El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Vídeos - Galileo vicit

Hace ya algún tiempo que no mostramos ningún vídeo, de modo que aquí tenéis un par de ellos “espaciales”. Los vídeos relacionados con el espacio suelen ser interesantes porque muestran cosas que no solemos experimentar, algunas de las cuales van contra nuestra intuición (¡tan útil unas veces y tan puñetera otras!). Los dos de hoy son de la misión Apolo XV de 1971 a la Luna. Pero antes, como siempre, un poco de información para que disfrutes realmente de los vídeos.

Durante siglos, prácticamente todo el mundo estaba convencido de que los objetos más pesados caían al suelo más deprisa que los más ligeros. ¿No es “evidente” según nuestra intuición? Según la Física de Aristóteles, el ritmo de caída de un cuerpo era proporcional a la masa e inversamente proporcional a la densidad del medio que lo rodeaba. Y, naturalmente, ¿quién iba a cuestionar sus teorías?

Sin embargo, algunos sí las cuestionaron unos siglos después: Juan de Alejandría (Johannes Philoponus), en el siglo VI de nuestra era, postuló una teoría alternativa. Según Philoponus todos los objetos caían al mismo ritmo, independientemente de su masa, excepto si el aire los frenaba. Se piensa incluso que este científico realizó experimentos con rampas y esferas similares a los que realizaría, siglos más tarde, Galileo Galilei. Desgraciadamente, los trabajos de Philoponus fueron declarados anatema e ignorados. Aristoteles vicit.

Habría que esperar otros mil años a la llegada del divino italiano. Casi nadie cree hoy en día que Galileo lanzase objetos desde lo alto de la Torre de Pisa para comprobar el tiempo que tardaban en llegar al suelo, a pesar de que la biografía del italiano escrita por su alumno Vincenzo Viviani así lo afirmaba. Pero de lo que no cabe duda es de que realizó multitud de experimentos relacionados con la gravedad y los cuerpos: en particular, desarrolló construcciones geométricas de rampas (tal vez muy parecidas a las de Johannes Philoponus) para comprobar el tiempo que tardaban objetos de diferentes masas en recorrerlas debido a la gravedad terrestre.

Galileo

Galileo Galilei (retrato de Justus Sustermans, 1636).

La conclusión de Galileo fue muy clara, y la expuso en su obra de mecánica llamada De motu (Sobre el movimiento). En ausencia de la fricción con el aire, todos los objetos caían con la misma aceleración. Desde luego, Galileo obtuvo muchas otras conclusiones acerca del movimiento, como que el espacio recorrido por un cuerpo acelerado es proporcional al cuadrad del tiempo transcurrido, pero lo importante para nosotros hoy es lo de los objetos que caen.

El genio de Galileo –como posiblemente el de Philoponus– consistió en eliminar la fricción con el aire: la clave de la cuestión está en que el rozamiento con un fluido es proporcional a la velocidad del cuerpo que lo atraviesa. Al hacer moverse a los cuerpos muy despacio (utilizando rampas poco inclinadas en vez de tirar objetos en caída libre), el aire afecta muy poco al experimento y se ve cómo los cuerpos se comportan en ausencia de ese efecto.

Desde luego, mucha gente no creyó a Galileo: ¿pero cómo van a caer igual de rápido una pluma que un martillo?, pensaban (como seguimos pensando casi todos cuando oímos hablar de esto en el colegio por primera vez, supongo). Haría falta un genio mayor aún que el del italiano, el de Sir Isaac Newton, para explicar la razón: cuanto mayor es la masa de un objeto, mayor es la fuerza con la que la Tierra lo atrae, pero más lentamente se mueve con una fuerza determinada.

Si el martillo es mil veces más pesado que la pluma, una fuerza idéntica lo hace moverse mil veces más lentamente que la pluma: como su peso es mil veces mayor que el de la pluma, un efecto se compensa con el otro y ambos caen exactamente igual… salvo que haya alguna otra fuerza involucrada, claro, como la fricción con el aire.

