1. ¿Por qué Newton tiene dos fechas de nacimiento?
En realidad no tiene dos fechas de nacimiento, tan sólo una. El problema yace en los diferentes calendarios, un error relativamente frecuente en la historia. Según el calendario Juliano, Newton nació el 25 de diciembre de 1642, sin embargo, nuestro actual calendario, el calendario Gregoriano, dicta que nació el 4 de enero de 1643. Es por eso que hay confusión con la fecha de nacimiento.
2. ¿Qué quiso decir Newton con su expresión "Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes"? ¿Esa frase es realmente original de Newton?
Newton, a pesar de ser terriblemente inteligente, estuvo precedido por otros científicos igualmente inteligentes, que desarrollaron una serie de trabajos que fueron de gran ayuda para Newton, como puede ser Galileo. Con esa frase, Newton quiso decir, que si consiguió lo que consiguió, fue gracias a los que estaban antes que él, y que le hicieron ver lo que otros no pudieron.
Sin embargo, esta famosa cita, está mal atribuida a Newton. Porque la primera vez que se tiene constancia de esta cita, es en el año 1159, en la que Bernard de Chartes dijo:
"Somos como enanos a los hombros de gigantes. Podemos ver más, y más lejos que ellos, no por alguna distinción física nuestra, sino porque somos levantados por su gran altura."
De hecho, no ha sido Newton el único en usarla, hay constancia de ella en varias obras a lo largo de la historia.
3. ¿Cuál es la visión Aristotélica del mundo o, Aristotelismo?
Aristóteles fue un filósofo y "científico" de la antigua Grecia. Sus ideas sobre la física, la filosofía, las leyes etc. perduraron en Europa durante siglos. Una de esas ideas fue el Aristotelismo. Ésta se basa en que hay dos "clases" de mundos; el mundo sublunar y el mundo supralunar. El mundo sublunar era el que, como el propio nombre indica, esté debajo de la Luna sin incluirla. En él, los movimientos siempre tienen un principio y un fin, son rectos y violentos. ¿Qué significa que sean violentos? Aristóteles creía en la teoría del geocentrismo, es decir, que la Tierra es el centro del Universo, y como tal, está en reposo absoluto y todos los cuerpos (sublunares) tienden de forma natural al centro de la Tierra (así explicaba Aristóteles la caída libre de los cuerpos). Como para el filósofo griego el estado natural de los cuerpos es el reposo, el movimiento es violento porque lo saca de su estado natural. Aristóteles también creía que el mundo supralunar era perfecto y finito. Los planetas no caían hacia al centro de la Tierra porque estaban formados por éter (un elemento que no sufría variaciones) y se auto abastecían de energía para poder orbitar alrededor de la Tierra. Sus órbitas eran circulares, el movimiento perfecto para Aristóteles.
4. En el capítulo se mencionan a varios científicos muy importantes en el desarrollo de la Física. Construye una línea de tiempo que contenga a los físicos mencionados en el capítulo y sus principales aportaciones a dicha ciencia.
1º Platón (427-347 a.C.) → Teoría de las formas
2º Aristóteles (384-322 a.C.) → Teoría de la generación espontánea
3ºEuclides (325-265 a.C.) → “Los elementos” recopila conocimientos académicos
4º Alberto Magno (1206-1280) → explicó que la Tierra es redonda
13º Gottfried Leibniz (1646-1716) → cálculo infinitesimal
14º Edmund Halley (1656-1742) → Cálculo de la órbita de un planeta
15º Nicolas Fatio de Duillier (1664-1753) → investigaciones luz zodiacal
16º Voltaire (1694-1778) →
17º David Brewster (1781-1868) → Ley de Brewster, caleidoscopio
18º James Clerk Maxwell (1831-1879) → Teoría Electromagnética Clásica
19º Albert Einstein (1879-1955) → Teoría de la relatividad especial
5.¿Qué ventajas presenta el telescopio reflector de Newton frente al telescopio refractor de Galileo?
La principal ventaja es la desaparición de la aberración cromática, que distorsiona la imagen y los colores.
6. Realiza el experimento de descomposición (dispersión) de la luz mediante un prisma óptico y descríbelo incluyendo tu propia imagen. La reflexión es el cambio de dirección de un rayo u onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios de tal forma que es reflejada en el medio original.
En la reflexión, el ángulo incidente i, es igual al ángulo reflejado j, si la superficie es plana. Si la superficie presenta rugosidades, los rayos salen en todas direcciones y se denomina reflexión difusa.
La refracción, es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Para que se produzca, tiene que incidir oblicuamente sobre la superficie de separación de ambos medios y que tengan distinto índice de refracción.
Si el índice de refracción es el mismo:
Si no incide oblicuamente:
6.)
Ahora vamos a explicar el experimento de la descomposición de la luz. Con este experimento, Newton descubrió que la luz del Sol (luz blanca) es una mezcla de los demás rayos de luz de diferentes colores. Con este experimento, rebatió la idea de que era el prisma el que daba color a la luz.
Lo que Newton hizo fue con un prisma, proyectar sobre el un rayo de luz, que se descompuso en el espectro visible de colores.
Para rebatir la teoría de que es el prisma el que da color, lo que hizo fue coger dos hilos de color (uno rojo y uno azul) y mirarlos a través del prisma. Cuando miró, el rojo se encontraba más lejos que el azul, es decir la luz roja iba más rápido. El prisma no generaba color alguno porque ya eran de color antes.
Hemos repetido el experimento para observar la refracción:
(No se aprecia excesivamente bien, pero puede verse como la luz sale de diferentes colores
Pero, ¿por qué pasa esto?
