Movimiento según Aristóteles: la idea de que una fuerza causa un movimiento data del S.IV A.C.
Aristóteles (científico griego más destacado de la época) estudio el movimiento y lo dividió en natural (hacia arriba y hacia abajo como una piedra que cae al suelo o como una bocanada de humo que sube. Se suponía que los objetos buscaban su lugar natural de reposo, las piedras en el suelo y las más livianas en la atmosfera) y violento (resultado de una fuerza que empujaba o tiraba. Tenía una causa externa)
Aristóteles afirmo que en los cielos, el movimiento circular era natural, entonces tanto el movimiento circular como los cielos no tenían ni principio ni fin. Los planetas y las estrellas se movían alrededor de la tierra en círculos perfectos, como era natural no se pensaba que era consecuencia de una fuerza.
Aristóteles decía que los cuerpos pesados al caer aumentan de velocidad más rápidamente que los cuerpos más ligeros. En su libro Sobre los cielos, Aristóteles establece que la velocidad de caída es proporcional al peso del objeto:
“Un peso determinado recorre una determinada distancia en un tiempo dado; un peso más pesado recorre la misma distancia en menos tiempo, siendo éste inversamente proporcional al peso. Por ejemplo, si un peso es doble, tardara la mitad de tiempo en recorrer la misma distancia.”
Aristóteles tuvo en cuenta no solo el peso del cuerpo que cae, sino también la resistencia ofrecida por el medio a través del cual cae. Así, una piedra cae más de prisa en el aire que en el agua. Por tanto, era natural sugerir que la velocidad es inversamente proporcional a la fuerza de resistencia. Se podría pensar que el peso del cuerpo y la resistencia del medio eran dos fuerzas opuestas: Existe movimiento solo si el peso excede la resistencia, y cuanto mayor es el peso en proporción a la resistencia, mayor es la velocidad.
Esta teoría, tuvo vigencia durante 2000 años aproximadamente.
A fines del S.XVI, la teoría del movimiento de Aristóteles había sido fuertemente criticada por un gran número de eminentes científicos y resultaba claro que no podía estar de acuerdo con las soluciones de los más simples experimentos. Sin embargo, la teoría estaba bien introducida en el mundo intelectual. De acuerdo con los principios modernos del método científico, esto sería un escándalo: se supone que los científicos no pueden sumarse dogmáticamente a una teoría que no puede comprobarse experimentalmente.
Para Aristóteles no basta una teoría que simplemente describa y prediga los hechos observados independientemente con la precisión con que lo haga, debe también darle significado en un sentido más amplio, mostrando que los hechos están de acuerdo con los postulados generales de todo el sistema filosófico.
Para el aristotélico de fines del S. XVI, los postulados no podían abandonarse justamente porque el movimiento detallado de dos pesos lanzados desde una torre contradijera una de sus muchas conclusiones.
Para Aristóteles la “verdad filosófica “tenia preferencia sobre la contradictoria “verdad científica”, le parecía que las medidas detalladas, por ejemplo de los cuerpos que caen, era un tema pequeño, artificial e incompleto de poca importancia en sí mismo.
El historiador F. S. Taylor decía en Science Past and Present: “La ciencia de Aristóteles y de los escolásticos ha sido, fundamentalmente, una ciencia de propósitos. Para los últimos era suficientemente claro que el mundo, y todo lo que en él existía, había sido creado para el servicio del hombre, y que el hombre había sido creado para el servicio de Dios. Éste era un esquema perfectamente inteligible del mundo. El sol estaba allí para darnos luz, decirnos el tiempo y fijarnos el calendario a través de sus movimientos. Las estrellas y los planetas eran un medio de distribuir influencias beneficiosas o perjudiciales a las cosas de la Tierra con las cuales estaban asociadas; las plantas y los animales fueron creados para darnos alimentos y placer, y los hombres estábamos aquí para complacer a Dios haciendo su voluntad. La ciencia moderna no ha obtenido ninguna evidencia de que esto no sea perfectamente cierto, pero no lo considera como una explicación científica; no es lo que la ciencia necesita para conocer el mundo. ”
Copérnico (1473-1543) astrónomo, formulo su teoría del movimiento de la Tierra. Desde el punto de vista astronómico supuso que la tierra y demás planetas se movían alrededor del sol.
