NEWTON
LA DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ
En esta entrada vamos a hacer que descubráis a uno de los científicos mas importantes de la historia.
Lo que le hace ser tan sumamente importante es que descubrió cosas como la descomposición de la luz (fenómeno que explicaremos mas tarde), además invento un telescopio reflector, del cual también os hablaremos mas adelante.
Fecha de nacimiento
Os estaréis preguntando, por que no hemos dicho ya cuando nació, y esto es por que Newton tiene dos fechas de nacimiento. Esto es debido a que cuando Newton nació había dos calendarios diferentes en uso por lo que Newton tenía una fecha para cada calendario. Uno de los calendarios en uso era el Gregoriano, este ya estaba establecido en muchos países ya que estaba marcado por la iglesia católica. El otro calendario es el Juliano, este se estableció en todos aquellos países que no tuviesen esas creencias, que fuesen protestantes...
Calendario Juliano
Calendario Gregoriano (actualmente utilizado)
Newton una vez dijo, "Si he visto mas lejos es por que estoy sentado sobre hombros de gigantes".
Esto se lo escribió en una carta a Robert Hooke, que era su rival científico. Esta oración probablemente no la escribiese Newton, sino que fuese una cita que el previamente había leído en algún libro. Investigando hemos dado con que Newton extrajo la frase de una obra escrita por Juan de Salisbury, donde decía lo siguiente, "Decía Bernardo de Chartres que somos como enanos a los hombros de gigantes. Podemos ver mas y mas lejos, no por alguna distinción física nuestra sino por que estamos elevados a una mayor altura". Esta cita no quiere decir que estén sentados sobre hombros de gigantes, sino que ellos pueden descubrir todo lo que descubrieron debido a que antes de ellos, otros gigantes de la ciencia como Copérnico o Galileo habían asentado una serie de bases sobre las que ellos se apoyan. A raíz de esto se escribió un libro titulado "A hombros de gigantes", libro que escribió Stephen Hawking en el año 2004. En este libro Stephen Hawking hace referencia a las cinco obras que representan el canon de la cultura universal en el campo de la física y la astronomía. En este libro cita a científicos muy importantes como Copernico, Galileo, Kepler, Einstein...
Visión del universo de Aristoteles
A lo largo de la historia todas las leyes físicas que habían sido llevadas a cabo por Aristoteles han sido desmontadas por otros científicos. La mayoría de estas teorías han sido desmontadas con la simple observación y experimentación. Aristoteles creía que el mundo estaba dividido en dos partes, cosa que no tenía ninguna sentido y que fue desmontada mas tarde.
Según Aristoteles el mundo presentaba tres características principales, que eran las siguientes:
- Todo está formado por cinco elementos (agua, aire tierra, fuego y éter).
- El mundo es geocentrico y geostático, es decir, que todo se mueve alrededor de la tierra ya que esta es el centro del mundo.
- No existen movimientos a distancia o gravitacionales, ya que los cuerpo celestes se mueven debido a un motor inmóvil que tienen en su interior.
Después de que Aristoteles plantease estas características, ocurrieron hechos que basándose en estas no se podían explicar. A pesar de los evidentes fallos de sus teorías, todo se pasaba por alto y no se decía que hubiese fallos, aun así muchos científicos a lo largo de la historia han ido desmontando dichas características ya que e dieron cuenta de que eran completamente falsas.
¿Que cientificos tuvieron influencia en este tema?
Los científicos que tuvieron mayor influencia en este tema son los que hemos representado en el eje cronológico que hemos realizado en la siguiente web:
¿Que ventajas presentaba el telescopio reflector de Galileo frente al telescopio refractor de Newton?
El telescopio de Galileo utilizaba una lente convexa y una concava, por lo que producía imágenes invertidas. Newton por su parte cogió un espejo con forma de esfera y lo coloco en la parte baja del tubo del telescopio. Además de estas hay muchas otras diferencias como los visores, la cantidad de aumentos, la forma de los espejos y las lentes, ...
La reflexión es el fenómeno por el cual la luz incide sobre una superficie de un medio no transparente, es decir, opaco. Por otra parte si la luz incide sobre la superficie de dos medios transparentes diferentes, una de ellas pasa al mismo medio en que se propagaba, mientras que la otra pasa al segundo medio, haciendo una variación de su velocidad. Este ultimo fenómeno se conoce como refracción.
Telescopio de Newton
Telescopio de Galileo
¿Como funciona la descomposición de la luz?
