domingo, 10 de abril de 2016

Newton

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.

La Constante de Gravitación Universal (G) es:
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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