EL SIGLO DE LAS LUCES Galileo Galilei: Dos Nuevas Ciencias

EL SIGLO DE LAS LUCES

Galileo Galilei: Dos Nuevas Ciencias

LAS LEYES DEL MOVIMIENTO 

Los esfuerzos de Galileo por derrotar el pensamiento aristotélico y demostrar la realidad del sistema copernicano con la Tierra girando alrededor del Sol, lo llevó a continuar con sus estudios de la mecánica, que había iniciado desde su estadía en Pisa con sus experimentos sobre la caída libre de los cuerpos y en Venecia, con los experimentos con esferas de cobre descendiendo por una tabla cuya pendiente podía modificar y le llevarían a formular una ley general.
Aristóteles explicaba la caída de un objeto con base en su teoría de los cuatro elementos, donde el elemento tierra, siendo más pesado, se encontraba debajo del elemento agua, éste a su vez debajo del aire, y el elemento fuego, el más liviano, encima de todos. Cualquier objeto está compuesto por mezclas de estos cuatro elementos y tiende a ocupar un “estado natural” según el elemento que predomine en su composición. Así, una piedra en el aire tiene una tendencia a caer ya que predomina en ella el elemento tierra. El agua tiende a subir, evaporarse, cuando se calienta, o sea, se le añade elemento fuego. Y así por el estilo. Por tanto, cuando dos cuerpos de diferente peso caen libremente, caerá más rápido el que tenga mayor peso, más elemento tierra. Esta noción aristotélica parece estar de acuerdo con el sentido común en casos extremos como cuando se compara la caída de una piedra y una pluma.
Galileo experimenta con la caída de bolas de bronce de diferente masa y demuestra que caen al mismo tiempo. Al ir incrementando la pendiente de la tabla sobre la que ruedan las bolas, extrapola a pendiente de 90º y encuentra que “los cuerpos caen igualmente acelerados en forma independiente de su peso”, o ley de la caída libre, que establece que la distancia recorrida por el cuerpo que cae varía con el cuadrado del tiempo.
Más crucial en la física aristotélica es el movimiento de un proyectil, que explica bajo la hipótesis de que el movimiento sostenido requiere la acción de una fuerza motora sostenida después de ser disparado el proyectil, fuerza que Aristóteles atribuye al medio. Los comentaristas medievales criticaron y trataron de mejorar esta explicación que encontraban poco satisfactoria pero retuvieron la noción de que “si algo se mueve, algo lo mueve”, es decir, la necesidad de una fuerza presente mientras el objeto esté en movimiento. Los escolásticos disentían de algunas nociones aristotélicas pero solo en el plano intelectual y nunca acudieron al experimento. Incluso Jean Buridan, en el siglo XIV, filósofo francés que reinterpreta la fuerza impresa en el objeto en movimiento como “ímpetus”, una cualidad medible en términos de la cantidad de materia que posea y la velocidad inicial. Buridan trató de emplear este concepto para explicar el continuo movimiento de los planetas.
Aunque en un principio Galileo aceptó la mecánica tradicional del ímpetu, su deseo era expresar los fundamentos de la física en forma matemática según el modelo de Arquímedes.
En sus experimentos sobre el movimiento horizontal de un cuerpo, se da cuenta que si una bola rueda sobre un plano horizontal, que él pule cada vez más, la bola no se detendría si no existiera fricción en la superficie. Así, llega a la fundamental ley de la inercia, donde se explicita que un cuerpo en movimiento permanecerá así, a no ser que una fuerza intervenga. Por tanto, no se requiere de fuerza alguna para explicar el movimiento pero sí para algún cambio en el movimiento. Ésta es la ley fundamental de la mecánica, el movimiento de los cuerpos.
Combinando esta ley de la inercia con la ley de la caída libre, Galileo derivó la trayectoria parabólica del movimiento de un proyectil, que Leonardo ya había notado más de cien años antes.
El principio de la inercia era contundente para refutar la noción aristotélica de que la Tierra se encuentra inmóvil ya que un objeto que cae desde lo alto de una torre cae a los pies de ésta y, si la Tierra estuviera en movimiento, se habría desplazado durante el tiempo de la caída y por tanto el objeto caería a cierta distancia de la torre. Por la inercia, los objetos caen al pie de la torre, ya que se desplazan a la velocidad de la Tierra, con torre y todo. Todo objeto terrestre participa de los movimientos de traslación y rotación terrestres. Así, Galileo refutó la principal objeción aristotélica contra el movimiento de la Tierra
Retirado en su villa de Arcetri, luego de su condena, Galileo recopiló y completo sus estudios de mecánica. En 1636, el editor holandés Louis Elsevier, lo visitó y acordaron la publicación de su nueva obra, “Discurso sobre Dos Nuevas Ciencias” que sale impreso en Leiden, Holanda, en julio de 1638.
En el libro, publica su ley de la inercia:

“Además, debemos notar que cualquier velocidad, una vez impartida a un cuerpo móvil, se mantendrá rígidamente siempre que se eliminen las causas externas de aceleración o retardo, condición que se encuentra sólo en los planos horizontales: pues en el caso de planos con pendiente hacia abajo existe ya una causa de aceleración, mientras que en los planos con pendiente hacia arriba hay retardo; de aquí resulta que el movimiento a lo largo de un plano horizontal es perpetuo; pues, si la velocidad es uniforme, no puede disminuirse o amortiguarse y, mucho menos destruirse”.

Probablemente no aplicó su ley al movimiento planetario por la prohibición que pesaba sobre él. Aun para estas fechas, una petición de levantar su sentencia, fue negada.
Galileo muere en Arcetri el 8 de enero de 1642. 

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1608: Unión protestante en Alemania
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1620: Batalla de la Montaña Blanca: principal victoria católica e imperial
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