidad se define como vector, es decir, tiene módulo (magnitud), dirección y sentido. De ello se deduce que un objeto se acelera si cambia su celeridad (la magnitud de la velocidad), su dirección de movimiento, o ambas cosas. Si se suelta un objeto y se deja caer libremente, resulta acelerado hacia abajo. Si se ata un objeto a una cuerda y se le hace girar en círculo por encima de la cabeza con celeridad constante, el objeto también experimenta una aceleración uniforme; en este caso, la aceleración tiene la misma dirección que la cuerda y está dirigida hacia la mano de la persona.La aceleración es la razón de cambio en la velocidad respecto al tiempo. Es decir, la aceleración se refiere a cuan rápido un objeto en movimiento cambia su velocidad. Por ejemplo, un objeto que parte de reposo y alcanza una velocidad de 20 km/h, ha acelerado. Sin embargo, si a un objeto le toma cuatro segundos en alcanzar la velocidad de 20 km/h, tendrá mayor aceleración que otro objeto al que le tome seis segundos en alcanzar tal velocidad.
.
Interpretación & representación de gráficas: velocidad-tiempo & aceleración-tiempo.
Un modo de describir y estudiar los movimientos es mediante gráficas que representan distancia-tiempo (distancia en función del tiempo), velocidad-tiempo (velocidad en función del tiempo) y aceleración-tiempo (aceleración en función del tiempo).
Las gráficas velocidad-tiempo nos son útiles para representar la variación de la velocidad de un objeto respecto al tiempo.Este tipo de gráfica es perteneciente a las gráficas MRU(movimiento rectilíneo uniforme)
La velocidad es una magnitud vectorial que se representa en el plano cartesiano con la distancia recorrida se dice que es proporcional al tiempo transcurrido.
Para poder hacer una gráfica necesitamos tener antes una tabla con toda la información concentrada , siempre habrá una relación directa entre los valores velocidad & tiempo de esta tabla. La velocidad es una magnitud vectorial.
Las gráficas aceleración-tiempo
La aceleración mide la variación de la velocidad
respecto del tiempo. Este tipo de grafica es perteneciente a las gráficas MRUV(movimiento rectilíneo uniformemente variado)
La gráficas aceleración tiempo son útiles para representar la variación de la aceleración del objeto respecto al tiempo.
No hay comentarios:
Publicar un comentario