Se le llama caída libre al movimiento de un objeto o cuerpo en donde no existe resistencia de algún medio. En el movimiento de la caída libre de los cuerpos intervienen varios factores que son: la forma del cuerpo y el medio por el que se desplaza (En el aire, agua, etc.)
Una mejor forma de explicar la caída libre es que si se elimina el medio de resistencia, por ejemplo el aire, y se arroja una pelota y una pluma de un ave, ambos objetos caerán al mismo tiempo sin importar su peso, ya que no existe resistencia alguna sobre éstos.
Teoría de Aristóteles: Caída Libre
La teoría de Aristóteles se basaba en que todos los cuerpos pesados caían más rápido que los ligeros. Él mencionaba que existían dos tipos de movimientos: naturales, éste a su vez se dividía en dos movimientos que era el movimiento circular de los cosmos y el movimiento hacia la superficie o hacia la atmosfera; y violentos.
El movimiento natural de un cuerpo consistía en la naturaleza formada del mismo (agua, tierra, aire, fuego), éstos se debían mover a su lugar natural y dependiendo del elemento en mayor abundancia era el que determinaba la dirección y la rapidez de éste. Una piedra grande caía más rápido que una piedra pequeña, ya que tenía más tierra.
Los movimientos violentos para Aristóteles eran aquellos que se apartaban de su trayectoria natural. Un ejemplo, que una piedra se elevara hacia atmosfera, cuando su lugar natural es la superficie.
Aristóteles también en sus estudios realizados decía que la rapidez de la caída los cuerpos era directamente proporcional a su peso y que conforme se acercara a su lugar natural su velocidad aumenta.
La teoría propuesta por Aristóteles podía parecer lógica pues un cuerpo pesado cae más rápido que un ligero, ya que la gravedad lo atrae con mayor fuerza. Pero sus argumentos no eran suficientes para poder afirmarlo, sin embargo en su momento fue la mejor manera de explicar la caída libre.
Teoría de Galileo: Caída Libre
Uno de los grandes aportes que hay en la Física, es sin duda alguna el que realizó el científico Galileo Galilei que demostró que en todos los cuerpos la aceleración de la gravedad, es igual sin importar su peso, en otras palabras, todos los cuerpos caen al mismo tiempo sin importar su peso.
Esto lo pudo comprobar con su experimento realizado desde la Torre de Pisa. Galileo arrojó dos objetos de diferente peso y mostró que caían al mismo tiempo.
Actualmente, se cree por parte de historiadores que éste experimento de Galileo en la Torre de Pisa no lo pudo llevar a cabo, debido a la dificultad de medir el tiempo. Sin embargo, Galileo Galilei realizó otro experimento llamado “Planos inclinados” y en ambos experimentos pudo llegar a la misma conclusión. Él utilizó planos inclinados y dos esferas de distinto peso, estudió detalladamente el comportamiento de las esferas sobre los planos inclinados y notó que a pesar de que las esferas eran de distinto peso su comportamiento sobre ellos no difiere. El objetivo de haber utilizado los planos inclinados era que gracias a su superficie hace que los objetos se muevan más lento y que se pueda medir mejor el tiempo de caída. Galileo utilizó para éste experimento un reloj de agua, clepsidra.
En la teoría de Galilei él explica que si dos cuerpos de diferente peso caían desde el vacío en donde no hay aire, ambos caerían al mismo tiempo. No obstante, Galileo no contaba con un vacío pero pudo imaginar uno. Él dibujo un cuerpo pesado atado a un cuerpo ligero y dedujo que éste cuerpo compuesto caerían más rápido que el cuerpo pesado solo, y que el cuerpo ligero no podía retardar su caída sino que caía con más velocidad.
Sin duda alguna, las afirmaciones en la teoría de Galileo Galilei pudieron corregir la idea que se tenía durante mucho tiempo de la caída libre que descubrió Aristóteles.
El porqué de que las ideas de Aristóteles y Galileo Galilei son diferentes, se debe a que ambos pertenecieron a épocas muy distintas del desarrollo del pensamiento humano.
En la época de Aristóteles sus ideas aún no se necesitaban ser experimentadas forzosamente para poder ser aceptadas, se basaban más en la observación para poder ser aceptadas, sin embargo esto era suficiente para poder explicar, en su época, muchos fenómenos que ocurrían en la naturaleza.
En el periodo de Galileo Galilei la experimentación, el registro y el uso de las matemáticas eran y aun lo son muy importantes si se quiere deducir alguna idea o teoría. Es por eso, que Galileo tenía más argumentos que le permitieran afirmar lo que él estaba diciendo y con ello corregir por completo la idea de Aristóteles.
A partir de Galileo y de algunos otros científicos surgieron las bases para establecer la ciencia como la conocemos hoy en la actualidad.
