Avances Científicos Siglo XV

Segunda Etapa de la Revolucion Industrial: El Hierro y el ferrocarril

La segunda etapa de la revolución industrial: la siderurgia y el ferrocarril

Cuando la industria algodonera parecía estar agotando sus posibilidades de engendrar nuevas transformaciones en el seno de la economía británica, la siderurgia vino a iniciar una segunda y más importante etapa de transformación, que tendría como con secuencia el que se formase una gran industria de bienes de producción.

Hemos dicho anteriormente que la siderurgia se presentaba ya en el siglo XVII en factorías relativamente grandes y avanzadas, en contraste con la pequeña industria textil artesanal.

Pero una serie de graves dificultades obstaculizaban su crecimiento; en contra de la opinión común, la historia de la siderurgia británica es un ejemplo de cómo unas condiciones naturales adversas pueden ser superadas por una industria dinámica, estimulada por la demanda de un mercado en expansión.

En primer lugar tenemos la carencia de combustible: el carbón vegetal escaseaba en Gran Bretaña y el carbón mineral no podía usarse en la siderurgia, ya que los gases sulfurosos desprendidos en la combustión dañaban la calidad del metal. Durante buena parte del siglo XVII la producción de hierro siguió efectuándose en hornos de carbón vegetal, lo que obligaba a establecerlos en zonas de bosques (general mente alejadas de los centros de consumo) y a cambiarlos de emplazamiento cuando el combustible se agotaba en un lugar.

A esto hay que añadir la baja calidad de los minerales de hierro británicos, que no podían, en modo alguno, competir con los suecos. Una y otra dificultad fueron superadas con la introducción del coque en la siderurgia, pero esta introducción no fue el resultado de un hallazgo técnico afortunado, sino de dos siglos de lucha, culminados en el siglo XVII en una serie de etapas que significaron sucesivas victorias parciales: los esfuerzos de la familia Darby (imagen izq.) por hallar el tipo de coque adecuado, la introducción de los procedimientos de pudelaje y laminado patentados por Core (1783-1784), y, sobre todo, la aplicación de la máquina de vapor de Watt, que solucionó no sólo los problemas de forja, sino el más vital de asegurar la inyección de aire necesaria para la combustión regular del coque.

El resultado final de toda esta serie de perfeccionamiento» fue de importancia trascendental, ya que permitió asentar establemente los hornos siderúrgicos junto a las minas de carbón (que solían coincidir con los yacimientos de mineral de hierro) y realizar todas las operaciones en un mismo lugar, desde la extracción del mineral hasta la elaboración final de las mercancías construidas en metal.

Esta concentración hizo nacer grandes imperios industriales, integrados por minas, hornos, fábricas y almacenes, como el de John Wilkinson, quien llegó a acuñar su propia moneda. Consecuencia mucho más importante fue, sin embargo, la de haber reducido extraordinariamente los costes de producción del hierro británico: sus precios bajaron espectacularmente, y a comienzos del siglo XIX eran ya mucho más bajos que los del hierro sueco.

Este conjunto de circunstancias favoreció el rápido crecimiento de la producción siderúrgica, que entre 1788 y 1806 llegó casi a cuadruplicarse. Inicialmente, esta expansión estaba ligada a la demanda derivada de las necesidades militares (aunque el abaratamiento del hierro estaba extendiendo paralelamente su uso a la construcción de máquinas y de utillaje agrícola) y el término de las guerras napoleónicas amenazó con yugular su crecimiento. Para remediar la crisis, se intentó emplear el hierro en las más diversas aplicaciones: construcción de puentes, edificación de viviendas, etc.

Se llegó incluso a experimentar la pavimentación de calles con hierro. Pero el gran estímulo que permitiría superar la crisis y abriría una nueva y mayor etapa de expansión hubo de venir de una actividad que inicialmente se había desarrollado para atender a las necesidades de la minería y de la siderurgia: el ferrocarril. El ferrocarril era conocido desde mucho antes, si bien reducido a la tracción animal o a trayectos en que fuese posible depender de la fuerza de un motor fijo, aplicada por medio de un cable, a la manera de los funiculares. Se habían establecido incluso líneas de pasajeros con vehículos de tracción animal.

La gran revolución se produjo con el perfeccionamiento de la locomotora de vapor: el éxito obtenido por la línea Liverpool-Manchester  (sus acciones doblaron de valor en menos de tres años) provocó una sucesión de «manías ferroviarias» entre 1830 y 1850, atrayendo a esta clase de empresas los capitales de multitud de pequeños inversores, absolutamente ajenos hasta entonces a cualquier actividad industrial.

En otro lugar hablaremos de la influencia que el ferrocarril ejerció en la integración de los mercados nacionales; lo que ahora nos interesa es que la construcción de líneas férreas motivó un gran aumento en la demanda de hierro, acero y carbón, y significó un nuevo y revolucionario estímulo para la expansión de la minería y de la siderurgia: entre 1830 y 1850, la gran etapa de la construcción ferroviaria en Gran Bretaña, la producción británica de hierro y de carbón se triplicó.

Cuando la red ferroviaria estuvo construida, nuevas actividades, suscitadas en su mayor parte por la propia revolución industrial, vinieron a absorber la producción siderúrgica, e incluso a inducir nuevas etapas de expansión en la misma.

También la industrialización de otros países (y la construcción de sus redes ferroviarias) presionó sobre la siderurgia británica,- ya fuese directamente, ya a través de las adquisiciones de maquinaria. Hacía 1850, el proceso de la revolución industrial británica había llegado a su culminación y el crecimiento económico podía considerarse asegurado.

Los setenta años transcurridos desde 1780 habían visto producirse una serie de reacciones en cadena que dieron lugar al nacimiento de una industria de tipo nuevo, surgió como parte integrante de un sistema económico cuyo crecimiento tenía su punto de partida en fuerzas engendradas en su mismo interior.

Fuente Consultada:
Enciclopedias Consultora Tomo 7
Enciclopedia del Estudiante Tomo 2 Historia Universal
Enciclopedia Encarta
La Aventura del Hombre en la Historia Tomo I “El Ateneo”
Historia Universal Gomez Navarro y Otros 5° Edición
Atlas de la Historia del Mundo Parragon

LA REVOLUCIÓN CIENTÍFICA Primeras Sociedades Cientificas Edad Moderna

 REVOLUCIÓN CIENTÍFICA DEL MUNDO MODERNO:

La Revolución Científica representa un punto crucial en la moderna civilización occidental; con ella, Occidente echó por tierra visión medieval y ptolomeico-aristotélica del mundo y llegó a  una nueva visión del universo: el Sol en el centro, los planetas  como cuerpos materiales girando alrededor del astro en orbitas elípticas y un mundo infinito, más que finito.

Con los cambios en la visión del “cielo” vinieron los cambios en la visión de la Tierra”. La obra de Bacon y Descartes dejó a los europeos con la separación de mente y materia y la creencia de que, valiéndose de la razón, podrían comprender y dominar el mundo de la naturaleza. El desarrollo de un método basado en la ciencia favoreció la obra de los científicos, al tiempo que la creación de edades y publicaciones especializadas difundía sus resultados.

Si bien las iglesias tradicionales se oponían de manera obstinada a las nuevas ideas y algunos intelectuales indicaban ciertos errores :s, nada pudo detener la sustitución de los modos tradicionales de pensar con nuevas formas de pensamiento que generaron un rompimiento más decisivo con el pasado que el representado por el colapso de la unidad cristiana con la Reforma.

La Revolución Científica obligó a los europeos a cambiar su visión de ellos mismos; al principio, algunos se consternaron e incluso se aterrorizaron por las implicaciones. Antiguamente, los humanos en la Tierra habían estado en el centro del universo, ahora el mundo era un minúsculo planeta que giraba alrededor de  un Sol que, en sí mismo, no era sino una mancha en el  infinito universo. La mayoría de la gente se mantuvo optimista a pesar del aparente golpe a la dignidad humana.

Después de todo,  Newton no había demostrado que el universo era una enorme maquinaria controlada por leyes naturales? Newton había descubierto una de éstas: la Ley de la gravitación universal. ¿No podrían descubrirse más leyes? ¿No habría leyes naturales que explicaran cada aspecto del esfuerzo humano, que pudieran encontrarse por medio del nuevo método científico? Así, la Revolución Científica nos conduce lógicamente a la edad de la Ilustración del siglo XVIII.

La auténtica revolución del mundo moderno culminó en los siglo  XVII y XVIII con una renovación completa del universo del conocimiento. Hasta el s. XVI, la ciencia había permanecido íntimamente ligada a la a la filosofía.

Las investigaciones que se habían hecho durante el Renacimiento sobre todo en el terreno de la medicina y en el de la astronomía, habían sido violentamente combatidas por la Iglesia, la obra de un Leonardo da Vinci, que intentaba reunir en un conjunto coherente todo el saber de su tiempo, quedó como una experiencia aislada; las escisiones religiosas del s.XVI no favorecieron prácticamente en nada la expansión de la ciencia.

En los albores del s. XVII empiezan a manifestarse los primeros signos del extraordinario florecimiento de investigaciones y descubrimientos que habrán de fundar la ciencia y la técnica de las que ha nacido el mundo contemporáneo. Este auge del conocimiento es el fruto del enorme trabajo que se lleva a cabo primero en Italia. y luego en el resto de Europa, para trazar lo que podría llamarse el inventario cultural de la humanidad; la resurrección de las antigüedades griegas, latinas y hebreas, tarea emprendida por los humanistas, es la fuente del impulso intelectual de la era clásica que tendrán a su disposición los herederos de la historia mediterránea.  

El gran movimiento intelectual que comienza hacia el año 1620 tiene por artífices a Galileo, Kepler, Descartes, Leibniz y Newton. Profesores de universidades, provocan conflictos teológicos, ya que la iglesia, que había condenado a Galileo, no integra el progreso científico en su visión del mundo. Discípula de Aristóteles, no puede aceptar un mundo en movimiento, regido por leyes matemáticas. Y, sin embargo, los sabios del s. XVIII, con instrumentos de óptica y de cálculo perfeccionados, demuestran que es el sol el que está en el centro del universo y que la sangre no es un liquido estancado. Sin embargo, para la mayoría de los creyentes ponen la religión ,en entredicho.

¿Qué papel desempeñan Los libros? El desarrollo de la imprenta a lo largo de todo el s. XVI desempeñará un papel determinante en la evolución de las ideas. La difusión de lo escrito estuvo en un principio vinculada a los conflictos religiosos: protestantes y católicos multiplican los libelos. Indirectamente, las ciencias se aprovecharán de este considerable interés concedido a la imprenta. El mercado del libro empieza a organizarse.

¿Se adelanta la técnica a la ciencia? Al aventurarse a conquistar el mundo, Europa se ve obligada a adquirir los instrumentos necesario para esa conquista. Los progresos empíricos de la navegación habían ayudado a los navegantes portugueses o españoles a explorar los océanos; pero cuando los viajes a Asia y America se multiplican, es necesario hacerse con técnicas adaptadas a las nuevas necesidades de la humanidad. Son los comerciantes, y en consecuencia los artesanos y los industriales, quienes reclaman el perfeccionamiento de nuevos procedimientos.

¿Cuál es el punto de referencia de la ciencia? La ciencia, al alejarse de su empirismo tradicional, se lanza a la búsqueda de sus fundamentos conceptuales y de las leyes abstractas que rigen la existencia del cosmos. Es el cielo mismo el que suministra el modelo básico. La armonía oculta que regula las relaciones de los astros con la tierra indica que existe una organización cuyas reglas hay .que desentrañar.

¿Cómo nacen las ciencias de la vida? El prodigioso desarrollo de las matemáticas durante el s. XVII vuelve a hacer que los hombres se pregunten sobre el mundo concreto que les ha tocado vivir. Abre, por tanto, una nueva visión de las ciencias naturales y de las humanas. La Zoología, la Botánica y la Geología serán el centro de las preocupaciones en los albores del s. XVIII: el problema está en descubrir la organización general de las especies vivientes y en estudiar las mutaciones de nuestro hábitat terrestre. Esta intensa curiosidad tendrá como consecuencia la expansión de las investigaciones sobre el mundo animal y vegetal, reemprendidas poco después por los enciclopedistas.

¿Existe una ciencia de la sociedad? A imagen y semejanza de lo que revelan la armonía del cielo y la organización de la materia, la existencia colectiva de la especie humana ha de tener también sus reglas; la anarquía que tan a menudo reina entre los hombres, y que engendra guerras y revoluciones, tiene su origen en nuestra ignorancia acerca del funcionamiento del juego social. Esto es lo que piensan a comienzos del s. XVIII un gran número de filósofos. Así nacen, siguiendo los pasos de las matemáticas y las ciencias naturales, la sociología y la antropología. Y es esta esperanza de arrojar alguna luz sobre los escondidos resortes de la historia humana lo que da al s. XVIII su impulso y su energía creadora.

¿Cuál fue la aportación del microscopio? En esta revolución del pensamiento, la astronomía ocupa un lugar predominante, y el telescopio se perfecciona sin cesar. Pero el desarrollo de la lente astronómica acaba desembocando en la utilización del microscopio, que permite confirmar numerosas hipótesis. Para empezar, están los trabajos de William Harvey sobre la circulación de la sangre: sus sucesores descubrieron la existencia de los capilares. Al final de su trayecto, la sangre arterial pasa a las venas para ser purificada en los pulmones, que filtran el gas carbónico. Gracias al microscopio, Malpighi puede observar los lóbulos hepáticos y, sobre todo, una parte del funcionamiento del riñón. El holandés Lewenhoeck descubre en 1677 los espermatozoides y en 1688 los glóbulos rojos, y muestra asimismo la estriación de las fibras musculares. Después de haber trabajado sobre lo infinitamente grande, los hombres se centran en lo infinitamente pequeño.

¿Cuándo nacen las sociedades científicas? En el s. XVII existe un verdadero medio científico. Las obras circulan de un país a otro, escritas casi siempre en latín, que hace de lengua internacional. Este movimiento se ve favorecido por el desarrollo de las imprentas y las librerías, y también por hombres como el padre Mersenne, que manda hacer traducciones francesas de libros científicos. Crea en Paris una especie de academia que será el anteceder e de la Academia de ciencias organizada por Colbert en 1666.

Los miembros de esta última reciben becas, pero deben estudiar con prioridad las cuestiones impuestas por el Estado. A su fundación sucederá la de un observatorio astronómico. Pero es en Italia donde nacen las primeras academias: en Roma primero Y sobre todo en Florencia. La Academia del Cimente fue creada en 1657 bajo el patrocinio de los Médicis, y su primer designio fue el de coordinar las experiencias sobre el vacío. Las academias españolas nacieron en el s. XVIII bajo la influencia francesa.

Descubrimientos del Mundo Moderno:

Los descubrimientos clave en los campos de la ciencia, las matemáticas y la filosofía contribuyeron al rápido desarrollo de la sociedad europea de la época. Entre los inventos científicos más destacados figuraba la construcción del microscopio durante el siglo XVI. Si bien se desconoce quién fue su inventor, su perfeccionamiento suele atribuirse al holandés Antón van Leeuwenhoek.

En 1643, Torricelli inventó el barómetro, usado para medir la presión atmosférica. La bomba de vacío, construida por vez primera por Otto von Guericke en 1645, fue un invento que posteriormente demostró ser vital para la innovación industrial y la invención del motor. El primer motor a vapor lo patentó en 1698 Thomas Savery, a quien habían encargado idear un dispositivo que extrajera el agua de los tiros de las minas mediante bombeo.

En 1714, Daniel Gabriel Fahrenheit creó el primer termómetro de mercurio de precisión y, en 1731, John Hadley inventó el sextante, que mejoró sobremanera la navegación náutica. Rene Descartes vivió entre 1596 y 1650 y realizó contribuciones esenciales a los métodos matemáticos.

Descartes, cuyos métodos estaban estrechamente ligados al pensamiento filosófico, suele considerarse el padre de la matemática moderna. Isaac Newton (1642-1727), filósofo y matemático inglés, fue autor de tres descubrimientos cruciales: el método de cálculo, la composición de la luz y, el más famoso de todos ellos, la ley de la gravedad.

Estos y otros descubrimientos alentaron una sensación general de entendimiento del mundo y fueron el preludio de la era conocida como la Edad de la Razón o el Siglo de las Luces.

La revolución en medicina

El principal error de la medicina del siglo xvn radicaba en la aceptación de la teoría tomada por Galeno de Aristóteles y otros, según la cual las enfermedades tenían su origen en el desequilibrio entre los cuatro humores corporales: sangre, flema, bilis amarilla y bilis negra. Para Galeno, la sangre fluía hacia arriba y hacia abajo, y las venas y arterias eran independientes.

El médico suizo-alemán von Hohenheim (1493-1541) se enfrentó abiertamente a esta hipótesis despreciando cualquier otra teoría ajena. Hohenheim, que se llamaba a sí mismo “Paracelso”, rechazó la idea de los “humores corporales” y su supuesto papel en las enfermedades. En su opinión, éstas tenían lugar a escala local, en órganos específicos, y para eliminarlas había que tratar el órgano afectado con productos químicos.

Los trabajos de este “Paracelso” sobre el diagnóstico precoz y la cura de las enfermedades encontró un paralelo, en el campo de la anatomía, en los del médico y profesor belga Andreas Vesalio (1514-64). Las exhaustivas investigaciones del cuerpo humano que Vesalio llevó a cabo reafirmaron su convicción de que la anatomía de Galeno, basada en disecciones de animales, distaba mucho de la realidad. Vesalio publicó sus observaciones en De humani corporis fabrica (Sobre la estructura del cuerpo humano) en 1543.

Vesalio no se apartó, sin embargo, totalmente de la medicina de Galeno, sino que suscribió las ideas de éste sobre la circulación de la sangre. Estas ideas tuvieron vigencia hasta que, en 1628, el erudito inglés sir William Harvey (1578-1657) publicó De motu coráis et sanguinis (Sobre el movimiento del corazón y de la sangre). Harvey presentaba aquí el corazón como la dinamo central del sistema circulatorio —para Galeno era el hígado— y demostraba la conexión de venas y arterias.

El primero en describir la circulación pulmonar y su papel en la purificación de la sangre había sido, en realidad, Miguel Servet (h. 1511-1553), científico y reformista español exiliado en Francia al que Calvino acusó de herejía y condenó a morir en la hoguera. Los esfuerzos conjuntos de éstos y otros estudiosos e investigadores dieron un poderoso impulso al progreso de la medicina.

La química fue la Cenicienta de la época a pesar de que en este período se formuló la famosa ley de Robert Boyle, según la cual el volumen de un gas varía en proporción inversa a la presión ejercida sobre él. Boyle, de origen irlandés, fue también el autor de El químico escéptico, donde tira por tierra la teoría de los cuatro elementos terrestres de Aristóteles. Al negar la existencia de los elementos químicos fue, sin embargo, demasiado lejos. Fue éste un error fundamental ya que, sin el reconocimiento y la investigación de tales elementos, la revolución en el campo de la química se había hecho de todo punto imposible.

Los avances de la época de la revolución científica, aunque desiguales, no afectaron sólo al mundo de las ciencias. Los nuevos caminos en la esfera del pensamiento científico produjeron en la literatura una prosa más sencilla y clara. Ayudaron a introducir la estadística en el gobierno como medio de conocer la población y los recursos de la nación. Las nuevas teorías fomentaron el escepticismo religioso y, en 1682. llevaron al escritor francés Pierre Bayle a afirmar que la religión y la moralidad no tenían nada que ver.

Entre las distintas repercusiones y efectos, el más significativo fue, sin duda, la forma en que la nueva ciencia dividió a la sociedad en personas cultas, que se entregaron a ella con entusiasmo, e incultas, cuyas ideas sobre el mundo material y espiritual permanecieron enraizadas en el pasado medieval, lo que no dejaba de ser una ironía.

En la Edad Media, sabios y campesinos estaban unidos por la creencia en la total separación de la Tierra imperfecta y el Cielo perfecto. A finales del siglo XVII, se escindieron en dos grupos antagónicos, y la causa fue, simplemente, la nueva concepción científica de que el Cielo y la Tierra eran una misma cosa con todas sus imperfecciones, contempladas, éstas, desde su particular punto de vista.

cuadro sintesis revolucion cientifica

Fuente Consultada:
La Historia de la Humanidad de Hendrik Willem van Loon.
Revista Enciclopedia El Árbol de la Sabiduría Fasc. N°55 La Revolución Científica.

Las leyes del Pendulo Fisico Oscilacion Periodo Frecuencia Concepto

LAS LEYES FÍSICAS DEL PENDULO: PERÍODO Y FRECUENCIA

INTRODUCCIÓN: ¿Qué es un péndulo? Es un cuerpo cualquiera que suspendido de un punto fijo puede oscilar libremente por la acción de su propio peso, o que puede girar, también libremente, alrededor de un eje horizontal. Se lo conoce desde los tiempos anteriores a nuestra era, y la palabra castellana que se usa para nombrarlo deriva del latín que hablaban los antiguos romanos, es decir, de la voz pendulus, que significa pendiente.

El péndulo de un reloj, o el constituido por una pequeña esfera pesada suspendida por medio de un hilo, se denomina péndulo físico. Un péndulo idealizado por un puntomaterial sumamente pequeño, suspendido de un punto fijo con un hilo inextensible y sin peso, es un péndulo simple o ideal. Las leyes que rigen el movimiento del péndulo fueron descubiertas por Galileo Galilei.

Ellas expresan: a) La duración de las oscilaciones es independiente de la amplitud, siempre que éstas no pasen de unos 8º (Ley del isocronismo); b) El tiempo de oscilación no depende de la masa del péndulo (Ley de las masas), y c) Los tiempos de oscilación de dos péndulos de diferentes longitudes están relacionados entre sí como las raíces cuadradas de sus respectivas longitudes (Ley de las longitudes).

Explicación:

PÉNDULO: Llamamos péndulo a todo cuerpo que puede oscilar con respecto de un eje fijo.

Péndulo ideal, simple o matemático: Se denomina así a todo cuerpo de masa m (de pequeñas leyes pendulodimensiones) suspendido por medio de un hilo inextensible y sin peso. Estas dos últimas condiciones no son reales sino ideales; pero todo el estudio que realizaremos referente al péndulo, se facilita admitiendo ese supuesto .

Péndulo físico: Si en el extremo de un hilo suspendido sujetamos un cuerpo cualquiera , habremos construido un péndulo físico. Por esto, todos los péndulos que se nos presentan (columpios, péndulo de reloj, una lámpara suspendida, la plomada) son péndulos físicos.

Oscilación – Amplitud – Período y Frecuencia:

A continuación estudiaremos una serie de procesos que ocurren durante la oscilación de los péndulos y que permiten enunciar las leyes del péndulo.

Daremos previamente los siguientes conceptos:

pendulo físico

Longitud del péndulo (L) es la distancia entre el punto de suspensión y el centro de gravedad del péndulo.

Oscilación simple es la trayectoria descrita entre dos posiciones extremas (arco AB).
Oscilación completa o doble oscilación es la trayectoria realizada desde una posición extrema hasta volver a ella, pasando por la otra extrema (arco ABA). Angulo de amplitud o amplitud (alfa) es el ángulo formado por la posición de reposo (equilibrio) y una de las posiciones extremas.

P
eríodo o tiempo de oscilación doble (T) es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una oscilación doble.

Tiempo de oscilación simple (t) es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una oscilación simple.
Elongación (e). Distancia entre la posición de reposo OR y cualquier otra posición.
Máxima elongación: distancia entre la posición de reposo y la posición extrema o de máxima amplitud.
Frecuencia (f). Es el número de oscilaciones en cada unidad de tiempo.

f=numero de oscilaciones/tiempo

Relación entre frecuencia y periodo

T = período ; f = frecuencia

Supongamos un péndulo que en 1 seg. cumple 40 oscilaciones.

En consecuencia: 40 oscilaciones se cumplen en 1 seg., por lo que 1 osc. se cumple en T=1/40 seg (periodo) .

Obsérvese que: el período es la inversa de la frecuencia.

En símbolos: T=1/f y f=1/T

Leyes del péndulo:
Ley de las masas

Suspendamos de un soporte (por ejemplo: del dintel de una puerta) tres hilos de coser de igual longitud y en sus extremos atemos sendos objetos de masas y sustancias diferentes . Por ejemplo: una piedra, un trozo de hierro y un corcho. Saquémolos del reposo simultáneamente. Verificaremos que todos tardan el mismo tiempo en cumplir las oscilaciones, es decir, que todos “van y vienen” simultáneamente. Esto nos permite enunciar la ley de las masas:

leyes pendulo

LEY DE MASAS: Las tres mas de la figura son distintas entre si, pero el periodo (T) de
oscilación es el mismo. (T1=T2=T3)

Los tiempos de oscilación de varios péndulos de igual longitud son independientes de sus masas y de su naturaleza, o también El tiempo de oscilación de un péndulo es independiente de su masa y de su naturaleza.

Ley del Isócrono: Dispongamos dos de los péndulos empleados en el experimento anterior. Separémolos de sus posiciones de equilibrio, de tal modo que los ángulos de amplitud sean distintos (pero no mayores de 6 o 7 grados).

Dejémolos libres: comienzan a oscilar, y notaremos que, también en este caso, los péndulos “van y vienen” al mismo tiempo. De esto surge la llamada Ley del isocronismo (iguales tiempos):

Para pequeños ángulos de amplitud, los tiempos de oscilación de dos péndulos de igual longitud son independientes de las amplitudes, o también: El tiempo de oscilación de un péndulo es independiente de la amplitud (o sea, las oscilaciones de pequeña amplitud son isócronas).

La comprobación de esta ley exige que los pendulos tengan la misma longitud para determinar que en efecto los péndulos son isocronos*, bastaràverificar que pasan simultáneamente por la posición de equilibrio. Se llegara notar que las amplitudes de algunos de ellos disminuyen mas que las de otros, pero observaremos que aquella situación —el isocronismo— subsiste.

Si disponemos de un buen cronometro, podemos aun mejorar los resultados de esta experimentación . Procedemos a tomar los tiempos empleados por cada uno, para 10 o 100 oscilaciones. Dividiendo esos tiempos por el número de oscilaciones obtendremos el de una sola (en casos de mucha precisión se llegan a establecer tiempos para 1.000, lo que reduce el error por cada oscilación De este modo puede verificarse que en realidad se cumple la ley. (*) Isocronos tiempos iguales.

Ley de las longitudes:

Suspendamos ahora tres péndulos cuyas longitudes sean:

Péndulo A = (10cm) 1 dm.
Péndulo B = (40 cm) 4 dm.
Péndulo C = (90 cm) = 9 dm.

leyes pendulo

leyes pendulo

Procedamos a sacarlos del reposo en el siguiente orden:
1) El de 1 dm. y el de 4dm.
2) El de 1 dm. y el de 9dm.

Observaremos entonces que:
a)
El de menor longitud va más ligero que el otro, o sea: “a menor longitud menor tiempo de oscilación y a mayor longitud mayor tiempo de oscilación”.
b) Mientras el de 4 dm. cumple una oscilación, el de 1 dm. cumple dos oscilaciones.
c) Mientras el de 9 dm. cumple una oscilación, el de 1 dm. cumple tres oscilaciones.

Esta circunstancia ha permitido establecer la siguiente ley de las longitudes:

Los tiempos de oscilación (T) de dos péndulos de distinta longitud (en el mismo lugar de la Tierra), son directamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus longitudes.

En símbolos

leyes pendulo

T1 y T2: tiempos de oscilación;
l1
y l2 : longitudes.

Para nuestro caso es:
T1= 1 oscilación y l1= 1dm
T2 = 2 oscilaciones y l2 =4 dm.

luego:

leyes pendulo

Osea: 1/2=1/2

Ahora para:
T1=1 oscilación y l1=1

T
3=3 oscilaciones y l3=9 luego:

leyes pendulo

Osea: 1/3=1/3

Ley de las aceleraciones de las gravedades: Al estudiar el fenómeno de la oscilación dejamos aclarado que la acción gravitatoria tiende a hacer parar el péndulo, pues esa es la posición más cercana a la Tierra. Significa esto, en principio, que la aceleración de la gravedad ejerce una acción primordial que evidentemente debe modificar el tiempo de oscilación del péndulo.

Si tenemos presente que la aceleración de la gravedad varía con la latitud del lugar, resultará que los tiempos de oscilación han de sufrir variaciones según el lugar de la Tierra.