La luz está formada por ondas electromagnéticas. El ojo humano sólo puede apreciar las ondas cuya longitud de onda está entre 400 y 750 nm. Las diferentes longitudes de onda de los colores, varían entre esos valores. Ej. rojo 620-750 nm, naranja 590-620 nm...
Cuando la luz pasa por el prisma se separa porque al tener cada color diferente longitud de onda, tienen diferente velocidad. Esto hace que el color que pase con más velocidad se desvía menos y el que pase con menos velocidad se desvíe más. La velocidad depende de la longitud de onda; a mayor longitud de onda, mayor velocidad. Por eso el rojo (mayor longitud de onda) es el que menos se desvía y el violeta (menor longitud de onda) el que más.
Gracias a este descubrimiento, podemos dilucidar por qué se forma el arco iris. La luz del Sol incide sobre las gotas de agua de la lluvia. La luz se refracta al entrar en la gota, se refleja en la pared interior, y al salir se vuelve a refractar, mostrando la descomposición de los colores. Sin embargo, los arco iris sólo se forman si la luz del Sol incide con 138º sobre el agua. Ésto lo descubrió Descartes en el año 1637. La luz que sale del arco iris primario, forma un ángulo de 42º desde el observador y es más potente que la del arco iris secundario porque se refleja menos veces. La luz que sale del arco iris secundario forma un ángulo de 52º y los colores están invertidos.
(8, recorrido de la luz para hacer un arco iris secundario) (7, recorrido de la luz para hacer un arco iris primario)
7)Movimiento Lineal
El movimiento lineal o cantidad de movimiento es el producto de la masa de un objeto (kg) por su velocidad instantánea, es decir la velocidad en un momento concreto, es una magnitud vectorial y la conocemos como p.
Gracias a ella podemos ver que un objeto de gran masa como un barco aunque vaya a poca velocidad tiene una gran de cantidad de movimiento, al igual que si observamos las alas de un colibrí que tienen muy poca masa pero se mueven a una gran velocidad por lo tanto también tendrán una gran cantidad de movimiento. 1ª Ley de Newton :
Sí sobre un cuerpo la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula, entonces ese cuerpo mantiene su movimiento rectilíneo uniforme o su estado de reposo.
Como no sufre ninguna fuerza exterior v=cte y su masa tampoco varía m=cte por lo que la cantidad de movimiento será constante p=cte.
2ª Ley de Newton :
La aceleración que una fuerza produce sobre un cuerpo es proporcional a la masa del cuerpo.
En términos de movimiento lineal, establece que la fuerza sobre un objeto es igual a la rapidez de cambio de la cantidad del objeto.
Como:
Entonces:
3ª Ley de Newton :
Sí un cuerpo 1 ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo 2 entonces simultáneamente el cuerpo 2 ejerce una fuerza sobre el cuerpo 1 (reacción) que es opuesta a la acción.
Cuando un objeto 1 impacta contra otro objeto 2, el objeto 1 aplica una fuerza instantánea al otro objeto (acción) y simultáneamente el objeto 2 aplica la misma fuerza instantánea sobre el objeto 1 pero opuesta a la primera fuerza, lo que produce un cambio es sus cantidades de movimiento, es decir, el cambio de movimiento de una bola es igual y opuesto al cambio de la cantidad de movimiento de la otra bola.
Otra de las contribuciones que Newton hizo a la física fue la Ley de Gravitación Universal. Newton dedujo que hay una fuerza que atrae a dos cuerpos con masa, que depende de la masa de éstos y de la distancia que los separa. Además, también observó, que la fuerza actuaba desde un punto, que concentraba todo la masa de cada objeto. Entonces:
Ley de Gravitación Universal: La fuerza ejercida entre dos cuerpos de masa m1 y m2 separados por una distancia d es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Se expresa mediante la fórmula:
Siendo F el módulo de la fuerza que actúa sobre los cuerpos, y G la constante de Gravitación Universal. Newton no calculó el valor de ésta ya que no precisaba de los instrumentos adecuados. Y aún en la actualidad el valor de G se conoce con poca precisión. Newton lo que hizo fue deducir la forma de interacción gravitatoria entre dos cuerpos. De la cual se intuye gracias a la ley previamente mencionada que, cuanto mayor es la masa de los cuerpos y menor es su distancia, con mayor fuerza se atraen y viceversa.
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Por último, vamos a explicar, por qué la luna no choca contra la Tierra.
Según la Ley de Gravitación Universal, la Luna y la Tierra se atraen con una fuerza de módulo
(fuerzas rojas), que son las fuerzas de acción.Sin embargo, según el principio de acción-reacción, esas fuerzas rojas de acción, se les oponen unas fuerzas de reacción (verdes) de igual módulo y dirección pero sentido opuesto que hacen que queden en equilibrio de fuerzas y mantengan su movimiento y no colisionen.
Como la Luna atrae a la Tierra, y la Tierra a la Luna, en los dos cuerpos se producen sendas fuerzas de reacción que anulan a las de acción. Las fuerzas rojas son fuerzas centrípetas y las verdes centrífugas.
La velocidad orbital es la velocidad con la que un cuerpo orbita alrededor de otro. La velocidad orbital no depende de la masa sino del radio de la órbita, de tal forma que cuanto mayor sea el radio, menor será la velocidad necesaria para describir la órbita. Newton razonó que si lanzas un objeto desde un punto alto en la Tierra con suficiente velocidad, entraría en órbita con la Tierra, y si lo lanzas con demasiada fuerza se saldría de la órbita.