Aportación de Galileo en la construcción de conocimiento científico
Los aportes de Galileo puede considerarse como uno de los fundadores de lo que hoy llamamos el “método científico” y también uno de los fundadores de la física clásica. Utilizando observaciones experimentales, idealizaciones y deducciones lógicas, logró avanzar sobre la física aristotélica y cambiar conceptos que estaban firmemente arraigados desde hacía casi 2000 años.
Sus dos principales obras fueron Diálogos relacionados con los dos grandes sistemas del mundo y Diálogos relacionados con dos nuevas ciencias. El primero de ellos, que Galileo terminó de escribir en 1630, fue el que desencadenó su persecución y condena por la Inquisición. La publicación del segundo libro se produjo en 1638. Como veremos, Galileo apoyó la visión heliocéntrica, y aportó nuevas ideas sobre el movimiento de los cuerpos.
Inercia y relatividad. Para comprender mejor las ideas de Galileo, es imprescindible referirse previamente a la obra de Nicolás Copérnico. En su trabajo Sobre las revoluciones de las esferas celestes
Galileo adhirió a la visión copernicana realizando observaciones con un telescopio, estudió la forma y superficie de la Luna, descubrió lunas en otros planetas y encontró diferencias entre los planetas y las estrellas, que mostraban inequívocamente que las estrellas se encontraban a distancias mucho mayores.
La Tierra se desplaza velozmente alrededor del Sol, a unos 30 km/seg, y además gira sobre su eje, de manera que un punto sobre la superficie del ecuador se mueve respecto al eje de rotación a unos 500 m/seg. ¿Por qué no nos damos cuenta de esos movimientos? Aquí es donde la descripción del movimiento galileana se relaciona con el “sistema del mundo”. Hasta antes de Galileo, uno de los argumentos para asegurar la inmovilidad de la Tierra era que, si esta se moviese, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba no debería volver a caer en el punto de lanzamiento, ya que la Tierra se desplazaría durante el tiempo que tarda el vuelo del objeto lanzado.
Para Galileo, el estado “natural” de movimiento de un cuerpo es el de mantener su velocidad. Si inicialmente está en reposo se mantendrá en reposo. Pero si inicialmente se mueve con una cierta velocidad no nula, y si no está sometido a ninguna acción externa, mantendrá su velocidad constante. Este es el principio de inercia que luego Newton utilizaría en sus Principia. Consecuentemente, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba desde la Tierra tiene inicialmente la misma velocidad horizontal que la Tierra, y por lo tanto su movimiento a lo largo de la horizontal acompañará al de la Tierra.
Sobre la caída de los cuerpos. La refutación de Galileo a la ley de caída libre aristotélica es probablemente uno de sus resultados más conocidos. No existe certeza histórica de que haya realizado sus experimentos lanzando objetos desde la torre de Pisa, sí en cambio de sus estudios basados en experimentos con planos inclinados.
Realizando experimentos y utilizando razonamientos de este tipo concluyó que los cuerpos en caída libre se mueven con aceleración constante, y que esa aceleración depende muy levemente del peso de los cuerpos. Esta dependencia se debe al rozamiento con el aire y desaparece si la caída libre es en vacío. Estos resultados son la base del principio de equivalencia que Einstein formuló y que es uno de los pilares de la Teoría General de la Relatividad
Para resumir las contribuciones de Galileo a la mecánica, podemos citar a Newton, quien afirmó, refiriéndose a Galileo y Kepler: “...si he podido ver más allá es estando parado sobre hombros de gigantes”.
Esto no es estrictamente válido debido a que el movimiento de un punto sobre la superficie terrestre es acelerado. Si el tiempo de vuelo no es muy largo los efectos de la aceleración pueden despreciarse.
La aceleración; diferencia con la velocidad
La aceleración Significa cambio de la velocidad en el tiempo. Siempre que la velocidad de un cuerpo cambia al transcurrir el tiempo, ya sea porque cambia su magnitud o su dirección o ambas cosas a la vez, se puede afirmar que existe aceleraciónLa aceleración mide el cambio de velocidad en un móvil. El cambio de velocidad puede ser rápido, en este caso la aceleración será grande. Si la aceleración es pequeña significa que el cambio de velocidad también lo es, si la velocidad se mantiene sin cambios la aceleración será cero: es una magnitud vectorial que relaciona los cambios de velocidad con el tiempo que tardan en producirse. El móvil está acelerado mientras su velocidad cambie.
Aceleración constante: hay aceleración constante cuando un cuerpo recorre distancias directamente proporcionadas al cuidado del tiempo.
Aceleración media es el cálculo del cambio medio de rapidez
Gráfica posición-tiempo gráfica que resulta de un movimiento con velocidad constante
Gráfica que resulta del movimiento de un objeto con aceleración uniforme distinta de cero
Fuentes:
http://www.proyectosalonhogar.com/Enciclopedia_Ilustrada/Ciencias/Aceleraci%C3%B3n.htm
http://es.m.globedia.com/aceleracion-diferencia-velocidad
AMMMM
ResponderBorrarPSSS GRAZIAS X EL TRABAJO :V