En efecto, al experimentar con un mismo péndulo en distintos lugares de la Tierra (gravedad distinta) se pudo comprobar que la acción de la aceleración de la gravedad modifica el tiempo de oscilación del péndulo.

Por ejemplo: si en Buenos Aires el tiempo de oscilación es T1, y la gravedad g1, en Río de Janeiro el tiempo de oscilación es T2 y la gravedad g2, se verifica la siguiente proporcionalidad:

leyes pendulo

Repitiendo los experimentos para lugares de distinta latitud (por tanto, distinta gravedad) se puede verificar proporcionalidad semejante. De lo cual surge el siguiente enunciado de la Ley de las aceleraciones de la gravedad:

Los tiempos de oscilación de un mismo péndulo en distintos lugares de la Tierra son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de las aceleraciones de la gravedad.

Fórmula del tiempo de oscilación del péndulo:

Para poder obtener el tiempo de oscilación de un péndulo se aplica la siguiente expresión:

leyes pendulo

t: tiempo de oscilación;
l
: longitud de péndulo;
g: aceleración de la gravedad.

que equivale al período o tiempo de oscilación completa.

Si fuera el correspondiente para una oscilación simple, aplicamos:

leyes pendulo

Esta fórmula condensa en sí las cuatro leyes del péndulo. En efecto, observamos:

1) En esa expresión no figura la masa m del péndulo, por lo que “el tiempo de oscilación es independiente de la masa”.

2) Como tampoco figura el ángulo de amplitud, “el tiempo de oscilación es independiente de la amplitud”.

3) La 3ra. y 4ta. leyes están incluidas en el factor:

leyes pendulo

,es decir: los tiempos de oscilación son directamente proporcionales a las raíces cuadradas de las longitudes e inversamente proporcionales a la de las aceleraciones de las gravedades”.

Péndulo que bate el segundo:

De la expresión:

leyes pendulo

(tiempo de oscilación simple) resulta que el tiempo de oscilación depende de la longitud y de la aceleración de la gravedad.

Si en determinado lugar (g: conocida) deseamos construir un péndulo cuyo tiempo de oscilación sea un segundo, tendremos que modificar su longitud.

Ello se logra aplicando la expresión:

leyes pendulo

luego:

leyes pendulo

y

leyes pendulo

De este modo para t=1 seg. se logra un péndulo que “bate el segundo”. Por ello decimos:

Péndulo que bate el segundo es aquel que cumple una oscilación simple en un segundo.

Para el lugar cuya aceleración de la gravedad es normal (g=9,806) la longitud del péndulo que bate el segundo es 0,9936 m, mientras que para el que cumple una oscilación doble en un segundo será l= 24,84 cm.

Caracterìsticas del movimiento del péndulo – Fuerzas que actúan:

leyes penduloSupongamos el péndulo en la posición de equilibrio AM (Fig. izquierda). El peso P es anulado por la reacción del hilo y no hay oscilación. Consideremos la posición OA, procedamos a descomponer la fuerza peso P, según las direcciones m y n. Obtendremos las fuerzas F1 y F’. La fuerza F’ queda anulada por la reacción del hilo. (Fig. abajo)

En consecuencia, en el punto A actúa solamente la fuerza F1, tangente al arco AMB y que provoca el movimiento del péndulo hacia M.

Si en el punto A’ efectuamos el mismo proceso de descomposición de la fuerza (P) peso, observaremos que F2 es menor que F1 obtenida anteriormente.

Resulta entonces que, a medida que a medida que, el péndulo se acerca a su posición de equilibrio OM la fuerza que provoca el movimiento disminuye hasta hacerse cero en el punto M (peso y reacción se anulan).

leyes pendulo

A pesar de ello, el péndulo continúa oscilando. Ello se debe a la inercia que posee. Si durante este movimiento actúa una fuerza F1, F2, etc., el movimiento es acelerado (no uniformemente acelerado).

Cuando el péndulo pasa al punto M, el peso del cuerpo actúa como fuerza negativa, es decir, el movimiento es retardado. Así llegará a un punto B en que su velocidad se anula, y no sube más (caso análogo al del cuerpo lanzado

hacia arriba al alcanzar su altura máxima). En ese momento el proceso se invierte, repitiéndose en sentido contrario, es decir, de B hacia M, continuando hasta A.

En síntesis:

1) En A, la fuerza F1 hace desplazar al péndulo hasta M (movimiento acelerado).

2) En M péndulo debiera quedar en reposo, pero por inercia continúa con movimiento retardado pues va en contra de la fuerza gravitatoria.

3) En B, la velocidad del péndulo se ha anulado (y = 0). En ese instante se invierte el movimiento y se desplaza hacia M. El péndulo continúa oscilando y cumpliendo el mismo proceso.

En consecuencia:

a) La fuerza que hace mover al péndulo no es constante.

b) La dirección y sentido de esas fuerzas son tales, que tienden a que el pendulo adquiera la posición de equilibrio

c) Como la fuerza F1 no es constan te, la aceleración tangencial no es constante. Su dirección y sentido cambian instante por instante.

d) La velocidad tangencial se anula en los puntos extremos y no es constante. Es máxima al pasar por la posición de reposo.

Por lo tanto: El movimiento del péndulo es variado.

Resulta alternativamente acelerado y retardado una vez cumplida cada oscilación simple y como la aceleración no es constante no es uniformemente variado.

Càlculo de la fuerza F:

Se puede demostrar matemáticamente que la fuerza F se puede calcular mediante la expresión:

leyes pendulo

donde:
P: peso del péndulo;
l: longitud del péndulo;
e: máxmia elongación.

El péndulo y sus aplicaciones:

Las aplicaciones del péndulo son variadas. Las más importantes son:

a) Determinación de la aceleración de la gravedad.

Sabemos que:

leyes pendulo

Elevando al cuadrado miembro a miembro es:

leyes pendulo

y despejando g, es:

leyes pendulo

en esta igualdad es: numero pi (constante=3.1415), y l: medible fácilmente, T: se determina con un buen cronómetro.

Por lo que esta ultima expresión nos permite calcular con relativa facilidad la aceleración de la gravedad en un lugar determinado.

Esto constituye la aplicación científica de mayor importancia del péndulo. Para estas determinaciones se emplean péndulos reversibles, es decir, péndulos que pueden oscilar primero alrededor de un eje y después alrededor de otro. Colocado de tal modo que en cada una de esas posiciones el péndulo posea la misma longitud, y por lo tanto las oscilaciones son isócronas (igual tiempo de oscilación).

Así se logran valores de gran precisión. Se debe tener en cuenta en estas determinaciones la temperatura, amplitud de las oscilaciones y las influencias del rozamiento del aire y del soporte del péndulo.

El método de medición de g, con el péndulo, lo imaginó y expresó Huygens, y fue aplicado por el físico matemático Borda.

b) Determinación del movimiento de rotación de la Tierra.

Si disponemos de un péndulo suspendido de un alambre como indica la figura, y procedemos a sacarlo de su posición de equilibrio, observaremos que el plano de oscilación del péndulo no varía al girar el alambre sostén.

Por tanto: El plano de oscilación de un péndulo se mantiene invariable al modificarse la posición del “plano sostén”. (figura abajo)

leyes pendulo

Foucault, haciendo uso de esa propiedad, pudo demostrar la existencia del movimiento de rotación de la Tierra. Empleó un péndulo que constaba de una esfera de cobre de 25 kilogramos provista de un fiel y suspendida de la cúpula del Panteón (París) por medio de un alambre de acero de 79 m de largo.

En el suelo dispuso una capa de arena húmeda en la cual el fiel de la esfera pendular marcaba los trazos de sus oscilaciones.

Así se pudo ver que, a medida que transcurría el tiempo, esas marcas se iban modificando. Como el plano de oscilación es constante, significaba ello que lo variable era el plano del soporte, es decir, el Panteón o, lo que es igual, la Tierra. En realidad, este experimento puede realizarse en una sala ordinaria con péndulo más corto.

J. BI. Foucault: Físico francès, nacido y muerto en París (1819-68). Entre sus trabajos recordamos la invención del giroscopio, con el que puede determinarse la dirección del meridiano del lugar sin necesidad de la observación astronc5mica, el método para calcular la velocidad de la luz en el aire y en el agua, así como la demostración del movimiento de rotaciòn de la Tierra valiendose del pendulo.

c) Medición del tiempo: Huygens fue quien ideó un mecanismo para poder medir el tiempo. Sabemos leyes penduloque, para determinada longitud, el péndulo cumple una oscilación simple en un segundo. Por tanto, dando a un péndulo esa longitud, nos indicará, para cada oscilación, un tiempo igual a un segundo.

En otras palabras, si construimos un péndulo que efectúe en un día solar medio 86.400 oscilaciones, cada una de éstas nos indica un segundo.

Un péndulo que reúna estas condiciones, aplicado a un mecanismo motor (cuerda o pesas, que harán mover el péndulo) y a un sistema destinado a contar las oscilaciones, o sea, los segundos, constituye un reloj de péndulo.(figura izquierda)

En los relojes portátiles (de bolsillo, despertadores, etc.) el péndulo está reemplazado por el volante (rueda) que produce el movimiento oscilatorio del péndulo.

leyes penduloCristian Huygens: Matemático y astrónomo holandéss (1629-1695). Fue un verdadero genio de su siglo. Inventa el reloj de pèndulo, y luego, el resorte espiral, para los de bolsillo. Enunciò la teoría ondulatoria de la luz, esbozó’ lo que hoy llamamos teorema de las fuerzas vivas; haciendo girar una esfera de arcilla, dedujo que la Tierra no podía ser esferica.

PENDULO DE TORSION Y DE TRACCION:
Péndulo de torsión
leyes penduloLlamamos péndulo de torsión al dispositivo formado por un alambro MN, sujeto por uno de sus extremos —M— a un punto fijo y el otro extremo N unido a una barra AB que a su vez termina en dos esferas.

Torsión: Fenómeno que se produce al aplicar al extremo de un cuerpo una cupla, mientras el otro extremo está fijo. También puede producirse torsión al aplicar simultáneamente un par de cuplas en cada uno de sus extremos. El péndulo de torsión permite calcular el momento de una fuerza F perpendicular al eje de torsión (alambre MN).

Factores que determinan su perìodo o frecuencia:

Apliquemos a los extremos de la barra AB la cupla F1=F2. La barra AB pasaría a la posición A’B’ girando un ángulo a y el alambre sufre una determinada torsión. Liberada la barra AB de esa cupla, el alambre tiende a volver a su posición primitiva debido a la existencia de fuerzas elásticas recuperadoras. En estas condiciones la barra AB comienza a oscilar como un verdadero péndulo físico.

Si deseamos detener al péndulo en el momento que forma el ángulo a será necesario aplicar una fuerza que anule la torsión del alambre. Esta fuerza será mayor o menor según sea el punto de aplicación respecto del centro de giro (respecto del alambre).

Puede verificarse que la intensidad de esta fuerza es la misma que hubiéramos necesitado para que desde la posición de reposo la barra AB formara el ángulo de torsión alfa.

De lo expuesto surge que todo depende del momento de la fuerza aplicada (fuerza por distancia).

Se puede comprobar que entre el momento de la fuerza aplicada y el ángulo de torsión a determinado, se cumple la siguiente relación:

leyes pendulo

En el péndulo de torsión, se cumple:

El tiempo de oscilación es independiente del ángulo de amplitud.

El tiempo de oscilación se calcula mediante la expresión:(*)

leyes pendulo

(*):Para el péndulo físico es:

leyes pendulo

(Para ángulos pequeños: P.d=K)

Similar a la del péndulo físico en la cual es
I: momento de inercia respecto al eje (hilo);
K:constante que resulta del cociente entre M y alfa.


Péndulo de tracción:
Elasticidad por tracción: Es el fenómeno producido por fuerzas que provocan el aumento de longitud de un cuerpo.

leyes pendulo

Sea el alambre a sujeto por un extremo M, y en el otro extremo, un platillo. Si sobre éste colocamos una pesa P, cualquiera, se provocará una fuerza que permitirá verificar un estiramiento o aumento de longitud del alambre. El dispositivo descripto constituye un péndulo de tracción.

Repitamos el experimento variando los pesos y observaremos que a mayor fuerza (peso) se verifica mayor estiramiento. Como es natural pensar, hay ciertos valores para la carga o fuerza F aplicada, en que los estiramientos dejan de ser proporcionales a esas fuerzas.

Existe entonces una tensión (fuerza aplicada) máxima para la cual se produce el estiramiento que permite recobrar al cuerpo su longitud inicial una vez desaparecida esa tensión. Las fuerzas elásticas recuperadoras tienden a llevar al cuerpo —alambre— a su posición o longitud primitiva.

Se produce así un movimiento oscilatorio que tiene un determinado período, que puede calcularse mediante la expresión:

leyes pendulo

Formula similar a la estudiada inicialmente para un péndulo de longitud l.

Fuente Consultada: Física de Carlos Miguel Para Las Escuelas de Educación Técnica

Concepto Descriptivo Sobre la Conservación de la Energíación Técnica

Concepto de Momento Flector o Cupla Generos de Palancas Ejemplos

CONCEPTO DE MOMENTO FLECTOR
– MOMENTOS EN LAS PALANCAS –

Para abrir una puerta le “aplicamos” una fuerza y la puerta gira sobre sus bisagras. El efecto de giro de la fuerza que “aplicamos” es su momento. El lugar alrededor del cual se produce la rotación, en este caso las bisagras, es el eje.

Si empujamos la puerta apoyándonos en el borde la podremos abrir muy fácilmente; si en cambio empujamos en algún lugar cercano a las bisagras, el esfuerzo tendrá que ser mayor.

Esto se debe a que una fuerza pequeña, actuando a gran distancia del eje, puede tener el mismo momento que una fuerza de gran intensidad que actúe cerca del eje.

Definimos el momento de una fuerza como el producto de la misma por la distancia entre la línea de acción de la fuerza y el eje (Momento = fuerza X distancia). Las unidades de momento son las correspondientes a longitud y fuerza, ya sea kilogramo-metro o centímetro-gramo, por ejemplo.

Observando las ilustraciones, para el caso de los niños en el “sube y baja” la distancia entre la línea de acción de las fuerzas (los pesos de cada uno) y el eje de rotación es la distancia entre el niño y el eje o apoyo; pero en el caso del pedal de bicicleta, la distancia no es la longitud de la palanca del pedal.

Esto lo decimos para recordar que el concepto físico de momento requiere considerar siempre la distancia a la recta de acción de la fuerza.

Cuando el efecto de giro de una fuerza tiende a mover un objeto en sentido opuesto al de las agujas de un reloj, solemos decir, convencionalmente, que se trata de un momento positivo. El contrario, negativo.

1° Género2° Género3° Género

E¡ pie del ciclista ejerce una fuerza de 20 Kg. La distancia entre el eje y la línea dé acción de la fuerza, en éste caso vertical, es 8 cm. y no 16 cm., distancia entre el eje y el pedal. El momento de la fuerza es 20 Kg. x 0,08 m. = 2,4 Kgm.

El “sube y baja” está en equilibrio y perfectamente horizontal. Comprobemos el equilibrio. El momento positivo es 20 Kg. x 0,50 m. = 10 Kgm. El momento negativo es 10 Kg. x 1 m=10 Kgm.

El mango del rastrillo se mueve en sentido opuesto al de las agujas del reloj, porque el hombre le ha aplicado un momento positivo. Para detener el rastrillo habría que aplicarle Un momento negativo de igual intensidad.

Un objeto sometido a varias fuerzas estará en equilibrio cuando los momentos positivos y negativos se anulen entre sí, es decir, que la suma de los momentos positivos debe ser igual a la suma de los momentos negativos.

viga con varias fuerzas

LAS PALANCAS

Las palancas son máquinas simples, aparatos que permiten emplear las fuerzas disponibles del modo más conveniente. La palanca más simple es una barra rígida que puede girar libremente alrededor dé un punto fijo, el apoyo, y es sorprendente lo que un dispositivo tan sencillo puede conseguir.

Si dispusiera de los elementos adecuados un hombre podría levantar por sí solo un automóvil, por ejemplo, cosa totalmente imposible sin esa herramienta.

Cuando hablamos de palancas debemos definir tres términos: el peso o carga que es levantado o movido se denomina resistencia; la fuerza utilizada para moverlo es la potencia —ambas son fuerzas y “se miden en Kg.— y la ventaja mecánica la relación entre la resistencia y la potencia.

 

Ventaja mecánica = resistencia/potencia


Por ejemplo, si para levantar una carga de 100 Kg. debemos aplicar una potencia de 25 Kg. la ventaja mecánica o brazo de palanca de esa palanca sería 4. Cuanto mayor sea la ventaja mecánica tanto mayores resistencias podrán moverse con la misma potencia. Debemos insistir, sin embargo, en que la palanca no crea energía, como no la crea ninguna máquina (en realidad la consumen, por razones que explicaremos más adelante), simplemente permiten que se use la disponible de la mejor manera.

Por conveniencia, las palancas a menudo son divididas en tres géneros: primera, segunda y tercera. En realidad no hay ninguna diferencia en el principio en que se basan y a todas ellas se aplican los mismos cálculos.

La división considera simplemente las posiciones relativas de la potencia, la resistencia y el apoyo.

Las palancas no crean energía. ¿Cómo, consiguen entonces mover cargas que de otro modo sería imposible mover? La respuesta es sencilla: si bien mueven cargas más grandes, no las trasladan tanto como esas cargas se trasladarían si el esfuerzo se hubiera aplicado directamente.

En otras palabras: la persona que aplica una potencia de 25 Kg. para mover una resistencia de 100 Kg. deberá mover la potencia 4 cm. por cada centímetro ..r consiga mover la resistencia. En el caso de palancas en las cuales la potencia debe ser mayor que la resistencia, la potencia debe moverse menos que la resistencia.

ejemplo de palanca

Momento positivo = momento negativo
30 cm. x 100 Kg. =120 cm. x potencia
3.000 Kg. = 120 x potencia       ====> potencia=25 Kg.

ventaja mecánica = 100/25= 4

Al usar esta palanca, la potencia requerida se reduce a lacuarta parte de la que se necesitaría para levantar la piedra directamente del suelo.

Géneros de palanca: En la palanca de primer género el apoyo está situado entre la potencia y la resistencia. Un ejemplo sencillo es el “sube y baja”. Empleando este tipo de palanca podemos mover objetos que de otro modo sería totalmente imposible mover.

Como se ve en el dibujo, la potencia y la resistencia se mueven en sentidos opuestos, uno hacia abajo y el otro hacia arriba.

Ahora bien, si el apoyo estuviera situado exactamente a igual distancia de la potencia que de la resistencia, la ventaja mecánica sería igual a uno (la potencia tendría que ser igual a la resistencia a mover).

Si en cambio el apoyo estuviera más cerca de la resistencia que de la potencia la ventaja mecánica aumentaría. De esto puede deducirse que un factor vital en el proyecto de una palanca es la distancia del apoyo tanto a la potencia como a la resistencia. La ecuación que gobierna este factor es: Resistencia x distancia al apoyo = potencia x distancia al apoyo.

Si la resistencia es grande, entonces el apoyo debe estar más cerca de ella que de la potencia.

Esta ecuación se aplica a “toda” clase de palancas.

Si la resistencia tiende a mover a la palanca en el sentido de las agujas del reloj, entonces la potencia tendrá que tirar en sentido opuesto. Las dos fuerzas ejercerán “momentos” opuestos. (El momento es igual al producto de la fuerza por la distancia desde su recta de acción al apoyo).Para que ambos momentos se equilibren el momento de la potencia debe ser igual al de la resistencia.

Ésta es otra forma de expresar la ecuación planteada más arriba. Para que la potencia “mueva” la resistencia, en realidad será necesaria una tuerza ligeramente mayor.

En el segundo género de palancas el apoyo está en un extreme y la potencia en el otro, la resistencia entre ambos. Un ejemplo cotidiano lo constituye lo carretilla (ligeramente complicado por la adición de una rueda en el apoyo).

La carga puede ser levantada, alzando las varas de la carretilla. Aquí también la ventaja mecánica es mayor cuanto mayor sea la distancia del apoyo a la potencia y cuanto menor sea la del apoyo a la resistencia.

En el tercer género de palancas se presenta e! caso de que la potencia debe ser mayor que la resistencia; su ventaja mecánica es menor que uno. Aquí el apoyo se encuentra en un extremo y la resistencia en el otro, estando la potencia en el medio.

El brazo humano usa este tipo de palanca actuando el codo como apoyo; la resistencia será la carga que sostiene la mano y la potencia, él esfuerzo realizado por la contracción del músculo bíceps. Obsérvese que en el estudio de la palanca no se debe atender a la magnitud de las fuerzas, sino a la de sus momentos.

Por esto pudo decir Arquímedes: “Dadme una palanca y un punto de apoyo y moveré el mundo“. Con lo cual quería indicar que prolongando suficientemente el brazo de la palanca podía disminuir en igual proporción la correspondiente fuerza.

Aunque de ordinario se emplean brazos de potencia mayores que los de resistencia, con el objeto de favorecer el esfuerzo (palancas de presión), no dejan de usarse brazos de potencia cortos y de resistencia largos, para obtener velocidades mayores que las de !o potencia (palancas de velocidad). Compárense las tijeras de cortar planchas metálicas con las de cortar papel, y obsérvese su diferente construcción y manera de actuar.

Descubrimiento de Nuevos Metales: Fosforo Cobalto y Niquel

HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DE NUEVOS METALES EN EL SIGLO XVII

A pesar de todas estas trampas, la «era del flogisto» produjo algunos muy importantes descubrimientos. Un alquimista de aquel tiempo descubrió un nuevo elemento: el primer (y último) alquimista que, de una forma definida, identificó un elemento y explicó exactamente cuándo y cómo lo había encontrado. El hombre fue un alemán llamado Hennig Brand.

Algunas veces se le ha llamado el «último de los alquimistas», pero en realidad hubo muchos alquimistas después de él. Brand, al buscar la piedra filosofal para fabricar oro, de alguna forma se le ocurrió la extraña idea de que debía buscarla en la orina humana.

Recogió cierta cantidad de orina y la dejó reposar durante dos semanas. Luego la calentó hasta el punto de ebullición y quitó el agua, reduciéndolo todo a un residuo sólido. Mezcló tampoco de este sólido con arena, calentó la combinación fuertemente y recogió el vapor que salió de allí.

Cuando el vapor se enfrió, formó un sólido blanco y cerúleo. Y, asómbrense, aquella sustancia brillaba en la oscuridad. Lo que Brand había aislado era el fósforo, llamado así según una voz griega que significa «portador de luz».

Relumbra a causa de que se combina, espontáneamente, con el aire en una combustión muy lenta. Brand no comprendió sus propiedades, naturalmente, pero el aislamiento de un elemento (en 1669) resultó un descubrimiento espectacular y causó sensación. Otros se apresuraron a preparar aquella sustancia reluciente. El propio Boyle preparó un poco de fósforo sin conocer el precedente trabajo de Brand.

El siguiente elemento no fue descubierto hasta casi setenta años después. Los mineros del cobre en Alemania, de vez en cuando encontraban cierto mineral azul que no contenía cobre, como les ocurría, por lo general, a la mena azul del cobre.

Los mineros descubrieron que este mineral en particular les hacía enfermar a veces (pues contenía arsénico, según los químicos descubrieron más tarde). Los mineros, por tanto, le llamaron “cobalto”, según el nombre de un malévolo espíritu de la tierra de las leyendas alemanas.

Los fabricantes de cristal encontraron un empleo para aquel mineral: confería al cristal un hermoso color azul y una industria bastante importante creció con aquel cristal azul. En la década de 1730, un médico sueco llamado Jorge Brandt empezó a interesarse por la química del mineral.

Lo calentó con carbón vegetal, de la forma comente que se usaba para extraer un metal de un mineral, y, finalmente, lo condujo a un metal que se comportaba como el hierro.

Era atraído por un imán: la primera sustancia diferente al hierro que se había encontrado que poseyera esta propiedad. Quedaba claro que no se trataba de hierro, puesto que no formaba  oxidación de tono pardo rojizo, como lo hacía el hierro.

Brandt decidió que debía de tratarse de un nuevo metal, que no se parecía a ninguno de los ya conocidos. Lo llamó cobalto y ha sido denominado así a partir de entonces. Por tanto, Brand había descubierto el fósforo y Brandt encontrado el cobalto (el parecido de los apellidos de los dos primeros descubridores de elementos es una pura coincidencia).

A diferencia de Brand, Brandt no era alquimista. En realidad, ayudó a destruir la Alquimia al disolver el oro con ácidos fuertes y luego recuperando el oro de la solución. Esto explicaba algunos de los, trucos que los falsos alquimistas habían empleado. Fue un discípulo de Brandt el que realizó el siguiente descubrimiento.

Axel Fredrik Cronstedt se hizo químico y también fue el primer mineralógolo moderno, puesto que fue el primero en clasificar minerales de acuerdo con los elementos que contenían. En 1751, Cronstedt examinó un mineral verde al que los mineros llamaban kupfernickel («el diablo del cobre»).

Calentó los residuos de este mineral junto con carbón vegetal, y también él consiguió un metal que era atraído por un imán, al igual que el hierro y el cobalto. Pero mientras el hierro formaba compuestos, pardos y el cobalto azules, este metal producía compuestos que eran verdes. Cronstedt decidió que se trataba de un nuevo metal y lo llamó níquel, para abreviar lo de kupfernickel.

Se produjeron algunas discusiones respecto de si el níquel y el cobalto eran elementos, o únicamente compuestos de hierro y arsénico. Pero este asunto quedó zanjado, en 1780, también por otro químico sueco, Torbern Olof Bergman.

Preparó níquel en una forma más pura que lo que había hecho Cronstedt, y adujo mi buen argumento para mostrar que el níquel y el cobalto no contenían arsénico y que eran, por lo contrario, unos nuevos elementos. Bergman constituyó una palanca poderosa en la nueva química y varios de sus alumnos continuaron el descubrimiento de nuevos elementos.

Uno de éstos fue Johan Gottlieb Gahn, que trabajó como minero en su juventud y que siguió interesado por los minerales durante toda su vida. Los químicos habían estado trabajando con un mineral llamado «manganeso», que convertía en violeta al cristal. («Manganeso» era una mala pronunciación de «magnesio», otro mineral con el que lo habían confundido algunos alquimistas.) Los químicos estaban seguros que el mineral violeta debía contener un nuevo metal, pero no fueron capaces de separarlo calentando el mineral con carbón vegetal.

Finalmente, Gahn encontró el truco, pulverizando el mineral con carbón de leña y calentándolo con aceite. Como es natural, este metal fue llamado manganeso. Otros discípulo de Bergman, Pedro Jacobo Hjelm, realizó mucho mejor este mismo truco con una mena a la que llamaron «molibdena».

Este nombre deriva de una voz griega que significa «plomo», porque los primeros químicos confundieron este material con mena de plomo. Hjelm extrajo del mismo un metal blanco argentado, el cual, ciertamente, no era plomo.

Este nuevo metal recibió el nombre de «molibdeno». El tercero de los discípulos de Bergman descubridores de elementos no fue sueco. Se trataba del español don Fausto de Elhúyar. Junto con su hermano mayor, José, estudió una mena pesada llamada «tungsteno» (palabra sueca que significa «piedra pesada»), o «volframio».

Calentando la mena con carbón vegetal, los hermanos, en 1783, aislaron un nuevo elemento al que, en la actualidad, según los países, se denomina tungsteno o volframio. Bergman tuvo todavía una conexión indirecta con otro nuevo metal.

En 1782, un mineralógolo austríaco, Franz Josef Müller, separó de una mena de oro un nuevo metal que tenía algún parecido con el antimonio. Envió una muestra a Bergman, como hacían los más importantes mineralógolos de su época. Bergman le aseguró que no era antimonio. En su momento, el nuevo metal recibió el nombre de telurio, de una voz latina que significaba “tierra”. Mientras todos estos elementos hablan sido descubiertos en Europa, también iba a ser descubierto uno en el Nuevo Mundo.

En 1748, un oficial de Marina español llamado Antonio de Ulloa, cuando viajaba de Colombia a Perú en una expedición científica, encontró unas minas que producían unas pepitas de un metal blanquecino. Se parecía algo a la plata, pero era mucho más pesado.

El parecido con la plata (y tomando como base esta palabra española) hizo que se diese a este nuevo metal el nombre de platino. Al regresar a España, Ulloa se convirtió en un destacado científico y fundó el primer laboratorio en España dedicado a la Mineralogía.

