PUMITO CIENTÍFICO: Conociendo a un grande de la ciencia: Isaac Newton

8 Octubre, 2011. Archivado en categoría:

Sus primeros años

Isaac Newton nació siendo un débil bebé prematuro un día de navidad del año 1642 en Inglaterra. Su infancia la pasó mayormente junto a su abuela, leyendo libros de todo tipo. En la escuela destacó por su excelente rendimiento y por preferir construir juguetes y hacer experimentos, antes que salir a jugar con sus amigos.

A los 20 años ingresó a la Universidad de Cambridge, donde sorprendió a sus tutores, demostrando muchas veces saber más que ellos. Era tal su genialidad, que su profesor de matemáticas lo recomendó como su sucesor a pesar de tener sólo 26 años de edad. Sin embargo, Isaac Newton no tuvo mucho éxito como profesor. Eran tan pocos los alumnos que asistían a su clase, que muchas veces enseñaba a las paredes. Al parecer, no era tan fácil seguir y entender al genio de Newton.

La famosa manzana y la ley de gravedad

En 1664, la temida peste negra obligó a la Universidad de Cambridge a cerrar sus puertas, por lo que Newton tuvo que regresar a su hogar materno en la campiña inglesa, donde se recluyó por un año y medio. Durante este periodo, y a la corta edad de 22 años, hizo tres de sus mayores descubrimientos científicos.  Uno de ellos fue la ley de la gravedad.

Se cuenta que Newton iba caminando por el campo cuando vio caer una manzana de un árbol. Este simple hecho le hizo preguntarse por qué los objetos caían hacia el suelo y no flotaban en el aire. Este fue un primer paso para descubrir la ley de gravitación universal.

Antes de Newton, la gente creía que la fuerza que ocasionaba el movimiento de la Tierra y la fuerza que causaba que las estrellas y planetas se movieran, eran fuerzas distintas. Sin embargo, Isaac Newton descubrió que las mismas fuerzas y las mismas leyes de la física se aplicaban a todo el universo.

Existe, así, una fuerza entre tú y la Tierra. También hay una fuerza entre tú y el sol, entre tú y otra persona y entre tú y otros planetas. Entonces, ¿por qué no nos caemos hacia la persona que está al lado nuestro? La respuesta de Newton a esta pregunta es que la fuerza de gravedad entre nosotros y la Tierra es mayor que la fuerza entre cualquiera de estos otros objetos. Esto, porque la fuerza de gravedad entre dos objetos depende de la masa de estos dos objetos y de la distancia entre ellos. Mientras mayor sea la masa de ambos objetos, mayor es la fuerza de gravedad entre ellos. No nos caemos hacia la gente que nos rodea, porque la masa de ellos es mucho menor que la masa de la Tierra.

Pero, ¿por qué no nos caemos hacia el Sol si este es mayor que la Tierra? Simple. Porque el Sol está a una mayor distancia. A mayor distancia entre dos objetos, la fuerza de gravedad entre ellos disminuye.

De esta manera, el descubrimiento de Isaac Newton no fue solamente que las manzanas caen en la tierra por la gravedad, sino que, más importante aún, fue que los planetas están constantemente yendo hacia el sol, exactamente por la misma razón: ¡la gravedad!

Newton se basó en el trabajo de astrónomos anteriores, en particular de Johannes Kepler, quien en 1596 y 1619 publicó sus leyes del movimiento planetario. Una de las principales observaciones de Kepler era que los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del sol. Newton expandió la descripción de Kepler del movimiento planetario para llegar a la teoría de la gravedad.

Lo más relevante de la ley de gravedad radica en su universalidad, es decir, Newton aporta una idea que se cumple para todo el universo; desde cómo cae una manzana al suelo, hasta cómo se mueven los planetas y las estrellas en el espacio.

Necesitarás:

–       Un vaso plástico o de espuma

–       Algo con lo que puedas hacer un agujero en el vaso (un lápiz puede servir)

–       Agua

Procedimiento:

  1. Haz un agujero en uno de los lados del vaso.
  2. Cubre el agujero con tu dedo pulgar y llena el vaso de agua sin que esta se caiga.
  3. Sostén el vaso bien alto y saca tu dedo del agujero. Notarás que el agua sale rápidamente por ahí.
  4. Ahora, repite el paso 2, vuelve a llenar el vaso con agua y cubre el agujero con tu dedo. Sostén nuevamente el vaso en lo alto, pero esta vez, ¡déjalo caer hacia el suelo!
  5. Observa qué ocurre. ¿Volvió a escaparse el agua por el orificio?

Notarás que el agua no sale por el agujero, sino que se queda dentro del vaso hasta que cae al suelo. ¿Por qué pasa esto? Te lo explicamos a continuación:

Para el primer caso:

Cuando estás sosteniendo el vaso desde lo alto, la gravedad actúa sobre el agua y el vaso. Pero, como tú estás sosteniendo el vaso y este contiene al agua, contrarrestas la fuerza de gravedad sobre el vaso con agua (¡ese es el peso que sientes en tu mano!), y no cae.

Al hacer un agujero en el vaso este deja de sostener el agua y, como tú sólo sujetas el vaso, ya no contrarrestas la gravedad sobre el agua. Debido a que deja de haber una fuerza (el vaso que es sujetado por tu mano) que contrarreste la atracción que hace la tierra sobre el agua, esta cae.

Para el segundo caso:

Cuando sueltas el vaso, tanto el agua como el vaso caen debido a su peso. Como ambos están acelerando a la misma velocidad, el movimiento relativo entre ellos es nulo, por eso el agua no cae por el agujero. Es decir, la gravedad actúa sobre el vaso y el agua de la misma manera. Al descender juntos, no hay ninguna fuerza empujando al agua a través del agujero.

 ¿Qué es saltar?

Cuando saltas, haces más fuerza sobre ti hacia arriba de lo que hace la fuerza de gravedad hacia abajo, despegándote del suelo con cierta velocidad inicial hacia arriba (digamos, unos 10km/hr). Cuando estás en el aire ya no hay nada que te pueda seguir impulsando hacia arriba y sólo te afecta la gravedad, frenándote inicialmente y luego haciéndote caer.

¿Por qué un objeto pesado y uno liviano caen a la misma velocidad?

Comprueba esto soltando un papel arrugado hecho pelota y una piedra. ¿Qué sucedió? La fuerza de gravedad está relacionada con la masa que tiene un objeto (5 kilos, 10 kilos, etc.), por lo que hace menos fuerza sobre un objeto liviano (que es más fácil de mover) y más sobre uno pesado (más difícil de mover), cayendo ambos a la misma velocidad.

El Cometa Halley

Edmund Halley se basó en la teoría de la gravitación de su amigo Newton para calcular por primera vez la órbita de un cometa en 1682, anunciando que este mismo volvería a pasar en 1758. En su honor, a ese cometa se lo conoce como Cometa Halley.

Viajando a la luna

Si no hubiera sido por los descubriemientos de Newton acerca de la fuerza de gravedad y la velocidad de la luz, el primer viaje espacial a la luna no hubiera sido posible.

Agradecimientos: Juan Manuel Santa María, Ingeniero Civil Químico de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

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