1.
Resuelve el siguiente enigma: ¿Por qué
Isaac Newton tiene dos fechas de nacimiento (25 de diciembre de 1642 y 4 de
enero de 1643)?
Tiene dos fechas de nacimiento porque son
de calendarios distintos. La de 1642 se refiere al calendario juliano y la de
1643 se refiere al calendario gregoriano (el calendario que usamos
actualmente). Cuando nació Newton se utilizaba el calendario juliano en Gran
Bretaña.
2.
¿Qué quiso decir Newton con su expresión ‘’Si he visto más lejos es porque estoy
sentado sobre los hombros de gigantes’’? ¿Es frase es realmente original de
Newton?
Con esta frase Newton quiere decir que lo
que ha conseguido ha sido gracias a las aportaciones de los demás científicos.
La frase no es suya, sino que es atribuida a Bernardo de Chatres (Bernardus Carnotensis en latín), un
filósofo neoplatónico del siglo XII.
3.
Desde una perspectiva científica, ¿cuál es la
visión aristotélica del Universo o Aristotelismo?
Según Aristóteles, hay dos regiones en el
universo: el mundo sublunar y el mundo supralunar. El mundo sublunar abarca
todo lo que está por debajo de la luna (sin incluirla), es decir, la Tierra. En
la Tierra todo se y es heterogéneo. Las cosas están compuestas de cuatro
elementos (tierra, agua, aire y fuego). Los movimientos siempre son rectilíneos
y finitos, descendentes si son tierra o agua y ascendentes si son aire o fuego.
Se considera que los movimientos no rectilíneos son una violación del orden
natural. Como la tierra es el elemento más pesado y nuestro mundo está
compuesto en su mayoría de tierra, es el centro del universo.
El mundo supralunar es la región que
empieza en la luna y se extiende más allá. En el mundo supralunar rige la
armonía y el orden. Todo está compuesto del quinto elemento, el éter. Los
planetas y las estrellas están envueltos en esferas de éter, que mueve al
cuerpo. No se mueven por si solos, sino que se mueven las esferas. Siguen un
movimiento circular y uniforme teniendo como centro a la Tierra. Según
Aristóteles el Universo es esférico y finito pero eterno, es decir, no tiene
historia.
Cuando ocurría alguna irregularidad en el
movimiento de los planetas, se atribuía a la percepción y no se consideraba
real.
4.
Construye una línea del tiempo que contenga a
los físicos mencionados en el capítulo y sus principales aportaciones a dicha
ciencia.
Para ver la línea del tiempo haz click en
el siguiente enlace: http://timeglider.com/timeline/831b83ba4528cc58
5.
¿Qué ventajas presenta el telescopio reflector
de Newton frente al telescopio refractor de Galileo? Explica que son la
reflexión y la refracción.
Las principales ventajas que presenta el
telescopio de Newton son:
·
Las aperturas son muy variadas y no afectan
demasiado al coste ni a lo compacto que es el telescopio.
·
Elimina la aberración cromática (distorsión
óptica provocada por la lente al no poder enfocar todos los colores en un punto
de convergencia).
·
Son más económicos en grandes aperturas.
·
Funcionan en un espectro de luz más amplio.
·
Su coste de fabricación no es muy alto y su
proceso de fabricación es más rápido.
·
Permite tener un ratio focal más pequeño, lo que
supone un mayor campo de visión.
El telescopio de Newton era
reflector. La reflexión es el cambio de dirección de una onda, que al entrar en
contacto con la superficie de separación entre dos medios cambiantes, regresa
al punto donde se originó.
Por otro lado, el telescopio de Galileo era
refractor. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al
pasar de un medio material a otro, pero solo se produce si la onda incide de
forma oblicua sobre la superficie de separación y si tienen índices de
refracción distintos. Se origina en el cambio de velocidad de propagación de la
onda señalada.
6.
Realiza el experimento de descomposición de la
luz mediante un prisma óptico y descríbelo incluyendo tu propia imagen.
Al pasar la luz blanca a través de un
prisma, la luz blanca se descompone en distintos colores (rojo, naranja,
amarillo, verde, azul, añil y violeta). Newton llamó a éste conjunto de colores
espectro. Éstos son los colores de
los que se compone la luz blanca, y al pasarlos por el prisma cada uno sufre
una desviación según su longitud de onda, dando origen a lo que llamamos
arcoíris.
Hemos tratado de realizar el experimento
que realizó Newton en casa, pero en vez de usar un prisma, hemos utilizado un
vaso con agua.
Al pasar la luz del sol, que es blanca, ha
aparecido un pequeño arcoíris por la dispersión de la luz que hemos explicado
antes.
7.
Explica por qué se forma el arcoíris primario y
el secundario.