También se hallaba interesado por la Historia Natural y por la Medicina. Además, acudió a Nueva Orleáns como representante del rey español, Carlos III, cuando España adquirió la Luisiana, que antes pertenecía a Francia, tras la Guerra India, en Estados Unidos.

Incluso los antiguos metales conocidos por los alquimistas tuvieron una nueva trayectoria en aquellos primeros tiempos de la Química moderna. En 1746, un químico alemán, Andreas Sigismund Marggraff, preparó cinc puro y describió cuidadosamente sus propiedades por primera vez; por tanto, se le ha atribuido el descubrimiento de este metal.

Probablemente, Marggraff es más conocido, sin embargo, por encontrar azúcar en la remolacha. Con un microscopio detectó pequeños cristales de azúcar en aquel vegetal, y, al mismo tiempo, proporcionó al mundo una nueva fuente de azúcar.

Marggraff fue el primero en emplear el microscopio en la investigación química. Lo que Marggraff había hecho con el cinc, lo realizó un químico francés, Claude-François Geoffrey, con el antiguo metal del bismuto. En 1753, aisló el metal y describió cuidadosamente su comportamiento, por lo que, algunas veces, se le ha atribuido el descubrimiento de este elemento.

LISTA DE ELEMENTOS QUÍMICOS DESCUBIERTOS EN EL SIGLO XVII: (Era del Flogisto)

Fósforo                             1669 Brand
Cobalto                             1735 Brandt
Platino                              1748 Ulloa
Níquel                               1751 Cronstedt
Hidrogeno                          1766 Cavendish
Nitrógeno                           1772 Rutherford
Oxígeno                             1774 Priestley
Cloro                                 1774 Scheele
Manganeso                         1774 Gahn
Molibdeno                           1781 Hjelm
Telurio                               1782 MüIIer Juan José de
Tungsteno                          1783 Elhúyar Fausto de Elhúyar

Fuente Consultada: En Busca de los Elementos de Isaac Asimov

USO DE LOS METALES EN LA INDUSTRIA

Aluminio Se usa desde hace pocas décadas y ocupa el tercer tugar detrás del hierro y el cobre. Utensilios, aleaciones livianas para aviación, cables eléctricos de alta tensión.
Antimonio: Endurece el plomo de los tipos de imprenta, productos medicinales. Ignífugos. Se dilata al enfriar.
Arsénico Insecticidas, productos medicinales, industria química.
Berilio Pigmentos, cristales, fuegos artificiales. Berilio Único metal liviano con alto punto de fusión, ventana para rayos X, industrias atómicas, aleaciones con cobre, resistentes a vibraciones externas.
Bismuto Aleaciones de muy bajo punto de fusión (37°C); productos farmacéuticos.
Boro Ácido bórico. Endurecimiento del acero.
Cadmio Endurecimiento de los conductores de cobre. Aleaciones de bajo punto de fusión. Galvanoplastia.
Calcio Materiales de1 construcción, sales diversas.
Cesio Materiales refractarios livianos, semiconductores, aleaciones duras y refractarias. Cesio Células fotoeléctricas.
Cinc Galvanoplastia,- pilas.
Circonio Usos atómicos, aceros, lámparas-flash.
Cobalto Piezas de cohetes y satélites, herramientas para altas temperaturas, radioisótopos.
Cobre Conductores eléctricos, bronces diversos.
Columbio Sólo en laboratorio. Duro y pesado.
Cromo Acero inoxidable, galvanoplastia. Estaño Envoltorios, soldaduras, bronces.
Estroncio Fuegos artificiales, refinerías de azúcar.
Galio Termómetros para alta temperatura (funde antes de los 35° y hierve a más de 1.900°C.
Germanio Transistores, válvulas termoiónicas.
Hafnio Filamentos de tungsteno.
Hierro Acero, construcción. El metal por excelencia.
Indio Galvanoplastia, aleaciones resistentes a los esfuerzos y la corrosión. –
Litio Aleaciones ligeras, pilas atómicas, síntesis orgánica.
Magnesio Aleaciones ligeras, productos medicinales, síntesis orgánicas.
Manganeso Aceros especiales (extrae el oxígeno y el azufre de la mezcla, dando un metal limpio y sólido). Usos químicos y eléctricos.
Mercurio Termómetros, barómetros, aleaciones dentarias (amalgamas).
Molibdeno Aceros especiales.
Níquel Bronces blancos, monedas, revestimientos de metales.
Oro Alhajas, monedas, espejos telescópicos.
Osmio Metal pesado para aleaciones de la familia del platino.
Paladio Aleaciones con el platino, aceros, catálisis química.
Plata Espejos, alhajas, bronces.
Platino Catálisis, contactos eléctricos, alhajas.
Plomo Aleaciones para soldaduras, cañerías, pinturas.
Plutonio Radiactivo, bomba atómica.
Polonia Radiactivo, compuestos luminosos.
Potasio Metal alcalino, fertilizantes.
Radio Radiactivo, medicina, pinturas luminosas.
Renio Pares termoeléctricos, sustituto del cromo en los aceros.
Rodio Aleaciones, cátodos, pares termoeléctricos.
Rubidio Productos medicinales.
Selenio Células fotoeléctricas, baterías solares.
Silicio Vidrio, aleaciones duras y refractarias.
Sodio Jabones, sal de mesa, bicarbonato de sodio.
Talio Compuestos químicos venenosos, insecticidas, raticidas
Tántalo Filamentos para lámparas, aleaciones refractarias.
Tecnecio Primer elemento producido por él hombre.
Teluro Semiconductores, fotopilas, aleaciones diversas.
Titanio Pigmentos, compuestos muy refractarios, aceros especiales.
Torio Radiactivo, aleaciones.
Tungsteno Filamentos para lámparas, herramientas duras.
Uranio Radiactivo, pilas atómicas.
Vanadio: Aceros Especiales

AMPLIACIÓN DEL TEMA
ALGUNAS GENERALIDADES SOBRE EL FÓSFORO:

Fue descubierto por Brandt en 1669 mientras buscaba la piedra filosofal cuyo objeto era transformar cualquier sustancia en oro. Obtuvo fosfato a partir de la orina, luego de un proceso laborioso. Pero el primer trabajo publicado con cierto fundamento científico pertenece a D. Krafft. El fósforo, como elemento, fue reconocido por Lavoisier en 1777.

El fósforo no se encuentra libre en la naturaleza, pero sí combinado en forma de compuestos inorgánicos como la fosforita (fosfato de calcio) y la fluorapatíta (fluofosfato de calcio).

El fósforo es el principal constituyente de los huesos y dientes; además se encuentra formando parte de los tejidos animales y vegetales y constituye parte de las fosfoproteínas y otros compuestos orgánicos.

La sangre, la yema de huevo, la leche, los nervios y el cerebro contienen fósforo en forma de lecitinas. Por esta razón, los animales y las plantas necesitan fósforo para desarrollarse.
Una parte del fósforo contenido en el organismo se elimina diariamente por la orina y los excrementos, en la proporción de 2 gramos cada 24 horas.

El uso más común del fósforo consiste en la fabricación de cerillas, las cuales son de dos tipos: comunes y de seguridad. Las primeras encienden por frotamiento sobre cualquier superficie áspera y se componen de un pabilo de algodón, madera o cartón, cuya extremidad está recubierta por una sustancia combustible compuesta con fósforo o sulfuro de fósforo, como sustancia inflamable, bióxido de plomo o clorato de potasio, como materia oxidante, dextrina y una sustancia colorante.

Los fósforos de seguridad, llamados también cerillas suecas, sólo contienen una mezcla oxidante, sin fósforo. Este último elemento se coloca sobre la superficie del raspador de la caja, de modo que para producir la llama es imprescindible que ambas partes se pongan en contacto. La mezcla con que se recubre el palillo contiene clorato de potasio como sustancia oxidante, trisulfuro de antimonio, cofa y algo de creta para aumentar la masa. La superficie del raspador contiene fósforo rojo, trisulfuro de diantimonio y vidrio para aumentar la aspereza.

Los abonos fosfatados son muy útiles en la agricultura. Se trata de una serie de sustancias naturales o artificiales que se agregan a las tierras agotadas para reponer en ellas las sustancias desaparecidas. Generalmente esas tierras han perdido (por excesivo cultivo o por acarreos), algunos de los elementos químicos indispensables, como el nitrógeno, fósforo, potasio o calcio, lo que las imposibilita para la plantación o la siembra.

Uno de los abonos más importantes por su riqueza en fósforo y calcio, es el fosfato neutro de calcio. Lamentablemente el fosfato tricoideo (como los huesos) no puede utilizarse porque es prácticamente insolubfe y entonces las plantas no pueden asimilarlo. Debe por lo tanto tratarse con ácido sulfúrico para convertirlo en difosfato monocálcico soluble.

Los huesos molidos (fosfato tricálcico), tratados con ácido sulfúrico, se tornan en sustancias solubles, es decir en fosfatos y sulfatos. Mezclados constituyen el abono denominado superfosfato de calcio.

En los laboratorios de las cátedras de química, durante las lecciones acerca del fósforo, se realizan importantes experimentos. El profesor muestra un trozo de fósforo rojo y otro blanco y hace notar sus diferencias de color, consistencia, solubilidad en sulfuro de carbono, fusibilidad, etc. Para esta última propiedad, se corta debajo del agua con un cortaplumas, un pedazo de fósforo blanco y otro de fósforo rojo. Sometidos ambos a la temperatura de 55°C, el fósforo blanco funde, en tanto que el rojo permanece inalterable.

Para demostrar la oxidación del fósforo en presencia del aire, se disuelve un trozo de fósforo blanco en sulfuro de carbono, se impregnan papeles con esta solución y se dejan secar sobre un trípode; evaporado el solvente, el fósforo se inflamará y con él, los papeles.

La oxidación en presencia del oxígeno: se echa un trozo dé fósforo en agua y se funde al baño de María; se hace circular una corriente de aire y se comprobará la inflamación.

La fosforescencia del fósforo se comprueba de la siguiente manera: se toma un matraz de un litro, se llena con agua hasta la mitad, y se coloca en su interior un trozo de fósforo blanco. Se lleva el agua a ebullición, se oscurece el cuarto y se observará, especialmente en el cuello del matraz, el fenómeno de la fosforescencia.

La diferencia de inflamabilidad entre el fósforo blanco y el rojo se comprueba como sigue: sobre una chapa de cobre de 30 centímetros de largo, dispuesta sobre un trípode, se coloca en cada extremo un trocito de fósforo blanco y rojo, respectivamente; se calienta el centro de la chapa con llama baja de un mechero Bunsen y se podrá observar la inflamación casi espontánea del primero y tardía en el segundo. Para comprobar la acción del cloro sobre el fósforo, se introduce en un frasco lleno de cloro una capsulita que contenga un trozo de fósforo blanco; se observa la inflamación espontánea del fósforo.

Los envenenamientos por el fósforo blanco, constituyen un riesgo para los obreros que trabajan en las fábricas que preparan el producto y de los que lo manejan y transforman.

Las fábricas de cerillas deben estar .muy bien ventiladas, pues las emanaciones fosforadas que, sin esa precaución, podrían aspirarse, intoxicarían más o menos a los operarios. Éstos deben cuidar mucho de la higiene, no comer sin lavarse bien las manos y cambiarse las ropas de trabajo. Será preciso que no dejen su comida dentro del local de la fábrica y a la hora del almuerzo buscarán en el exterior un lugar aireado.
Una dolencia muy común en los que trabajan con el fósforo, es la denominada necrosis fosfórica, que ataca al hueso dé la mandíbula y que suele necesitar operación quirúrgica.

Cuando sobrevienen envenenamientos por ingestión de fósforo, mientras llega el médico, puede administrarse una solución de 2 gramos de sulfato de cobre en un litro de agua, con frecuencia y abundancia, pues el cobre se depositará sobre las partículas de fósforo haciéndolo inofensivo o debilitando considerablemente su acción. Suprímase en absoluto la leche, los aceites y las grasas.

La fosfamina, que es un fósforo gaseoso, se prepara como sigue: en un baloncito de unos 300 ce. se ponen 20 ce. de potasa cáustica en solución acuosa concentrada y seis u ocho blobuliílos de fósforo; se cierra el baloncito con un tapón bihoradado que trae dos tubos acodados, uno estrecho que se sumerge en la potasa y otro ancho y largo (de desprendimiento), cuyo extremo anterior está doblado en U y el interior termina junto al tapón. Se hace pasar una corriente de hidrógeno y el tubo ancho se sumerge en un recipiente con agua caliente. Se calienta el baloncito hasta una ebullición moderada. Se desprende fosfamina.

Grande es la importancia que tiene en todo el universo la fabricación del fósforo, no tan sólo aplicable a la preparación de cerillas, abonos, etc., sino también como agente reductor.

Leyes de la Mecanica Clasica Principios de inercia y masa Ley Newton

Leyes de la Mecánica Clásica Las Leyes de Newton

Las tres leyes:

1-Principio de Inercia

2-Principio de Masa

3-Acción y Reacción

1) PRIMER PRINCIPIO: LA INERCIA

Los cuerpos quietos permanecen quietos a menos que se les aplique alguna fuerza para que comiencen a moverse. Los cuerpos en movimiento permanecen en movimiento a menos que se les aplique alguna fuerza para detenerlos.

El principio de inercia es tan simple como decir que para cambiar la velocidad de un cuerpo es necesario aplicarle una fuerza, hacerle algo, interactuar con él. De este modo, si un cuerpo se está moviendo con cierta rapidez en determinada dirección, seguirá en esa dirección y con la misma rapidez a menos que lo perturbemos. Los cuerpos no cambian su velocidad (dirección y rapidez) si no reciben alguna fuerza.

En la física aristotélica entre los movimientos naturales se encontraba el de caída libre de una piedra. La caída se debía a que la piedra tenía su lugar natural en el centro del universo que, según los aristotélicos, coincidía con el centro de la Tierra. No hacía falta que una fuerza se ejerciera sobre la piedra, porque ella misma iría hacia su lugar natural.

Newton logró explicar la caída de la piedra de un modo totalmente diferente gracias a su descubrimiento de la ley de atracción gravitatoria. La piedra cae porque es atraída gravitatoriamente por la Tierra. Si esta atracción no existiera, la piedra quedaría suspendida en el lugar en donde la abandonáramos.

Leyes de la Mecanica Clasica Principios de inercia y masaPor este mismo principio de inercia Newton describe el movimiento de una carreta en términos que difieren de los aristotélicos. Antiguamente se creía que si los bueyes que tiran de una carreta se sueltan de ella, la carreta dejará de moverse porque ha cesado la fuerza que hacían los bueyes y “naturalmente” la carreta se detendrá, ya que el estado “natural” de la carreta es el reposo y no el movimiento.

Pero Newton sostiene que la carreta que está en movimiento no se detendrá a menos que se le aplique una fuerza, tal como lo describe el principio de inercia. Entonces la carreta se detiene por la acción de una fuerza, ya que lo “natural” en la mecánica de Newton es la conservación del estado de movimiento. Deberá haber alguna causa para la detención de la carreta.

Estas mismas diferencias se notan en cuanto al movimiento de los planetas. Para Aristóteles, el movimiento circular alrededor del centro del universo no necesita una causa, es un movimiento natural. Para Newton, además de que no cree que haya un centro del universo, el movimiento de los planetas alrededor del Sol necesita una fuerza que mantenga al planeta ligado al Sol, ya que si ninguna fuerza actuara sobre el planeta, éste se movería sin cambiar su velocidad tanto en rapidez como en dirección. Es decir que si no existiera tal fuerza, el planeta se movería con rapidez constante en una línea recta. Newton propuso que esa fuerza era la atracción gravitatoria entre el Sol y el planeta.

Vemos que la idea de que los movimientos requieren alguna causa es muy antigua y se opone al pensamiento newtoniano de que los cambios en la velocidad son los que deben tener alguna causa. En la visión newtoniana un movimiento de rapidez constante y en línea recta (conocido como movimiento rectilíneo uniforme) no necesita una causa. Una modificación de este estado de movimiento, sí la necesita.

La Inercia en la Vida Diaria:

Por mas que no pensemos diariamente sobre la inercia, esta como la atracción gravitatoria y otras tantas características que estudiamos en física, te acompañan adonde tú vayas. Por ejemplo, no puedes arrancar tan rápidamente como quisieras al comenzar a correr; tampoco puedes detenerte de golpe. Tu cuerpo tiene inercia!. Es necesario aplicarle una fuerza para que comience a moverse desde un estado de reposo.

También tienes que aplicar una fuerza para detenerte, ya que si no, tu cuerpo seguiría con la misma rapidez y en la misma dirección . Si vienes corriendo alrededor de la manzana te costará bastante dar la vuelta a la esquina a gran velocidad puesto que la inercia de tu cuerpo hace que tengas que hacer un esfuerzo importante para cambiar la dirección de tu movimiento.

Cuando estás en un colectivo y arranca, si no te agarras fuertemente de algún pasamanos verás que tu cuerpo se queda en reposo mientras el colectivo gana velocidad. Esto es muy divertido, siempre que no termines sentado arriba del pasajero del asiento del fondo,

Cuando el colectivo frena, algo similar te ocurre. Tu cuerpo sigue andando hacia adelante y deberás agarrarte fuertemente para no terminar en la cabeza del chofer ni asomándote por el parabrisas (cosa nada recomendable aunque seas cabeza dura).

Los cinturones de seguridad nos protegen en caso de un impacto frontal. Los cinturones de seguridad comunes te los ajustas a tu medida y luego el largo queda fijo. En cambio los cinturones de seguridad ; inerciales se diseñaron para que puedas moverte sin que el cinturón te tironee mientras que tus movimientos son suaves.

Solamente se traban en caso de que tu cuerpo siga andando hacia adelante por inercia cuando el automóvil se detuvo bruscamente. Si el automóvil no se detiene bruscamente o tú te has atajado con las manos para no seguir andando por inercia, el cinturón no accionará su traba.

Para probar si el cinturón inercial está en buen funcionamiento, tira fuertemente de él como lo haría tu cuerpo durante la frenada o choque al seguir andando por inercia a la velocidad que traía el auto anteriormente. Si el cinturón inercial se traba con un tiròn rápido, funciona correctamente; si no se traba, debe cambiarlo, ya que en esas condiciones no es un cinturón seguridad inercial sino una banda de adorno.

Los lavarropas con centrifugado han mejorado notablemente la calidad de vida. Especialmente no necesitamos que el sea muy soleado para que la ropa se seque, ya que la centrifuga dejándola casi seca (según las propagandas). La centrifugación la forma en que usamos la inercia de las gotas de agua para secar la ropa. El tambor (batea) del lavarropas hacer dar vuelta la ropa a gran velocidad.

Si no fuera por la fuerza que la batea hace sobre la ropa, ésta seguiría andando en línea recta según el principio de inercia. Pues bien, a alguien se le ocurrió hacer agujeritos en la batea para permitir que las gotas de agua frente agujerito pudieran seguir de largo. De este modo usamos la inercia de las gotas para desprenderlas de la ropa (o bien desprender la ropa del agua).

El juego del tejo sobre una mesa es apasionante y muestra algo de nuestro interés en este momento. La mesa tiene agujeritos por donde sale aire , de modo que el tejo que suspendido sobre la mesa y así se evita el rozamiento entre la superficie de la mesa y el tejo. Verás que si golpeas suavemente al tejo, se deslizará sobre la mesa a velocidad constante hasta que choque contra una de las paredes, o que tu contrincante le imprima un golpe o termine entrando por el arco marcando gol (preferiblemente en el arco contrario). El principio inercia te sirve para explicar por qué el tejo se mueve con velocidad constante cuando nadie está tirando de él o empujándolo.

Por definiciòn se dice: “Que la inercia es la tendencia a mantener el estado de movimiento reposo que posee un cuerpo”

LA INERCIA: La primera ley de Newton dice que “un objeto en reposo tiende a seguir en reposo y todo cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento con la misma velocidad, dirección y sentido a menos que el cuerpo interactúe con otros cuerpos”. Es decir que los objetos “tienden a seguir haciendo lo que estaban haciendo”.

Hay una resistencia natural de los cuerpos que se oponen a cambiar su estado de movimiento. Esta resistencia al cambio de estado de movimiento se llama inercia.

inercia = resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento

Esta idea de Newton fue muy novedosa en su época, ya que se oponía a las concepciones que estaban de moda. Como decíamos mas arriba, antes de Newton se pensaba que todos los cuerpos tenían una tendencia natural al estado de reposo. Se creía que los objetos que se movían iban a detener su movimiento y que era necesario “hacerles algo” para mantenerlos en movimiento, pero que si se los dejaba libres de cualquier tipo de interacción, llegaban al reposo. Se creía, entonces, que había una tendencia natural de los cuerpos a alcanzar su estado de reposo.

Galileo Galilei (antes que Newton) desarrolló el concepto de inercia. Razonó que los cuerpos detenían su movimiento por una interacción de los cuerpos con su entorno, lo cual llamó fricción.

Para establecer y demostrar sus razonamientos, realizó experiencias usando dos planos inclinados enfrentados y dejando caer una pelota desde uno de ellos. Galileo observó que sí una pelota rodaba hacia abajo desde una determinada altura, alcanzaba en el otro plano una altura similar a la inicial, y que cuanto más pulidos eran los planos, más cercana era la altura alcanzada con respecto a la inicial. Galileo dedujo que la diferencia de altura observada se debía a la interacción de fricción de los cuerpos con la superficie del plano y que si esta no existiera, alcanzarían la misma altura.

Más adelante, concluyó que, independientemente de las orientaciones de los planos, los objetos alcanzaban la misma altura.

Resumiendo: si no hay fricción

alcanza la misma altura y el ángulo se reduce, recorrerá más distancia hasta alcanzar la misma altura

¿Qué sucede si el segundo plano no está inclinado?

Galileo concluyó diciendo que si el segundo plano no está inclinado, la pelota seguirá rodando sin cesar, buscando alcanzar la misma altura. si no hay fricción

aquí la pelota no se detiene nunca, sigue rodando y rodando…

Newton construyo sus ideas con los pensamientos de Galileo acerca del movimiento. La primera ley de Newton establece que no es necesaria ninguna interacción para mantener un cuerpo en movimiento. Si deslizamos un libro sobre la mesa, vemos que después de un tiempo este se detiene, pero se detiene porque existe una interacción (que es la de la fricción entre el libro y la mesa) que se opone al movimiento, y no es la ausencia de la interacción lo que lo lleva al reposo.

Todos los objetos resisten al cambio del estado de movimiento. Todos los objetos tienen esa tendencia, todos tienen inercia. Pero aquí cabe una pregunta: ¿Tienen todos los objetos la misma tendencia a resistir el cambio? La respuesta es, obviamente, ¡No! Todos tienen inercia, pero la inercia de un cuerpo depende de la masa, es decir, de la cantidad de materia que posee un cuerpo. A mayor cantidad de masa, mayor inercia y mayor resistencia al cambio del estado de movimiento.

2) SEGUNDO PRINCIPIO: DE MASA

Recién vimos que para que un cuerpo quieto comience a moverse es necesario aplicar una fuerza sobre él. Además nos damos cuenta de que cuanto mayor es la fuerza que aplicamos tanto más se acelera.

También sabemos que para acelerar a algunos cuerpos es necesario aplicarles más fuerza que a otros para lograr el mismo efecto. Para lograr la misma aceleración a unos cuerpos hay que aplicarles más fuerza y a otros menos. Esto se debe a que algunos cuerpos tienen más inercia y otros menos inercia. No es lo mismo acelerar un tren que una bicicleta.

La inercia del cuerpo es una de sus propiedades y, para determinarla, podríamos preguntarnos cuánta fuerza es necesario aplicarle al cuerpo para obtener una determinada aceleración. Entonces la cantidad de fuerza para obtener cierta aceleración es una medida de la inercia. Si un cuerpo tiene mucha inercia, entonces hace falta mucha fuerza para acelerarlo con cierto valor. Si un cuerpo tiene poca inercia, entonces hace falta poca fuerza para acelerarlo con ese mismo valor.

Un problema adicional que tenemos cuando queremos medir la inercia de un cuerpo es que puede haber varias fuerzas actuando sobre el cuerpo y darnos una falsa impresión de lo difícil que resulta acelerarlo. Por ejemplo, el automóvil de Pedro se ha quedado sin nafta y su hermano y yo queremos darle una mano para que llegue a la estación de servicio de la esquina.

Mientras los tres empujamos, el hermano de Pedro piensa: “Este automóvil tiene poca inercia porque yo hago poca fuerza y se acelera bastante”. Al llegar a la estación Pedro y yo tratamos de detenerlo, pero el hermano de Pedro sigue haciendo fuerza para empujarlo sin que nos demos cuenta de ello. A nosotros nos parecerá que el automóvil tiene mucha inercia porque es difícil detenerlo.

La manera de resolver el problema es hacer la cuenta del total de fuerzas que están actuando; determinar cuál es el valor de la fuerza neta aplicada (a la que se suele llamar “resultante’). Para eso recordemos que las fuerzas son vectores y que debemos sumarias y restarlas como vimos en el capítulo 2. En el ejemplo del auto de Pedro es muy sencillo, ya que las fuerzas están aplicadas en la misma dirección (longitudinalmente al automóvil), aunque algunas con sentido hacia adelante y otras con sentido hacia atrás.

La medida de la inercia se podrá obtener comparando la fuerza neta aplicada, o resultante y la aceleración obtenida.

Equilibrio, reposo y movimiento

Cuando vemos el libro de física sobre la mesa entendemos que para empezar a moverlo hace falta una fuerza que lo acelere. También sabemos que el libro tiene la fuerza de su peso aplicada sobre él (en dirección vertical y hacia abajo). Entonces sobre el libro ya están actuando fuerzas. ¿Por qué entonces no se acelera en la dirección de esa fuerza? La respuesta la encontramos fácilmente si tenemos en cuenta que lo que modifica la velocidad de un cuerpo es la fuerza neta o fuerza total aplicada, tal como lo vimos en la sección anterior.

Como el libro sigue en reposo, la fuerza total debe ser nula. Debe haber otra fuerza que lo está sosteniendo. Una fuerza que se opone al peso y que es de la misma intensidad, de modo que la suma sea cero.

Pregunta: ¿Qué cuerpo ejerce una fuerza sobre el libro de modo de impedir su caída?

Si saco la mesa, el libro se acelerará en caída libre hacia el piso. De este modo vemos que existen dos fuerzas que actúan sobre el libro: la fuerza peso ejercida por la Tierra sobre el libro (por la atracción gravitatoria mutua) y la fuerza que impide la caída del libro,

Decimos que el libro está en equilibrio cuando permanece en reposo durante un lapso. Vemos que cuando esto ocurre la suma de fuerzas aplicadas sobre él es cero.

Podríamos reinterpretar el principio de inercia diciendo que todo cuerpo que está en equilibrio no se acelera.

Pero, ¿qué pasa con los cuerpos que están en movimiento? ¿Están en equilibrio o no?. Es fácil responder a estas preguntas si pensamos en el principio de inercia. Por ejemplo, aunque el avión vaya a gran velocidad, si la azafata nos convida con una gaseosa, el vaso, la gaseosa y nosotros estamos en equilibrio; ya que la suma de las fuerzas es cero y no nos estamos acelerando. Si en cambio la suma de las fuerzas no es cero (el avión está despegando o hay “pozos de aire”), sí hay aceleración.

Resumiendo, el que veamos algo en movimiento no indica que la fuerza total o resultante sea distinta de cero. Todos los movimientos en los que no cambia la velocidad son casos en donde la suma de fuerzas es cero. No hace falta que haya una fuerza neta aplicada para que algo se esté moviendo (con velocidad constante). En cambio, sí hace falta alguna fuerza neta aplicada para que empiece a moverse, para que deje de moverse o para que cambie su velocidad en dirección o rapidez.

Cuando decimos que algo está en equilibrio indicamos que la suma de fuerzas es cero, pero no damos información de si el cuerpo está en reposo o en movimiento con velocidad constante.

No se de que se trata, pero me opongo al rozamiento: Cuando por ejemplo, queremos empujar un sillón notamos que hay que hacer cierto esfuerzo para que se ponga en movimiento. Esto es razonable si recordamos el principio de inercia, Según este principio, una vez en movimiento el sillón seguiría andando aunque no lo empujáramos (como en el caso de la carreta a la que se le soltaron los bueyes). Sin embargo, observamos que si no seguimos aplicando una fuerza el sillón se detiene. Entonces, cuando el sillón está en movimiento alguna fuerza está actuando en contra de su movimiento. Esa fuerza es la de rozamiento entre el sillón y el piso.

