si te caes un objeto, se caerá. Es un movimiento que todos hemos visto cientos de veces. También hemos visto mucho de la luna, que hace una órbita completa alrededor de nuestro planeta cada 27,3 días (visto desde la Tierra). Caer y orbitar pueden parecer tipos de movimiento radicalmente diferentes, ¡pero no lo son! La misma física los explica a ambos.
Hay una historia famosa sobre Isaac Newton haciendo la conexión gracias a una manzana que cae. (Probablemente no sea cierto, pero podría ser.) Aún así, su realización es algo increíble, así que voy a guiarte a través de todo el proceso. Incluye algunos conceptos que las personas que viven hoy en día pueden dar por sentado, pero la construcción de un conocimiento como este no es trivial, y Newton no lo resolvió todo por su cuenta. Se basó en ideas de Galileo, que estudió el movimiento de los objetos que caen, de Robert Hooke, que exploró los efectos de las cosas que se mueven en círculos, y de Johannes Kepler, que produjo ideas sobre los movimientos de los planetas y la luna.
Comencemos con lo que le sucede a un objeto cuando cae. En el siglo III a. C., Aristóteles afirmó que un objeto masivo caerá más rápido que uno de poca masa. Suena razonable, ¿verdad? Eso parece encajar con lo que vemos: imagina dejar caer una piedra y una pluma al mismo tiempo. Pero a Aristóteles no le gustaba probar sus teorías con experimentos. simplemente parecía tener sentido que un objeto más pesado cae más rápido. Como la mayoría de sus colegas filósofos, prefería llegar a conclusiones basadas en la lógica de salón.
Aristóteles también razonó que los objetos caen a una velocidad constante, lo que significa que no disminuyen ni aceleran a medida que avanzan. Probablemente llegó a esta conclusión porque los objetos que caen caen rápidamente y es muy difícil detectar cambios en la velocidad a simple vista.
Pero mucho más tarde, Galileo Galilei (que usó su primer nombre porque pensó que era genial) ideó una forma de ralentizar las cosas. Su solución fue hacer rodar una pelota por una rampa en lugar de dejarla caer. Hacer rodar la pelota en un ángulo muy pequeño hace que sea mucho más fácil saber qué está pasando. Podría verse algo como esto:
Ahora podemos ver que a medida que la pelota rueda por la pista, aumenta su velocidad. Galileo sugirió que durante el primer segundo de movimiento, la velocidad de la pelota aumentará en cierta cantidad. También aumentará en la misma cantidad de velocidad en el próximo segundo de movimiento. Eso significa que durante el intervalo de tiempo entre 1 y 2 segundos, la pelota viajará una distancia mayor que la que recorrió en el primer segundo.
Luego sugirió que sucede lo mismo a medida que aumenta la inclinación del ángulo, ya que produciría un mayor aumento en la velocidad. Eso debe significar que un objeto en una rampa completamente vertical (que sería lo mismo que un objeto que cae) también aumentaría su velocidad. Boom, ¡Aristóteles estaba equivocado! Objetos que caen no caen a una velocidad constante, sino que cambian de velocidad. La velocidad a la que cambia la velocidad se llama aceleración. En la superficie de la Tierra, un objeto que se deja caer acelerará hacia abajo a 9,8 metros por segundo por segundo.
Podemos escribir matemáticamente la aceleración como un cambio en la velocidad dividido por el cambio en el tiempo (donde el símbolo griego Δ indica un cambio).
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