Afortunadamente para nosotros, hoy en día existen maneras de comprobar la teoría de Philoponus, Galileo y Newton fácilmente sin necesidad de recurrir a trucos como las rampas: basta con hacer el experimento en el vacío. Esto puede hacerse en una cámara de vacío suficientemente grande… o en la Luna.

Los astronautas de la misión Apolo XV (1971), la cuarta misión en la que seres humanos caminaron por la Luna, realizaron multitud de experimentos científicos, pero no todos tenían como objetivo comprobar teorías dudosas o servir de base para otras nuevas. Uno de ellos fue simplemente un homenaje a Galileo, mostrando exactamente lo que ocurre cuando se dejan caer una pluma de halcón y un martillo en la Luna. Galileo vicit:

Lo curioso del experimento, aparte del impacto visual que produce (al menos a mí) ver la pluma caer como si estuviera hecha de plomo, es que muestra lo leve de la gravedad lunar, que es alrededor de un sexto de la gravedad en la superficie terrestre. ¡Qué lentos caen los dos! Pero hay otros vídeos de la misma misión que no son de experimentos y sin embargo muestran también lo pequeño de la gravedad lunar.

Uno de ellos es éste, tomado desde el primer Lunar Rover de la historia. Para que te hagas una idea, cargado y con los astronautas montados, que es como está en el vídeo, tiene una masa de 700 kg. Pero no te pierdas los botes que pega:

El otro es la del despegue del módulo Falcon de la Luna, al volver a casa. La grabación está tomada por la ventana del módulo, mirando hacia la Luna. Aparte del interés histórico del vídeo entero, lo que más me llama la atención son los fragmentos desprendidos justo en el despegue: salen despedidos horizontalmente… ¡y parece que no van a caer! Se trata, desde luego, de un movimiento parabólico y al final caen al suelo, pero llegan lejísimos y su movimiento parece algo irreal: por un lado debido a la minúscula gravedad y por otro a la ausencia de rozamiento con el aire, que hubiera frenado esos objetos bastante rápido en la Tierra:

A veces nos viene bien estar expuestos a cosas muy distintas de aquellas a las que estamos acostumbrados, para ser capaces de distinguir lo que damos por sentado y es cierto siempre de lo que sólo es cierto en las condiciones en las que se ha desarrollado nuestra intuición. No es que estos vídeos muestren nada que no supiéramos, pero no es lo mismo verlo con los ojitos, ¿verdad?

Ciencia, Videos

12 comentarios

De: jordix
2008-02-07 22:38:07

Con respecto a los experimentos con rampas que utilizó Galileo para comprobar la velocidad de caída de objetos (habitualmente una esfera, que presenta muy poco rozamiento), siempre pensé que lo que hacía era medir el tiempo que transcurría entre que liberaba la bola arriba de la rampa hasta que llegaba abajo.
Sin embargo, usó un sistema más ingenioso y razonable, dado que los cronometros de esa época no se si serían dignos del nombre, aprovechando su excelente formación musical. Un músico experimentado, como era Galileo, es capaz de discernir diferencias de 1/64 de segundo y esta capacidad la aprovechaba haciendo pasar la esfera sobre cables dispuestos a intervalos por la rampa. Iba cambiando la disposición de los cable de forma que, al caer la bola, se escuchara un ritmo constante y se dio cuenta de que ese ritmo, con la rampa suficientemente pulida y esferas de distintos materiales, era exactamente igual sin importar si la bola era de hierro o de madera.
Otra conclusión interesante del experimento se obtenía de la observación de la disposición de las cuerdas: cada una estaba separada de la anterior una distancia que se iba incrementando de una forma cuadrática; es decir, que la separación entre la tercera cuerda y la primera era 9 veces la separación del primer intervalo, 16 veces entre la cuarta cuerda y la primera, 25 entre la quinta y la primera (3^2, 4^2, 5^2 ...) es decir, halló que el incremento de velocidad de caída es proporcional al cuadrado del tiempo...