Por eso tenemos que mantener cierta fuerza aplicada para lograr que el sillón siga andando con velocidad constante. La fuerza que debemos aplicar es la misma cantidad que la fuerza de rozamiento y de esa manera la fuerza total es cero y el sillón no se detendrá:

Fuerza para empujar el sillón-fuerza de rozamiento=0

Se puede así obtener un movimiento de velocidad constante aun cuando estemos aplicando fuerza sobre el sillón, ya que la que aplicamos nosotros más la de rozamiento se anulan y el sillón no se acelera.

Si queremos acercar el sillón hacia la ventana, el rozamiento es una fuerza que parece estar en contra de ese movimiento. Si queremos alejar el sillón de la ventana, también el rozamiento se opone. No importa en qué dirección intentemos mover un cuerpo, las fuerzas de rozamiento tienen sentido contrario a ese movimiento.

Cuando el piso es de baldosas es más fácil desplazar el sillón; cuando el piso es de goma es muy difícil desplazarlo. La fuerza de rozamiento depende de las superficies que están en contacto (el piso y el sillón) y de cuánto está comprimida una superficie contra otra, Un análisis detallado de las fuerzas de rozamiento nos llevaría a estudiar las fuerzas entre las moléculas de las superficies en contacto, pero podemos entender las fuerzas de rozamiento como algo parecido a cuando una superficie está poco pulida y entonces es más difícil deslizarse sobre ella.

Además del rozamiento entre dos superficies en contacto existe el rozamiento de los fluidos. Cuando queremos desplazarnos en medio del agua, sentimos que es mas costoso. Distintos fluidos oponen distinta fuerzas de rozamiento. El rozamiento con el agua es menor que con el dulce de leche. El aire también es un fluido y opone rozamiento a desplazarse a través de él.

Si movemos la mano lentamente en el agua, no parece haber mucha fuerza que se oponga al movimiento, Pero si intentamos moverla rápidamente1 veremos que la fuerza es bastante notoria. Con el aire y los demás fluidos pasa lo mismo. El rozamiento de los fluidos crece con a rapidez y esto será interesante para analizar los saltos de paracaidismo.

Por fin el principio de masa

Supongamos que a un carrito le aplicamos cierta fuerza neta y el carrito se mueve con determinada aceleración. Veremos que si en una segunda prueba la fuerza que le aplicamos al carrito es el doble que en a primera prueba, entonces la aceleración con la que se moverá en este caso será el doble de la aceleración anterior. Este experimento sencillo nos muestra que para cada cuerpo la fuerza aplicada y la aceleración obtenida son proporcionales. O bien, que el cociente entre la fuerza y a aceleración es un valor constante y que sólo depende del cuerpo con el que estemos experimentando.

F/a = cte

Newton descubrió esta proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración, y a la constante de proporcionalidad la llamó “masa” del cuerpo. Así, pues, la masa del cuerpo mide la cantidad de inercia que tiene ese cuerpo.

El segundo principio de Newton dice que la fuerza que se le aplica a un cuerpo y la aceleración que éste adquiere debido a esa fuerza son magnitudes proporcionales y que la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo.

Lo podríamos entender de otro modo diciendo que la fuerza total aplicada sobre un cuerpo produce una aceleración y que los valores de la fuerza aplicada, a aceleración y la masa del cuerpo cumplen con la ecuación: F=m.a 

Recordemos que tanto F como a son vectores y que el cuerpo se acelera en la dirección y sentido en que actúa la fuerza neta aplicada. En cambio la masa es una magnitud escalar (no tiene dirección ni sentido) y puede medirse con un número en las unidades que se elijan para ello. En general se utiliza como unidad de masa el kilogramo o el gramo.

Volumen, peso y masa

No cabe duda de que un elefante es más grande que un raes más pesado y tiene más inercia. Sin embargo, estas tres magnitudes se pueden distinguir con un poco de atención. Estamos acostumbrados a estimar el peso de las bolsas por el tamaño pero más de una vez nos llevamos una sorpresa. Alguna bolsas de gran tamaño tienen menos peso que otras bolsas pequeñas. Es fácil de entender por ejemplo si han cargado la bolsa más pequeña con tornillos y la más grande con plumas. Así distinguimos fácilmente el volumen del peso. El volumen asociado a las dimensiones, es el espacio que ocupa el cuerpoo. El peso es la fuerza con la que el cuerpo es atraído por la Tierra.

También sabemos que los astronautas en la Luna dan grande saltos porque en la Luna pesan menos. Más aún, en el espacio exterior los cuerpos no tienen peso porque no están cerca según planeta o luna como para que se note que los atrae gravitatoriamente. Así, el peso es una fuerza que aparece sólo en las cercanías de la Tierra, la Luna o algún otro astro. Lo que pesa una persona depende de la persona y de dónde se suba a la balanza, en la Tierra, la Luna, en el espacio…). El valor del peso depende dos cuerpos: la persona y el planeta en donde se está pesando

La masa, en cambio, es la inercia que tiene un cuerpo. Es su propiedad por la cual es necesaria cierta cantidad de fuerza para arlo. Y esto no desaparece en ninguna parte del espacio, pende de que esté cerca o lejos de algún planeta. Es una propiedad del cuerpo. Para que un astronauta acelere una lata de gaseosa en el espacio, necesitará aplicarle la misma fuerza que para acelerarla aquí en la Tierra. Recuerda que la masa (la inercia) mpaña adonde tú vayas.

Velocidad Terminal

Vimos que, cuando el rozamiento con el aire es muy pequeño, los cuerpos caen con una aceleración g(9,8 m/seg2). Esta es a aceleración de la gravedad y se debe a la atracción gravitatoria de a Tierra sobre el cuerpo que cae.

Pero la fuerza de atracción gravitatoria aplicada sobre el cuerpo es su peso, y entonces podemos decir que el cuerpo se acelera debido a a fuerza de su peso. Así, la expresión del principio de masa para el caso de un cuerpo en caída libre se transforma en:

P= m.g

El peso es un vector que apunta para abajo (hacia centro de la Tierra) y la aceleración g también. En esta expresión  del segundo principio se ve la relación entre peso, masa y aceleración de la gravedad.

Pero ¿qué pasa si el rozamiento con el aire no es despreciable? En ese caso no podremos asegurar que el cuerpo con la aceleración g ya que no sólo el peso es el que actuando sino también la fricción con el aire. Como la friccion con el aire (FR) es una fuerza contraria (opuesta) al sentido del movimiento, el segundo principio toma la forma: P-FR =m.a en donde la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo en caída es la diferencia entre el peso y la fricción. Como esta fuerza neta es un poco menor que el peso, la aceleración a será menor que g.

Habrás notado que al sacar una mano por la ventanilla de un auto se puede sentir la fuerza de fricción del aire. También te habrás dado cuenta de que cuanto más rápido va el auto mayor es la fuerza de fricción. Entonces, cuando un paracaidista salta desde un avión, a medida que va más rápido debido a su aceleración de caída, cada vez tiene mayor rozamiento con el aire. Llegará un momento en que el rozamiento sea tan intenso como la fuerza peso del paracaidista, y en ese caso la fuerza neta sobre él será cero:

P=FR  o bien:  P-FR  =0

La velocidad a la que esto ocurre es la velocidad límite o velocidad terminal.

A partir de allí, como la fuerza neta aplicada es cero (mientras que no se abra el paracaídas), el paracaidista no se acelera más. Su aceleración es también cero (de la ecuación) y se mantiene una caída a velocidad constante (por lo cual se la llama “velocidad límite”).

Que masa tiene una pesa – Cuánto pesa una masa

Las pesas que se usaban en las balanzas antiguas funcionaban como medida de comparación para saber cuántas manzanas o bizcochos se compraban. Un cuerpo que tenga una masa de un kilogramo debe pesar una cierta cantidad que se puede calcular según la fórmula: P=m.g

Reemplazando:  1kg. . 9.8 m/seg2 =9.8 Kg.m/seg2

Como es muy habitual medir la distancia en metros, la masa en kilogramos y el tiempo en segundos, a esta elección de unidades de medida se la llama “Sistema MKS’. En este sistema al producto: kg . m/seg2 se lo llama newton (N), por lo cual queda

P = 9,8 N

Así, un kilogramo de masa pesa 9,8 N.

También podemos preguntarnos qué masa tiene un cascote que pesa 1 Ñ.. En -ese caso haremos la cuenta despejando la masa: m = P/g

Obtenemos que el cascote tiene una masa de 102 gramos.

En el Sistema Técnico, en cambio, se utiliza una unidad de fuerza que facilita los cálculos entre masa y peso. Esta unidad se llama «kilogramo fuerza”(kgf). Se propone esta unidad de modo que un kilogramo de masa pese un kilogramo fuerza. Entonces, si el peso de un kilogramo de masa es 9,8 N y en el otro sistema es 1 kgf, tenemos la equivalencia:  9,8 N= 1 kgf

El kilogramo fuerza es muy útil porque para asegurarse de que se cuenta con una masa de 3 kilogramos basta con asegurarse de que pese 3 kgf y no hace falta hacer la cuenta de cuántos newtons pesan 3 kg. Pero por otra parte produce cierta confusión, si no se recuerda bien que el kgf es una unidad de fuerza y un kg es una unidad de masa.

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EJEMPLO DE LA 2º LEY DE NEWTON APLICADA A UN ASCENSOR

LEY DE NETON EN UN ascensor

Si el elevador no se mueve, el piso empuja los pies con una fuerza (F) igual al peso del pasajero (W).
Estas fuerzas se equilibran y el pasajero está en equilibrio.

Mientras el elevador acelera hacia arriba , el piso empuja los pies del pasajero con una fuerza igual a su peso (W) más una fuerza aceleradora (ma); las fuerzas hacia abajo y hacía arriba están desequilibradas.

Cuando el elevador acelera hacia abajo el peso del pasajero es mayor que la fuerza dé sustentación del elevador. En consecuencia, el pasajero acelera hacia abajo. W — F es la fuerza no equilibrada, que causa la aceleración.

Cuando el elevador se mueve con velocidad constante, no se necesita fuerza para acelerar. Por tanto, el elevador empuja al pasajero con una fuerza igual a su peso. Las fuerzas están equilibradas y el pasajero está en equilibrio.

Si los cables que sostienen el elevador se rompen y éste desciende en caída libre, el elevador y pasajero caen con la misma rapidez. La fuerza hacia arriba en los píes es 0. El peso, que actúa hacia abajo, hace caer al pasajero, pero como no hay presión en las suelas de sus zapatos, tiene la sensación de ingravidez o falta de peso. Esta es la sensación que un cosmonauta tiene, cuando está navegando en el espacio.

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3)TERCER PRINCIPIO: ACCION Y REACCION

Cierto día estaba en mi automóvil detenido frente a la luz roja del semáforo esperando mi turno, cuando de pronto: CRASH!! Un conductor distraído achicó mi baúl y me dejó sin luces traseras. Ambos descendimos para contabilizar los daños y el distraído me mostraba cómo mi baúl le había abollado la trompa de su último modelo. Yo me quejaba de que mi baúl había desaparecido como si fuera plegable, pero él insistía en que mi auto le había roto sus nuevos faros de gran alcance, ¿qué otra cosa podía haber actuado sobre su auto? Seguro que mi auto era el causante de su abolladura. Por otra parte su auto era el que había hecho fuerza sobre mi baúl para plegarlo de esa manera. Los dos automóviles habían interactuado. El auto del distraído hizo fuerza sobre el mío y el mío hizo fuerza sobre el suyo. Nunca había pensado1que el principio de interacción se encargaría de los accidentes de tránsito.

Cada vez que un cuerpo ejerce una acción sobre otro empujándolo tirando de él, atrayéndolo gravitatoriamente o magnéticamente, chocándolo o acariciándolo, se produce una interacción éntre ambos. Un cuerpo aplica una fuerza sobre otro y a su vez recibe del otro una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario. Por cada par de cuerpos que están interactuando aparece un par de fuerzas. La Tierra atrae gravitatoriamente a la Luna y es atraída por la Luna con una fuerza de igual intensidad.

El martillo ejerce una fuerza sobre el clavo y así logramos que el clavo se hunda en la madera, pero a su vez el clavo ejerce sobre el martillo una fuerza igual en intensidad pero de sentido contrario. Esta fuerza sobre el martillo es la que detiene el martillo e incluso lo hace «rebotar» hacia arriba.

Cuando nuestro automóvil lleva un remolque (de casa rodante o de lancha o moto), el remolque recibe una fuerza de nuestro auto. Esta es la fuerza hacia adelante que acelera al remolque. Pero sobre nuestro auto actúa una fuerza hacia atrás de igual intensidad. Esta fuerza hacia atrás sobre nuestro auto nos obliga a gastar más nafta que si no tuviéramos remolque para lograr la misma aceleración.

Las fuerzas del par de interacción son vectores como todas las fuerzas, pero tienen ciertas características:

1) Son de la misma intensidad.

2) Tienen sentidos opuestos.

3) Están en la misma recta de acción (tienen la misma dirección).

4) Una de ellas está aplicada en uno de los dos cuerpos que interactúan, y la otra, en el otro cuerpo.    

A las dos fuerzas del par se las suele llamar “acción» y “reacción”. Alguien podría pensar que el auto tira del remolque con una acción y que entonces el remolque reacciona tirando del auto en sentido contrario. Pero nosotros simplemente hablaremos de pares de interacción sin hacer esta diferencia. Por ejemplo, la Tierra y la Luna se atraen gravitatoriamente. Esta atracción es mutua. No parece útil decir que la atracción que la Luna ejerce sobre la Tierra es la reacción y que la atracción que la Tierra ejerce sobre la Luna es la acción. Podríamos clasificarlas al revés y también sonaría raro. Preferiremos hablar de pares de fuerzas que aparecen en la interacción.

Definición: ” A toda acción hay una reacción de igual magnitud, pero de sentido contrario”

Maquinas Simples Ejemplos y Tipos de Palancas Poleas Plano Inclinado

Ejemplos de Máquinas Simples: Tipos de Palancas, Poleas, Plano Inclinado

TEMAS TRATADOS:
1-Concepto de Máquina Simple
2-Palancas, Tipos ó Géneros, Ejemplos
3-Las Poleas, Tipos
4-Torno, Multiplicación
5-Plano Inclinado, Multiplicación

Ver: Concepto de Momento Flector Aplicado a Palancas

¿Qué es una máquina?: Una batidora de huevos, un gato de automóvil, un aparejo de poleas, una rampa de carga .. . son todos máquinas. ¿Qué tienen precisamente en común? O dicho en otras palabras, ¿qué es una máquina ? Una máquina es un dispositivo mecánico que permite trabajar más cómodamente, aumentando la velocidad de una operación, o disminuyendo la fuerza que debe aplicarse, o cambiando la dirección de la fuerza. Es más fácil batir un huevo con una batidora que con un tenedor, porque puede hacerse que las cuchillas se muevan más rápido que el tenedor. Sería imposible para la mayoría de la gente levantar el eje posterior de un carro de modo que pueda cambiarse una llanta; con un gato, hasta un niño puede hacerlo.

Una máquina no es una fuente de energía, para que trabaje se le debe suministrar energía: hacer girar la manivela de la batidora de huevos o mover la palanca del gato. El trabajo mecánico realizado sobre una máquina se llama trabajo suministrado; y el trabajo mecánico efectuado por la máquina sobre algún otro cuerpo se llama trabajo ejecutado. Con el gato de automóvil, por ejemplo, el trabajo suministrado en cada empujón a la palanca, es igual a la fuerza que se ejerce multiplicada por la distancia que avanza la mano. El trabajo ejecutado es el peso levantado, multiplicado por la altura que se eleva.

Hay muchas clases de máquinas. Pero en Física, como en cualquier ciencia, el problema se simplifica agrupando todos los dispositivos análogos. Cuando esto se lleva a cabo, muchas máquinas simples pueden clasificarse en dos grupos: planos inclinados y palancas.

Las palancas, poleas, tornos y planos inclinados se denominan máquinas simples, y no obstante haber sido inventadas hace miles de años, todavía reportan gran utilidad. En cualquier tipo de las máquinas que se usan actualmente, aun las más complicadas, no existen sino combinaciones más o menos ingeniosas de una o más máquinas simples. No hay más que observar una máquina de escribir o una máquina de ferrocarril: por todos lados descubriremos palancas, tornos, poleas, engranajes, etc.

En esta página estudiaremos varias máquinas simples. El objeto de nuestro estudio puede sintetizarse así:

1) Qué fuerza es necesaria para mantener en equilibrio a un cuerpo, empleando una máquina simple.
2) Cuánto vale la multiplicación de cada máquina, es decir, por cuánto se multiplica nuestra fuerza al emplear la máquina.

PALANCAS

Una palanca es, en general, una barra rígida, que puede girar alrededor de un punto o de un eje.
Para alzar la esfera por medio de una palanca es más conveniente proceder como en (a); si ejercemos fuerza más cerca del punto de apoyo, será necesario un esfuerzo mayor (b).

palanca mecanica

Imaginemos que se trata de levantar un peso, como está indicado en la figura. Instintivamente trataremos de tomar la palanca lo más lejos posible del punto de apoyo A, pues sabemos que así es más fácil levantarlo. Si tomamos la palanca por la mitad, habrá que hacer más fuerza, y aun así es posible que no lo podamos levantar.


Esquema físico de la palanca

La explicación es evidente: el peso que queremos vencer, que llamaremos resistencia R, tiende a hacer girar la palanca en el sentido señalado. Es decir, constituye una cupla de momento R . r respecto de A; la fuerza aplicada para vencerlo, que llamaremos fuerza motriz P, constituye una cupla de momento P p. .La condición para que un cuerpo sometido a cuplas esté en equilibrio, es que la cupla resultante tenga momento nulo.

Como en este caso las fuerzas son paralelas, sus vectores-momento tienen la misma recta de acción, y para que el momento resultante sea nulo deberá ser:

M (P) + M (R) = 0.

La condición para que una palanca esté en equilibrio es que la suma de los momentos de la fuerza motriz
y de la resistencia, con respecto al punto de apoyo, sea nula.

Ahora bien, podemos escribir el equilibrio de una palanca como: P.p = R.r

maquinas simples

El ejemplo mas simple es el juego de niños subibaja, donde las distancias r y d son iguales y si los pesos son también parecidos el mismo quedará horizontal. Cuando uno de los niños se aleja del apoyo o es mas pesado enseguida la tabla se inclina hacia un lado porque la ley de equilibrio de momentos o cuplas ya no existe.


EJEMPLO GENERAL: Se tiene una palanca de 1.0m. de largo, y se quiere levantar un peso de P=200Kg, apoyando la barra a r=0,20m. del apoyo. Cual es la fuerza P que debemos realizar para este caso.

maquinas simples

Solución: Aplicamos la fórmula general de palanca y reemplazamos los valores datos del problema:

P.p = R.r
P.0,80 = 200.0,20

P=200.0,20/0.80=50 Kg.

Factor de Multiplicación de una Palanca: R=P.p/r

es decir, que la palanca^multiplica a la fuerza motriz por el factor  d/r  llamado factor de multiplicación. Así, si el brazo de la fuerza motriz es 4 veces mayor que el de la resistencia (80 cm : 20 cm = 4), cualquier fuerza que se aplique en A’ aparecerá en A” multiplicada por 4.

GÉNEROS DE PALANCAS

Son palancas de primer género aquellas cuyo punto de apoyo está entre la resistencia y la fuerza motriz. Ejemplos.- las tijeras, las balanzas de platillos, el subibaja.

Palancas de segundo género son aquellas que tienen la resistencia aplicada entre el punto de apoyo y la fuerza motriz. Ejemplos: la carretilla, el rompenueces.

Palancas de tercer género son aquellas que tienen la fuerza motriz entre el punto de apoyo y la resistencia. Ejemplos: el pedal de la máquina de afilar, las pinzas para servirse azúcar.

Cualquiera que sea el género de palanca, la condición de equilibrio es la misma: P.p=R.r


Maquina palanca
Incluso las máquinas más complejas son combinaciones de máquinas simples.

Arquímedes fue el fundador de la estática. Fue físico, matemático, inventor e ingeniero militar. Con sus aparatos mantuvo a raya a los romanos durante mucho tiempo, y cuando por fin las legiones consiguieron entrar en la ciudad, dieron muerte al sabio.  La leyenda que se ve arriba dice en latín: “Tócalo y lo moverás”. Se ve, en efecto, que un señor con barba apoya con gran delicadeza un dedo sobre el extremo de la palanca y levanta la Tierra. Ya hemos visto que con un brazo de fuerza motriz suficientemente largo, un hombre puede levantar cualquier peso. Claro que necesita un punto de apoyo. Arquímedes decía, según es fama: “Dadme un punto de apoyo y moveré la Tierra”. En el grabado, el punto de apoyo es una gran mano que emerge misteriosamente de entre las nubes.

PALANCA DE 1° GENERO

maquinas simples

PALANCA DE 2° GENERO

maquinas simples

PALANCA DE 3° GENERO

maquinas simples

EJEMPLOS DE PALANCAS

ejemplos de palancas simples - tijera

a. Las tijeras de hojalatero y las tenazas están hechas con un par de palancas. La fuerza que realiza el corte es mayor que la fuerza que se ejerce en los mangos. b. La ventaja mecánica de estas tijeras, es mayor que 1 al iniciarse el corte y se vuelve menor que 1 cuando el corte tiene lugar donde están las flechas sobre las cuchillas.

ejemplo palanca rompenueces

c. Un cascanueces es un par de palancas con el fulcro en un extremo. Nótese cómo se miden aquí los brazos de la potencia y de la resistencia.
d. Las pinzas también tienen el fulcro en un extremo pero las posiciones de las fuerzas de la potencia y de la resistencia están invertidas.

palanca, carretilla , ejemplo

e. Una carretilla tiene un brazo de potencia mayor que el de la resistencia y, por tanto, una gran VM.
f. Una caña de pescar tiene una ventaja mecánica menor que 1, lo que hace posible mayor rapidez de movimiento en el extremo de la resistencia.

PALANCAS: BALANZAS

Las balanzas son una aplicación de la palanca. Hay diversos tipos: pero las más comunes son las de platillos y la romana o de pilón. Las primeras son palancas de brazos iguales, de modo que la resistencia y la fuerza motriz deben ser iguales. En las romanas, en cambio, el brazo de la resistencia es siempre menor.

Algunas de éstas tienen dos lugares de donde colgar la resistencia: el más cercano al punto de apoyo se usa cuando la resistencia es muy pesada. ¿Porqué?

esqumas de balanzas - ejemplos de palancas

Balanza de precisión. Es una palanca de brazos iguales; el eje de donde penden los platillos se llama cruz, y todos los apoyos están construidos de manera de disminuir al mínimo los rozamientos. El fiel, solidario con la cruz, señala en una escala su posición, pero no indica el peso. Para pesar un cuerpo se siguen procedimientos especiales, que permiten medir pesos de hasta 0,1 mg. con toda facilidad. Estas balanzas son comunes en todos los laboratorios. Como son muy delicadas, se las mantiene en una caja de vidrio, dentro de la cual se realiza la pesada, para evitar que las corrientes de aire influyan en la operación.

Se han construido balanzas mucho más precisas que las corrientes de laboratorio. Con una de ellas se ha tenido la curiosidad de pesar el punto gramatical que se coloca al final de cada oración: pesa 0,000001 gr. también se ha pesado un granito de arena tomado de una playa de mar, que pesa 18 veces más: 0,000018 gr.

EL TORNO:

El torno no es sino una palanca con forma apropiada para que dé muchas vueltas y pueda arrollar una soga. Lo constituye un cilindro que por medio de una manija gira alrededor de su eje, que permanece fijo.

esquma torno ejemplo de palanca

La figura muestra un torno: el circulito en O es la proyección del eje; el círculo da radio O B es la sección del cilindro, y O A es el brazo de la manija.

La condición de equilibrio del torno es la misma que la de la palanca: que la suma de los momentos de las fuerzas aplicadas sea nula:

M (P) + M (R) = 0
Ósea:
F. OA = R .0 B

MULTIPLICACIÓN DEL TORNO

De la condición de equilibrio:  R=F. OA/OB

El factor OA/OB es la multiplicación del torno. Si, por ejemplo, la manija tiene 40 cm de largo y el radio del cilindro mide 10 cm, la multiplicación vale 40 cm: 10 cm = 4. Cualquier fuerza que se aplique en la manija aparece en la periferia del cilindro multiplicada por 4.

LAS POLEAS:

Las poleas hacen posible que un hombre levante objetos de varias veces su propio peso. La misma acción de agacharse para levantar algo es incómoda y por cierto dificultosa si el objeto es pesado. Es mucho más fácil levantar el objeto tirando del cable de una polea. Así, los músculos del hombre funcionan más eficientemente y la posición erecta es ciertamente mucho más cómoda.

La polea más sencilla consiste en una rueda acanalada suspendida por su eje del cielo raso y que puede girar libremente. Se le dice polea fija porque está fijada al cielo raso. Alrededor de la rueda pasa un cable o una cadena. Un extremo se asegura a la cosa a levantar, del otro extremo se tira para levantarlo. Aquí el único beneficio es el de la postura, ya que puede ejercerse el esfuerzo en posición erguida. Pero para levantar 50 Kg. debe ejercer un esfuerzo de por lo menos 50 Kg. La ventaja mecánica de este dispositivo es de uno.

Polea Fija

La carga (resistencia) es igual al esfuerzo (potencia). En la práctica se utilizan sistemas de poleas cuya ventaja mecánica es superior a uno, es decir, que permiten elevar cargas mucho mayores con el mismo esfuerzo.

Aplicando la condición de equilibrio de una palanca:
P.p=R.r
Como p=r, entonces P=R
Es decir la fuerza es igual al peso a levantar

Hay ciertas combinaciones o disposiciones de armar un sistema de poleas que con un esfuerzo de 25 Kg. una persona puede levantar un peso de 50 Kg., y en ese caso decimos que el sistema de poleas posee una ventaja mecánica o factor multiplicador de 2. Si con un esfuerzo de sólo 10 Kg. pudiéramos levantar una carga de 50 Kg., la ventaja mecánica sería de 5.

Hay un disposición en donde una polea móvil simple puede dar una ventaja mecánica de 2. En este caso, un extremo del cable es fijo y la polea, de la cual está suspendida la carga, sube junto con ella al tirar nosotros del otro extremo del cable. Como la carga está suspendida de dos lados, cada uno de los cuales toma la mitad del esfuerzo, éste se reduce a la mitad. A primera vista esto parece ser un medio de conseguir algo por nada, pero, en realidad, no es así.

polea movil palanca

EXPLICACIÓN: En lugar de apoyarse en el eje como la fija, lo está en la cuerda. Para equilibrar una resistencia R, se aplica la fuerza F (se usa F en lugar de P); estudiaremos ahora qué relación hay entre ambas fuerzas.

La figura muestra que para equilibrar 10 Kg., cada mano debe aplicar 5 Kg.; si nos desentendemos de una de las ramas, atándola al soporte, la fuerza motriz aplicada es de sólo 5 Kg.

Siempre será, pues: F=R/2 , para este caso, la condición para que una polea móvil esté en equilibrio es que la fuerza motriz sea la mitad de la resistencia.

La explicación es sencilla: si observamos una polea móvil en funciones, veremos que la rotación se produce alrededor de! punto A. Para que esté en equilibrio, la suma de los momentos de la fuerza motriz y de la resistencia debe ser nula:

M(F) + M(R)=0

P . p = R . r
M (F) = F . 2 r (r, radio de la polea)
M (R) = – R . r
F. 2r- R.r = 0 ==> F= R/2

MULTIPLICACIÓN DE LA POLEA MÓVIL:
En el caso de fuerzas paralelas: R = 2F La multiplicación de la polea móvil es 2.

El trabajo hecho por el esfuerzo jamás es menor que el aplicado a la carga. Lo que ocurre es que por cada metro de cable que tiramos la polea sube solamente 50 cm., puesto que los cables por acortar son dos.

