GALILEO, KEPLER Y NEWTÓN

GALILEO, KEPLER Y NEWTÒN

EMPEZAR

FÍSICAPROFESORA SERRANO

Aprendizaje Esperado: Analiza la gravitación y su papel en la explicación del movimiento de los planetas y en la caída de los cuerpos (atracción) en la superficie terrestre.

Énfasis: Conocer y reflexionar sobre las aportaciones de Galileo y las primeras ideas acerca de la gravedad.

INTRODUCCIÓN

En la época de Galileo, el pensamiento dominante se basada en Aristóteles. Para los aristotélicos, la materia tenía características terrenales por eso tendía hacia el centro de la Tierra (considerado en ese momento elcentro del Universo). En cambio, los cuerpos celestiales tendían a elevarse. Ciertas experiencias de Física realizadas por Galileo rompieron con ese paradigma. Galileo influenció con sus investigaciones el trabajo de la siguiente generación de científicos

Una mítica anécdota

El movimiento pendular de una lámpara de aceite que colgaba de la catedral de Pisa fue el disparador para comenzar con sus famosas experiencias sobre el movimiento de los cuerpos en el espacio y la materia.El ir y venir de la lámpara de aceite rompía con la creencia aristotélica respecto de la materia pues la lámpara por momentos se elevaba y por momentos, descendía. El movimiento era cronometrado con sus propias pulsaciones.

¿Quién fue Galileo Galilei?

Galileo Galilei fue un matemático, astrónomo, físico e inventor italiano nacido en Pisa en 1564. Ha sido una de las grandes mentes del Renacimiento, además de ser conocido por haberse atrevido a desafiar al tribunal de la Inquisición y a toda la Iglesia Católica asegurando que algunas ideas que llevaban bien asentadas en Occidente desde hacía siglos ya no eran válidas. Aunque tuvo que retractarse de muchos de sus descubrimientos para salvar la vida, viviendo sus últimos años en la sombra y en la vergüenza, siendo considerado un mentiroso, hoy en día sus aportaciones a la ciencia son ampliamente reconocidas. Su importancia ha sido tal que en 1992 la Iglesia Católica reconoció su error, pidiendo perdón publicamente a Galilei y rehabilitándolo, pasados 359 años después de haberlo condenado.

Ley del movimiento

La primera ley sobre el movimiento, planteada más tarde por Isaac Newton, fue objeto de estudio de Galileo Galilei. Mediante sus investigaciones, el científico italiano comprendió que daba igual la masa del objeto en el vacío, viendo al movimiento como, básicamente, la combinación de aceleración y rapidez del objeto mismo. El movimiento se realizaba gracias a la aplicación de una fuerza, la cual hacía que el objeto se desplazara de un punto A a un punto B tardando un determinado período de tiempo. Si sobre el sistema no se aplicaba fuerza alguna, entonces éste se encontraba en reposo.

Ley de la caída libre

Siguiendo con otros de sus estudios en el campo de la física, Galileo Galilei estudio cómo las fuerzas pueden ser las responsables de la aceleración de un objeto, permitiéndole comprender las fuerzas de la gravedad. Cuando un objeto cae, éste va acelerándose progresivamente a medida que va cayendo. Esta aceleración es debida a la fuerza de la gravedad.

POR LO TANTO...

Galileo Galilei fue el primero en afrontar los nuevos problemas tras la teoría heliocéntrica de Copérnico. La gran novedad de Galileo a la hora de teorizar fue que decidió experimentar para comprobar la naturaleza de la gravedad. Para ello, estuvo semanas tirando distintos objetos desde la Torre inclinada de Pisa. Con los distintos lanzamientos comprobó que, independientemente de su masa, tamaño y forma, los objetos tardaban el mismo tiempo en llegar al suelo cuando se lanzaban desde la misma altura. Además, consiguió demostrar que la afirmación de que los objetos caían con velocidad constante era falsa. Todos los objetos que lanzó de la torre aceleraban durante la caída.

Un libro revolucionario

El mensajero de los astros, fue publicado en Venecia en marzo de 1610. Fue la primera publicación científica de Galileo. En ese pequeño libro de sólo veinticuatro hojas, Galileo volcó noticias sobre las observaciones de loscuerpos celestiales "que ningún mortalhabla visto antes". El estilo era innovador ya que la comunicación con el lector era a través de un lenguaje sencillo. Galileo no fue el único en realizar observaciones con el telescopio pero fue el primero en publicar cuanto vio y en describirlo en un lenguaje que conmovió a todo el mundo.

Kepler: figura de la revolución científica

Énfasis: Conocer las aportaciones de Johannes Kepler al estudio del movimiento de los planetas.