De: Guepard
2008-02-08 08:30:01

¿No lanzó dos objetos desde la torre de pisa para ver si caian a la misma velocidad? ¿Y ahora porque se dice que no?

Pues siento decirte que te equivocas en el sentido de que casi todo el mundo cree que si lo hizo.


De: morti
2008-02-08 09:20:39

Hola Guepard, al parecer, no sólo no realizó ese experimento, sino que si lo hubiera realizado el resultado no hubiera sido el que se suele ofrecer, de que ambas bolas caen a la misma velocidad. Ya que el rozamiento para el aire no es para nada despreciable. Aquí intentan explicarlo: http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?p=63

Saludos


De: Protagoras66
2008-02-08 10:55:22

Con respecto al último video, recordé un artículo de la NASA que explicaba los futúros problemas que se encontrarán en la Luna debidos a las minúsculas partículas de polvo, despedidas por los alunizajes, que quedan como orbitando en la superficie a velocidades muy altas.


De: Proyecto#194
2008-02-08 14:19:30

Morti, me ha servido mucho la referencia que das, ya que yo no había caído en el efecto de la masa en la deceleración.
De hecho en un programa de la tele "el hormiguero" intentaron repetir el experimento elevando en dos grúas dos cajas idénticas, una rellena de harina (creo recordar) y la otra rellena de plumas para demostrar que caían a la vez.. el experimento no les salió exactamente pero lo achacaron a cosas del directo...
Por cierto para los amantes de las teorías conspiratorias, ¿os habéis dado cuenta en el segundo vídeo, que ya hay rodadas en el suelo? ;-)


De: Pedro
2008-02-08 17:09:47

Proyecto#194,

No fastidies, para un artículo relacionado con la Luna en el que no hay comentarios conspiratorios... no los llames, hombre :P


De: meneame.net
2008-02-09 12:48:25

Galileo vicit ¿que cae antes? ¿la pluma o el martillo?

Durante siglos, prácticamente todo el mundo estaba convencido de que los objetos más pesados caían al suelo más deprisa que los más ligeros. ¿No es “evidente” según nuestra intuición? Según la Física de Aristóteles, el ritmo de caída de...


De: serxio
2008-02-10 23:33:30

Si Galileo usó esferas de distintos materiales rodando por una rampa nunca llegarían a bajar por ella a la misma velocidad debido a sus diferentes momentos angulares, ¿no es así? Las esferas más densas necesitarían más fuerza (gravitatoria) para rodar a más velocidad que las menos densas.


De: jordix
2008-02-11 10:09:20

Supongo que la idea no es hacerlas rodar, ya que eso significaría rozamiento. Más bien pretendería que se deslizase, como una bola de bolos sobre la pista. Lo mismo ni fueron bolas lo que usaba, aunque al tener poca superficie de contacto con la rampa parece una forma adecuada.


De: Pedro
2008-02-11 13:18:15

serxio,

Galileo probablemente utilizó bolas de madera -- de ese modo, las diferencias debidas a la masa son muy pequeñas. No creo que utilizase objetos deslizantes pues el rozamiento hubiera modificado bastante el resultado.


De: joel
2008-02-13 10:06:57

jordix,

Es intersante el método que cuentas que utilizó Galieo para medir la velocidad, pero...

Si utilizó rampas para evitar el rozamiento del aire, ¿para qué añadir rozamiento haciendo que las bolas golpeen cuerdas musicales?


De: jordix
2008-02-13 10:31:18

joel,

toda medición afecta a lo que se está midiendo... es inevitable, lo que hay que tratar es de minimizar el efecto para poder conclusiones válidas. Las cuerdas se dispondrían de forma que afectase lo menos posible a la velocidad del móvil.


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