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Gravitando con la manzana de Isaac Newton

Aprendamos de una de las anécdotas más interesantes de la ciencia. Es una obra académica seria y la disfrutarás, como mínimo.

Recuerde, Isaac Newton estaba sentado bajo el manzano en la granja de su padre, escapando de la plaga en la ciudad de Londres, donde estudiaba. ¡Tenía apenas 12 años! Entonces sucedió lo inesperado. ¡¿Fue realmente inesperado ?! De todos modos, sea lo que sea, ¡pasó!

Uno de los frutos del árbol, una manzana, se le cayó y lo golpeó en la cabeza, antes de caer al suelo, supongo. De todos modos, no había evidencia que apoyara que la manzana lo golpeara en la cabeza. Eso no es un problema aquí. Cayó; lo vio y la experiencia inspiró algo realmente grandioso.

Isaac Newton descubrió la fuerza y ​​la ley de la gravitación muchos años después de la experiencia de la manzana. Hay tres etapas en esta narrativa interesante e inspiradora: “antes de la caída”, “durante la caída” y “después de la caída”.

Antes de la caida

No hace falta preocuparnos por los procesos que hicieron que la fruta creciera del árbol; fotosíntesis, absorción, ósmosis por nombrar. ¡Ahora debe madurar y estar listo para ser comido! Ese proceso, al igual que los otros mencionados, es biológico.

Hay dos fuerzas que actúan sobre la manzana. Uno: la atracción gravitacional que lo atrae. Es una fuerza natural que conecta todos los objetos al centro de la tierra. Dos: la fuerza de tensión en el tejido corto en forma de cuerda que conecta la fruta con la rama de su árbol.

Matemáticamente, estas dos fuerzas se equilibran. Como resultado, opera la Tercera Ley del Movimiento de Isaac Newton: “para cada acción hay una reacción igual y opuesta”. ¿Puede la manzana negarse a caer después de madurar? ¡Hmmmm! Debe tener que caerse de una forma u otra. El tirón de la fuerza gravitacional pronto será mayor que la fuerza tensional. A medida que madura, seguramente se vuelve más pesado, la masa aumenta y eventualmente se caerá.

De todos modos, si se niega a caer, después de madurar, comenzará a pudrirse. Los procesos químicos dentro de la fruta hacen que se desgaste y se rompa por dentro. ¡Incluso entonces, se cae! Hay dos clases de energía mecánica: potencial (relacionada con la posición o altura) y cinética (relacionada con el movimiento o el movimiento) con las que debemos jugar en este análisis. Para la manzana en esta etapa, tiene la primera. Su energía potencial se compara con la de un resorte estirado debido a que cuelga libremente. Además, cuanto más alto su lugar en el árbol determina la magnitud de esta energía.

Durante la caida

Cuando, finalmente, la fruta; la manzana, cae, la fuerza de gravedad se vuelve mayor que la fuerza de tensión en el tejido de conexión. El primero ya se habrá adelgazado y perderá fuerza.

Todo el tiempo, incluso mientras la fruta estaba creciendo, la masa también estaba aumentando. La masa del objeto es una parte innegable del efecto de la atracción gravitacional sobre él:

F = mg

F es la fuerza gravitacional, m es la masa del objeto yg es la aceleración debida a la gravedad.

¡Gravedad! ¡¡Gravedad!! ¡¡¡Gravedad!!! Siempre es recurrente, una vez que un cuerpo está dentro del campo gravitacional, el efecto siempre se sentirá. Cuando la manzana cae hacia abajo, se convierte en una caída libre que tiene algunas reglas básicas.

Esa caída libre de la manzana debe tener una aceleración uniforme, g. Ese valor es una constante de 9,8 o 10,0 metros por segundo cuadrado. Todos los cuerpos en caída libre tienen ese valor de aceleración, independientemente de su masa.

Esa aceleración constante, g, puede estudiarse y entenderse claramente, si se mide y cronometra la longitud de las distancias recorridas por la manzana. Al comienzo de la caída libre, la distancia en relación con el tiempo es pequeña, pero hacia su final, la relación se hace más grande. No obstante, es un hecho que la aceleración, g, permanece constante en todo momento.