DATOS INTERESANTES:

Su inteligencia y fascinación por el Universo eran tan grandes que se ganó una beca para estudiar en la Universidad de Tübingen. Allí realizó estudios de filosofía, matemáticas, ética, astronomía, y física, entre otros. Tiempo después estudió ciencias humanas y teología. En 1591, su profesor, el astrónomo Michael Maestlin, le enseñó el sistema heliocéntrico de Nicolás Copérnico, el cual contradecía el sistema de Ptolomeo. En 1594 interrumpió sus estudios de teología y viajó a Graz (Austria), donde se desempeñó como profesor de matemáticas en la escuela protestante. Durante su estadía como docente en Graz, publicó un calendario con predicciones astrológicas.

ALGUNAS APORTACIONES:

En julio de 1595, Kepler tuvo una revelación importante y elaboró una hipótesis geométrica compleja para explicar las distancias entre las órbitas planetarias, concluyendo que sus órbitas son elípticas. Aseguraba que el Sol ejercía una fuerza que impulsa a los planetas a desplazarse alrededor de sus órbitas. En 1596, publicó un tratado titulado El Misterio Cósmico, que defiende el sistema copernicano. En el explica todas sus doctrinas relacionadas sobre cosmología con su visión de la existencia y sabiduría de Dios en el modelo cosmológico.

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Leyes de Kepler

Una de sus obras más importantes fue Astronomía Nova, publicada en Praga en 1609, donde explicaba el resultado de sus estudios durante 5 años para calcular la órbita de Marte y el movimiento planetario. En este libro se presentan las dos primeras Leyes de Kepler. Después de realizar varios estudios a partir de sus dos primeras leyes, relacionó la trayectoria de los planetas entre sí, conocida también como ley del movimiento planetario, y formuló su tercera ley.

OTRAS APORTACIONES:

• Creó anteojos para la miopía y para la hipermetropía.
• Explicó el funcionamiento del telescopio.
• Describió las propiedades de la reflexión.
• Afirmó que la gravedad depende de dos cuerpos en lugar de uno, alegando que la Luna es la causa del movimiento de las mareas en la Tierra.
• Mencionó la rotación del Sol y creó la palabra “satélite”.
• Trató de usar sus conocimientos para medir la distancia a las estrellas.

SUS TRES LEYES

Primera ley de Kepler: ley de las órbitas

Segunda ley de Kepler: Ley de las áreas

Tercera ley de Kepler: Ley de los periodos

La tercera ley, también conocida como armónica o de los periodos, relaciona los periodos de los planetas, es decir, lo que tardan en completar una vuelta alrededor del Sol, con sus radios medios.

La primera ley de Kepler establece que todos los planetas se mueven alrededor del Sol describiendo una trayectoria elíptica.

La recta que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. Para que esto se cumpla, la velocidad del planeta debe aumentar a medida que se acerque al Sol. Esto sugiere la presencia de una fuerza que permite al Sol atraer los planetas, tal y como descubrió Newton años más tarde.

Newton y la ley de gravitación universal

Énfasis: Conocer y reflexionar sobre las aportaciones de Isaac Newton al descubrimiento de la ley de gravitación universal.

INTRODUCCIÓN

Un momento culminante en la historia de la Física fue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la Ley de la Gravitación Universal: todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros. Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo golpe: - Revelar el significado físico de las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario. - Resolver el intrincado problema del origen de las mareas - Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso.

LA MANZANA

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En la física anterior a Newton una manzana cae verticalmente hacia la Tierra en una trayectoria rectilínea, mientras que la Luna describe una órbita casi circular, que es una trayectoria cerrada.¿Cómo estas dos categorías de movimientos pueden estar relacionadas? Si la manzana que caía verticalmente es empujada por la fuerza del aire, su trayectoria ya no será rectilínea sino el arco de una curva. Por ejemplo un proyectil disparado desde un cañón describe una trayectoria parabólica tal como se observaba en el siglo XVII en el que vivió Newton . El salto conceptual que llevó a cabo Newton fue el de imaginar que los proyectiles podrían ser disparados desde lo alto de una montaña describiendo trayectorias elípticas (siendo la parábola una aproximación de la elipse). Por tanto, la manzana y la Luna están cayendo, la diferencia es que la Luna tiene un movimiento de caída permanente, mientras que la manzana choca con la superficie de la Tierra. Una misma causa produce, por tanto, los movimientos de los cuerpos celestes y terrestres.

LEYES DE NEWTÓN

ACTIVIDAD:

ELABORA UNA INFOGRAFÍA EN LA CUAL DESCRIBAS LAS APORTACIONES DE GALILEO, KEPLER Y NEWTÓN A LA COMPRENSIÓN DE LA FUERZA DE GRAVEDAD

¡Gracias!