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La Mecánica Renovada
Historia de la Ciencia, Ivan Vila - vila@ifca.unican.es
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Indice
La “mecánica” de Aristóteles. Las primeras crítica escolásticas La cinemática de Galileo. La cuestión de la caída libre graves. El nuevo sistema del Mundo De Newton. El clímax del determinismo newtoniano: Laplace.
¿Cómo se mueven los cuerpos terrenales?
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La Mecánica Aristotélica Centrada más en la descripción del movimiento
que en sus causas – Cinemática La dinámica de los cuerpos definida por su
naturaleza predominante. La velocidad directamente proporcional al “peso”
e inversamente proporcional a su “resistencia”
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La crítica escolástica a Aristóteles Santo Tomás de Aquino (1225 – 1274)
fundamento la concepción cristiana del mundo en la filosofía de Aristóteles. (Adapto la visión cristiana del mundo a la máxima autoridad “científica” del momento”).
T. Bradwardine (1290 –1349) del grupo escolástico del Merton College, Oxford muestra la paradoja de la cinemática Aristotélica.– El vacío lleva a una velocidad infinita– Un medio de cambiante resistencia lleva a una
discontinuidad en la velocidad.
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Galileo: La caida libre de graves A finales del siglo XVI la teoría del
movimiento de Aristóteles era fuertemente criticada.
Galileo focaliza sus intereses científicos en la mecánica tras se condenado por la inquisición (1633) y prohibirse la enseñanza de la “nueva astronomía”
Publicación en Holanda de “Dos Nuevas Ciencias” (1638) utiliza nuevamente el estilo de diálogos (Simplicio, Salvati, Sagredo).
El experimento (¿conceptual?) de la caída de graves desde la Torre de Pisa.
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Galileo: El movimiento uniforme acelerado Define el movimiento uniformemente acelerado y
lo plantea como hipótesis de movimiento seguido por un cuerpo en caída libre.
La verificación experimental la obtiene del estudio del plano inclinado donde los tiempos de caída se reducen y permite la medida del mismo con un rudimentario reloj de agua.
No aborda por el momento las causas del movimiento, se centra “únicamente” en la cinemática.
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La leyes de la cinemática Galileana1. Todo objeto moviéndose con una velocidad
constate en un plano sin rozamiento, continuará su movimiento con la misma velocidad.
2. En caída libre en el vacío, todos los objetos independientemente de su tamaño, peso o constitución caerán la misma distancia para tiempos de caída iguales.
3. El movimiento de un objeto en caída libre es un movimiento uniformemente acelerado.
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Consecuencias de la nueva cinemática De la leyes de la caída libre de cuerpos se pueden
derivar que los proyectiles han de seguir trayectorias parabólicas (nuevamente en contra de Aristóteles
Argumentación a favor de los modelos geodinámicos.
Establecimiento del principio de relatividad de Galileo.
.
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Discusión ¿Por qué se ha atribuido a Galileo la paternidad
de la física moderna? Siendo ambas empíricas, ¿Cuál es la diferencia
esencial entre las leyes de Kepler y las leyes de la cinemática de Galileo?
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El nuevo sistema del Mundo: Newton A mediados del siglo XVII la Nueva “filosofía natural” goza
de un gran prestigio. Lo científicos muy respetados socialmente ya no están
aislados, se establecen las primeras sociedades científicas. Entran en escena las nuevas revistas científicas que
comienzan a desplazar a la correspondencia entre científicos.
Agotado el sistema aristotélico dos nuevas preguntas se plantea:– ¿Cuál es la causa detrás de los movimientos descritos
por las leyes de Galileo?– ¿Cuál es la causa que explica el movimiento de los
planetas?
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Las leyes de la mecánica de Newton Newton proporcionará una misma respuesta a
ambas preguntas con su mecánica que por primera vez aborda cuestiones de dinámica.
Estudio de los movimientos planetarios ¡¡¡desde su teoría física!!!
Principia Mathematica (1687): – Tres leyes del movimiento.
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Primera Ley del Movimiento de Newton Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o
movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado.
Reescritura del principio de Inercia. Más que un principio proporciona una definición
de lo que es una fuerza. Una derivación inmediata es que todo
movimiento curvo es un movimiento con fuerzas impresas.
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Segunda Ley del Movimiento de Newton
El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza matríz impresa y ocurre según la linea recta a lo largo de la cual la fuerza se imprime.
Relación cuantitativa entre fuerza y aceleración (cinemática).
Definición cuantitativa de la Inercia (masa, cantidad de material)
Posiblemente la ley de mayor éxito de la historia de la física, a pesar de su ambigüedad en la definición operacional del concepto de fuerza.
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Tercera ley del Movimiento de Newton Con toda acción ocurre siempre una reacción
igual y contraria: o sea, las acciones mútuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestas.
Es la propuesta más original de sus leyes.
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La conexión de lo terrenal con lo celestial Dentro del marco de la dinámica newtoniana:
– ¿Qué fuerza da cuenta de un movimiento circular ?
Estudio del la dinámica del movimiento circular uniforme.
Introducción de la fuerza centrípeta. Derivación de la ley de la Gravitación Universal Acción a distancia: Solución filosóficamente
aberrante “La dinámica celestial es la misma que
la terrenal”
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El apoteosis de la mecánica Newtoniana: Laplace
En siglo XVIII existe la convicción de que cual quieres fenómeno de la naturaleza puede ser entendido en términos de las leyes de Newton.
Se produce un periodo de hegemonía científica francesa con:– Institucionalización de la ciencia.– Creación de las Escuelas Politécnia, Normal y el
Instituto de Francia.– D’Alembert, Diderot, Lavoisier– En mecánica: Lagrange y Laplace
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El determinismo causal Tras solucionar y explicar las anomalías en la dinámica de Jupiter y Saturno –
que amenazan la estabilidad del sistema solar-, la ley gravitatoria de Newton establece su absoluta universalidad:
“Podemos mirar el estado presente del universo como el efecto del pasado y la causa de su futuro. Se podría condensar un intelecto que en cualquier momento dado sabría todas las fuerzas que animan la naturaleza y las posiciones de los seres que la componen, si este intelecto fuera lo suficientemente vasto para someter los datos al análisis, podría condensar en una simple fórmula de movimiento de los grandes cuerpos del universo y del átomo más ligero; para tal intelecto nada podría ser incierto y el futuro así como el pasado estarían frente sus ojos. “
En realidad, Laplace dista mucho de creer en tal posibilidad, como lo deja patente en sus estudios de la “ciencia de las probabilidades”
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Discusión Newton y su continuadores cierran lo que se
denominaría posteriormente se denominaría “Mecánica clásica”.
En el siglo XX su validez es cuestionada en varios frentes:– Mecánica cuántica.– Mecánica relativista.– Sistemas caóticos (no determinismo clásico)
¿Puede decirse que la mecánica newtoniana es errónea? ¿Cuál sería la razón de este “error”?
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