Tercera ley del movimiento de Galileo
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Como se ve dos veces con una vista desde aquí, los trabajos de Nicolás Copérnico (1473 – 1543), Giordano Bruno (1548 – 1600), Johannes Kepler (1571 – 1630) y Galileo Galilei (1564 – 1642), que han sido precedidos por los de Nicole Oresme (circa 1320-1322 – 1382), cuestionaron completamente el modelo aristotélico. En este cuestionamiento, Galileo no se conformó con la astronomía. También abordó otros temas fundamentales, uno de los cuales tiene una gran influencia en mis áreas de investigación: la caída de los cuerpos.
El sistema físico de Aristóteles1Ἀριστοτέλης. Φυσικὴ ἀκρόασις. Una traducción al inglés: Robin Waterfield, 1999. Physics, ed. David Bostock, Oxford University Press. (384 – 322 a.C.) ya abordó la caída de los cuerpos. En general, se afirma que, en este sistema, cuanto más pesado es un cuerpo, más rápido cae en la Tierra. En realidad, es un poco más sofisticado.
Según Aristóteles, la velocidad de un objeto que cae depende de su capacidad para dividir el medio -para decirlo de forma moderna, para dividir la atmósfera-. Así, la velocidad de caída no sólo depende del peso del objeto, sino también de su forma y orientación. Además, el medio puede realizar una acción de retorno, lo que abre el camino al principio de Arquímedes (287 – 212 a.C.).
La ley de Galileo de la caída de los cuerpos también se conoce como
Un plano inclinado es un plano que forma un ángulo oblicuo con el plano horizontal (InstPhy, § 402). Su geometría se basa en un triángulo rectángulo. Dado el triángulo ABC {Fig. 39}, la línea AC, perpendicular al plano horizontal, se llama altura del plano. La recta AB, oblicua al plano horizontal, se llama longitud del plano. La línea BC, paralela al plano horizontal, se llama base del plano, y el ángulo ABC, que el plano AB forma con el plano horizontal, se llama ángulo de inclinación de este plano (InstPhy, §§ 403-405).
En resumen: Las gravedades respectivas de un mismo cuerpo en diferentes planos inclinados son entre sí como las líneas del ángulo de inclinación. Consideremos ahora un plano vertical: la gravedad respectiva degenera en absoluta. Consideremos un plano horizontal: la gravedad respectiva desaparece (InstPhy, §§ 408-409). Desde la perspectiva actual, explicaríamos esta situación de la siguiente manera: Siempre hay al menos dos fuerzas que actúan sobre cualquier objeto que se sitúe en un plano inclinado (que se supone libre de fricción): la fuerza de gravedad y la fuerza normal. La fuerza de gravedad (también conocida como peso) actúa en dirección descendente. Se puede representar por un vector dirigido hacia abajo (a lo largo de la línea en la que caería el objeto si se dejara caer). Cuando este objeto está apoyado sobre una superficie plana, su peso actúa perpendicularmente a la superficie y será igual a la fuerza normal, que es la que impide que el objeto caiga a través de la mesa. La fuerza normal es siempre perpendicular a la superficie.
Fórmula de la ley de caída de los cuerpos
Para convencerte de que la ley es correcta, te invitamos a realizar una serie de pruebas de laboratorio. En el laboratorio puedes determinar el ángulo del plano inclinado, la distancia a
Un recordatorio: la ley de la caída establece que la distancia recorrida por un cuerpo que cae es directamente proporcional al cuadrado del tiempo que tarda en caer. Esta ley lleva a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo aumenta en proporción directa al paso del tiempo.
En la época anterior a Galileo, los científicos pensaban que la fuerza causaba la velocidad, como afirmaba Aristóteles. Galileo demostró que la fuerza causa la aceleración. Basándose en la ley de la caída parabólica, Galileo llegó a la conclusión de que los cuerpos caen sobre la superficie de la tierra con una aceleración constante, y que la fuerza de la gravedad que hace que todos los cuerpos se muevan hacia abajo es una fuerza constante. En otras palabras, una fuerza constante no conduce a una velocidad constante, sino a una aceleración constante.
La afirmación de Galileo de que la fuerza causa la aceleración es inseparable de su afirmación de que los cuerpos no necesitan una causa para continuar su movimiento. Esta última afirmación establece que un cuerpo en movimiento continuará su movimiento mientras ningún factor perturbe dicho movimiento. Este principio se denomina principio de inercia.
Fórmula de la ley de caída de los cuerpos de Galileo
Entre 1589 y 1592,[1] el científico italiano Galileo Galilei (entonces profesor de matemáticas en la Universidad de Pisa) habría dejado caer dos esferas de diferentes masas desde la Torre Inclinada de Pisa para demostrar que su tiempo de descenso era independiente de su masa, según una biografía del alumno de Galileo, Vincenzo Viviani, compuesta en 1654 y publicada en 1717[2][3]: 19-21 [4][5] La premisa básica ya había sido demostrada por experimentadores italianos unas décadas antes.
Según la historia, Galileo descubrió a través de este experimento que los objetos caían con la misma aceleración, demostrando que su predicción era cierta, al tiempo que refutaba la teoría de la gravedad de Aristóteles (que afirma que los objetos caen a una velocidad proporcional a su masa). La mayoría de los historiadores consideran que se trató de un experimento mental más que de una prueba física[6].
El filósofo griego bizantino del siglo VI y comentarista aristotélico Juan Filopón sostuvo que la afirmación aristotélica de que los objetos caen proporcionalmente a su peso era incorrecta[7] En 1544, según Benedetto Varchi, la premisa aristotélica fue refutada experimentalmente por al menos dos italianos. [En 1551, Domingo de Soto sugirió que los objetos en caída libre se aceleran uniformemente[8]. Dos años más tarde, el matemático Giambattista Benedetti cuestionó por qué dos bolas, una de hierro y otra de madera, caían a la misma velocidad[8]. Todo esto precedió al nacimiento de Galileo Galilei en 1564.