Es decir, en la polea móvil la potencia debe moverse una distancia dos veces mayor que la resistencia. Decimos que su relación de velocidades es 2 distancia recorrida por el esfuerzo distancia recorrida por la resistencia Si las poleas no tuvieran peso propio y no existiera fricción, que se opone al movimiento, la ventaja mecánica y la relación de velocidades serían iguales.

Pero en la realidad existe el frotamiento y la polea pesa algo, de modo que se necesita un esfuerzo adicional para vencer estas resistencias. En la práctica, esto disminuye la ventaja mecánica, que es menor que la relación de velocidades. Aquí, para simplificar, las poleas se suponen sin peso ni fricción.

Un aparejo consiste en una combinación de poleas fijas y móviles dispuestas de modo que se pueda levantar un peso tirando cómodamente en posición erguida, hacia abajo. Una manera rápida de determinar la ventaja mecánica en aparejos como los ilustrados, llamados factoriales, es contar el número de cables que sostienen la carga. Si hubiera cinco cables, la ventaja mecánica sería entonces de cinco.

EL PLANO INCLINADO

Una máquina tiene por objeto utilizar ventajosamente energía para producir trabajo. En general, la máquina proporciona un modo más fácil de hacer el trabajo, pero en ningún caso se puede conseguir de la máquina más trabajo que el que se le, suministra. Artículos anteriores sobre palancas y poleas han demostrado que es posible, en comparación, levantar grandes pesos mediante la aplicación de fuerzas pequeñas.

El plano inclinado es otro medio para levantar un gran peso con facilidad. Es especialmente útil para cargar barriles y toneles, puesto que se pueden rodar hacia arriba por la pendiente. Este método se usa, actualmente, para cargar barriles de cerveza en carros y camiones de reparto, pero hace tiempo se utilizó mucho más ampliamente. El plano inclinado debe de haber sido una de las pocas máquinas que el hombre tenía en la antigüedad. Por ejemplo, los primitivos egipcios utilizaron las pendientes en gran escala para la construcción de las pirámides.

tobogan, plano inclinado ejemplo

Ejemplo simple y que nos trae recuerdos, el tobogán es un plano inclinado, que nos permite deslizar suavemente desde una altura importante que de otra manera nos lastimaríamos. Cuánto mayor es el ángulo en el piso más rápido descendemos porque la fuerza que nos empuja se hace mayor.

plano inclinado palancas

DEDUCCIÓN DE LAS FORMULAS: La figura superior muestra un plano inclinado, y un barril cuyo peso es la resistencia R, que se debe equilibrar con la fuerza motriz F. Para hallar la condición de equilibrio, descompongamos la resistencia R en dos: R’, paralela al plano inclinado, y R”, perpendicular al mismo. Como ésta queda anulada por la reacción del plano, la que hace deslizar al barril hacia abajo es R’.

A ella, pues, se debe anular, y la condición es que sea F igual y opuesta a R’.

Observando la figura se advierte que los triángulos GR´ R” y ABC son semejantes, por ser rectángulos y tener el ángulo A = R (pues sus lados son perpendiculares entre sí y ambos son agudos). Por lo tanto, sus lados homólogos son proporcionales.

Cuando hay equilibrio se cumple que F=R´ (sino hay equilibrio el cuerpo se movería)

F . l = R. h

La condición de equilibrio en el plano inclinado es que el producto de la fuerza motriz por la longitud del plano sea igual al producto de la resistencia por la altura del mismo.

Ejemplo: Debemos mantener en equilibrio un tambor sobre un plano inclinado de 5 m de longitud y 2 m de altura. ¿Qué fuerza F es necesario aplicar, si el peso del tambor es de 80 Kg.?

En la fórmula anterior: F . l = R . h despejamos F=R. h/l ==> 80 . 2 / 5 = 32 Kg.

Para los que saben trigonometría y observan en factor (h/l), representa al seno del ángulo en A, ósea que sino tenemos el largo o la altura del plano podemos medir el ángulo en A, y buscar el seno.

Ejemplo:  Sobre un plano inclinado hay un barril de 1.000 N. Calcular la fuerza necesaria para mantenerlo en equilibrio, sabiendo que el plano forma un ángulo de 30° con la horizontal.

Aplicando la fórmula hallada: F . l = R . h ===> F= R . (h/l) = R. sen(30°)= 1000. 0,50 = 500 N.

MULTIPLICACIÓN DEL PLANO INCLINADO De la condición de equilibrio: F=R. (l/h)
El factor (l/h) es la multiplicación del plano. h Por ejemplo, si un plano que llega hasta una altura de 60 cm tiene una longitud de 2,4 m, la multiplicación vale 2,4 m : 0,6 m = 4; se podrá mantener en equilibrio cualquier cuerpo con sólo hacer una fuerza motriz igual a la cuarta parte de su peso.

Ejemplo:

maquinas simples plano inclinado

Por lo tonto, si no hubiere resistencia debida a rozamientos, una carga de 100 Kg. se podría subir por e! pleno con un esfuerzo de 25 Kg. Pero en la práctica sería de 35 Kg. a 45 Kg., según la naturaleza de las superficies.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS: Se requiere una fuerza mayor para mover la carga en un plano con fuerte ángulo de inclinación que en otro menos inclinado. Sin embargo, el trabajo total que se requiere para levantar la carga a una misma altura es el mismo, cualquiera que sea el ángulo de inclinación del plano. Por otra parte, se ha de realizar un trabajo adicional para vencer las fuerzas de fricción entre la carga y el plano, y éstas son menores cuanto mayor sea el ángulo de inclinación del plano con la horizontal.

El cociente de velocidad de cualquier máquina se obtiene dividiendo la distancia a lo largo de la cual se traslada la fuerza aplicada (o esfuerzo) por la altura a la cual se eleva la carga. Como en las otras máquinas, el cociente de velocidad de un plano inclinado se calcula a partir de sus dimensiones.

La distancia que recorre la fuerza aplicada es la distancia a lo largo del plano, mientras que la distancia a la cual se eleva la carga es la altura a la que se encuentra. Puesto que las fuerzas de fricción, o rozamiento, tienen un efecto mucho mayor en el rendimiento del plano inclinado que en otras máquinas (especialmente poleas), se gana muy poco intentando calcular la ventaja mecánica (carga/esfuerzo) a partir de consideraciones teóricas. Es más conveniente encontrar experimentalmente la ventaja mecánica, y utilizarla como un medio de calcular la magnitud de las fuerzas de rozamiento.

La fricción por la acción de rodar que se experimenta al cargar barriles (y otros objetos de sección circular) es pequeña si se compara con la fricción de deslizamiento que se debe vencer cuando se empujan cajas (o se tira de ellas) por un plano inclinado. Por esta razón, el plano inclinado se ha utilizado durante muchos años para cargar barriles. Recientemente, sin embargo, el trabajo adicional necesario para cargar cajas se ha reducido considerablemente, mediante el empleo de planos inclinados provistos de rodillos metálicos. En este caso, los rozamientos se han reducido al cambiar la fricción de deslizamiento por fricción de rodadura.

¿Qué es una máquina?
Esta pregunta fue planteada al empezar la discusión de las máquinas. Ahora ya se debería tener un conocimiento claro de lo que un físico quiere decir con ese término. Una máquina es un dispositivo mecánico que hace posible obtener trabajo más convenientemente. La máquina por sí misma no es una fuente de energía; por el contrario, hay que alimentarla y modifica el trabajo en una de las tres maneras siguientes:

1. La dirección de la fuerza puede cambiarse para aplicarla con más comodidad. Con una polea fija, por ejemplo, se puede levantar una carga tirando hacia abajo en lugar de hacia arriba. En este caso, la ventaja mecánica es 1.

2. La magnitud de la fuerza puede variarse de modo que una pequeña fuerza de la potencia se use para vencer una gran fuerza de la resistencia. El plano inclinado se emplea así, en general, lo mismo que la mayoría de los sistemas de poleas, el torno y muchas palancas, como la barreta.
En este caso, la ventaja mecánica es mayor que 1.

3. La magnitud de la fuerza puede disminuirse con objeto de que la rapidez o la distancia se aumenten. Esta es la situación en la caña de pescar, la batidora de huevos y la bicicleta. Aquí la ventaja mecánica es menor que 1. La mayoría de las máquinas utilizan el principio del plano inclinado o de la palanca, aunque algunas no pueden analizarse de este modo.

Concepto Físico de Momento o Cumpla – Géneros de Palancas

Teorias Fisicas Que Fracasaron Errores de la Fisica Erroneas

Teorias Fisicas Que Fracasaron Errores de la Física Erroneas

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1-Teoría Geocéntrica del Sistema Solar

2-Teoría de Aristóteles Sobre Los Cuatro Elementos de la Materia

3-Teoría de la Cuatro Humores

4-Teoría del Flogisto

5-Teoría del Eter

6-Teoría de la Caída de los Cuerpos

7-Teoría de la Generación Espontánea

8-Teoría de la Homunculo

PRIMERAS TEORÍAS FALSAS: Platón reconocía que el peso de los cuerpos no es más que el efecto de una fuerza que se ejerce sobre ellos de arriba a abajo, lo que equivale a una forma peculiar de concebir la gravedad.

El autor del Timeo conoce también la capilaridad y refiere algunos experimentos realizados sobre este particular. En cinemática, distingue el movimiento progresivo y el movimiento rotativo, reconoce la ley de conservación del plano de rotación en el movimiento de la peonza, apuntando así hacia la invención del giróscopo.

Hay que insistir también en el hecho de que Platón recomienda repetidas veces la investigación experimental a la que concede una gran importancia.La física de Aristótelesde Estagira (384-322) supone, por el contrario, una regresión bastante perjudicial en el terreno científico.

El Estagirita rechaza formalmente el atomismo y sustituye la explicación cuantitativa de las cosas por una explicación cualitativa particularmente infantil.

Mal matemático, pretende no querer fiarse más que de los datos de los sentidos. y como para él el tacto es el más fundamental de todos, hace dimanar todas las cosas complejas de una simple superposición de lo cálido, de lo frío, de lo seco y de lo húmedo a una hipotética materia prima sin atributo ni cualidad, lo que inevitablemente nos hace pensar en el famoso “cuchillo sin hoja al que le falta el mango” de que habla Rabelais.

Para Aristóteles hay cuerpos pesados y cuerpos ligeros: los primeros tienden hacia abajo y los segundos hacia arriba. Ya no hay ni fuerza centrífuga ni fuerza centrípeta, sino simplemente cualidades contrarias.

Además, Aristóteles ha prestado un lamentable servicio a la física con su introducción de la quintaesencia y del éter que de aquí en adelante encontraremos como punto de partida de buen número de teorías, incluso en nuestros mismos días.

Añadamos que la virtud de la quintaesencia es la de estar animada de un movimiento rotativo que contrasta con los movimientos ascendentes y descendentes de los cuerpos ligeros o pesados y tendremos una idea de toda la cinemática de Aristóteles.

El movimiento, según el Estagirita. se explica metafísicamente mediante el paso de la potencia al acto, concepto cuya claridad no es precisamente deslumbrante. Como contrapartida, la mecánica aristotélica admite, lo mismo que la de Pitágoras y la de Platón, que sólo el contacto puede explicar las acciones de unos cuerpos sobre otros.

Quizá conozca el lector la extraña balística de Aristóteles según la cual toda trayectoria se divide en tres partes. En la primera aparece el movimiento forzado, en la segunda el movimiento mixto y en la tercera el movimiento natural, lo que produce una curva ascendente, una parte mixta horizontal y una curva descendente. Hubo que esperar hasta 1537 después de Jesucristo para ver esta teoría contraria a toda observación refutada por Tartaglia.

La física de Aristóteles perjudicó a la ciencia en el curso de la Edad Media cuando sus conceptos fueron asimilados e impuestos a todo el mundo cristiano por Santo Tomás de Aquino.

Durante los doscientos cincuenta años que siguieron a su muerte, Aristóteles fue ignorado por los grandes físicos del mundo antiguo:Arquímedes. Ctesibios y Herón de Alejandría.

En efecto, estos tres genios fueron más hombres prácticos que soñadores, y puede decirse que el primero y mayor de todos ellos ha consagrado definitivamente la ruptura entre la metafísica y la física.

Modelo Atómico de Bohr Niels Resumen de su Biografia y Trabajo

Modelo Atómico de Bohr
Resumen de su Biografía y Trabajo Científico

Bohr Niels

El nombre de Niels Bohr (1885-1962) se inscribe como uno de los nombres más ilustres de la física del siglo XX. En líneas generales, tuvo la idea de aplicar la teoría de los quanta de Planck al modelo atómico de Rutherford, consiguiendo, de este modo, explicar la emisión de rayos espectrales y, al mismo tiempo, interpretar muchas propiedades físicas y químicas de los cuerpos.

En el tercer congreso de Física Solvay, que tuvo lugar en Bruselas el año 1921, a Rutherford se le preguntó qué diferencia existía, en su modelo atómico, entre los electrones nucleares y los periféricos. Rutherford respondió con aquella frase que tanta popularidad alcanzó: «No man’s land.», que significa “tierra de nadie“.

Es decir, trató de sintetizar el concepto que había guiado a su escuela hasta el año 1911: el átomo está dividido en dos regiones, la interna y la externa, el núcleo y el sistema electrónico, separadas por una barrera infranqueable, en el sentido de que ni los electrones periféricos pasan al núcleo ni los constituyentes del núcleo pasan al sistema electrónico.

El mérito de Rutherford fue el de haber intuido que los fenómenos radioactivos tienen su sede en el núcleo, y que dedicándose al estudio de esta ciencia hizo desviar los problemas inherentes al sistema electrónico hasta la crítica fundamental que había expuesto. Ciertamente, el modelo de Rutherford está en contradicción con el electromagnetismo clásico, sobre cuyos pormenores no se entrará.

Sencillamente se remarcará, con el objeto de centrar el problema histórico que limita la biografía de Niels Bohr, que cuando Rotherford estaba sumido en dicha problemática, el entonces joven investigador Bohr pasó al laboratorio de este otro físico inglés.

EL FENÓMENO FÍSICO: Cuando un cuerpo sólido se calienta suficientemente, se pone incandescente, es decir, emite luz. Lo mismo sucedería si calentásemos gases o vapores, o si excitásemos sus moléculas con una descarga eléctrica.

Entre la luz emitida en uno u otro caso, existe, sin embargo, una importante diferencia. Si hacemos que la luz emitida atraviese un prisma, o una red de difracción, se obtiene su espectro, o conjunto de rayas o bandas de los distintos colores que componen la luz incidente.

El espectro de la luz (imagen abajo) que emiten los sólidos incandescentes es continuo y presenta bandas de diferentes colores que se funden unos con otros. Los gases y vapores dan lugar a un espectro que presenta líneas o bandas discretas.

espectro luz atomo

Un elemento dado presenta siempre un mismo espectro, lo que constituye un valioso método para su identificación. Por ejemplo, al excitar el hidrógeno contenido en un tubo de descarga, se obtiene su bien conocido espectro de líneas. Con el fin de explicar este espectro del hidrógeno. Niels Bohr propuso su modelo atómico, que se utiliza todavía, aunque con algunas modificaciones, para describir los fenómenos atómicos básicos.

Niels Henrik David Bohr nació en octubre de 1885. Su padre era profesor de fisiología en la Universidad de Copenhague.

En 1903, ingresó Bohr en dicha Universidad, y, ocho años después, salía de ella con el título de doctor y un enorme interés por los problemas teóricos relativos al átomo. Bohr es un sabio de nuestro tiempo.

Murió el 18 de noviembre de 1962. Desde muy joven hasta los últimos días de su existencia, Niels Bohr mostró un enorme interés y una incansable actividad en la solución de los problemas más importantes de la física moderna.

En 1911, Bohr llegó a Inglaterra para trabajar en el laboratorio Cavendish de Cambridge, bajo la dirección de J. J. Thomson. Por entonces, los físicos que trabajaban en aquel laboratorio concebían el átomo, de acuerdo con otros muchos físicos del mundo, como una esfera cargada positivamente, que contenía los electrones (cargas eléctricas negativas), los cuales se movían dentro de la esfera, y en número tai que el átomo quedaba eléctricamente neutro.

Al cabo de pocos meses, Bohr se trasladó a Manchester, en donde Rutherford, uno de los mejores físicos del momento, era profesor de física. Rutherford había demostrado, experimentalmente, que el átomo tenía un núcleo pesado de pequeño volumen y cargado positivamente, el cual estaba rodeado por los electrones. Pero las características de los espectros atómicos no podían ser explicadas sobre la base del átomo de Rutherford.

 Cuando Bohr regresó a Copenhague después de haber trabajado con J. J. Thomsom, el descubridor del electrón, en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, como discípulo y colaborador de Rutherford, ya estaba convencido de que las teorías clásicas de la física no eran capaces de representar adecuadamente los movimientos orbitales de los electrones. Bohr combinó el núcleo de Rutherford y la teoría de los quanta de Plank y produjo la primera imagen matemática satisfactoria de la estructura del átomo, su teoría cuántica de las partículas fundamentales y de sus interacciones.

De acuerdo con su modelo, los electrones giraban alrededor del núcleo, cargado positivamente, y la atracción electrostática compensaba la fuerza centrífuga. La teoría electromagnética clásica exigía, sin embargo, que toda carga eléctrica acelerada debería emitir radiación continua.

Si esta radiación continua tuviese lugar, los electrones, entonces, describirían una espiral descendente y caerían al núcleo. El átomo de Rutherford era, por tanto, inestable, de acuerdo con los principios de la mecánica clásica.

Por otro lado, la emisión espontánea que predecían las leyes de la teoría electromagnética no tenía, de hecho, lugar. Bohr se dedicó a plantear y estudiar los problemas teóricos que el átomo de Rutherford llevaba consigo, con el objeto de proponer un modelo atómico que se ajustase a los hechos experimentales conocidos entonces, y, particularmente, a la evidencia que con el empleo del espectroscopio se había acumulado empíricamente, analizando los espectros de elementos conocidos.

SU MODELO ATÓMICO PROPUESTO:

La teoría de Bohr puede resumirse en los dos puntos siguientes:

1) Los electrones sólo pueden ocupar ciertas capas en órbitas, dentro del átomo. A los electrones de una determinada órbita les corresponde una energía bien definida.

2) Cuando un electrón salta desde una a otra de las órbitas permitidas de un átomo, éste emite luz. Puesto que cada órbita representa un determinado estado energético, a la transición producida le corresponde un incremento de energía bien definido. Este cambio en la energía del electrón conduce a la emisión de luz de una determinada frecuencia, la cual es proporcional a la diferencia entre las energías de los niveles inicial y final.

Cuando se aplicaron estas ideas al átomo de hidrógeno, que es el átomo más simple, ya que está constituido por un solo electrón girando alrededor del  núcleo, se encontró que proporcionaban, exactamente, el mismo espectro que se había medido de un modo experimental.

Nueve años después, en 1922, Bohr recibía el Premio Nobel de física, por su interpretación del espectro del hidrógeno, basada en su modelo atómico. La importancia de este revolucionario modelo atómico no necesita ser comentada, y su inmediata aplicación para explicar el espectro del hidrógeno ha sido calificada como uno de los mayores triunfos de la física.

En su laboratorio de Copenhague trabajaban la refugiada judía Lise Meitner y su sobrino Otto Frisch. Cuando los alemanes Hahn y Strassman publicaron los resultados de sus investigaciones sobre el bombardeo de átomos de uranio con neutrones, descubriendo con asombro que aparecían pequeños indicios de bario y criptón, sin determinar su origen, Bhor se entusiasmó con la idea propuesta por Meitner y Frisch de que tal vez el uranio absorbía un neutrón que se dividiera en dos fragmentos más o menos iguales.

Bohr viajó a Estados Unidos donde se reunió con Einstein y Fermi. Allí recibió una comunicación de sus colaboradores Meitner y Frisch quienes le avisaban que al repetir el experimento comprobaron que el núcleo de uranio se había dividido. Lo que fue discutido entre los tres sabios, sacando las consecuencias en cuanto a la enorme obtención de energía según este proceso

Desde 1913, y con sólo unas modificaciones efectuadas en la tercera década de este siglo, el modelo atómico de Bohr ha sido fundamental en la descripción de los procesos atómicos.

Durante estos años, fueron explicándose, progresivamente, muchos fenómenos no totalmente comprendidos o interpretados: la estructura de los espectros de otros elementos, los procesos de absorción y emisión luminosa, la formación del sistema periódico de los elementos, las propiedades periódicas de las 92 especies atómicas entonces conocidas, etc.

En 1920, fue fundado el Instituto de Física Teórica de Copenhague, del que Niels Bohr fue nombrado director, centro que desde entonces ha permanecido a la vanguardia de la física teórica nuclear.

Los mejores físicos del mundo hacían frecuentes visitas a este instituto, para discutir con Bohr las modificaciones de su teoría. Niels Bohr, el modesto físico danés que nació antes de que la radiactividad fuese descubierta y que llegó a ser una máxima autoridad en el estudio de las leyes fundamentales del átomo, murió en noviembre de 1962.

esquema modelo atomico bohr

En el modelo atómico propuesto por J. J. Thomson en 1904, se suponía que los electrones estaban contenidos en una esfera cargada positivamente, y que la masa del átomo era fundamentalmente debida a los electrones.

En el modelo del átomo de hidrógeno propuesto por Bohr, el electrón puede moverse a lo largo de ciertas órbitas situadas alrededor del núcleo: cuando un electrón salta de una órbita a otra más cercana al núcleo, el átomo emite luz de un cierto color, que depende de las órbitas que entran en juego.

Así, si un átomo de hidrógeno no está excitado, se encuentra en su estado normal y los electrones están situados en la órbita más cercana al núcleo, con lo que no puede producirse emisión de luz alguna.

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UNA VIDA DE TRABAJO: Un hombre dedicado totalmente al trabajo, nos recuerda la clásica imagen del hombre que en las profundidades de su laboratorio sabe encontrar las verdades de la naturaleza. Poco amigo de los reconocimientos, carácter sencillo y afable, profundiza en sus primeros hallazgos. En 1922, cuando contaba treinta y siete años, recibió el Premio Nobel de Física. En estos seis años, sobreponiéndose a las consecuencias de la primera gran guerra, había demostrado que el edificio atómico se complica progresivamente a medida que uno se eleva en la escala de Mendeléiev.

Niels Bohr sacó una serie de conclusiones en lo tocante a los lechos y niveles de electrones intraatómicos, así como también sobre las correlaciones existentes entre esta edificación progresiva y la variación concomitante de las propiedades de los elementos; estas investigaciones tan importantes tuvieron una gran resonancia y la ley de saturación de los niveles electrónicos que condujo a precisar, tal como apunta Louis de Broglie, puede ser puesta en relación estrecha con el principio de exclusión poco más o menos enunciado por W. Pauli.

Gracias al esfuerzo de Niels Bohr, pues, la nueva mecánica nació alrededor del año 1925. Apareció bajo dos formulaciones, equivalentes y digamos por azar simultáneas, que fueron la mecánica de matrices de Heisenberg, Born y Jordán y la mecánica ondulatoria de Schródinger. El primero de estos principios había partido del análisis de la teoría de los quanta formulado por Niels Bohr.

La segunda proposición, en cambio, se originó sobre las ondas de la materia y gracias a los trabajos de Louis de Broglie. Siguiendo este proceso histórico, la equivalencia de ambas formulaciones la demostró Schródinger. Pero la formulación coherente de la teoría, su extensión y aplicación al campo electromagnético, o sea la mecánica quántica relativista del electrón, fue llevada a cabo por Dirac.

Es decir, Niels Bohr, que al parecer era un matemático mediocre, no participó, esto es de un modo directo, en la creación definitiva de la nueva mecánica; su colaboración fundamental se sitúa en lo que hace referencia a la interpretación física de la teoría, o, si se quiere, a través de una de las intuiciones más geniales que podemos registrar en la ciencia contemporánea.

El trabajo científico de Bohr se vio interrumpido por la invasión alemana, que le obligó a dejar su país. Con anterioridad, aun en Copenhague, se convirtió en el protector de los judíos expulsados.

Muchas son las muestras que jalonan su espíritu generoso, con una gran dureza crítica, enfrentándose éticamente contra la ideología nazi. Pues bien, a la entrada de los alemanes, en 1943, a través de Suecia se dirigió a Inglaterra y, finalmente, a los Estados Unidos; con un renombre universal, los norteamericanos le dieron toda clase de facilidades, prácticamente dirigiendo uno de los principales centros de investigación, aunque en aquel entonces las búsquedas en este campo sufrían la presión de las necesidades bélicas.

Niels Bohr trabajó en Los Álamos, contribuyendo a la fabricación de la bomba atómica. Consciente de las consecuencias que ello podía reportar, en el mes de julio de 1944 escribió un Memorándum dirigido a Roosevelt y Churchill, advirtiendo de las consecuencias y proponiendo la colaboración para la búsqueda y control de las armas nucleares. Pero no dio ningún resultado. 

Niels Bohr regresó a su ciudad natal en 1945, siendo nombrado presidente de la Academia de Ciencias danesa. Trabajando en relación con el CERN de Genova, hizo cuanto pudo para tratar de perfeccionar, y llevar a límites pacíficos, las búsquedas teóricas de este importante centro de estudios nucleares.

 Su fin estaba próximo, aunque la actividad científica seguía suscitando, orientando y comentando los trabajos de sus discípulos. Pero el 18 de noviembre de 1962 de una forma súbita falleció; hay quien dice, con razón profunda, sintiendo el drama de conciencia —como también lo sintieron Einstein y Op-penheimer— de haber hecho posible la bomba atómica; realmente, de sus setenta y siete años de vida, los veinte últimos fueron un esfuerzo para evitar el desastre.

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ALGO MAS SOBRE LA BIOGRAFÍA DE NEILS BOHR: Fue Niels Bohr, quien llevó a los Estados Unidos la noticia de que en 1939, Lise Meitner y O. R. Frisch habían dividido el átomo de uranio. No mucho después de que Bohr regresó a Copenhague, de aquel importante viaje, los nazis ocuparon Dinamarca.

Bohr ordenó inmediatamente que todo el trabajo se detuviera en su instituto de física teórica. Después, en 1943, cuando se enteró de que iba a ser arrestado, escapó a Suecia con su esposa y su hijo Aage. Pronto se encontró de nuevo en los Estados Unidos.

A mediados del año de 1940, un cierto Mr. Nicholas Brown iba, a menudo, a Los Álamos, Nuevo México, donde se construía la primera bomba atómica. Para mucha gente era sólo un científico más del proyecto, pero para otros era probablemente, una figura familiar.

Los que le reconocían debían preguntarse, “¿Mr. Brown? —Se parece a . . .”, y se callaban, porque no debían circular las noticias de que el gran Niels Bohr estaba ayudando a los Estados Unidos a desarrollar La energía atómica.

Bohr estaba angustiado con la bomba. Incluso antes de que fuera usada por primera vez, intentaba persuadir a la gente de la necesidad de regular esta nueva forma de energía. En 1950, escribió a las Naciones Unidas sobre la importancia del control internacional de la energía atómica. En 1955, ayudó a organizar en Ginebra la Conferencia de Átomos para la Paz. En 1957, —treinta y cinco años después de haber recibido el Premio Nobel de Física— se le concedió el primer Premio de Átomos para la Paz.

Bohr fue, probablemente, el más grande de todos los físicos atómicos. En 1913, utilizó la teoría cuántica para explicar las líneas espectrales del hidrógeno. Sabía que su teoría atómica no era aplicable para otros elementos y continuó mejorándola. Desarrolló importantes teorías sobre la naturaleza del núcleo. Tal vez, tan importante como sus investigaciones, fue su trabajo de maestro.

Muchos grandes físicos nucleares estudiaron con él. En una serie de tributos a Bohr, en su cumpleaños, algunos de sus antiguos discípulos famosos, le presentaron parodias sobre informes de importantes investigaciones. Se pueden ver algunas de estas divertidas narraciones en el número de marzo de 1956 del Scienfifíc American.

Fuente Consultada:
Revista TECNIRAMA N°56
El Estallido Científico en el Siglo XX Trevor Williams
FÍSICA Fundamentos y Fronteras Stollberg-Hill

El Principio de Daniel Bernoulli: Vida y Obra del Mátematico

iografía de Daniel Bernoulli: El Gran Matemático

Daniel Bernoulli: un gran matemático

Desde que la gran depresión comenzó a derrumbar la civilización occidental, los eugenistas, los genetistas, los psicólogos, los políticos, y los dictadores, por muy diferentes razones, han prestado renovado interés en la controversia aun no resuelta, de la herencia frente al medio.

