NEWTON: DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ DEL SOL.
En esta nueva entrada resolveremos algunas cuestiones sobre Newton y la descomposición de la luz del Sol. Antes de leer esta entrada, es recomendable leer el capítulo dedicado a Newton del libro "De Arquímedes a Einstein" para entender mejor tanto las preguntas como las respuestas.
- Resuelve el siguiente enigma: ¿Por qué Isaac Newton tiene dos fechas de nacimiento (25 de diciembre de 1642 y 4 de enero de 1643?
Isaac Newton tiene dos fechas de nacimiento porque una pertenece al calendario juliano (25 de diciembre de 1642), y la otra pertenece al calendario gregoriano (4 de enero de 1643). El calendario juliano es el antecesor del calendario gregoriano y se basa en el movimiento aparente del sol para medir el tiempo. Se implantó en el año 46 a.C y desde ese año estuvo presente en todos los países europeos hasta que en 1582 el Papa Gregorio XIII implantó el calendario gregoriano.
- ¿Qué quiso decir Newton con su expresión "Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes"? ¿Esa frase es realmente original de Newton?
Newton quería decir con esta expresión que si ha llegado a donde ha llegado y ha conseguido lo que ha conseguido, se debió a las aportaciones que hicieron otros científicos antes que él (los gigantes). Con gigantes, Newton se refería a Nicolás Copérnico (1473-1543), Galileo Galilei (1564-1642) y Johannes Kepler (1571-1630). Esta frase se la escribió Newton a Robert Hooke en una carta el 15 de febrero de 1676, pero esta frase no es original de Newton, sino que es una frase ya registrada en la Edad Media y que era ya conocida en la literatura científica, difundida en la obra de Marin Mersenne.
- Aristóteles es un filósofo clásico cuyas ideas sobre cinemática, dinámica, astronomía y cosmología predominaban en Europa desde la época de la Grecia clásica hasta la revolución copernicana. Desde una perspectiva científica, ¿cuál es la visión aristotélica del Universo o Aristotelismo?
Desde una perspectiva científica la visión aristotélica del universo decía que la Tierra era el centro del sistema solar y que todos los planetas, incluido el Sol, giraban en torno a la Tierra.
También dijo Aristóteles que existe un mundo sublunar y un mundo supralunar en los cuales se dividía lo perfecto de lo imperfecto.
El mundo sublunar se encuentra desde la parte de debajo de la luna, sin incluirla, hacia abajo, es decir, nuestro planeta Tierra. Los cuerpos de esta región están compuestos por los cuatro elementos naturales; tierra, agua, aire y fuego. En este mundo se encuentra el caos y la corrupción y todos los movimientos en este mundo tienen un principio y un fin. Estos movimientos son rectilíneos por naturaleza, el agua y la tierra son descendientes ya que buscan recuperar su lugar en el centro de la tierra. El aire y el fuego son ascendientes por lo que se consideran que violan el orden natural. Si el orden se altera, en este mundo, la misma naturaleza restablece el orden necesario y justo.
El mundo supralunar abarca la luna y todo lo que hay más allá, es decir el sol y todos los demás planetas, Mercurio, Venus, Marte, Saturno, etc. En este mundo se encuentran todos los cuerpos celestes por lo que ahí hay orden, paz y armonía. Los cuerpos celestes son de éter, material sutil, óptimo, incorruptible y eterno y estos no están vagando en un universo vacío. Este elemento tiene un movimiento circular uniforme, sin principio ni fin. Estos son los dos mundos que Aristóteles plantea, así como también plantea un universo eterno, sin principio ni fin, sin historia y aunque hoy en día sabemos que la teoría de que la tierra es el centro del universo no es cierta, desde que Aristóteles la creo perduró por varios siglos hasta que Copérnico en el siglo XVI introdujo un teoría en la que establece el sol como el centro del universo.
4. En el capítulo se menciona a varios científicos muy importantes en el desarrollo de la Física. Construye una línea de tiempo que contenga a los físicos mencionados en el capítulo y sus principales aportaciones a dicha ciencia.
5. ¿Qué ventajas presenta el telescopio reflector de Newton frente al telescopio refractor de Galileo? Explica qué son la reflexión y la refracción de la luz.
