94
Las grandes ideas de la Ciencia Newton y la Inercia
Las grandes ideas de la CienciaNewton y la Inercia
Para Aristóteles el universo se componía de dos partes: la tierra y el cielo.
04/07/2011 2
Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Y la tierra y el cielo se comportaban de manera completamente diferente.
04/07/2011
3Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
En la tierra todo cambia o se desintegra:
Los hombres envejecen y mueren, los edificios se deterioran y derrumban, el mar se encrespa y luego se calma, el fuego prende y luego se apaga, la Tierra tiembla con los terremotos.
04/07/2011 4Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
En el cielo existe la serenidad y la inmutabilidad:
El Sol sale y se oculta puntualmente, la luz del Sol jamás sube ni baja de brillo, la Luna atraviesa sus fases de manera regular, y las estrellas brillan sin cansarse.
04/07/2011 5Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Para Aristóteles las dos partes del Universo funcionaban con reglas o «leyes naturales» distintas. Una ley natural para las cosas de la Tierra y otra ley natural para las cosas del cielo.
04/07/2011 6Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Cuando Aristóteles pensaba en el movimiento se dio cuenta que estas leyes naturales eran evidentes.
04/07/2011 7Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Una piedra soltada en el aire caía derecha hacia abajo.
04/07/2011 8Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Tierra y cieloEn un día sin viento, el humo subía hacia arriba.
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 9
En la Tierra todos los movimientos parecían avanzar o hacia arriba o hacia abajo.
04/07/2011 10Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Pero todo lo contrario sucedía en el cielo.
04/07/2011 11Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
El Sol no caía hacia la Tierra ni se alejaba de ella.
04/07/2011 12Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
La Luna no caía hacia la Tierra ni se alejaba de ella.
04/07/2011 13Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Las estrellas no caían hacia la Tierra ni se alejaban de ella.
04/07/2011 14Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Aristóteles creía que el Sol, la Luna y las estrellas se movían en círculos suaves y uniformes alrededor de nuestro planeta.
04/07/2011 15Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
04/07/2011 16Elaboró: Yovany Londoño
Había otra diferencia. En la Tierra los objetos en movimiento terminaban por detenerse.
04/07/2011 17Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
La piedra caía al suelo y se detenía.
04/07/2011 18Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
Una pelota podía botar varias veces, pero muy pronto quedaba en reposo.
04/07/2011 19Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
Este carrito caerá por el plano inclinado y luego se detendrá.
04/07/2011 20Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
Y hasta este caballo al galope acababa por cansarse y pararse.
04/07/2011 21Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
En la Tierra, por lo tanto, cualquier objeto en movimiento regresa al estado natural del reposo.
04/07/2011 22Elaboró: Yovany Londoño
En la Tierra
En el cielo, por el contrario, la Luna, el Sol y las estrellas jamás se detenían y se movían siempre con la misma rapidez.
04/07/2011 23Elaboró: Yovany Londoño
En la cielo
En conclusión para Aristóteles:
En la Tierra el reposo.En el cielo el movimiento.
04/07/2011 24Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Aristóteles
Las ideas de Aristóteles estuvieron vigentes durante casi dos mil años. ¡Hasta que apareció Galileo
Galilei con mejores ideas!
04/07/2011 25Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Aristóteles
Aristóteles creía que los objetos pesados caían más rápido que los objetos livianos. Galileo mostró que todos los objetos caen con la misma velocidad.
04/07/2011 26Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Galileo
Los objetos muy livianos caían más despacio. Pero Galileo explicó por qué: al ser tan livianos, no podían abrirse paso a través del aire.
04/07/2011 27Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Galileo
Pero en el vacío caen igual de rápido un trozo de plomo que una pluma. Los cuerpos ya no se verían retardados por la resistencia del aire.
04/07/2011 28Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Galileo
Cuarenta años después de la muerte de Galileo, el científico inglés Isaac Newton estudió cómo la resistencia del aire influía sobre los objetos en movimiento.
04/07/2011 29Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
Isaac Newton logró descubrir otras formas de movimiento y otras formas de interferencias.
04/07/2011 30Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
Cuando una piedra caía y llegaba a la tierra, su movimiento terminaba ¿por qué?
04/07/2011 31Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
El movimiento de la piedra terminaba porque el suelo se cruzaba en su camino.
04/07/2011 32Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
Y cuando una roca rodaba por un cerro, el suelo seguía cruzándose en su camino.
04/07/2011 33Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
La roca se paraba debido al rozamiento entre las asperezas de la superficie del cerro y las asperezas de la roca.
04/07/2011 34Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
Cuando la roca bajaba por una carretera lisa y pavimentada, el rozamiento era menor y la roca llegaba más lejos antes de pararse.