En un extremo, el cien por cien de los proletarios mantiene que cualquiera puede ser genio si se le da la oportunidad, mientras el otro extremo, los tories, afirman que el genio es innato y que puede darse en los bajos fondos de Londres.

Entre los dos extremos existen todos los matices de pensamiento. La opinión media mantiene que la naturaleza, y no la educación, es el factor dominante para que surja el genio, pero sin una asistencia deliberada o accidental el genio perece. La historia de la Matemática ofrece abundante material para un estudio de este interesante problema.

Sin tomar partido, hacerlo así actualmente sería prematuro, podemos decir que la prueba proporcionada por la vida de los matemáticos parece estar en favor de la opinión mencionada. Probablemente el caso más notable es el de la familia Bernoulli, que en tres generaciones produjo ocho matemáticos, varios de ellos sobresalientes, que a su vez dieron lugar a numerosos descendientes, de los cuales la mitad eran hombres de talento superior al tipo medio, y casi todos ellos, hasta el presente, han sido individuos superiores.

No menos de 120 miembros entre los descendientes de los matemáticos Bernoulli han sido seguidos genealógicamente, y de esta considerable descendencia la mayoría alcanzó posición distinguida, algunas veces eminente, en las leyes, profesorado, ciencia, literatura, administración y artes. Ninguno fracasó.

El hecho más significativo observado en numerosos miembros matemáticos de esta familia de la segunda y tercera generación es que no eligieron deliberadamente la Matemática como una profesión, sino que se vieron atraídos hacia ella a pesar de sí mismos, como un dipsómano vuelve al alcohol.

Como la familia Bernoulli desempeñó un papel esencial en el desarrollo del Cálculo y de sus aplicaciones en los siglos XVII y XVIII, merece algo más que una rápida mención, aunque este libro sea simplemente una breve exposición de la evolución de la Matemática moderna. Los Bernoulli y Euler fueron, en efecto, los matemáticos que perfeccionaron el Cálculo hasta el punto de que un hombre común puede utilizarlo para obtener resultados a que no podrían llegar los más famosos sabios griegos. Pero el volumen de la labor de la familia Bernoulli es demasiado grande para que pueda hacerse una descripción detallada, en una obra como esta, y por ello nos ocuparemos de estos matemáticos conjuntamente.

Los Bernoulli fueron una de las muchas familias protestantes que huyeron de Amberes en 1583 para escapar de la matanza de los católicos (como en las vísperas de San Bartolomé) en su prolongada persecución de los hugonotes. La familia buscó primeramente refugio en Francfort, y luego pasó a Suiza estableciéndose en Basilea.

El fundador de la dinastía Bernoulli se casó con una mujer perteneciente a una de las más antiguas familias de Basilea, y fue un gran comerciante. Nicolaus senior, que encabeza el árbol genealógico, fue también un gran comerciante, como lo habían sido su abuelo y su bisabuelo. Todos estos hombres se casaron con hijas de comerciantes, y salvo una excepción, el bisabuelo mencionado, acumularon grandes fortunas.

La excepción muestra la primera desviación de la tradición familiar por el comercio, al seguir la profesión de medicina. El talento matemático estuvo probablemente latente durante generaciones en esta astuta familia de comerciantes y surgió de un modo explosivo. Refiriéndonos ahora al árbol genealógico haremos un breve resumen de las principales actividades científicas de los ocho matemáticos descendientes de Nicolaus senior, antes de continuar con la herencia. Jacob I estudió por sí mismo la forma del Cálculo ideada por Leibniz.

Desde 1687 hasta su muerte fue profesor de Matemáticas en Basilea. Jacob I fue uno de los primeros en desarrollar el Cálculo más allá del estado en que lo dejaron Newton y Leibniz y en aplicarlo a nuevos problemas difíciles e importantes. Sus contribuciones a la Geometría analítica a la teoría de probabilidades y al cálculo de variaciones, fueron de extraordinaria importancia.

Como hemos de mencionar repetidamente este último (en la obra de Euler, Lagrange, y Hamilton) será útil describir la naturaleza de algunos de los problemas abordados por Jacobo I en esta cuestión. Tenemos ya una muestra del tipo del problema tratado por el cálculo de variaciones en el teorema de Fermat sobre el tiempo mínimo. El cálculo de variaciones es de origen muy antiguo. Según la leyenda1, cuando Cartago fue fundada, la ciudad estaba asentada en un terreno tan pequeño que un hombre podía arar un surco que la rodeara en un solo día.

¿Qué forma debería tener este surco, o, en forma matemática, cuál es la forma que tiene el área máxima entre todas las figuras que poseen perímetros iguales? Este es un problema de isoperímetros, y su respuesta, en este caso, es un círculo. Parece natural que así sea, pero no es fácil de probar. (Las pruebas dadas algunas veces en las Geometrías 1 Realmente he combinado aquí dos leyendas. Se le dio a la reina Dido una piel de toro para que abarcara el área máxima. La reina la cortó en tiras y formó un semicírculo.

La matemática del problema se reduce a hacer que una cierta integral tome un valor máximo sometido a una condición restrictiva. Jacob I resolvió este problema y lo generalizó2. El descubrimiento del que la braquistócrona es una cicloide ha sido ya mencionado en los capítulos precedentes. Este hecho de que la cicloide es la curva de más rápido descenso fue descubierto por los hermanos Jacob I y Johannes I, en 1697, y casi simultáneamente por varios autores.

Pero la cicloide es también tautócrona. Esto le pareció a Johannes I algo maravilloso y admirable: “Con justicia podemos admirar a Huygens, por haber descubierto que una partícula pesada, describe una cicloide siempre en el mismo tiempo, cualquiera que sea el punto de partida. Pero quedaréis petrificados de asombro cuando diga que exactamente esta misma cicloide, la tautócrona de Huygens, es la braquistócrona que estamos buscando” (Bliss, loc. cit., p. 54).

Jacob también quedó entusiasmado. Estos son ejemplos del tipo dé problema abordado por el cálculo de variaciones. Aunque parezca trivial, repetiremos una vez más que toda una parte de la física matemática es frecuentemente tratada con un simple principio de variación, igual que ocurre con el teorema de Fermat sobre el tiempo mínimo en óptica, o con el de Hamilton en dinámica. Después de la muerte de Jacob fue publicado, en 1713, su gran tratado sobre la teoría de probabilidades, el Ars Conjectandi.

Esta obra tiene muchos datos que son aún de máxima utilidad en la teoría de probabilidades y en sus aplicaciones para los seguros y las estadísticas, y para el estudio matemático de la herencia. Otra investigación de Jacob muestra hasta qué punto desarrolló el Cálculo diferencial e integral. Continuando la obra de Leibniz, Jacob hizo un estudio muy completo de la catenaria, la curva que forma una cadena uniforme suspendida por dos puntos.

Esto no es una simple curiosidad. Actualmente, la Matemática desarrollada por Jacob I a este respecto, encuentra su uso en las aplicaciones a los puentes colgantes y a las líneas de transmisión de alto voltaje. Cuando Jacob realizó estos estudios todo era nuevo y difícil; en la actualidad, es un ejercicio del primer curso de Cálculo infinitesimal o de mecánica tradicional. Jacob I y su hermano Johannes I no siempre se llevaron bien. Johannes parece haber sido el más pendenciero de los dos, y seguramente no trató a su hermano con excesiva probidad en el problema de los isoperímetros.

Los Bernoulli tomaban en una forma muy seria sus matemáticas. Algunas de sus cartas acerca de los problemas matemáticos utilizan un lenguaje tan fuerte que parece más propio de los cuatreros. En efecto, Johannes I, no sólo intentó robar las ideas de su hermano, sino que también lanzó a su propio hijo de la casa por haber obtenido un premio en la Academia francesa de Ciencias, para el cual Johannes mismo se había presentado.

Al fin y al cabo, si los seres humanos racionales se excitan en un juego de naipes, ¿por qué no ha de ocurrir lo mismo con la Matemática que es infinitamente más interesante? Jacob I tenía una predisposición mística, cosa que posee cierta significación para el estudio de la herencia de los Bernoulli, y que afloró en una forma interesante hacia el fin de su vida. Existe, cierta espiral (la logarítmica o equiangular) que se reproduce en una espiral análoga después de cada una de sus muchas transformaciones geométricas. Jacob estaba fascinado por esta repetición de la espiral, varias de cuyas propiedades descubrió, y dispuso que una espiral fuera grabada sobre su lápida con la inscripción Eadem mutata resurgo (Aunque cambiada, surjo la misma).

El lema de Jacob fue Invito patre sidera verso (contra la voluntad de mi padre estudio las estrellas), un recuerdo irónico a la vana oposición de su padre a que Jacob dedicara sus talentos a 2 Notas históricas respecto a éste y a otros problemas del cálculo de variaciones, se encontrarán en el libro de G. A. Bliss, Calculus of Variations, Chicago. 1925.

 Estas particularidades están en favor del concepto de la herencia del genio, y no de la educación. Si su padre hubiera vencido, Jacob hubiese sido un teólogo. Johannes I, hermano de Jacob I, no se inició como matemático, sino como doctor en medicina. Su disputa con el hermano, que generosamente le enseñó Matemática, ha sido ya mencionada. Johannes era un hombre de violentas simpatías y antipatías. Leibniz y Euler eran sus dioses; Newton era odiado y estimado en menos.

El obstinado padre intentó llevar a su hijo menor hacia los negocios familiares, pero Johannes I, siguiendo las lecciones de su hermano Jacob I, se reveló, dedicándose a la medicina y a los estudios humanistas, sin darse cuenta de que estaba luchando contra su herencia. Teniendo 18 años recibió el grado de Magister artium. Mucho antes se dio cuenta de su error al haber elegido la medicina, y se dedicó a la Matemática.

Su primer cargo académico lo obtuvo en Groninga, en 1695, como profesor de Matemática, y a la muerte de Jacob I, en 1705, Johannes le sucedió en la, cátedra de Basilea. Johannes I fue todavía más prolífico que su hermano en el campo de la Matemática, y difundió el Cálculo en Europa. Sus estudios abarcan la Física, la Química, y la Astronomía, aparte de la Matemática.

En las ciencias aplicadas Johannes I contribuyó notablemente a los estudios de la óptica, escribió sobre la teoría de las mareas, y sobre la teoría matemática de las velas de los barcos, y enunció el principio de los desplazamientos virtuales en la mecánica. Johannes I fue un hombre de extraordinario vigor físico e intelectual, permaneciendo activo hasta pocos días antes de su muerte a la edad de 80 años. Nicolaus I, el hermano de Jacob I y Johannes I, también tenía talento matemático. Igual que sus hermanos se inició falsamente.

Teniendo 16 años recibió su título de doctor en filosofía en la Universidad de Basilea, y a los 20 años obtuvo el grado superior en Leyes. Fue primero, profesor de Leyes en Berna antes de ser miembro de la Facultad de Matemática en la Academia de San Petersburgo. Al morir, su fama era tanta que la Emperatriz Catalina hizo celebrar un funeral a expensas del Estado.

La herencia aparece curiosamente en la segunda generación. Johannes I intentó dedicar a los negocios a su hijo segundo, Daniel, pero Daniel pensó que prefería la medicina y fue médico antes dedicarse, a pesar suyo, a la Matemática. Teniendo 11 años Daniel comenzó a recibir lecciones de Matemática de su hermano Nicolaus III, que tenía cinco años más que él. Daniel y el gran Euler fueron íntimos amigos y a veces rivales cordiales.

Igual que Euler, Daniel Bernoulli obtuvo el premio de la Academia Francesa 10 veces (en pocas ocasiones este premio ha sido compartido con otros aspirantes). Algunos de los trabajos mejores de Daniel se refieren a la hidrodinámica, que desarrolló partiendo del principio único que más tarde vino a ser llamada la conservación de la energía. Todos los que hoy se dedican al movimiento de los fluidos, en su estudio puro o aplicado, conocen el nombre de Daniel Bernoulli.

En 1725 (teniendo 25 años) Daniel fue nombrado profesor de Matemática en San Petersburgo, donde la relativa dureza de la vida le cansó tanto que volvió a la primera oportunidad, ocho años más tarde, a Basilea, donde fue profesor de anatomía y botánica, y finalmente de física.

Sus trabajos matemáticos abarcan el Cálculo, las ecuaciones diferenciales, las probabilidades, la teoría de las cuerdas vibrantes, un ensayo de una teoría cinética de los gases y muchos otros problemas de Matemática aplicada. Daniel Bernoulli ha sido llamado el fundador de la Física matemática. Desde el punto de vista de la herencia es interesante observar que Daniel tenía, en su naturaleza, una marcada vena de filosofía especulativa, posiblemente una sublimación refinada de la religión hugonote de sus antepasados. Esa naturaleza aflora en numerosos descendientes posteriores de los ilustres refugiados víctimas de la intolerancia religiosa.

El tercer matemático de la segunda generación, Johannes II, hermano de Nicolaus III y de Daniel, también tuvo una iniciación equivocada, siendo conducido hacia su verdadera vocación por su herencia, o posiblemente por sus hermanos. Comenzó estudiando leyes, y llegó a ser profesor de elocuencia en Basilea antes de ser el continuador de su padre en la cátedra de Matemática.

Sus trabajos se refieren principalmente a la física, y se distinguió hasta el punto de obtener el premio París en tres ocasiones (una vez basta para satisfacer a cualquier buen matemático). Johannes, III, un hijo de Johannes II, repitió la tradición de la familia, al errar en su iniciación, y al igual que su padre comenzó estudiando leyes. A la edad de 13 años se doctoró en filosofía.

Teniendo 19 años, Johannes III encontró su verdadera vocación, y fue nombrado astrónomo real en Berlín. Sus estudios abarcan la astronomía, la geografía y la Matemática. Jacob II, otro hijo de Johannes II, cometió el mismo error familiar al estudiar leyes, que subsanó cuando tenía 21 años al dedicarse a la física experimental.

Se dedicó también a la Matemática, siendo miembro de la Sección de Matemática y Física en la Academia de San Petersburgo. Su muerte prematura (a la edad de 30 años) puso fin a su promisoria carrera, y en realidad no se sabe lo que Jacob II hubiera producido. Se casó con una nieta de Euler. La lista de los Bernoulli dotados de talento matemático no queda agotada con esto, pero los otros miembros se distinguieron menos.

Se suele afirmar que las cepas se agotan, pero en este caso parece lo contrario. Cuando la Matemática era el campo que más prometía a los talentos superiores, como ocurrió inmediatamente después de la invención del Cálculo, los Bernoulli de talento cultivaron la Matemática. Pero la Matemática y la ciencia son tan sólo dos de los innumerables campos de la actividad humana, y para un hombre de talento constituiría una falta de sentido práctico querer cultivar campos superhabitados.

El talento de los Bernoulli no se gastó; simplemente se empleó en cosas de igual o hasta de más importancia social que la Matemática cuando el campo matemático era comparable al hipódromo de Epsom el día del Derby. Quienes se interesen en los problemas de la herencia encontrarán abundante material en la historia de las familias Darwin y Dalton.

El caso de Francis Dalton (un primo de Charles Darwin) es particularmente interesante, ya que el estudio matemático de la herencia fue fundado por él. Sería totalmente necio no valorar a los descendientes de Charles Dalton por el hecho de que hayan llegado a ocupar puestos eminentes en la Matemática o en la física-matemática y no en la biología. El genio palpitaba en ellos, y una expresión no es necesariamente mejor” o “superior” a las otras, a no ser que seamos unos fanáticos, y afirmemos que la única ocupación digna es la Matemática, la biología, la sociología, el bridge o el golf.

Puede ser que el abandono de la Matemática por la familia Bernoulli sea justamente un ejemplo más de su genio. Muchas leyendas y anécdotas se cuentan respecto a los famosos Bernoulli, cosa natural tratándose de una familia de miembros tan inteligentes y tan violentos en su lenguaje como ellos eran algunas veces. Una de las frases más conocidas, cuyos auténticos ejemplos deben ser tan antiguos, al menos, como el antiguo Egipto, y que con variantes se ha puesto en boca de toda clase de individuos eminentes, se ha atribuido también a uno de los Bernoulli.

En cierta ocasión, viajando Daniel en compañía de un muchacho joven, se presentó él mismo a su simpático compañero de viaje. “Soy Daniel Bernoulli”, a lo que el joven contestó sarcásticamente “Y yo soy Isaac Newton”. Daniel, hacia el fin de sus días, encontró en estas palabras el más sincero tributo que hasta entonces había recibido.

CARACTERÍSTICAS DE LOS BARCOS ESPAÑOLES DE LA CONQUISTA DE AMÉRICA

CARACTERÍSTICAS DE LOS BARCOS ESPAÑOLES 

La navegación
El instrumento esencial del descubridor es su buque. La carabela y —en menor medida— la nao. fueron los tipos utilizados; ideadas y perfeccionadas en las costas atlánticas de la península ibérica, y sobre todo, en Portugal, resumen toda la experiencia náutica del Oriente y del Occidente en el Medioevo. Son los primeros tipos de buque a la vez robusto, manejable y maniobrero de que dispuso Europa, y que, desarrollados y perfeccionados, van a darle una supremacía indiscutible sobre los de todo el mundo […].

No conocemos su tonelaje, pero sí su capacidad de carga, que oscila entre 55 y 100 toneladas castellanas, es decir, entre 110 y 200 pipas de vino de 27,5 arrobas cada una (carga muy usual entonces que se tomó por unidad). La carabela más usada, de unas 60 toneladas, debió medir aproximadamente 21,5 metros de eslora total, 15,3 de largo de quilla, y unos 7 de manga, con un calado no superior a los dos metros y altura útil de la bodega no mayor de 2,75 m en el centro del buque […].

La capacidad de carga del buque se reservaba en gran parte para las provisiones de boca, capaces en general para alimentar casi un año a la tripulación, contando con que varias arribadas en Canarias y América permitiesen reponer las reservas de agua, leña, y alimentos frescos, que en parte se obtendrían del mismo mar, pescando. Trigo, vino y aceite, las bases alimenticias del hombre mediterráneo, lo eran también del descubridor; bizcocho o galleta de barco (pan recocido para mejor conservación), vinagre, leguminosas (especialmente judías, garbanzos, lentejas y habas), chacinas, carne y pescado salado, aceitunas y avellanas, arroz, almendras, ajos, cebollas, ciruelas y pasas u otras frutas secas, queso y miel, además del vino y aceite, formaban el elenco habitual de la despensa […].

El resto de la carga se completaba con baratijas y algunos regalos valiosos, destinados a posibles obsequios a reyes exóticos y. sobre todo, al rescate o trueque con los indios, primer balbuceo del comercio transatlántico: a cambio de «tixeras, peines, […] hachas, […] espejos, cascaveles, cuentas de vidrio y otras cosas de esta calidad» los exploradores adquirían de los indígenas víveres frescos […] especias, metales o piedras preciosas, [… ] siempre se preveía el riesgo de un ataque de indios o de piratas. Pocas veces cargaron artillería pesada, más bien piezas medias o ligeras [… ] bombardas y pasamuros de hierro con proyectiles de piedra, que disparan por agujeros labrados en el casco, y culebrinas y falconetes.

Cañonazos, banderas, gritos y la luz de faroles durante la noche, son el equipo completo de transmisiones y enlace.

Las armas de la tripulación varían mucho según los casos y se eligen entre las siguientes: espingardas (luego escopetas), lanzas, picas, […] rodelas e incluso armaduras completas. Los miembros de una expedición descubridora constituyen […], un cuerpo social reducido, pero completo, donde la autoridad está bien establecida y cada individuo tiene misión específica. El mando corresponde a los oficiales, que en todos los buques castellanos de la época son el capitán, el maestre y el piloto.

El capitán, autoridad suprema a bordo, responsable de una disciplina de tipo militar, […] casi siempre figuran en la tripulación […] uno o más veedores, funcionarios del rey encargados de administrar sus fondos cuando se trata de empresas reales, o de fiscalizar y recaudar la participación de la Corona en los beneficios, si se trata de empresas privadas; un cirujano, […] un escribano o secretario para actuar en la toma de posesión de tierras y escribir el diario de la expedición; un intérprete (lengua) de idiomas indígenas; y en armadas importantes, un condestable al mando de les artilleros. Tardíamente (1556) se dispuso la presencia de sacerdotes […].

El régimen económico más frecuente es el de participación de todos los tripulantes en los beneficios, sistema de fuerte raíz medieval […].
Los beneficios se dividían,.en proporciones variables, para el dueño y I-a tripulación; esta última se repartía entre todos, proporcionalmente y a su cargo y categoría […].

La vida a bordo, […] que siempre dura […]. La habitual incomodidad del buque, que la mar gruesa balancearía fuertemente, llegaba a su apogeo en las jornadas terribles de temporal, en que toda la tripulación estaba en alerta o en trabajo permanente y pasaba los días sin poder tomar una comida caliente en una nave donde no debía quedar ni un rincón seco. [En esta empresa] ha surgido un tipo humano de alto relieve: el explorador profesional, contrapartida marítima del soldado profesional que entonces aparece en Europa.

Croquis de una nao:

Croquis de una nao: 1. Cámara de{ capitán. 2. Alojamiento de la tripulación. 3. Toldilla. 4. Cubierta principal. 5. Castillo de proa. 6. Bodega. 7. Timón. 8. Artillería. 9. Fogón en caja de arena. 10. Cofres de la tripulación. 11. Mesana. 12. Mayor. 13. Trinquete. 14. Cofa.

PARA SABER MAS…

La nao y la carabela, principalmente la segunda, fueron los instrumentos materiales de los grandes descubrimientos. Las carabelas, ideadas y perfeccionadas en las costas atlánticas de la península Ibérica, sobre todo en Portugal, constituyen la embarcación más marinera de que dispuso Occidente a lo largo del siglo XV.

Perfeccionada gracias a las experiencias de las exploraciones portuguesas, llegó a ser la síntesis de las cualidades navales que hicieron posible los descubrimientos. Comparada con la galera mediterránea, contrasta por su aparente pesadez. La eslora de las galeras, alargada para conseguir mayor velocidad, daba a estas naves una esbeltez muy superior a la de las carabelas.

Carabelas

En cambio, éstas eran mucho más robustas, capaces de resistir los embates del océano, que hubieran quebrado a las ágiles galeras mediterráneas. Para compensar la pesadez del casco, las carabelas debían arbolar una gran superficie de tela. Velamen desarrollado y casco muy reforzado eran las características más sobresalientes de este tipo de naves.

Las dimensiones de las carabelas fueron muy variadas. Su capacidad de carga oscila entre las 55 y las 100 toneladas castellanas. Una carabela de 60 toneladas, el tipo más difundido, medía unos 21 metros de eslora, 15 de largo de quilla y 7 de manga. Esta proporción, 3-2-1, característica de estas naves, será la que determine el tipo de barco redondo de casco corto y resistente. El calado era de 2 metros y la altura máxima útil de la bodega, de 2,75 metros.

La diferencia principal entre la nao y la carabela estaba en las superestructuras. Mientras la primera poseía dos cubiertas, la segunda sólo tenía una. En la nao, la segunda cubierta se extendía desde el palo mayor, en el centro de la nave, hasta la popa. Bajo ella existía una cámara para la tripulación. Los dos tipos de embarcaciones estaban dotados de un pequeño castillo de proa y de la toldilla, situada a popa, donde se encontraba la cámara del capitán y del contramaestre.

La arboladura se componía de tres palos, mesana, mayor y trinquete, situados en este orden de popa a proa. Las velas típicas del Atlántico eran de forma rectangular, de gran superficie de tela, capaces de mover las recias embarcaciones que surcaban estas aguas. Pero tenían el inconveniente de ser poco maniobreras.

Sólo con vientos de popa podían funcionar satisfactoriamente. Las velas latinas, usadas sobre todo por los árabes pese a su nombre, eran más aptas para navegar con vientos de costado. Las carabelas acostumbraban a llevar un aparejo mixto. En los palos mayor y trinquete se izaban velas cuadrangulares; en el de mesana, velas latinas, de forma triangular, y en el botalón de proa, caso de existir, otra vela rectangular, la cebadera. De esta forma se aliaban las cualidades del aparejo latino a la posibilidad de navegar aprovechando al máximo las empopadas.

La máxima velocidad la alcanzaban las carabelas navegando con vientos sobre la cuarta de popa. Cuando soplaban vientos contrarios, había que ceñir, navegando entonces de bolina, esto es, en zigzag, dando bordadas.

Los materiales empleados para la construcción naval eran muy diversos. Los cascos eran de roble y para la carpintería interior se utilizaban maderas menos resistentes, pero más ligeras. Para las partes metálicas, llamadas clavazón, se empleaba el hierro, y en menor escala el cobre. El lino y el cáñamo se utilizaban como elementos textiles, en las cuerdas y velas. Por último, el alquitrán servía para impermeabilizar los cascos.

Las bodegas de las carabelas, antes de partir para una empresa oceánica, se llenaban casi por completo con los víveres que debían garantizar la subsistencia de la tripulación durante muchos meses. Aunque se preveía hacer escalas para repostar agua dulce, leña, carne y alimentos frescos, la base de la alimentación, trigo, vino y aceite, se almacenaba a bordo para toda la travesía.

La carga de víveres se completaba con salazón de carne y de pescado, legumbres secas, miel, frutas secas y quesos. La humedad y los parásitos destruían buena parte de estas provisiones. Un problema mayor lo constituía el desequilibrio dietético -faltaban alimentos frescos y vitamina C-, causa del escorbuto, enfermedad habitual en las travesías de larga duración.

Otro tipo de carga estaba compuesto por los materiales destinados a servir para reparar los desperfectos que pudieran surgir durante la travesía. Alquitrán, clavos, herrajes, cuerdas, planchas de madera, sebo, pez, además de piezas enteras de repuesto, como un timón y varias áncoras, eran imprescindibles.

La carga se completaba con diversos objetos destinados a servir de moneda de cambio en los posibles contactos con los indígenas. En su mayor parte eran baratijas de escaso valor: bonetes de colores brillantes, espejos, cuentas de vidrio, peines.

Otros revestían carácter utilitario: hachas, cuchillos, tijeras, anzuelos. Algunos, los menos, eran regalos de valor, destinados a los reyes o príncipes más importantes que los expedicionarios pudieran hallar. A cambio obtenían víveres frescos y, si la suerte les era propicia, especias, esclavos y piedras y metales preciosos.

Hasta los viajes de Vasco de Gama las naves no fueron especialmente preparadas para la guerra. Pero la seguridad de los tripulantes siempre estuvo garantizada por una amplia gama de armas. Sobre cubierta se montaban piezas de artillería ligera, culebrinas y falconetes, que disparaban metralla de hierro. Bajo cubierta, por agujeros practicados en el casco, las bombardas podían arrojar proyectiles de piedra o hierro.

La tripulación también estaba armada. Espingardas, lanzas, picas, espadas, armas arrojadizas, rodelas e incluso armaduras completas integraban el arsenal. Los portugueses solían hacer una exhibición de su poder militar cuando recibían a bordo la visita de algún cacique indígena.

Primero le mostraban todas sus armas, después disparaban una salva de cañonazos y, por último, hacían gala de las cualidades defensivas de una armadura, recubriendo con ella a uno de los tripulantes, que era golpeado, sin consecuencias, por los miembros de la comitiva del cacique.

Cuadro Comparativo De Los Barcos en la Edad Moderna

Fuente Consultada:
VICENS VIVES. J. Historia social y económica de España v América.
Historia Universal Tomo 13 Salvat

Primeros Barcos de Acero Historia de la Construcción y Evolución

Primeros Barcos de Acero – Historia de su Construcción

LAS ULTIMAS EMBARCACIONES DE MADERA: Hasta que, al influjo de la civilización moderna, comenzó a agitarse el espíritu de las naciones europeas de la costa del Atlántico, no se hicieron progresos suficientes en la construcción de barcos que dotasen a los hombres de medios para realizar largos viajes a través del océano, con relativa seguridad.

Durante siglos, Gran Bretaña ha estado tristemente retrasada, con relación a los países continentales, en lo que se refiere a la construcción de barcos; solamente en la época de ‘Pudor parecieron revivir las tradiciones de los sajones y daneses como constructores de barcos y navegantes. Pero su positiva supremacía en el arte naval, muy diferente de su potencia naval guerrera, es de fecha reciente.