La descomposición de la luz es uno de los descubrimientos mas importantes que realizó Isaac Newton durante su vida. Este fenómeno consiste en que si hacemos pasar un haz de luz a través de una jarra de agua o un vaso de agua, esta se descompone formando así el espectro visible. La luz se dispersa debido a las diferentes longitudes de onda que tiene la luz blanca (luz sin descomponer).
Por esta razón cuando hacemos pasar un haz de luz a través de una vaso o una jarra repleta de agua podemos observar como aparecen los distintos colores reflejados en la pared.
¿De donde sale el arco iris?
Este fenómeno óptico que se produce cuando los rayos del sol atraviesan las gotas de lluvia. Cuando esto ocurre aparece un espectro de luz visible en el cielo. Este tiene forma de arco y es de color rojizo en el exterior y mas violeta hacia el interior. Isaac Newton decía que los colores del arco iris eran el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul, el añil y el violeta en el sistema RYB (red, yellow and blue). En este sistema había tres colores primarios, tres secundarios y un color terciario, mientras que el sistema RGB (red, green and blue) está compuesto por tres colores primarios, un secundario y un color terciario.
Las leyes de Newton
Una de las aportaciones mas importantes que realizó Isaac Newton fueron las leyes de la dinámica, mejor conocidas como Las leyes de Newton.
La primera ley de Newton: Principio de inercia:
"Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o la fuerza resultante es igual a cero, dicho cuerpo no varía su estado cinemático"
Este cuerpo se considerará en reposo o MRU (movimiento rectilíneo uniforme) ya que sus estados cinematecas son equivalentes.
La segunda ley de Newton: Principio fundamental de la dinámica:
"Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, dicho cuerpo cambiará su velocidad, es decir, tendrá aceleración. la fuerza resultante y la aceleración son inversamente proporcionales a la masa del cuerpo".
La tercera ley de Newton: Principio de acción y reacción:
"Si un sistema (1) ejerce una fuerza llamada acción sobre otro sistema (2) entonces de una forma simultánea, el sistema (2) ejercerá una fuerza llamada reacción sobre el sistema (1) de igual módulo y dirección, pero opuesta".
Ahora vamos a explicar que es el movimiento lineal y de impulso. El impulso es un concepto de la dinámica que relaciona la fuerza con el tiempo. Se consigue al multiplicar la fuerza por el intervalo de tiempo en la que esta actúa sobre el cuerpo en cuestión.
F · T = Impulso
El momento lineal se obtiene al multiplicar la masa de un cuerpo por su velocidad.
P= M·V
Sabiendo esto podemos afirmar lo que se ve en la siguiente imagen:
Ley de gravitación universal
La ley de gravitación universal dice lo siguiente:
La fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas m1 y m2 separados una distancia r2 es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (siendo G una constante universal)
F= - gm1 · m2r2
F= m · a
Podemos simplificar m1 de la ecuación, con lo que obtendríamos lo siguiente:
a= -g·m2·r2
Si hiciésemos los cálculos necesarios, obtendríamos que para poner un objeto en órbita con respecto a la tierra, tendríamos que empujar dicho objeto de tal forma que alcanzase una velocidad de 28000km/h. De esta forma la gravedad sería incapaz de hacer que el objeto volviese a bajar a nuestro planeta. Lo mismo o algo parecido ocurre con la luna ya que esta aunque esté atraída por la tierra nunca llega a caerse, dado que una fuerza llamada aceleración centrípeta hace que la luna ni se choque con la tierra ni salga disparada hacia el exterior.
Para ver si los cálculos realizados en el video que nos proponen ver en la actividad son correctos debemos realizar unas pruebas experimentales con el simulador de la siguiente pagina web:
Con este simulador y las bases que hemos obtenido habiendo visto el video y leído el libro somos capaces de realizar las siguientes deducciones. Por suerte el simulador nos calcula todo directamente sin que nosotros tengamos que realizar ninguna operación.
Hemos realizado tres videos para explicar lo que ocurre al cambiar la velocidad inicial en el simulador, utilizando diferentes velocidades.
Video 1
En este video podemos observar como la tierra acaba por hacer que el objeto se choque contra ella, ya que dicho objeto es atraído por la gravedad. En el video no se puede apreciar la velocidad inicial pero esta es 3000 m/s
Video 2
En este video hemos sumado 1000 m/s a la anterior velocidad para ver que ocurría, pero como podréis observar , el resultado es el mismo que en el primer video ya que la tierra hace que el objeto vuelva al suelo.
Video 3
En este ultimo video lanzamos el objeto a la velocidad que dijo Newton 28000 km/h, 7777 m/s .
El resultado como era de esperar es que el objeto se sale de la órbita de la tierra y la gravedad no es capaz de devolverlo a la tierra.
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