En segundo lugar, es que la velocidad aumenta, lo que significa que la energía potencial que conocíamos antes, se convierte en energía cinética. Observe aquí que se obedece el principio de conservación de la energía; cambios potenciales a la energía cinética a medida que la posición cambia al movimiento.

También debemos ser conscientes de que la masa de la manzana seguirá siendo la misma; constante, durante todo el viaje. Para reiterar, la velocidad aumenta y la aceleración permanece constante.

¿Y si cuelga en el aire? Sin pelos en la lengua, es casi imposible, porque la resistencia del aire rara vez obstruye o afecta a los cuerpos en caída libre. ¡¿Pero que si?! En tal caso, flotará. Luego, la atención se desplaza de Isaac Newton a Arquímedes. Para que un cuerpo flote en un fluido, una manzana flotando en el aire, su peso (¡de nuevo la gravedad!) Debe ser igual al Upthrust (fuerza reaccionaria ascendente) que experimenta del fluido; en este caso aire. Eso lleva el escenario de regreso a la Tercera Ley del Movimiento de Isaac Newton. No se preocupe, no flotará, porque la masa y la fuerza de gravedad de la manzana son mayores que el Upthrust.

Despues de la caída

Esta es la tercera y última etapa. La fuerza de la gravedad finalmente lleva a la manzana “a la tierra”. ¡Era esperado! Todo esto sucederá en unos segundos. ¿Cuáles son las nuevas posibilidades o realidades? El movimiento se detiene cuando la velocidad se vuelve cero y la aceleración debida a la gravedad, g, desaparece. En el suelo, la tierra, la altura que tenía la manzana mientras colgaba del árbol, también se volverá cero.

La energía cinética ocasionada por el movimiento de la caída libre vuelve a la energía potencial que era cuando estaba suspendida. ¡Pero no todos! Parte de la energía cinética se pierde a través de la energía del sonido del impacto y también la energía térmica.

También es posible una pequeña abolladura. Cuando la manzana golpea el suelo, que puede ser una superficie dura, vuelve a entrar en juego la Tercera Ley del Movimiento. La reacción del suelo puede dejar una pequeña abolladura en la manzana, haciendo que pierda algo de jugo líquido y reduciendo su masa. De todos modos, eso siempre es insignificante.

¿Dónde está Isaac Newton en esto?

Según la historia, la manzana cayó directamente golpeando a Isaac Newton en la cabeza antes de caer al suelo. La historia también informó que lo recogió y comenzó a reflexionar sobre las posibles razones por las que la manzana se cayó, pero nunca se fue volando.

Newton debió haber sentido un hormigueo por el impacto. Solo Dios sabe si frotó el lugar leve o vigorosamente para aliviar el dolor. ¿Quién sabe?

William Stukeley, el contemporáneo más joven de Isaac Newton, un anticuario y protoarqueólogo, escribió lo siguiente en un manuscrito meticulosamente manuscrito publicado por la Royal Society:

“En medio de otro discurso, me dijo, él estaba en la misma situación, como cuando antes le vino a la mente la noción de gravitación.[oul]d esa manzana siempre desciende perpendicularmente al suelo, pensó para sí mismo; ocasionado por la caída de una manzana, mientras estaba sentado en actitud contemplativa “.

“¿Por qué sh[oul]¿No va hacia los lados o hacia arriba? ¿Pero constantemente al centro de la Tierra? Seguramente la razón es que la Tierra la dibuja. Debe haber un poder de atracción en la materia. Y la suma del poder de atracción en la materia de la Tierra debe estar en el centro de la Tierra, no en ningún lado de la Tierra ”.

“Por tanto, ¿esta manzana cae perpendicularmente o hacia el centro? Si la materia atrae a la materia, debe ser la proporción de su cantidad. Por lo tanto, la manzana atrae a la Tierra, así como la Tierra atrae a la manzana”.

Akanji G. Olaniyi

© 2016

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