Dos ingenieros navales ingleses no han sido notables por la ciencia encerrada en sus proyectos. Dejaron a los portugueses y españoles, y más tarde a los franceses y americanos, mejorar la forma y líneas de los barcos. Fue más bien la sana y honrada labor de sus obreros y la valentía y audacia de sus marinos lo que hizo a Inglaterra la dueña de los mares.

Sus ingenieros navales no fueron más que perseverantes imitadores de otros más emprendedores proyectistas extranjeros, cuyos barcos capturaban sus marineros. Por otra parte, los éxitos conseguidos por Inglaterra en las numerosas guerras sostenidas con los países continentales fueron de tal naturaleza que el desarrollo de su marina mercante se retrasó notablemente por las operaciones de su escuadra. Y la extraordinaria expansión de su comercio en la primera mitad del siglo XIX permitió retener, durante la paz, la supremacía en la marina mercante que, en parte, había conseguido con la guerra.

Sin embargo, en la segunda mitad de dicha centuria, encontró serias dificultades para sostener su situación. Talados sus bosques de robles, la madera nacional para construcción de barcos, comenzó a escasear, siendo además costosa y defectuosa; a esto había que agregar la pasividad de sus proyectistas que, en general, se conformaban con copiar las antiguas y poco estudiadas líneas de los navíos construidos en el siglo XVIII.

La aparición del clipper americano, de construcción económica y velocidad sin rival

En cambio, se ofrecían brillantes oportunidades y extenso campo de acción a los ingenieros navales y constructores de los países ricos en madera. El resultado fue que el clipper americano, construido bajo líneas más nuevas, permitiendo alcanzar mayor velocidad y en un país con enorme cantidad de madera, fuerte y barata, triunfó completamente sobre el barco construido en Inglaterra.

Fue una de las más sorprendentes y rápidas revoluciones industriales que hasta entonces se habían presenciado. No tenía competencia detrás de ella, como la máquina de vapor en el sistema moderno industrial. Sencillamente, por el minucioso estudio de sus planos, el ingeniero naval americano creó un barco cuya velocidad ningún otro podía igualar, y los constructores de barcos de aquel país, que tenían detrás de sí millares de kilómetros cuadrados de selvas, se aprovecharon de las ventajas que éstas les ofrecían y de las que sus técnicos habían alcanzado para ellos.

Muchas casas inglesas hicieron bancarrota y parecía imposible que el país recobrase la posición que había perdido, pues aunque los ingleses trataron de copiar las líneas generales del clipper, el elevado coste de la madera no les permitía competir con los constructores americanos, cuya producción era más perfecta y económica.

clipper americano

La industria naval es la más antigua de las americanas. En 1845, Estados Unidos era la segunda nación en cuanto a la importancia de la marina, y en 1855 el mayor buque a flote era norteamericano, así como en aquel tiempo la construcción naval era doble que en 1913. Desde 1855 los navieros de aquel país continuaron siendo los más importantes en este comercio, pero la transición de la madera al hierro en la construcción, y de la vela al vapor, hizo que la marina americana fuera perdiendo terreno en la lucha.

Gran Bretaña fue la primera potencia en la producción de hierro y en su preparación científica, y en su progreso en las artes mecánicas sobrepasaban a los americanos. Estos adoptaron más despacio el hierro en sus construcciones navales. Sobrevino el pánico de 1857, que hizo paralizar las empresas industriales de todas clases, y antes que el país pudiera reponerse, estalló la guerra civil.

Cuando la guerra terminó, volvieron a reanimarse los negocios en general, pero no ocurrió lo mismo con los navieros, debido en parte a que, por aquel entonces, llamaban más la atención los de ferrocarriles, que absorbían todo el capital americano disponible. Pero la guerra de tarifas, siempre en aumento, y, finalmente, la ley de Underwood, fueron el golpe de gracia para la marina mercante de los Estados Unidos.

Se elevó el coste de los materiales y mano de obra en los astilleros, creándose con ello trabas que comprometían la existencia de la marina comercial. El trabajo aumentó de valor y las exigencias de los marineros americanos llegaron a tal punto, que se hacía imposible la navegación si se quería competir con barcos manejados por tripulaciones extranjeras económicas. Cuando los rápidos veleros de madera comenzaron a ser sustituidos por barcos de vapor, de hierro y acero, Inglaterra, gracias a sus minas de carbón y hierro, pudo recobrar su antigua posición en la construcción naval.

En 1776 fue botado al agua un barco de hierro en el río Foss, Yorkshire; pero el primero de que se tiene una descripción algo detallada, ha sido la lancha para transportes en canales «Irial», construida en 1787 por un fundidor de Lancasbire, Juan Wilkinson. Tenía 21,30 metros de longitud y se construyó con planchas de palastro de unos ocho milímetros de grueso, cosidas con remaches como las calderas de vapor.

Pesaba ocho toneladas, y comenzó su servicio transportando 23 toneladas de hierro, sin ningún tropiezo, hasta Birmingham. Después se construyeron muchos barcos de hierro que navegaban por el Severn y los canales deStaffordshire. Más tarde, en 1817, Tomás Wilson, un carpintero del valle, en el Clyde, fue el iniciador, en unión de un herrero, de la enorme moderna industria de aquella región, construyendo un barco de pasajeros llamado elVulcano.

Tenía 18,60 metros de largo, 3,35 de ancho y un calado de 1,50 metros. Construido su casco con planchas de hierro y su armazón interior formado con barras planas forjadas a mano en el yunque, el pequeño barco de pasajeros navegó en el Forth y en el canal de Clyde durante setenta años de duro servicio.

A estos ensayos siguieron los del Aaron Manby, el primer barco de hierro movido a vapor; fue construido enTipton, Staffordshire, en 1820, y tenía 36,50 metros de largo, 5,50 de ancho y llevaba dos máquinas de 80 caballos.

Este barco se transportó desarmado hasta el Támesis, y allí se botó al agua, enviándose con un cargamento de hierro al Havre. Remontando el Sena, llegó hasta París, donde causó enorme sensación. Después continuó navegando en el Shannon, durante treinta y cuatro años. La vida de estos primeros barcos de hierro era mucho más larga que la de los mejores de madera de la misma época. Un barco de esta clase de la Compañía de las Indias Orientales, por ejemplo, sólo podía hacer cuatro viajes, para los que precisaba ocho años.

Frecuentemente quedaban después inservibles, y aun cuando fueran completamente reparados, su vida se agotaba en seis viajes; es decir, en doce años. Y mientras esto se conseguía de la suave y tranquila fuerza del viento sobre las velas, la potencia de una máquina de vapor era capaz de convertir rápidamente en astillas toda la madera de un barco.

Y aunque Symington adoptó el vapor para la locomoción en 1801, y Fulton instaló su famosa máquina en el Clermont en 1807, el barco de madera impedía que se desarrollase debidamente la máquina de vapor aplicada a la navegación.

Así, en 1850, las cuatro quintas partes de los barcos ingleses eran aún de madera. Pero empujados por la competencia del clipper americano, bien pronto se inició un gran cambio, y en 1860 cinco sextas partes de los barcos más importantes ingleses eran ya de hierro. Debido a esta sustitución de la madera por el hierro, los astilleros y navieros ingleses consiguieron alcanzar la supremacía que aun conservan.

Sus constructores tienen ahora tras sí más de sesenta años de experiencia, y sus obreros continúan dándose cuenta de los cambios continuos que es preciso introducir en los métodos y organización de una industria tan progresiva y competidora.

La introducción de maquinaria para economizar la mano de obra, mucha de ella inventada por americanos o alemanes, ha hecho disminuir la persistente lucha entablada, y en la cual intervenía, como elemento desfavorable a los americanos, el elevado coste de sus jornales; pero los ingleses, adoptando los nuevos métodos de trabajo, han logrado retener las ventajas que habían conseguido.

Esto dio lugar a descontento considerable, pues la introducción en la industria de las herramientas neumáticas, hidráulicas y eléctricas, obligó a reducir el número de obreros de extensa y reconocída práctica. Pero desde los lejanos tiempos en que los tejedores manuales trataron de impedir la introducción en la industria de las máquinas de hilatura, quedó demostrado que, con las nuevas invenciones no se restringe el campo de aplicación del obrero, sino que, por el contrario, se le da mayor extensión.

La construcción naval ha estado siempre en continua revolución, pero hubo un momento, en 1875, en que se ofreció una gran oportunidad a los proyectistas para demostrar su competencia, cuando los astilleros ingleses estaban aún produciendo barcos de hierro en gran número.

Planeando en el suelo con una tiza las piezas en escala 1:1Planeando en el suelo con una tiza las piezas en escala 1:1

En 1873 los franceses, que a menudo habían demostrado su saber en la ciencia naval, comenzaron a emplear el acero dulce en la construcción de sus barcos. Sin embargo, pasaron algunos años antes que su uso fuese aprobado por el Lloyd, y en 1880 sólo se habían clasificado como construidas con este material 35.400 toneladas.

A mitad del siglo XX las cifras correspondientes al registro alcanzan a 18 millones de toneladas. Hay registrados muy pocos barcos de madera o mixtos, y es despreciable el número de los de hierro. El acero dulce es el que transporta todos los pasajeros, cargamentos de mercancías, cañones y tripulaciones de guerra que cruzan los mares.

A pesar de que el hierro forjado es más barato, más fácil de trabajar y, como material de construcción es más seguro que la madera, el acero dulce reúne las mismas ventajas, y aun pueden señalarse otras que le hacen muy superior a aquél. Donde una barra o una plancha de hierro se rompe en una colisión o por un golpe, el acero sólo se dobla.

En otras palabras, su fuerza de tensión es mucho mayor así como su ductilidad. Un barco de acero que pese 8.000 toneladas es tan fuerte como uno de hierro de 10.000; así, pues, necesitándose menos material para construirle, resulta mucho más barato; y, a causa de su mayor ligereza, puede llevar un cargamento más pesado, siendo mayor su rendimiento económico.

Los primeros barcos que se construyeron en acero costaron doble que los de hierro, pero a partir de 1930, su coste es menor. Si en los últimos setenta años los constructores de otras naciones hubieran conseguido, por sí mismos, esta notable mejora, hubieran triunfado sobre los astilleros ingleses.

Pero, felizmente para éstos, la fábrica de acero Siemens, en Landore, condado de Gales del Sur, consiguió en 1875 producir excelente acero dulce por el proceso de hornos abiertos, alcanzándose como resultado que, cuando se comenzó a emplear este nuevo material, los ingleses pudieron construir sus barcos de acero, ligeros, de poco coste y capaces para navegar con seguridad por todos los mares.

remachadora de barcos
Màquina Remachadora

Casi todos los países que precisan buenos barcos mercantes tienen que encargarlos a los astilleros del Reino Unido, y un gran número de barcos de guerra extranjeros se han construido también por firmas inglesas. Así ha acontecido que en una fecha, relativamente reciente, y sólo con el empleo eficaz del acero, los arquitectos navales ingleses hicieron de su país la nación más importante en la industria naval.

Y es digno de notar que uno de sus más famosos astilleros—el de Harland y Wolff—produce en la más desfavorable de las condiciones. Estos astilleros irlandeses tienen que importar todo el carbón y el metal que emplean; pero la perfección de sus procedimientos y organización ha creado un enorme centro industria!, donde todas las condiciones, excepto una, son adversas. Belfast es un puerto a donde pueden transportarse los materiales económicamente, no sólo desde la Gran Bretaña, sino también desde tan espléndidos centros mineros como España y Suecia.

Los grandes distritos para construcción naval en el Clyde tampoco han sido dotados por la Naturaleza con las condiclones precisas para ser el lugar de donde viniesen al mundo los grandes buques. Pues aunque están próximos a las minas de carbón y de minerales, tienen por acceso una extensa y tortuosa ruta marítima. Y únicamente, gracias al persistente trabajo de dragado de la ría se ha. conseguido conservar un canal donde se pueden botar los grandes navíos.

Costillas de un casco de un barco
Costillas de acero de un barco en construcciòn

Al estallar la guerra, la marina mercante americana apenas existía más que en el nombre, La necesidad de construir un gran número de barcos mercantes para cubrir las pérdidas debidas a los submarinos hizo cambiar la situación en asombroso breve espacio de tiempo. Los astilleros ya de antiguo establecidos, se transformaron, ampliándose con nuevas instalaciones.

El más interesante de los modernos fue el de Hog Island, cerca de Filadelfia; en realidad, en aquel tiempo, sólo era una instalación para montar las distintas piezas que constituyen un barco; porque con objeto de utilizar, en toda su capacidad, las facilidades industriales del país, se adoptaron dos tipos de barcos mercantes, y las diversas partes que forman el casco y la maquinaria de estos navíos se construían en muchos talleres y fábricas metalúrgicas, transportándose a Hog Island donde se hacía el montaje y acoplamiento de ellas. Esta ha sido, sin duda, la tentativa mayor que se ha hecho en construcciones de esta clase, en la que se alcanzó un completo éxito.

La producción de este y otros astilleros dio a los Estados Unidos una gran marina mercante, y aunque muchos de los barcos construidos durante la guerra fueran de inferior calidad, la mayoría estaban bien hechos y muchos eran de gran tonelaje. Con la terminación de la guerra, esta gran actividad en la construcción de barcos se paralizó por completo. Hog Island y muchas otras instalaciones similares fueron desmontadas y vendidas, en tanto que los astilleros particulares volvieron a la situación en que se encontraban antes de la guerra.

ALGO MAS…
LA SOLDADURA
Desde medidos del siglo XX, la soldadura eléctrica y autógena ha desalojado casi totalmente a la roblonadura (remaches) en la unión de las planchas de acero con que se construye el barco, y esto ha permitido la aplicación de una nueva técnica, llamada de prefabricación. Antes, cada plancha, luego de ser preparada en el taller, era llevada a su posi ción y allí, tal vez a muchos metros del suelo, los remachadores debían unirla a las demás.

Hoy se fabrican secciones enteras de hasta 40 toneladas que luego se transportan a su posición y se sueldan al resto. Como gran parte del trabajo se hace en talleres bajo techo, el mal tiempo influye mucho menos en el progreso de éste, al par que han mejorado notoriamente las condiciones del mismo para los operarios.

Gran parte del trabajo de soldadura lo efectúan soldadores individuales, que utilizan equipo manual, especialmente en la parte de estructura del barco que se lleva a cabo en la rampa de deslizamiento. Pero el trabajo en talleres se presta a la aplicación de la soldadura automática; así que los astilleros modernos poseen una cantidad de máquinas de soldar, completamente automáticas, en continuo uso.

MÁXIMA PRECISIÓN
Es imperativo que los materiales y métodos empleados en la construcción de un barco estén libres de todo defecto, porque la falla en alta mar de una plancha, una soldadura, una pieza de fundición o forjada, puede tener graves consecuencias.

Por eso, se comienza por efectuar las comprobaciones habituales sobre muestras representativas de los materiales a utilizar, para verificar que cumplen o superan los mínimos establecidos de resistencia a la tracción, fatiga e impacto. Luego, durante la construcción, se utilizan los instrumentos científicos más modernos para examinar las planchas de acero en busca de grietas superficiales o defectos internos.

También se examinan así las piezas forjadas o de fundición, y todas las soldaduras. Los equipos empleados comprenden radiografías por medio de rayos X y por rayos gamma, ensayo con ultrasonidos para encontrar defectos internos (la transmisión de ondas sonoras de alta frecuencia a través del material), y la determinación de grietas superficiales mediante aparatos magnéticos.

ENSAMBLAMIENTO Y BOTADURA
Cuando todo está preparado, los andamios en posición, se comienza el trabajo colocando en su lugar las placas de la quilla, previamente cortadas y dobladas como corresponde.

A medida que las secciones prefabricadas van siendo terminadas y las planchas laterales cortadas y dobladas, según las suaves curvas del casco, son llevadas, puestas en posición y soldadas a sus vecinas. Gradualmente el barco crece; la quilla, los lados, los mamparos, que, a intervalos, se extienden de lado a lado y de arriba abajo a todo lo largo del barco, dividiéndolo en compartimientos estancos; las planchas que forman los sucesivos puentes o cubiertas; la superestructura, hasta que todo el trabajo que puede ser efectuado en la rampa de lanzamiento queda terminado.

 Se prepara la botadura y se aseguran cables al barco para frenarlo cuando entra al agua. La nave está lista para la botadura, ceremonia en la cual se le da nombre mientras una botella de champagne se rompe contra su proa. Se quitan las últimas cuñas y el barco se desliza suavemente en el agua.

EL BARCO SE COMPLETA
Mientras el casco ha ido progresando en el astillero, otros talleres han estado construyendo la maquinaria (las turbinas de vapor y calderas para impulsarlo, los motores auxiliares que proveen la energía para los servicios necesarios: iluminación, calefacción, aire acondicionado, manejo del barco, radio y radar, accionamiento de guinches y cabrestantes, y muchas otras necesidades).

Después de la botadura se remolca el barco hasta el muelle, donde se le instala la maquinaria pesada. Mediante gigantescas grúas se bajan lentamente las máquinas y calderas. Esas grúas pueden llegar a levantar cargas de hasta 350 toneladas. Viene luego el turno de los electricistas, plomeros, carpinteros y pintores, que completan las instalaciones y dejan al barco listo para los primeros ensayos en mar abierto.

También en esta etapa se aplican nuevos materiales y técnicas. En lugar de limpiar la superficie del acero con cepillos especiales, se les envía arena a presión con un soplete. Los plásticos juegan un papel importantísimo en las terminaciones interiores. Casi todos los equipos accesorios, como ventiladores, lavatorios, roperos, etc., se envían en forma de unidades completas listas para colocar.

Después que ha sido colocada toda la maquinaria principal y accesoria, y mientras se dan los últimos toques a las cabinas y camarotes, se efectúan, ante las autoridades oficiales de control, las pruebas en dársena, para comprobar que todo ha sido completado satisfactoriamente. Cuando estas pruebas han finalizado, el barco pasa al dique seco para limpiar y pintar el fondo, y queda lisio para las pruebas en mar abierto.

Éstas son la culminación de todo el trabajo que ha sido realizado en el navio desde el momento en que el ingeniero naval hizo los primeros croquis sobre papel, en base a las ideas del propietario, alrededor de tres años antes.

Las pruebas se realizan en un circuito abierto, sobre una longitud previamente medida que se recorre en ambas direcciones para comprobar la velocidad, a favor y en contra de las corrientes y vientos, y se hacen toda clase de pruebas para verificar su maniobrabilidad.

Cuando éstas quedan completadas, se arría la bandera del astillero, se iza la del propietario, se firman los documentos necesarios y se entrega el barco. Es bueno destacar que no todas las construcciones navales responden a la forma clásica en que se describe en este post, las técnicas y materiales van cambiando mucho día a día y se aplican modificaciones constructivas al mismo ritmo, que mejoran la calidad y el tiempo de ejecución.

Como toda realización industrial, tiene sus rarezas, de las que muchas veces surge un nuevo camino, la solución a una emergencia, o la revolución de los métodos existentes.

Cuadro Comparativo De Los Barcos en la Edad Moderna

Fuente Consultada:
Historia de las Comunicaciones Transportes Terrestres J.K. Bridges Capítulo “Puentes en la Antigüedad”
Colección Moderna de Conocimientos Tomo II Fuerza Motriz W.M. Jackson , Inc.
Revista TECNIRAMA N°19 Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología
Lo Se Todo Tomo III

Navios Romanos y Griegos Trirremes Galeras Romanas Barcos Fenicios

Navíos Romanos y Griegos: Trirremes y Galeras

¿Ha pensado alguna vez en el coraje del primer hombre que, a bordo de una primitiva balsa, se lanzó al mar desconocido y amenazador? Nuestros antepasados demostraron un valor admirable, pues, al contrario de casi todos los animales, el hombre no sabe nadar cuando nace: debe aprender a hacerlo, a veces con grandes esfuerzos.

Para esos hombres de épocas tan remotas, los lagos y los ríos eran barreras infranqueables. Quizás, alguno de ellos, mientras estaba sobre el tronco de un árbol, se vio arrastrado por la corriente y comprendió que tenía a su alcance un medio de transporte práctico y relativamente seguro. Varios troncos paralelos atados entre sí fueron las primeras balsas utilizadas por los habitantes de los palafitos para llegar hasta su casa levantada sobre estacas.

¿Cuánta paciencia y cuántas generaciones de hombres fueron necesarias para descubrir instrumentos adecuados, antes de poder cortar un tronco y ahuecarlo en forma de piragua? En algunos poblados de Asia y África se utilizan aún canoas idénticas a las primitivas. En el archipiélago de Sonda y en las islas Filipinas. los indígenas construyen piraguas con cañas y pieles. Son embarcaciones livianas, perfectamente manejables, que tienen a veces una gran vela triangular y un ingenioso sistema de balancines para estabilizarlas. Se deslizan sobre las aguas, rozándolas apenas, como silenciosas gaviotas.

DE MENFIS A CARTAGO: Acerquémonos ahora al Mediterráneo, cuna de los primeros marinos. Estamos en la orilla occidental del Nilo, alrededor del año 2000 antes de nuestra era. Vemos el puerto de Menfis, donde hay grandes barcos con inmensas velas triangulares.

Son navíos de transporte mucho más sólidos que las embarcaciones que recorren el Nilo entre Tebas y el mar: de una longitud de treinta o cuarenta metros, con un palo central y una vela más ancha que alta; su calado, apropiado para las aguas poco profundas del delta, no excede de un metro.

En los primeros tiempos de su civilización, los egipcios habían construido barcos iguales a los usados por los polinesios, es decir, un armazón de madera revestida con pieles de animales. Después utilizaron exclusivamente madera, que traían del Sudán: en Egipto no hay bosques y tal vez por ese motivo la patria de los faraones fue una potencia terrestre que prefería no correr aventuras en el mar. Sin embargo, fueron egipcios los primeros navíos importantes 4ue cruzaron el Mediterráneo.

Casi en la misma época, aparecieron a lo largo de las costas asiáticas unos navíos de aspecto muy distinto. No eran muy altos y su proa estaba armada con un espolón cónico. Los tripulaban habilísimos marinos qué, desde Tiro, Sidón y Cartago, navegaban hacia las islas lejanas y misteriosas- Esos hombres audaces eran los fenicios, extraordinarios comerciantes que desarrollaron una gran civilización; pero su imperio, basado en la fuerza movediza del viento y de los mares, naufragó como una frágil embarcación.

Algunos bajorrelieves asirios y griegos nos muestran navíos iguales a los que vemos en las figuras. Pero Ej. modelo asirio fue completamente transformado gracias a los constructores navales de Tarsis y de Cartago, que diseñaron barcos rapidísimos, especiales para largas travesías y para ataques por sorpresa. Como no se atrevieron a construir naves de gran tamaño por temor de que fueran menos sólidas, pensaron en colocar tres filas de remeros en tres pisos, uno encima de otro.

Surgieron así los trirremes, que se conservaron sin grandes cambios durante siglos y se emplearon tanto en la paz como en la guerra. Los dorios (que eran uno de los pueblos helénicos) aprendieron el arte de navegar de estos mercaderes-piratas, cuyos navíos estaban armados para expediciones de corsarios y recorrían las costas del Ática o del Peloponeso. Existen antiguos vasos griegos que reproducen trirremes y barcos comerciales análogos a los cretenses y fenicios.

Estos barcos tenían velas cuadradas, con un castillete de popa muy alto y tres filas de remeros. Los timones eran dos remos, anchos y chatos, ubicados en la parte posterior del barco, y los maniobraban dos marineros a las órdenes de un piloto. Por estas características los trirremes podían emprender largos viajes costeando el Mediterráneo, sin riesgos excesivos y libres del temor de ser atacados por los fenicios, fundadores de Cartago, que desde esa ciudad dominaban el mar cercano.

Al contrario de los cartagineses, los romanos no tenían gran experiencia en los combates navales; sus huestes, eran vencibles en tierra, no se sentían seguras sobre las cubiertas de los trirremes. Añadiremos que el poderío de la flota romana era inferior al de la fenicia.

Pero ése no era obstáculo para detener a los guerreros de Roma, que con sus barcos equipados con el invento de Cayo Duilio (consistente en un puente levadizo provisto de garfios, para facilitar el abordaje) habían derrotado ya a las pequeñas flotas de las colonias griegas. Sin embargo, para enfrentar a los cartagineses necesitaban naves más poderosas.

Tomando entonces como modelo un quinquerreme arrojado por el mar sobre la costa de Ostia, aliada de Roma, Cayo Duilio ordenó la construcción de cien de ellos. El quinquerreme era el último invento de los fenicios: parecido al trirreme por su forma, pero de mayor tamaño y con cinco filas de remeros.

Los ingenieros romanos los hicieron más completos agregándoles un castillo en la proa, desde donde se manejaba un puente levadizo con poderosos ganchos; al bajar el puente, los ganchos sujetaban fuertemente al barco enemigo; entonces los guerreros se lanzaban al abordaje.

Al aproximarse la flota romana, seguros de lograr como siempre la victoria, los cartagineses se aprestaron a la lucha. ¿Qué podían hacer contra el poderío de Cartago esos campesinos tan poco acostumbrados a la furia del mar? Dos horas después, las escuadras estaban tan cerca que podían oírse las voces de los cómitres de las naves que marcaban el ritmo a los remeros.

Resplandecían al sol los cascos y las espadas de los hombres dispuestos a la batalla. Cuál no seria la sorpresa de los cartagineses al ver que sus adversarios se acercaban como verdaderos maestros en el arte de entablar la lucha! A fuerza de remos, ejecutando una maniobra de sorprendente precisión, los barcos romanos se acercaron a los cartagineses según un plan rigurosamente estudiado. El choque se produjo con un ruido ensordecedor.

Los garfios inventados por Cayo Duilio, arrojados desde los puentes, se aferraron como aves de presa a losquinquerremes cartagineses, y, con rapidez increíble, los legionarios se precipitaron en los barcos enemigos. Ese día, envuelta en llamas, la flota pánica se hundió en el Mediterráneo, arrastrando consigo el poderío de la orgullosa Cartago.

MARE NOSTRUM: Durante siglos los romanos dominaron el Mediterráneo al que llamaron Mare Nostrum (mar nuestro). La perfección alcanzada por los constructores navales ha sido comprobada con las naves que hace pocos años se sacaron del lodo después del desecamiento del lago Nemi. Esos navíos se asemejan más a los modernos que los de la Edad Media.

En la época imperial, Roma construyó cuadrirremes de 150 metros de largo. Estaban armados con decenas de piezas de guerra ubicadas en torres y su tripulación alcanzaba a mil hombres. Pero cuando desaparecieron todos los adversarios dignos del poderío de Roma, los grandes navíos de guerra se hicieron inútiles; la marina romana construyó entonces embarcaciones livianas y rápidas, como las liburnias, de velamen reducido y tonelaje muy inferior a los cuadrirremes, para el servicio de policía contra los piratas y contrabandistas del Mediterráneo.

En cambio, aumentó considerablemente el tamaño de las naves mercantes (llamadas “barcos redondos” por su forma), que tenían un velamen más abundante, sostenido por un palo mayor y una especie de trinquete indinado sobre la proa.

LOS VIKINGOS: Llegamos al siglo IX de nuestra era. Mientras en el mar Egeo y en el Jónico las galeras bizantinas se enfrentan con los sarracenos, en el mar del Norte aparecen largas y gallardas embarcaciones. Un monje deSaint Call, autor de las Gestas de Carlomagno, afirma haberlas visto a lo largo de las costas del norte de Francia. Las tripulaban los vikingos, piratas despiadados que asolaban las costas de Europa.

Los navíos de los vikingos tenían dos velas, proa puntiaguda y quilla plana. Esos “dragones del mar” podían cruzar mares y remontar ríos. Existe incluso la teoría de -que, arrastrados por algunas tormentas, pudieron llegar a Groenlandia.

Llegaron hasta Francia y el sur de Italia, donde se los llamó normandos, nombre derivado de “nor” y “man”, que significa hombres del norte. Y así era, pues venían de Escandinavia. Existen todavía iglesias y castillos edificados bor ellos, porque muchos de esos paganos se convirtieron al cristianismo.

GALERAS DE LA EDAD MEDIA: En la cuenca mediterránea, los dromones bizantinos se habían modificado lentamente. Después del año mil las flotas de Bizancio, Venecia y Génova, estaban integradas por navíos de alrededor de setenta metros de largo, impulsados los remos y por dos velas latinas que se utilizaban cuando viento era favorable.