Trabajo en silencio para no ser perseguido y los últimos días de su vida entrego sus trabajos a la imprenta.
Recibió su primer ejemplar de su obra De Revolutionibus el dia de su muerte el 24 de mayo de 1543.
No fue fácil para el hombre abandonar el punto de vista aristotélico del mundo, en el cual cada cosa tenía su objetivo y su lugar, cuidadosamente elegido en relación con el conjunto.
El poeta John Donne se lamentaba del tiempo cambiante en unas famosas líneas escritas en 1611:
“Y la nueva filosofía pone todo en duda,
El elemento fuego se apago completamente;
El Sol se ha perdido, y la Tierra , y no hay ingenio humano
Que pueda dirigirle donde pueda verse.
Y libremente los hombres confiesan que este mundo ha pasado
Cuando en los planetas y en el firmamento
Ellos buscan tantos mundos nuevos; ven que éste
Se ha desmenuzado otra vez en sus átomos.
Está todo en pedazos, toda coherencia se ha ido;
Todo suministro justo y toda relación…… ”
DOS NUEVAS CIENCIAS DE GALILEO
En 1632, la Inquisición condeno sus Diálogos sobre los dos grandes sistemas del mundo, le prohibió enseñar la nueva astronomía.
Se dedico a la mecánica. Su libro Discursos y demostraciones matemáticas relativas a dos nuevas ciencias pertenecientes a la mecánica y al movimiento local (1638), conocido como Dos nuevas ciencias, estando prácticamente prisionero, fue publicado ocultamente en Holanda (1638), en Italia sus libros estaban siendo suprimidos.
Aun ya viejo, enfermo y comenzaba a quedarse ciego escribía en un estilo claro y delicioso. Uso, de manera consciente y deliberada, la forma de dialogo manteniendo una conversación viva entre tres interlocutores: Simplicio, que representa el punto de vista aristotélico; Salviati, que representa los nuevos puntos de vista de Galileo; y Sagredo, el hombre de buena voluntad no comprometido y de mentalidad abierta, ávido de aprender. Los tres personajes de Galileo discuten el problema de la caída libre.
En este libro Dos nuevas ciencias, Galileo dedico una porción considerable a la deducción de diversas relaciones entre distancia, tiempo, velocidad y aceleración; estableció, en el movimiento uniformemente acelerado, partiendo del reposo, la distancia recorrida es proporcional al cuadrado del tiempo de descenso. Fue este el resultado que Galileo decía haber encontrado en su experimento del plano inclinado.
Los resultados fueron: 1) cualquier cuerpo en movimiento sobre un plano horizontal sin rozamiento continuara moviéndose indefinidamente con la misma velocidad (ley de inercia).
2) en caída libre a través del vacío todos los objetos; de cualquier peso, tamaño o constitución; caen una distancia determinada en el mismo tiempo.
3) el movimiento de un objeto en caída o rodando hacia abajo sobre un plano inclinado, es uniformemente acelerado, es decir, se obtienen incrementos iguales de velocidades en tiempos iguales.
Los descubrimientos de Galileo respecto al movimiento y su concepto de inercia desacreditaron la teoría del movimiento de Aristóteles. El camino está libre para que Isaac Newton (1642-1727) sintetizara una nueva visión del universo.
En el dia de la navidad del año que murió Galileo nació Isaac Newton, quien a la edad de 24 años ya había desarrollado sus famosas leyes del movimiento que tomaron el lugar de las ideas de Aristóteles.
Estas leyes son: ley de la inercia; fuerza y aceleración y acción y reacción.
TEORIA DEL CAMPO ELECTROMAGNETICO
Un campo puede considerarse como una forma de energía en el espacio.
Los fenómenos electrostáticos tienen contrapartida semejante en los fenómenos magnetostaticos, siendo la principal diferencia es que los polos magnéticos, a diferencia de las cargas eléctricas, siempre se encuentran a pares (norte y sur).
La formulación de la teoría física sobre electrostática fue realizada por Benjamín Franklin (1706-1790), científico americano que se intereso por los fenómenos eléctricos (experimento de la cometa, y el invento de pararrayos y otros más).