Los arcoíris se forman cuando los rayos del
sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre. Es
un arco que contiene los colores a los que Newton llamó espectro, con el rojo
arriba y el violeta abajo.
El arcoíris primario está formado por los
rayos que penetran una gota refractándose, se reflejan una vez en su superficie
interna y salen de la gota refractándose de nuevo. Se forma un ángulo de
aproximadamente 42º.
En cambio, el arcoíris
secundario está formado por los rayos que penetran en la gota y se reflejan dos
veces en su superficie interna. Se forma un ángulo de aproximadamente 50º. Son
más transparentes que los primarios y tienen los colores invertidos.
8.
Infórmate acerca del concepto de momento lineal.
Trata de escribir las tres leyes de Newton en función de esta magnitud.
El momento lineal de un cuerpo es la
cantidad de movimiento o momentum de un cuerpo. Se define como el producto de
la masa por el vector de velocidad, por lo que es una magnitud vectorial.
p=m·v
Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia):
Todo sistema que esté sometido a fuerzas
cuya resultante es 0, tenderá a seguir en us estado de reposo o de MRU.
Si R=0, p= m·vf = m·vo.
La cantidad de movimiento no cambia. Al no haber aceleración, la velocidad es
constante.
Segunda Ley de Newton (Principio
Fundamental de la Dinámica):
Si sobre un sistema actúa una fuerza cuya
resultante es distinta a 0, el cuerpo sufrirá una aceleración proporcional a su
masa.
F= dp/dt
(d=derivada, p=momentum)
F=(d/dt)·(m·v)=m·(dv/dt)=m·a
Al cambiar la velocidad, la cambia la
cantidad de movimiento.
Tercera Ley de Newton (Principio de Acción
y Reacción):
Si sobre un sistema ejerce una fuerza sobre
otro (F12) llamada acción, entonces simultáneamente el sistema 2
ejercerá una fuerza (F21) sobre el sistema 1, reacción, con mismo
módulo y sentido contrario.
p1/t= -p2/t
dp1/dt= -dp2/dt
F12= -F21
9.
Enuncia y comenta la Ley de Gravitación
Universal.
La fuerza de atracción que sufren dos masas
entre sí es proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia que separa sus centros.
Si sustituimos la 2ª Ley de Newton en la
fórmula de la Ley de Gravitación Universal, somos capaces de saber cuánto vale
la aceleración de la gravedad en cualquier punto:
Con esta ley, se explica el movimiento de
los cuerpos terrestres y celestes, las leyes de Kepler sobre el movimiento de
los planetas, que el movimiento de un cuerpo en caída libre es independiente
del peso y por qué se forman las mareas.
Explica la razón por la cual los cuerpos
próximos a la superficie de la Tierra caen con la misma aceleración, pero
entonces, ¿por qué no cae la luna desde el cielo? Al contrario de lo que se
creía antes de Newton, la trayectoria de la manzana al caer no es rectilínea,
sino que es curvilínea porque es empujada por la fuerza del aire. Es igual que
un proyectil disparado desde un cañón, que según Newton describe una
trayectoria elíptica. Esto quiere decir que tanto la manzana como la luna caen,
pero la manzana llega al suelo y la luna sigue cayendo permanentemente.
10.
En ‘’De Arquímedes a Einstein’’ se alude a una
fuerza centrífuga que es la causante de que la Luna no caiga sobre la Tierra.
¿Estás de acuerdo con esa explicación? ¿Es compatible con el tercer principio
de Newton? ¿Qué es la velocidad orbital?
Según el libro, la causante de que la luna
no caiga sobre la Tierra e una fura centrífuga porque se opone una fuerza de
igual módulo y dirección, pero de sentido contrario, como dice la 3ª Ley de
Newton. El cuerpo se equilibra porque se supone que la fuerza opuesta a la
atractiva de un cuerpo es la fuerza centrífuga.
La luna orbita la Tierra porque se
encuentra en un equilibrio entre la gravedad y la inercia. La inercia hace que
los cuerpos se muevan en línea recta, por lo que si la velocidad inicial es
mucho mayor a la necesaria para orbitar, el cuerpo saldría de la órbita por la
tangente. Si la velocidad inicial es menor a la necesaria, el cuerpo se
estrellaría contra la superficie de la Tierra. Esto se puede ver con el cañón
de Newton. Sólo con la velocidad inicial adecuada, el cuerpo orbitará la
Tierra.
Según la Ley de Acción y Reacción, la
acción sería la fuerza que ejerce la Tierra sobre la luna y la reacción la
fuerza que ejerce la luna sobre la Tierra, por lo que ambos cuerpos se
acelererarían el uno hacia el otro hasta juntarse de no ser por la velocidad
inicial que llevaba la luna.
La velocidad orbital es la velocidad que
lleva un cuerpo en el espacio en la órbita alrededor de otro cuerpo celeste.
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