Estos barcos, aptos para la guerra y para las expediciones de corsarios, eran muy angostos. Se llamaron galeazas, y todas las embarcaciones construidas hasta el siglo XVII los tomaron como modelo.

Su armamento consistía en dos catapultas colocadas a proa. Más adelante fueron reemplazadas por cañones. Además de la tripulación corriente, llevaban un centenar de hombres armados. Los remeros estaban protegidos por dos hileras de escudos, colocadas una encima de otra a lo largo del barco. Dos grandes plataformas sostenían las máquinas de guerra, y allí estaban también los combatientes.

Al recordar las antiguas galeras pensamos en horrendas cárceles flotantes. Los remeros se llamaban galeotes y eran elegidos entre los condenados a prisión que por su fortaleza física podían soportar el trato cruel que les daban. Encadenados a sus bancos y apaleados por los cómitres, su condena terminaba únicamente con la muerte.

Los barcos mercantes medievales, construidos según el modelo de los navíos romanos, empezaron a realizar largos viajes en el siglo XII , escoltados por galeras ligeras. Estos navíos tenían un castillete en la proa y otro en la popa; su velamen, hábilmente dispuesto, podía aprovechar hasta los vientos más leves.

Se transformaron después en carabelas de poco tonelaje, como la Niña y la Pinta de Colón, o en enormes naves de tres palos. Durante las cruzadas se abrieron anchas puertas en los costados de las suaves para poder embarcar o desembarcar caballos.

Observemos que la existencia del Occidente cristiano se debe en buena parte a las galeras y a todos los barcos impulsados a remo. En efecto, después de un millar de años de guerras inútiles, los occidentales comprendieron que debían unirse contra el poderío turco, cada vez más amenazador.

El 7 de octubre de 1571, en aguas de Lepanto (Grecia), la flota cristiana, al mando de don Juan de Austria, se enfrentó con más de doscientas naves turcas. Españoles, venecianos, genoveses y pontificios, unidos ahora por una causa común, lanzaron sus galeras al ataque; los cañones tronaron durante largas horas y, al atardecer, cincuenta barcos turcos estaban en el fondo del mar y 117 habían sido apresados. La derrota de Lepanto debilitó el poder del Sultán. Europa tomó el impulso hacia la supremacía mundial que debía conservar durante siglos.

La navegación a vela era un arte muy difícil; reclamaba rapidez en el cálculo, conocimiento del mar y de los vientos, inteligencia y coraje.

En el siglo, XIV el descubrimiento de la brújula y su perfeccionamiento por Flavio Gioja, de Amalfi, alrededor del año 1300, inauguraron el segundo ciclo de la navegación. Gracias a ese instrumento maravilloso, Europa podía aventurarse a descubrir tierras desconocidas. Se empezó por las Canarias, Maderas, las Azores, las islas del Cabo Verde, y se concluyó con las Indias Orientales y América.

Cuando en la noche del 15 de marzo de 1493 la Niña ancló de regreso en aguas de Palos, nadie tuvo una clara visión de la importancia del hecho. El mismo Colón no se había dado cuenta de que el voluminoso cuaderno de bitácora que llevaba bajo el brazo abría una nueva era para la humanidad.

En 1497, Vasco de Gama dobló el cabo de Buena Esperanza. En 1520, Magallanes y Elcano encontraron, en el extremo sur de América, un estrecho que les conduciría al Pacífico. Las grandes rutas del mundo quedaban abiertas, Pero la navegación de alta mar, sin puertos donde recalar, tornaba inadecuado el empleo de los remos. El uso de las velas cuadradas se difundía cada vez más, y el velamen, al disminuir sus dimensiones, acrecentaba la posibilidad de mejores maniobras, más rápidas y de mayor seguridad.

En el siglo XVI, el invento de la corredera (instrumento para medir la velocidad de los barcos) y de las nuevas cartas de navegación, permitieron a los marinos calcular su ruta con mayor exactitud. Los progresos realizados en los instrumentos de la astronomía náutica y en los cronómetros aumentaron la seguridad.

Al final del siglo XVIII , gracias a los sextantes, aparatos que sirven para medir ángulos y distancias, a los relojes marinos y a las cartas de marear, los barcos siempre podían establecer su posición con exactitud.
Entre tanto las carabelas, las galeras, las grandes carracas y las naves ligeras llamadas caiques habían desaparecido o se las había transformado.

Los galeones españoles que realizaban un activo comercio entre América y España fueron construidos según el modelo de los antiguos navíos y tenían una arboladura —artimón, palo mayor y trinquete— que soportaba un velamen poderoso. El viento los impulsaba gracias a la eficaz disposición de las velas. Esas naves tenían un castillo de popa donde estaba el puente de mando; iban fuertemente amadas para hacer frente a cualquier peligro.

Francia, España, Inglaterra y Holanda estuvieron casi continuamente en guerra durante 200 años. Piratas y corsarios se aventuraban a través de los mares y se ensañaban con los barcos que apresaban y saqueaban. Los jefes musulmanes consideraban esa clase de bandolerismo como una profesión.

Después del galeón, demasiado pesado y sobrecargado, se construyeron naves más esbeltas, que hoy se llamarían hidrodinámicas. El velamen era más alto y facilitaba las maniobras; gracias a él, las embarcaciones se deslizaban más velozmente. Pero los constructores navales no habían sido nada más que buenos carpinteros y desconocían muchos problemas de la arquitectura náutica.

En el siglo XVIII , la Academia de Ciencias de Francia llamé a concurso a los grandes estudiosos de la geometría para mejorar la forma, el velamen, la distribución de la carga y la propulsión. El ingeniero Sané, francés, construyó los mas perfectos navíos de alta mar. Durante las guerras de la Revolución Francesa, varios de ellos cayeron en manos de los ingleses que los utilizaron como modelo.

Generalmente las velas toman el nombre del palo que las sostiene. Hay velas cuadradas (como la gran vela y el trinquete), trapezoidales o cangrejas como las gavias del mastelero mayor y los perroquetes, y triangulares como los foques y las latinas. Relativamente sencilla en las goletas o en los bergantines, la navegación era un arte muy difícil en los barbos de gran calado. Cada una de sus velas debía ser orientada exactamente según la dirección y las variaciones del viento, para alcanzar el máximo de velocidad con el mínimo de riesgo.

En la época de la navegación a vela, la vida de los marinos era muy penosa. De noche o de día, a menudo en plena tormenta, los gavieros (grumetes de vigía) debían trepar y aferrarse a la arboladura, orientar o amurar las velas, mientras otros tripulantes debían maniobrar los pesados palos horizontales cada vez que la nave cambiaba de rumbo.

En los navíos del Estado la alimentación no era buena y a menudo se echaba a perder en los largos cruceros por los mares cálidos. Sin embargo, la pasión por el mar era tan fuerte que hacia olvidar todas las penurias.

Los barcos se clasificaban en primera, segunda y tercera categoría, según el tonelaje y el armamento. En el siglo XVIII , los navíos de línea estaban artillados con cien cañones y desplazaban seis mil toneladas, y las fragatas estaban armadas con piezas de artillería cuyo número oscilaba entre treinta y sesenta. Para escolta y exploración se empleaban naves más pequeñas como las corbetas, los bergantines y las embarcaciones ligeras de un solo palo llamadas cuteres”.

A principios del siglo XIX, la navegación a vela alcanzó su apogeo con los grandes barcos rápidos y seguros que a gran velocidad cruzaban los océanos con su velamen desplegado.

En ese entonces se creía que los barcos de vapor—se los llamaba aún “piróscafos”— sólo podrían servir para la navegación fluvial. En nuestros días, únicamente por depone navegamos, corremos regatas y realizamos cruceros en barcos a vela.

¿Acaso podemos comprender, de este modo, los sacrificios, angustias y penurias de los antiguos navegantes? … Para tener una leve idea, espiemos un poco en el libro de viajes de Colón: “En ochenta días de espantable tormenta no vi el sol ni las estrellas del mar: los navíos tenían rumbos abiertos, rotas las velas, perdidas anda y jarcia, y barcas y bastimentos. La gente enferma. Ahí estaba Fernando, mi hijo, con sus trece años. De verlo, el dolor me arrancaba el alma”

Cuadro Comparativo De Los Barcos en la Edad Moderna

Fuente Consultada: Lo Se Todo Tomo III

Historia del Uso del Vapor en los Barcos Navegacion Maritima

Historia del Uso del Vapor en los Barcos

La Revolución Industrial, que comenzó en Inglaterra a fines del siglo XVIII, utilizó el vapor como su principal fuente de energía. El descubrimiento se aplicó, en un primer momento, a las máquinas mineras y a las textiles, consiguiendo en ambos casos un aumento notable en la producción. Pronto, sin embargo, los inventores orientaron sus esfuerzos a mejorar los transportes tanto terrestres como marítimos.

El ferrocarril, en el primer caso, y el barco de vapor, en el segundo, fueron los dos principales productos de aquellos afanes y los que revolucionaron las comunicaciones en el siglo XIX. Una de las consecuencias directas de esos inventos fue el acortamiento de las distancias y la posibilidad de hacer más efectivo el control de los países centrales sobre sus colonias.

Aunque los primeros intentos de aplicación del vapor a la navegación fueran tan antiguos como los primeros ensayos de locomotoras, la difusión y el triunfo de la propulsión por vapor fueron mucho más lentos en el mar que en tierra firme. La próxima evidencia de progreso fue la aparición de barcos sin vela que comenzaron a surcar en ambos sentidos todos nuestros ríos.

Los espectadores apiñados a lo largo de los ríos Delaware, Hudson, y a veces el Ohio y Misisipí, se asombraban de ver barcos que avanzaban velozmente contra el viento y la corriente. Los horarios diarios de los nuevos barcos, que navegaban a una velocidad fija, nos dieron nueva conciencia del tiempo. El hombre empezó a acelerar sus actividades para no perder terreno ante la puntualidad de la máquina. Fue el amanecer de la era de la velocidad.

Ya en 1783 el francés Claude Francpis había obtenido éxito al crear su “Pyroscaphe”, un barco de vapor con ruedas de paletas. Pese a ello, su logro no tuvo futuro. El impulso prosiguió en Estados Unidos, donde John Stevens botó en 1809 el “Phoenix” en aguas del Atlántico, y en 1811 el primer barco de vapor surcó el Ohio, un río afluente del Missouri.

La construcción naval tradicional de madera fue sustituida por la de hierro y el acero. En 1822, los norteamericanos botaron el primer barco de hierro, el “Aarón Mamby”. Y, entre 1838 y 1844, estadounidenses y británicos se lanzaron a una carrera de competencia naval y botaron, respectivamente, el “Iron Side” y el “Great Britain”, este último dotado de propulsión a hélice. Esos barcos batieron récords de velocidad e impulsaron el comercio mundial a gran escala.

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PRIMERAS EXPERIENCIAS: El barco de vapor que cumplió la hazaña más espectacular fue construido por Oliver Evans, un cafetero de Philadelfia. Sus esfuerzos se encaminaron en lograr un vehículo que pudiera marchar tanto en el agua como en la tierra. Necesitaba una máquina que pudiera accionar de igual modo ruedas de paleta y las ruedas de un carro, y que fuese más pequeña que una máquina de Watt. ¿Pero cómo conseguir suficiente energía de una máquina más pequeña?.

Para la solución bastó con determinar los principios básicos. La máquina atmosférica de Newcomen utilizaba vapor para crear un vacío en un cilindro pero no para empujar los pistones. La máquina di movimiento alternativo de Watt usaba vapor pan empujar el pistón. Evans pensó que cuanto más alfa fuese la temperatura, más fuerte sería el bombar deo de vapor sobre las cabezas de los pistones.

La idea de Evans fue darle más presión al vapor me dianíe elevación de la temperatura y la inyecciói del vapor á cada extremo del cilindro. De esta ma ñera podría acelerar el movimiento del pistón, muí tiplícando la energía disponible hasta el punto de lograr que la máquina fuese más pequeña y propor cionase mayor potencia.

Evans anunció luego que pondría su nueva má quina sobre ruedas para hacerla ir a vapor desde el centro de la calle del Mercado a la orilla del río Delaware, donde las paletas movidas por el vapor se transformarían en un barco de vapor. Miles de curiosos de Filadelfia acudieron a presenciar este sensacional espectáculo de un carro anfibio de vapor que realmente andaba tanto por tierra como en el agua. Pero fue verlo y olvidarlo.

El monstruo era demasiado raro para que el público lo aceptara. Con sus eruptos, el humo daba más la impresión de peligro que de utilidad. A Oliver Evans debe reconocérsele el honor de haber obtenido la primera patente estadounidense por un coche de autopropulsión. El monstruo de 21 toneladas fue el prime automóvil.

Si observamos la composición de la marina británica (que en el siglo XIX era la más importante y la más avanzada del mundo) veremos que en 1820 había sólo 34 vapores frente a unos 22.000 veleros y en 1850 poco más de un millar de vapores contra más de 25.000 embarcaciones de vela: el número de vapores no sobrepasó al de velero: hasta la primera década del siglo XX.

Robert Fulton estaba en París, tratando de vender a Napoleón su submarino que acababa de inventar. El embajador de Estados Unidos convenció finalmente al joven Fulton, a la sazón un conocido pintor y a la vez aprendiz de James Watt, de que debía construir un buque de vapor en el Sena. Discononforme con su obra, Fulton viajó a Escocia para estudiar un nuevo barco de vapor que acababa de iniciar sus viajes diarios por el río Clyde.

Fortificado con su nuevo conocimiento, Fulton regreso a Nueva York y construyó el “Clermont”, que marcó una etapa en la historia de la navegación de por con su memorable viaje por el Hudson. Esta vezel público aceptó la navegación de vapor sin reservas, convirtiéndola en una lucrativa actividad mercantil.

Robert Fulton A finales de 1803, Robert Fulton lanzó al Sena un barco cuyo propulsor era una rueda con paletas, movida por una máquina de vapor, fue mal acogido en Francia, y Fulton prosiguió sus experimentos en Estados Unidos, en 1807 bota su vapor Clermont.

Fulton recorrió en él los 240 Km. que separan Nueva York de Albany surcando el río Hudson. Con este mismo barco, se establecería el primer servicio regular a vapor.

Sena barco a vapor

Los inconvenientes del vapor aplicado a la navegación eran evidentes. Las calderas resultaban peligrosas para los cascos de madera de los barcos, tanto por el riesgo de incendio como por las consecuencias de sus vibraciones.

Por otra parte, eran de funcionamiento harto irregular y requerían una gran carga de combustible: en uno de sus primeros viajes, el Real Fernando, el primer buque de vapor español, consumió más carbón del que se había calculado y hubo de detenerse en medio del Guadalquivir y enviar una barca a buscar combustible a una venta cercana al río. Y en cuanto a la marina de guerra, el vapor no fue aplicable más que un vez que se hubo perfeccionado la hélice, ya que las ruedas propulsoras eran muy vulnerables a la artillería.

Las primeras líneas de navegación con buques de vapor se destinaron a cubrir trayectos fluviales, donde las embarcaciones de vela resultaban de escasa utilidad, o pequeñas travesías en mares interiores, donde la relativa regularidad que el vapor prestaba su independencia de las condiciones meteorológicas era un factor estimable (lo que explica que se le confiase el correo).

En 1821 se emplearon vapores para la travesía de Dover a Calais y en 1823 para la de Londres a Rotterdam; también en España se destinó el primer buque de vapor a una línea fluvial: el Real Fernando, construido en los astilleros de Triana para la Real Compañía del Guadalquivir, inauguró en el verano de 1871 la línea Sevilla-Sanlúcar-Cádiz.

En las grandes distancias, la vela seguía dominando ampliamente el panorama. En 1839, el Savannah, movido por vapor y velas, viajó de los Estados Unidos a Liverpool en 25 días, pero éste era también el tiempo que invertía normalmente un velero sin el auxilio del vapor, y los clípers lo redujeron todavía a la mitad. El clíper, que vivió su época dorada entre 1850 y 1870, era un tipo de velero muy ágil y veloz, que alcanzaba espléndidos resultados en travesías largas, como las de Gran Bretaña a América, a la India o a Australia.

Savannah primer barco de vapor que cruzó el Atlántico
En 1819, el Savannah fue el primer barco de vapor que cruzó el Atlántico, en 25 días.

El último de ellos, el Culty Sark, construido en 1869 y activo hasta 1922, se conserva en un dique seco próximo a Londres: era un buque compuesto, con una armazón de hierro y planchas de madera. Recordarlos también que el segundo tercio del siglo XIX vio producirse un renacimiento de la marina de vela catalana, dedicada precisamente a efectuar travesías transatlánticas; el primer buque de vapor construido en Barcelona, botado en 1849, fue destinado como remolcador en su puerto.

Pero aunque pareciera que la vela podía competir con el vapor, había varias circunstancias que determinarían su derrota en el futuro. En primer lugar, los perfeccionamientos sucesivos en la propulsión de vapor permitieron una rápida mejora de sus posibilidades, que no estaba al alcance de los constructores de veleros: en 1858, losclípers cruzaban el Atlántico en un tiempo de 12 a 14 días, pero en 1862 el vapor Scotia, de Cunard, lo hizo en 8 días.

En segundo lugar, los buques de madera tenían unas limitaciones insalvables en cuanto a sus posibilidades de aumento de tonelaje, aunque empleasen una armazón de hierro; esto era un grave inconveniente en unos momentos en que se estaba produciendo un fuerte incremento en el tráfico de productos pesados. Puede apreciarse la importancia de esta diferencia si observamos que el tonelaje medio de un carguero de vapor en la primera mitad del siglo XX venía a ser seis veces vapor que el de los veleros de cien años antes.

Añadamos aún que la construcción de buques metálicos venía a costar de un 70 a un 15 % menos que los construidos de madera, y que los que empleaban el vapor para la propulsión necesitaban tripulaciones más reducidas, lo que condujo a una supresión gradual de las velas auxiliares.

Pero el golpe mortal lo recibirían los veleros en la apertura del canal de Suez, en 1869, ya que esta ruta, que acortaba notablemente los viajes entre Europa y la India o Australia, sólo era utilizable por buques de vapor.

Los veleros trataron hasta el último momento de mantener la competencia, aunque fuese limitándose a tráficos en que no importase mucho la velocidad, perdida ya toda esperanza de superar en esto a los vapores.

En 1902 se botó en Hamburgo el Preussen, un velero gigante (el único que haya llevado cinco palos con seis velas cuadradas en cada uno) que tenía unos 130 m de eslora y necesitaba máquinas auxiliares de vapor para levantar las anclas y manejar la carga. Pero a comienzos del siglo XX la batalla estaba inmediatamente perdida para los veleros, relegados progresivamente a pequeñas rutas de cabotaje.

El carguero de vapor dominaba todas las rutas del globo, ya que su gran tonelaje le permitía desempeñar en el mar funciones equivalentes a las del ferrocarril en las rutas terrestres. Los continentes quedaban enlazados por rutas regulares, rápidas y económicas, al mismo tiempo que el tendido de los cables telegráficos submarinos completaba la unidad del mercado mundial.

A fines del siglo XIX el descenso del coste del transporte de los cereales norteamericanos a Europa (combinándose el abaratamiento de las tarifas ferroviarias y el de los fletes) motivó que el trigo de las praderas americanas llegase a los mercados europeos en condiciones de competir con la producción local.

Costaba menos transportar el grano por mar desde Nueva York a Barcelona que llevarlo en tren desde Zaragoza hasta el puerto del Mediterráneo. Era el signo de una situación enteramente nueva: de la aparición de un mercado mundial, representado por los buques cargueros y los ferrocarriles transcontinentales, que haría surgir una división del trabajo a escala planetaria.

Y, sin embargo, a comienzos del siglo XX, la revolución de los transportes no había hecho más que empezar, ya que en las décadas siguientes se sumarían a ella cambios aún más espectaculares: la aplicación de la electricidad a los ferrocarriles, el desarrollo del motor de combustión interna que permitiría que la carretera recuperase una vida propia e independiente, la aparición de un sistema de comunicación que no precisaban del cable o del alambre, el crecimiento de la aviación, etc.

Pero con todo, como ha dicho el profesor Girard, «el siglo del ferrocarril y el buque de vapor ha significado un período decisivo en la historia del transporte y aun en la historia del mundo».

Cuadro Comparativo De Los Barcos en la Edad Moderna

Teoría del Campo Unificado Teorias Fisicas Explicar La Naturaleza

Teoría del Campo Unificado: Teorías Físicas Explicar La Naturaleza

FÍSICA MODERNA: LAS FUERZAS DEL CAMPO UNIFICADO

¿Qué es la teoría del campo unificado?

A mediados del siglo XIX se conocían cuatro fenómenos que eran capaces de hacerse notar a través del vacío. Eran

1) gravitación

2) luz,

3) atracción y repulsión eléctrica y

4) la atracción y repulsión magnéticas.

Al principio parecía que los cuatro fenómenos completamente independientes, que no tenían necesariamente ninguna conexión entre sí. Pero entre 1864 y 1873 el físico teórico escocés J. Clerk Maxwell analizó matemáticamente los fenómenos eléctricos y magnéticos, en ciertas relaciones básicas las “ecuaciones de Maxwell” describían tanto los fenómenos eléctricos como los magnéticos y que demostraban que los unos dependían de los otros.

No había ningún efecto eléctrico que no fuese acompañado de un determinado efecto magnético, y viceversa. En otras palabras, podía hablarse de un «campo electromagnético», que se extendía a través del vacío y que, por contacto, influía sobre los cuerpos de acuerdo con la intensidad del campo en ese punto del espacio.

gravdeda general, accion de una masa en espacio

Maxwell demostró también que haciendo oscilar de manera regular a este campo se originaba una radiación que se alejaba de la fuente de oscilación a la velocidad de la luz en todas direcciones. La luz propiamente dicha era una de esas «radiaciones electromagnéticas» y Maxwell predijo la existencia de formas de luz con longitudes de onda mucho más pequeñas y mucho más grandes que la de la luz ordinaria. Esas otras formas de luz fueron descubiertas a lo largo de los veinte años siguientes, y hoy día se habla de todo un «espectro electromagnético».

Así pues, de los cuatro fenómenos mencionados al principio, tres (electricidad, magnetismo y luz) quedaron fundidos en un único campo. Pero quedaba aún la gravedad por explicar.

Estaban 1) el campo electromagnético y 2) el campo gravitatorio, que al parecer seguían siendo dos campos independientes.

Los físicos, sin embargo, pensaban que sería mucho más bonito que hubiese un solo campo (así nació la idea de la «teoría del campo unificado»); y así empezaron a buscar la manera de describir los efectos electromagnéticos y los gravitatorios de modo que la existencia de unos pudieron utilizarse para describir la naturaleza de la existencia de los otros.

Pero aunque se descubriesen unas ecuaciones que combinaran los efectos electromagnéticos y los gravitatorios, no lograría del todo proporcionar —según los criterios actuales— Un campo auténticamente unificado, porque después de 1935 se descubrieron dos nuevos tipos de campo que sólo afectan a las partículas subatómicas y, además, sólo a distancias inferiores a un diámetro de un núcleo atómico. Son la «interacción nuclear fuerte» y la «interacción nuclear débil».

La fuerza o interacción nuclear fuerte es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos, y actúa indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su alcance es del orden de las dimensiones nucleares, pero es más intensa que la fuerza electromagnética.

La fuerza o interacción nuclear débil es la responsable de la desintegración beta de los neutrones; los neutrinos son sensibles únicamente a este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la interacción nuclear fuerte.

Un auténtico campo unificado tendría explicar fehacientemente la naturaleza  de estos cuatro campos que hoy se conocen. Hoy se sigue investigando la posibilidad de encontrar una teoría física que relacione matemáticamente los distintos comportamientos de la naturaleza, seria como encontrarse “cara a cara con Dios”, y la más acertada hasta el momento es la “teoría de la supercuerdas”

Todo lo que sucede en el Universo es debido a la actuación de una o varias de estas fuerzas que se diferencian unas de otras porque cada una implica el intercambio de un tipo diferente de partícula, denominada partícula de intercambio o intermediaria. Todas las partículas de intercambio son bosones, mientras que las partículas origen de la interacción son fermiones.

En la actualidad, los científicos intentan demostrar que todas estas fuerzas fundamentales, aparentemente diferentes, son manifestaciones, en circunstancias distintas, de un modo único de interacción. El término “teoría del campo unificado” engloba a las nuevas teorías en las que dos o más de las cuatro fuerzas fundamentales aparecen como si fueran básicamente idénticas.

La teoría de la gran unificación intenta unir en un único marco teórico las interacciones nuclear fuerte y nuclear débil, y la fuerza electromagnética. Esta teoría de campo unificado se halla todavía en proceso de ser comprobada. La teoría del todo es otra teoría de campo unificado que pretende proporcionar una descripción unificada de las cuatro fuerzas fundamentales.

Caida Libre de Cuerpo Experiencias de Galileo Galilei Historia Ciencia

Caída Libre de un Cuerpo: Experiencias de Galileo Galilei, Historia – Ciencia

Caída Libre de los cuerpos

Aristóteles había establecido que cuanto más pesado era un cuerpo, más rápidamente caía. Esa afirmación parecía razonable. ¿Por qué un cuerpo más pesado no había de caer con más rapidez? Está claro que la Tierra lo atrae con más fuerza; de otro modo no sería más pesado. Y si uno ve caer una pluma, una hoja o una piedra, al punto se percata de que la piedra cae con más rapidez que la hoja y ésta con más que la pluma.

El problema radica en que los objetos ligeros son frenados por la resistencia del aire; no deben, por tanto, considerarse sólo relativamente pesados. Si se observa la caída de dos piedras, una que pese medio kilo y otra que pese cinco, la resistencia del aire es insignificante en ambos casos. ¿Cómo percatarse entonces de que la piedra de cinco kilos cae, pese a todo, más aprisa que la de medio kilo?

texto de GalileoSe cree que en 1586 Simon Stevin (véase 1583) dejó caer dos piedras a la vez, una considerablemente más pesada que la otra, y demostró que ambas golpeaban el suelo al mismo tiempo. Relatos posteriores pretenden que fue Galileo quien realizó esta demostración, dejando caer simultáneamente diversos pesos desde la Torre inclinada de Pisa. Una y otra historia pueden ser o no ciertas. (imagen: texto de Galileo)

Pero sí es cierto que en 1589 Galileo emprendió una serie de meticulosas pruebas con caída de cuerpos. Estos caían con demasiada rapidez como para facilitar la medición de la velocidad de caída, en especial porque aún no había manera adecuada de medir períodos breves de tiempo.

Galileo dejó rodar bolas por planos inclinados, y cuanto menos pronunciada era la pendiente, más despacio se movían las bolas, impulsadas por la gravedad, y más fácilmente podía ser medida su velocidad de caída con métodos primitivos, como el goteo del agua a través de un orificio.

De este modo, Galileo encontró muy fácil demostrar que mientras las bolas eran lo bastante pesadas como para que la resistencia del aire fuera inapreciable, rodaban por un plano inclinado a la misma velocidad.

También fue capaz de demostrar que las bolas rodaban plano abajo con una aceleración constante, o sea que ganaban velocidad de manera constante en una unidad de tiempo, bajo el empuje asimismo constante de la gravedad.
Dejó sentado otro punto importante. Aristóteles había sostenido que a fin de mantener en movimiento un cuerpo, debía aplicársele una fuerza continua.

Esto también parecía corroborarlo la observación. Si se dejaba deslizar un objeto por el pavimento, no tardaría en perder velocidad hasta detenerse. Para que continuara moviéndose, era necesario seguir empujándolo.

Por esta razón, se creía que los planetas, en su eterno movimiento en torno a la Tierra, debían ser continuamente impulsados por ángeles.

Las observaciones de Galileo demostraron que no era necesario ese empuje continuo para mantener un objeto en movimiento, si se suprimía la fricción. Si la gravedad ejerciera un empuje constante, por ejemplo, un objeto se movería a una velocidad constantemente creciente. En consecuencia, no eran necesarios los ángeles para que los planetas siguieran moviéndose.

Los experimentos de Galileo sobre el movimiento de los cuerpos impresionaron a tal punto, que si bien no fue el primero en llevarlos a cabo — Pedro Peregrino le precedió en más de tres siglos —, por lo general, se le atribuye el mérito de ser el fundador de la ciencia experimental.

LA EXPERIENCIAS DEL CIENTÍFICO RENACENTISTA GALILEO GALILEI SOBRE LA CAÍDA LIBRE DE LOS CUERPO