El movimiento de los proyectiles de Galileo
Los alumnos de 5º curso han estado aprendiendo sobre las fuerzas y han estudiado las teorías de dos científicos sobre la velocidad a la que caen las cosas. Aristóteles dice que cuanto más pesan las cosas, más rápido caen, mientras que Galileo opina que la masa de un objeto no influye en la velocidad a la que cae.
Los alumnos de 5º curso experimentaron para averiguar quién tenía razón dejando caer objetos del mismo peso pero de distinta forma y de la misma forma con distintos pesos. Llegaron a la conclusión de que Aristóteles tenía razón y que es la fuerza de la gravedad la que hace que esto ocurra. Sin embargo, los alumnos de 5º curso también descubrieron, viendo un vídeo sobre la Luna, que si se elimina la gravedad de la situación, la teoría de Galileo es correcta y que tanto un martillo como una pluma caen a la misma velocidad. Así que ambas son correctas. Los alumnos de 5º han aprendido mucho con este experimento.
Teoría de la gravedad 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 del mismo volumen pero de masas diferentes desde la Torre Inclinada de Pisa para demostrar que su tiempo de descenso era independiente de su masa, según una biografía de Vincenzo Viviani, alumno de Galileo, 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 mediante este experimento que los objetos caían con la misma aceleración, lo que demostraba 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 más de un experimento mental que de una prueba física[6].
El filósofo griego bizantino del siglo VI y comentarista aristotélico Juan Filopón sostenía que la afirmación aristotélica de que los objetos caen proporcionalmente a su peso era incorrecta[7] En 1544, según Benedetto Varchi, la premisa aristotélica había sido refutada experimentalmente por al menos dos italianos[8]. [En 1551, Domingo de Soto sugirió que los objetos en caída libre 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 en 1564 de Galileo Galilei.
La visión del movimiento de Aristóteles y Galileo
Para convencerse de que la ley es correcta, se le invita a realizar una serie de pruebas de laboratorio. En el laboratorio podrás determinar el ángulo del plano inclinado, la distancia que debe recorrer
Recordatorio: la ley de la caída establece que la distancia recorrida por un cuerpo en caída 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 provoca la aceleración es inseparable de su afirmación de que los cuerpos no necesitan una causa para continuar su movimiento. Esta última afirmación afirma que un cuerpo en movimiento continuará su movimiento mientras ningún factor perturbe dicho movimiento. Este principio se denomina principio de inercia.
Experimento Galileo de movimiento de proyectiles
El concepto de inercia dio origen al concepto de relatividad de Galileo: la equivalencia sensorial y empírica de las velocidades rectilíneas uniformes de los cuerpos terrestres y los movimientos acelerados que se producen en ellos. Como aprendimos en el Capítulo 4, las magnitudes de fuerza, masa y aceleración varían de tal manera (covariantemente) que la segunda ley de Newton permanece empíricamente igual (invariante) en todos los cuerpos inerciales. El concepto de relatividad de Galileo se ha modificado muchas veces y de muchas maneras. Sin embargo, la relatividad de Galileo (en cualquiera de sus formas) es sólo una convención simplista e intuitiva de conveniencia, y no una ley fundamental de la naturaleza.
En la teoría del cosmos de Aristóteles, la Tierra estaba en reposo en el centro, y el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giraban alrededor de la Tierra inmóvil una vez al día (Figura 2.1A). Aristóteles intentó justificar su teoría de que la Tierra estaba inmóvil en el espacio con el siguiente razonamiento. Cuando se deja caer una piedra al suelo desde una torre alta, se observa que aterriza al pie de la torre. Si la Tierra se movía por el espacio mientras la roca caía, debería aterrizar en un lugar muy distinto (Gamow, 1961, pp. 42 – 43).