Las ventajas del telescopio de Newton son que no sufre aberración cromática, el proceso de fabricación es más sencillo que el proceso de otros tipos de telescopios y también tiene un mayor campo de visión. Pero también tiene una serie de desventajas como que algunos objetos pueden ser distorsionados y también son más sensibles a las vibraciones del viento.
La reflexión de la luz es la propiedad de una superficie de reflejar la luz, es decir, es el cambio de dirección de una onda, que al entrar en contacto con la superficie de separación que hay entre dos medios cambiantes, regresa al punto de origen.
La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos.
6. Realiza el experimento de descomposición (dispersión) de la luz mediante un prisma óptico (puede ser una botella llena de agua) y descríbelo incluyendo tu propia imagen.
La dispersión de la luz es la descomposición de la luz más compleja en otras luces más simples, la separación de la luz en las longitudes de onda que la componen.
En la siguiente imagen, se puede ver el experimento de este fenómeno hecho por nosotros. Como podemos observar, al reflejar la luz de la linterna en el vaso de cristal lleno de agua, esta luz se descompone en otras luces de diferentes colores como si fuera un arco iris (estas luces de diferentes colores son el resultado de la descomposición de la luz más compleja en otras más simples).
7. Explica por qué se forma el arco iris primario y el secundario. Puedes incluir tu propia fotografía del fenómeno, si eres aficionado.
Los arco iris se forman cuando llueve y hay luz del Sol al mismo tiempo.
El arco iris primario se forma con un ángulo de aproximadamente 42º y se produce después de una reflexión de luz en el interior de la gota.
El arco iris secundario se forma con un ángulo de aproximadamente 50º y se produce después de dos reflexiones de los rayos de luz en el interior de la gota.
La reflexión es el fenómeno que se origina cuando la luz incide sobre la superficie de un medio no transparente, opaco, volviendo al mismo medio en que se propagaba.
8. Infórmate acerca del concepto de momento lineal. Trata de escribir las tres leyes de Newton en función de esta magnitud.
1ª Ley de Newton (Ley de la inercia): Todo sistema sometido a una resultante nula de fuerzas, ni acelera, ni frena, ni cambia de dirección, así que tiende a mantenerse en MRU (movimiento rectilíneo uniforme) o en reposo.
Todo cuerpo en reposo, tiende a mantenerse en reposo.
Todo cuerpo en movimiento, tiende a mantenerse en movimiento.
En función de esta magnitud, la cantidad de movimiento de un cuerpo tiende a mantenerse igual, puede ser en reposo o en movimiento, siempre que la resultante de las fuerzas que se aplican sobre ese cuerpo sea nula.
2ª Ley de Newton (Principio fundamental de la Dinámica): El cambio de velocidad de un cuerpo (aceleración o frenado) es directamente proporcional a la fuerza que recibe e inversamente proporcional a su masa.
En función de esta magnitud, la cantidad de movimiento de un cuerpo puede incrementar o disminuir, y esta cantidad de movimiento o momento lineal ya que es directamente proporcional a la velocidad del cuerpo.
3ª Ley de Newton (Principio de acción-reacción): Si un sistema ejerce sobre otro una fuerza (que llamamos acción), el otro ejerce sobre éste simultáneamente una igual y contraria (que llamamos reacción).
En función de esta magnitud, la cantidad de movimiento que tiene el cuerpo que recibe una fuerza de otro, es la misma que la del cuerpo que ejerce esta fuerza o acción.
9. Enuncia y comenta la Ley de Gravitación Universal.
Dos cuerpos cualesquiera se atraen mutuamente con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
10. En la página 112 del libro "De Arquímedes a Einstein" se alude a una fuerza centrífuga que es la causante de que la Luna no caiga sobre la Tierra. Después de ver el vídeo anterior, ¿estás de acuerdo con esa explicación? ¿es compatible con el tercer principio de Newton? ¿Qué es la velocidad orbital? Experimenta con el cañón de Newton para resolver esta cuestión.
Sí, estamos de acuerdo con la explicación porque por el tercer principio de Newton (principio de acción-reacción), la fuerza de atracción de la Tierra es equivalente a la fuerza centrífuga y al movimiento circular de la Luna. La velocidad orbital es la que tiene un planeta o satélite (artificial o natural) en su órbita alrededor de otro cuerpo celeste.