04/07/2011 35Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
Newton pensó: ¿Qué ocurriría si un objeto en movimiento no hiciese contacto con nada, si no hubiese barreras, ni rozamiento ni resistencia del aire?
04/07/2011 36Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
¿Qué pasaría si el objeto se moviera a través de un enorme vacío?
04/07/2011 37Elaboró: Yovany Londoño
Isaac Newton
04/07/2011 38Elaboró: Yovany Londoño
En ese caso no habría nada que lo detuviera, lo retardara o lo desviara de su trayectoria.
El objeto seguiría moviéndose para siempre a la misma velocidad y en la misma dirección.
04/07/2011 39Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Para Newton el estado natural de un objeto en la Tierra no era necesariamente el reposo.
El reposo era sólo una posibilidad.
04/07/2011 40Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Newton resumió sus conclusiones en un enunciado que puede expresarse así:
04/07/2011 41Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
HistoriaLas leyes de newton están basadas en el libro que el mismo escribió en 1687 titulado “philosohiae Naturalis Principia Matemática” donde se describen:
1 • Principio de inercia
2• Principio fundamental de la
Dinámica3 • Principio de Acción - Reacción
Cualquier objeto en reposo...permanecerá para siempre en reposo.
Cualquier objeto en movimiento... se moverá a la misma velocidad y en línea recta
indefinidamente.
04/07/2011 43Elaboró: Yovany Londoño
La Primera Ley de Newton
Este enunciado es la primera ley de Newton del movimiento.
Newton descubrió que los objetos tendían a permanecer en reposo o en movimiento.
04/07/2011 44Elaboró: Yovany Londoño
La Primera Ley de Newton
Era como si los objetos fueran muy «perezosos» para cambiar de estado. La primera ley de Newton se denomina la ley de la «inercia».
«Inertia», en latín, quiere decir «ocio», «pereza».
04/07/2011 45Elaboró: Yovany Londoño
La Inercia
Los objetos tienen diferentes cantidades de inercia (de resistencia al cambio).
04/07/2011 46Elaboró: Yovany Londoño
La Inercia
Expulsado del asiento y a mayor sea la aceleración o desaceleración n la presencia de esta fuerza es mas visible.
Al viajar en automóvil es muy común notar estas fuerzas de inercia por ejemplo:Cuando el automóvil acelera te sientes presionado al asiento o en caso contrario si frena te sientes
A una pelota de playa con una patadita la podemos mandarlo muy lejos. A una bala de cañón hay que empujarla con todas nuestras fuerzas, y aun así se moverá muy despacio.
04/07/2011 48Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
A una pelota de playa la podemos parar con una mano. Una bala de cañón, a la misma velocidad, nos arrancaría la mano.
04/07/2011 49Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Es mucho más difícil cambiar el estado de movimiento de la bala de canon.
La bala de cañón tiene mucha más inercia.
04/07/2011 50Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Newton notó que la masa de un objeto es la cantidad de inercia del objeto.
04/07/2011 51Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Una bala de cañón tiene más masa que una pelota de playa.Una bala de cañón tiene también más peso que una pelota de playa.
04/07/2011 52Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Pero el peso no es lo mismo que la masa. En la Luna, por ejemplo, el peso de cualquier objeto es sólo un sexto de su peso en la Tierra, pero su masa es la misma.
04/07/2011 53Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
El movimiento de una bala de cañón en la Luna sería tan difícil de iniciar y tan peligroso de detener como en la Tierra; Y, sin embargo, la bala nos parecería sorprendentemente ligera al levantarla.
04/07/2011 54Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Para hacer que un objeto se mueva más rápido, se mueva más lento o para que desvié su trayectoria, hay que jalarlo o hay que empujarlo.
04/07/2011 55Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Un jalón o un empujón recibe el nombre de «fuerza».
04/07/2011 57Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Y la razón (por unidad de tiempo) a la que un cuerpo aumenta o disminuye su velocidad o cambia de dirección es la «aceleración».
04/07/2011 58Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Segunda Ley de Newton o Ley de Fuerza
El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.La segunda ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza. En ese caso, la fuerza modificará el movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección.
y
𝐹 ≈ ∆𝑃∆𝑡
𝐹 ≈ ∆𝑚𝑣∆𝑡 𝐹 ≈ 𝑚∆𝑣∆𝑡
𝐹Ԧ= 𝑚𝑎Ԧ
Dicho de otro modo, un objeto, al jalarlo o al empujarlo, tiende a acelerar o a retardar su movimiento o a cambiar de dirección. Cuanto mayor es la fuerza, mayor es el cambio de velocidad o de dirección.
04/07/2011 60Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Además la masa del objeto -o sea la cantidad de inercia que posee- actúa en contra de la aceleración.
