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5. Explicaciones de Aristóteles y Galileo acerca
de la caída libreBIMESTRE 1
¿Qué entiendes por caída libre?
¿De que forma piensas que Aristóteles explicaba la caída de los cuerpos?
¿Como describió Galileo la caída de los cuerpos?
Experiencias alrededor de la caída libre de los objetos
Es frecuente que en tu vida cotidiana experimentes la caída libre de los objetos; por ejemplo, al soltar un lápiz desde cierta altura, al ver caer el granizo o a un paracaidista, etcétera
La descripción de la caída libre según Aristóteles
El filósofo y naturalista griego Aristóteles (384-322 a. de C.) ejerció durantemucho tiempo una gran influencia en la ciencia debido, entre otras cosas, asus ideas acerca del movimiento de caída de los cuerpos.
En su tratado Sobre el cielo desarrolló dos ideas principales: los objetos caenal suelo porque van hacia su estado natural y los objetos pesados caen antesque los ligeros.
La hipótesis de Galileo, sus experimentos y su representación del movimiento de caída libre.
Galileo se opuso a las ideas del pensamiento aristotélicosobre la caída de los cuerpos, que eran apoyadas por lamayoría de sus contemporáneos. Para dar a conocer susinvestigaciones acerca del movimiento, Galileo escribió unlibro en forma de diálogo llamado Discursos ydemostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias(fig. 1.38). En este libro aparecen tres personajes: Salviati,que representa a Galileo; Sagredo, un personaje bieninformado sobre la ciencia de su tiempo, y Simplicio, unhombre que expresa el pensamiento de la mayoría de laspersonas y las ideas de Aristóteles.
Galileo contra AristótelesLas ideas de Aristóteles eran ampliamente aceptadas por lamayoría de los científicos de la época, y para refutarlas, Galileodecidió escribir varios argumentos en los que sostenía que losobjetos pesados no pueden caer más rápido que los ligeros.
Galileo infirió que incluso unapiedra y una pluma de ave caerían almismo tiempo si se dejaran caerdesde la misma altura sin estar enpresencia del aire, es decir, siestuvieran en el vacío, donde no hayresistencia del aire a la caída de losobjetos.
Según Aristóteles, como la piedramás ligera cae más lento deberáfrenar a la más pesada, que cae másrápido; el resultado sería que laspiedras atadas caen más lento quela piedra pesada y más rápido que laligera
Galileo y sus experimentos Galileo no contaba con las ventajas tecnológicas que ustedesutilizaron. Él relata haber utilizado balas de cañón en suexperimento, por lo que tuvo que construir un plano inclinadorobusto cuya inclinación pudiera ir variando, como ustedeshicieron en el experimento.
En sus escritos, Galileo informa que para medir el tiempo utilizóuna clepsidra (fig. 1.41). Sin embargo, diversos estudioshistóricos muestran que también empleó sus habilidadesmusicales para medir el tiempo, ya que podía medir intervalosde tiempo pequeños y regulares, eso le permitió medirintervalos de tiempos iguales correspondientes a la distanciaque recorría la bala de cañón que rodaba por el plano inclinado.
CLEPSIDRA
El no tomar en cuenta los pequeños errores en las mediciones y usar lasrelaciones entre los datos que fuesen más uniformes; y la otra fue que en suexperimento utilizó esferas para tener la menor fricción posible entre estas yel plano inclinado; así podría despreciar esta variante, es decir, suponer queno interfería en el movimiento. Despreciar la fricción era importante porqueesta es mayor entre el plano y las esferas que entre las esferas y el aire, deeste modo podía considerar el movimiento sin condiciones adicionalescomplejas.
En la época del Renacimiento, otros científicos habían notado queAristóteles no tenía razón en la forma como describía la caída de loscuerpos. Uno de ellos, como ya se mencionó, fue Leonardo da Vinci, quienpropuso que la distancia de caída aumentaba de acuerdo con la suma de losnúmeros naturales, es decir, sumar primero 1 + 2, después 1 + 2 + 3 y asísucesivamente, y con cada suma se representaban los intervalos de tiempo.
Los cálculos de GalileoGalileo encontró que la distancia (𝒅) a la que cae un objeto depende delcuadrado del tiempo (𝒕𝟐 ), ¿cómo se observa esto en la tabla de Galileo quecompletaste? La ecuación que expresa esta relación es:
𝒅 = 𝒄 ∗ 𝒕𝟐
donde 𝒄 es una constante de proporcionalidad, ahora sabemos que equivalea 𝟒. 𝟗𝟎 𝒎 𝒔𝒆𝒈𝟐 , es decir, 𝟏 𝟐g; y g equivale al valor de la aceleración de lagravedad. Por lo que la relación final queda:
𝒅 =𝟏
𝟐∗ 𝒈 ∗ 𝒕𝟐
Actividad de Aprendizaje #8Sobre una pared, midan con un flexómetro 80 cm desde el piso. Ahí coloquenuna marca. A partir de esa señal, indiquen con cinta cada 10 cm. Después,uno de ustedes dejará caer una goma de borrar desde cada marca y el otro,con un cronómetro, medirá el tiempo que tarda en caer la goma.
Con los datos del cuadro construyan una gráfica en el plano.
Realiza lo que se indica. Luego, contesta. ŠConsigue dos hojas de reciclaje, unagoma y un objeto más pesado que la goma. Cuida que puedas dejarlo caer sinriesgo de que se rompa. Con una de las hojas de reciclaje haz una bolita. Dejacaer todos los objetos, incluida la bolita de papel. Anota en la tabla cuál caeprimero.
• ¿Cuál es el objeto con mayor masa con el que trabajaron? Š• ¿Influye la masa del objeto en el tiempo que tarda en caer? ¿Por qué? Š• ¿Cambia la masa de la hoja de papel cuando se modifica su forma? ¿Por qué? Š• ¿Qué característica de la hoja cambia cuando la hacen bolita cómo influye en el tiempo de caída? Š0• Si quisieran diseñar un objeto que cayera con mayor facilidad, ¿qué forma tendría? ¿Por qué?