En la antigua Grecia se observo por primera vez que al frotar un trozo de ámbar con un paño era capaz de atraer pequeños trozos de hilo; hoy le llamamos fuerza electrostática.
Hasta el S.XVII, no se observaron fuerza de repulsión en estos experimentos simples con cuerpos eléctricamente cargados por frotamiento. Luego de una serie de experimentos frotando una varilla de vidrio con un paño de seda y varilla de resina y los efectos eran de atracción y repulsión.
Se plantea hipótesis: a- dos cuerpos neutros pueden cargarse por fricción mutuamente pero siempre con cargas opuestas.
b-existe solo dos clases de cargas que interaccionan (+; -); las cargas positivas aparecen sobre el vidrio cuando se frota con piel; las cargas negativas aparecen sobre la resina cuando se frota con piel.
Tanta semejanza entre la electricidad y el magnetismo sugirieron que debía existir alguna interacción entre las cargas eléctricas y los polos magnéticos, pero no pudo demostrarse experimentalmente hasta principios del S.XIX.
En 1820 el físico Hans Christian Oersted(1777-1851) coloco una aguja magnética debajo de un largo hilo conductor dispuesto horizontalmente en la línea norte-sur magnética de modo que la aguja se alineaba paralelamente a él; al conectarlo a los terminales de una batería la aguja magnética se desviaba en dirección este-oeste(perpendicular al hilo).
Las cargas eléctricas en reposo no afectan al imán; pero si afecta las cargas en movimiento, ejercen un extraño tipo de fuerza sobre el imán.
El anuncio de estos experimentos produjo sensación en los científicos de Europa y América.
En 1821 el editor de una revista inglesa Annals of Philosophy, pidió a un joven, Michael Faraday, que realizara una revisión histórica de los experimentos y teorías del electromagnetismo para resumir el cumulo de trabajos inspirados en el experimento de Oersted.
Faraday entendió que no podía limitarse a recopilar material de otros científicos, entonces repitió los experimento en su laboratorio (era ayudante de laboratorio del químico Humphry Davy). Faraday desarrollo sus propias teorías y planes para posteriores experimentos.
Faraday repite el experimento de Oersted con una aguja magnética en distintos puntos alrededor de un hilo conductor y comprobó que la fuerza ejercida por el conductor sobre el imán era de naturaleza circular. Pocos años después expreso, el alambre estaba rodeado de infinitas líneas de fuerza circulares y concéntricas; al conjunto de estas líneas de fuerza, Faraday, denomina campo magnético de la corriente.
Basándose en esta idea, Faraday, construyó un “rotor electromagnético”. La tenia la idea de que cada efecto de la electricidad sobre el magnetismo le correspondía un efecto inverso del magnetismo sobre la electricidad. Después de varios experimentos, en 1831, Faraday demuestra que la variación de un campo magnético genera una corriente eléctrica en un hilo conductor ubicado en esa zona. El experimento consistió en el movimiento relativo de un imán cerca de una bobina. Esta corriente producida se llama corriente de inducción electromagnética generada por una fem inducida.
Tuvo enormes consecuencias para toda la sociedad. Los rotores de Faraday fueron los primeros motores. De este juguete surgieron motores más grandes y más eficaces con el mismo principio original. Al experimento de Faraday sobre corriente inducida siguió toda una de generadores eléctricos. Juntos, el generador y el motor hicieron posible la transformación de la sociedad mediante la electrificación de muchas tareas que requerían transmisión y uso de la energía o información. Para dar solo un ejemplo, cuando los motores eléctricos fueron eficaces para su uso en tranvías, ferrocarriles subterráneos y ascensores, el tamaño de las ciudades se expandió rápidamente. La generación eficaz de electricidad y la invención de la lámpara incandescente ayudo a cambiar las condiciones de vida, por ejemplo llevando luz barata y segura a las granjas de campo
En 1873 James Clerk Maxwell, usando las observaciones y experimentos ya realizados, formula las leyes del electromagnetismo.
En 1888 Heinrich Hertz verifica las predicciones de Maxwell produciendo ondas electromagnéticas
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