04/07/2011 61Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Un empujón fuerte hará que el balón de playa (que tiene poca masa) se mueva más rápido. Pero el mismo empujón aplicado a la bala de cañón (que tiene mucha más masa), apenas afectará su movimiento.
04/07/2011 62Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
Newton propuso luego una tercera ley del movimiento, que puede enunciarse de la siguiente manera:
04/07/2011 63Elaboró: Yovany Londoño
La tercera Ley de Newton
Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual pero de sentido contrario.
04/07/2011 64Elaboró: Yovany Londoño
La tercera Ley de Newton
TIPOS DE FUERZAS
PESOFUERZA NORMALTENSIONFuerza de RozamientoFUERZA ELASTICA
O sea si un libro aprieta hacia abajo sobre una mesa, la mesa tiene que estar empujando el libro hacia arriba con la misma fuerza.
04/07/2011 66Elaboró: Yovany Londoño
Fuerzas
Por eso el libro se queda donde está, sin desplomarse a través del tablero ni saltar a los aires.
04/07/2011 67Elaboró: Yovany Londoño
Fuerzas
FuerzasSi una manzana cae hay una fuerza que la jala hacía abajo.
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 68
FuerzasSi sostenemos una manzana hay una fuerza que la empuja hacía arriba
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 69
Las tres leyes del movimiento sirven para explicar casi todos los movimientos y fuerzas de la Tierra.
04/07/2011 70Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Y estas leyes...
¿Sirven también para explicar los movimientos de los cielos?
04/07/2011 71Elaboró: Yovany Londoño
Tierra y cielo
Los objetos del cielo se mueven en el vacío, pero no en línea recta.
04/07/2011 72Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
La Luna sigue una trayectoria curva alrededor de la Tierra. No se mueve en línea recta porque sufre un jalón lateral en dirección a la Tierra.
04/07/2011 73Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
La Luna se ve jaloneada de este modo por que existe una fuerza aplicada a ella, una fuerza ejercida siempre en dirección a la Tierra.
04/07/2011 74Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
La Tierra ejerce una fuerza sobre los cuerpos terrestres y hace que, por ejemplo, las manzanas caigan.
Es la fuerza de la gravedad.
04/07/2011 75Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
¿Es la gravedad la misma fuerza que actúa sobre la Luna?
04/07/2011 76Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
Newton aplicó sus tres leyes del movimiento a la Luna y demostró que su trayectoria quedaba explicada admirablemente con la fuerza de la gravedad.
04/07/2011 77Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
Y esto no termina aquí porque cualquier objeto del universo establece una fuerza de gravedad.
04/07/2011 78Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
Y es la gravedad del Sol, por ejemplo, la que hace que la Tierra gire y gire alrededor del astro central.
04/07/2011 79Elaboró: Yovany Londoño
En el cielo
Newton aplicó sus tres leyes para demostrar que la fuerza de gravitación entre dos cuerpos del universo dependía
04/07/2011 80Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Newton aplicó sus tres leyes para demostrar que la fuerza de gravitación entre dos cuerpos del universo dependía de las masas de los cuerpos y
04/07/2011 81Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Newton aplicó sus tres leyes para demostrar que la fuerza de gravitación entre dos cuerpos del universo dependía de las masas de los cuerpos y de la distancia entre ellos.
04/07/2011 82Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Cuanto mayores son las masas, mayor la fuerza.
Y cuanto mayor es la distancia mutua, menor la atracción
entre los cuerpos.
04/07/2011 83Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Newton había descubierto la ley de la gravitación universal.
04/07/2011 84Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Newton había descubierto la ley de la gravitación universal.
Esta ley consiguió dos cosas importantes.
04/07/2011 85Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
En primer lugar explicaba el movimiento de los cuerpos celestes hasta casi sus últimos detalles;
04/07/2011 86Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
En segundo lugar, y quizá sea esto lo más importante...
04/07/2011 87Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Newton demostró que Aristóteles se había equivocado al pensar que existían dos conjuntos de leyes naturales, uno para los cielos y otro para la Tierra.
04/07/2011 88Elaboró: Yovany Londoño
La gravedad
Las tres leyes del movimiento explicaban igual de bien:
04/07/2011 89Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
El movimiento para Newtonla caída de una manzana...
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 90
El movimiento para Newtonel rebote de una pelota...
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 91
El movimiento para Newtonla trayectoria de la Luna...
04/07/2011 Elaboró: Yovany Londoño 92
Newton demostró así que los cielos y la Tierra no eran distintos. Los cielos y la Tierra eran parte del mismo universo.
04/07/2011 93Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
"La naturaleza y sus leyes yacían ocultas en la noche. Dijo Dios, sea Newton, y fue la luz"
Pope
04/07/2011 94Elaboró: Yovany Londoño
El movimiento para Newton
