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¿Qué es la luz? - Johannes Kepler - Tycho Brahe - Galileo Galilei

Uno de los mayores genios que ha dado la ciencia universal. Aún hoy, sus teorías están vigente para Isaac Newton Fig.1 guiar las naves espaciales a la Luna y los planetas.

Índice

Introducción
La inocencia de un genio
Leyes de Newton
Primera Ley Segunda
LeyTercera Ley
Ley de Gravitación Universal

Introducción

Newton elaboró una explicación cuantificada matemáticamente de la gravitación que abarcaba por igual fenómenos terrestres y celestes. Al hacerlo, demolió la división aristotélica del universo en dos ámbitos, uno por encima y otro por debajo de la Luna, y creó una base física para el universo copernicano. La perfección y seguridad con que realizó esta tarea fueron tales que su teoría llegó a ser considerada durante más de los dos siglos posteriores, como algo cercano a <<la palabra revelada de Dios>>.

Aún hoy, cuando la dinámica newtoniana es contemplada como sólo una parte de la tela más vasta pintada por la relatividad de A. Einstein , la mayoría de nosotros seguimos pensando en términos newtonianos, y las leyes de Newton son eficaces para guiar las naves espaciales a la Luna y los planetas.

<<Creo que Isaac Newton realiza la mayor parte del impulso ahora>> , dijo el astronauta Willian Anders cuando su hijo le preguntó quien impulsaba la nave espacial Apollo 8 para llevarlo a la Luna.

La inocencia de un genio

Isaac Newton nació el 25 de diciembre de 1642 en Woolsthorpe (Inglaterra), era el hijo póstumo de un terrateniente analfabeto. Nacido prematuramente, no se tenia esperanza de que sobreviviese. El joven Newton era sensible a los ritmos de la naturaleza e insensible a los de los hombre. De niño construía relojes mecánicos y de sol, y era conocido por saber decir la hora por el sol, pero habitualmente olvidaba presentarse a comer, rasgo que persistió toda su vida.

En la universidad, lleno con libros su vida solitaria. Durante un tiempo se inspiró en los libros de René Descartes, un espíritu afín al suyo. Descartes, como Newton, había sido un niño frágil y ambos concibieron una visión totalizadora cuando tenían poco más de veinte años: la revelación de Newton fue la gravitación universal; la de Descartes suponía nada menos que una ciencia de todo el conocimiento humano.

En aquella época y como consecuencia de los estudios de Descartes sobre el movimiento, Newton elaboró una dinámica escrita en una forma alternativa del álgebra, la geometría. Como esto aún no era matemáticamente factible, Newton halló necesario inventar una nueva rama de la matemática, el cálculo infinitesimal. Éste puso la geometría en movimiento. Isaac Newton Fig.2

Newton había terminado esta labor por la época en que recibió su título de licenciado, en abril de 1665. Si la hubiese dado a conocer, se le habría considerado el más grande matemático de Europa, pero no publicó nada. Temía que la publicación le brindase fama, y la fama limitase su vida privada. Como escribió en una carta de 1670: <<No veo qué hay de deseable en la estima pública, si yo pudiese adquirirla y mantenerla. Quizás aumentaría mis relaciones, que es lo que principalmente deseo reducir>>.

Poco después de su graduación, la universidad fue cerrada a causa de una epidemia de peste, y Newton se marchó a su casa. Allí tuvo mucho tiempo para pensar. Un día dio con la grandiosa teoría que no habían logrado concebir Kepler y Galileo: una explicación única y general de cómo la fuerza de la gravitación causa el movimiento de la Luna y los planetas.

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Leyes de Newton

Según relato Newton: "En aquellos días yo estaba en la flor de mi vida para la invención y pensaba en matemáticas y filosofía más que en cualquier otro tiempo desde entonces... Empecé a imaginar que la gravedad se extendía hasta la órbita de la Luna y ... a partir de la ley de Kepler sobre los tiempos periódicos de los planetas que están en proporción sesquiáltera de sus distancias del centro de sus órbitas, deduje que las fuerzas que mantienen a los planetas en sus órbitas debe ser recíprocamente los cuadrados de sus distancias de los centros alrededor de los cuales giran, y por ende comparé la fuerza de la gravedad en la superficie de la Tierra, y hallé que concuerdan con bastante aproximación."

?Qué ocurrió realmente con la manzana?

Se dice que Newton recordaba, cerca del final de su vida, haber tenido esta inspiración cuando vió caer una manzana del árbol que estaba frente a la casa de su madre.

La historia puede ser verdadera -el escritorio que había en la habitación de Newton daba a un manzanal, y hasta Newton ocasionalmente puede haber suspendido su trabajo por mirar por la ventana- y sirve, en todo caso, para rastrear cómo llegó a una descripción cuantitativa de la gravitación que unificaba la física de los cielos con la física de la Tierra.

LEY 1: Todo objeto es descrito por su masa, y la masa posee inercia, la tendencia a resistirse a todo cambio en su estado de movimiento.

"Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar de ese estado."

LEY 2: Cuando un objeto inmóvil es puesto en movimiento o un objeto en movimiento cambia de velocidad o de dirección del movimiento, Newton infiere que de ellos es responsable una fuerza. Tal cambio puede ser expresado como una aceleración (tasa de cambio de la velocidad con el tiempo)

"La fuerza es igual a la masa por la aceleración."

F=ma

LEY 3: El precio que se paga por la aplicación de la fuerza es que la acción que se produce debe también provocar una reacción igual y opuesta.

"A toda acción se le opone siempre una reacción igual y en sentido contrario."

LEY GRAVITACIÓN: Newton podría solamente concluir, a partir del razonamiento de las tres leyes anteriores, que la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos del universo se correspondía con la siguiente ley:

"La fuerza gravitatoria entre dos cuerpos del universo es directamente proporcional al producto de las masas de dichos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos."

f = ( G * m1 * m2 ) / d²

donde f representa la fuerza gravitatoria, m1 y m2 las masas de los dos cuerpos implicados, d la distancia entre ellos y G la constante gravitatoria. Como queda reflejado en la siguiente figura.

Ley de Gravitación Universal
Fuente Eugenio Fernández Rodríguez