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Grandes Ideas de la Ciencia Galileo y la Experimentación
n http: //recursostic. educacion. es/newton/we b/materiales_didacticos/mcientifico/observ acion. htm? 2&0 n http: //recursostic. educacion. es/newton/we b/materiales_didacticos/mcientifico/experi mentacion. htm? 2&3 n http: //fuentejuncal. org/fyq/unidadesdidact icas/2 bachfis 1/animaciones/ley_pendulo. s wf n http: //cibernous. com/autores/aristoteles/i ndex. html
LA CIENCIA Y EL MÉTODO CIENTÍFICO Etimológicamente, el término ciencia proviene del verbo latino scire, que significa “saber” n Actualmente se puede definir la ciencia como la adquisición de conocimiento mediante una manera de pensar basada en el método científico. . n Es una actividad fruto de la curiosidad innata del ser humano y de su búsqueda de la verdad. Con ella, la humanidad ha recorrido un largo camino para llegar al punto de desarrollo en que hoy se encuentra. n
FASES DEL DESARROLLO DE LA CIENCIA: 1ª ETAPA n Las explicaciones para los fenómenos naturales, eran del tipo sobrenatural y basadas en los mitos. Por ejemplo, una tormenta, un eclipse, una inundación: dioses estaban enfadados, castigo
2ª ETAPA n n El pueblo más avanzado, en cuanto a método de la Antigüedad, el griego, (siglo VI a C) fue el primero en superar la fase de los mitos. Fueron los primeros en proponer que los fenómenos naturales podían explicarse a partir de causas naturales INCONVENIENTES 1. Carecían de medios adecuados de experimentación, y consideraban algunas verdades sin haber sido comprobadas, por lo que se apoyaban exclusivamente en la intuición. 2. El principio de autoridad: las afirmaciones realizadas por grandes pensadores como Aristóteles, eran totalmente incuestionables; supuso un freno importante
3ª ETAPA n La revolución llegó de la mano de la experimentación. n El primer “científico” de la historia, puede considerarse a GALILEO, (siglos XVI- XVII). A partir de entonces comenzó a aplicarse el método científico, que consiste en cinco fases: La ciencia utiliza el método científico: n Observación n Proposición de Hipótesis: explicaciones o suposiciones de que ciertas causas son las que producen el fenómeno observado. n Experimentación: Intento controlado de comprobar la hipótesis. n Análisis de los resultados: la hipótesis es modificada o rechazad n Establecimiento de una ley, una vez la hipótesis ha sido repetidamente comprobada n Teorías
COSMOGONIA DE ARISTÓTELES n n El universo aristotélico, dualista y teológico, tiene las siguientes características: 1. Es esférico, finito, eterno, geocéntrico y geostático. 2. En él no existe el vacío, sino cinco elementos que constituyen los cuerpos de las diferentes regiones: tierra, agua, aire, fuego y éter. Todo está lleno de materia. 3. No hay movimientos a distancia o gravitacionales. Los planetas no se mueven en el vacío, sinó que se mueven las esferas de éter en las que se hallan. 4. Es un cosmos heterogéneo, siendo la región más perfecta la supralunar, por su orden y estabilidad.
n n n 5. Los seres que componen el cosmos están jerarquizados en diferentes categorías: seres inmateriales inmóviles: el primer motor inmóvil y los motores inmóviles de las esferas. Seres materiales móviles pero eternos e incorruptibles: El mundo supralunar ( esferas, planetas, estrellas). Seres finitos y móviles: el mundo sublunar de los cuatro elementos.
n El problema que tenía que explicar la astronomía griega, incluida la de Aristóteles, era la irregularidad de ciertos movimientos de los cuerpos celestes. Las estrellas no presentaban problemas, porque su movimiento es regular (movimiento diurno de Este a Oeste). El del sol tampoco. La anomalía la presentaban los movimientos retrogrados de los planetas: éstos parecían moverse en bucles o ir hacia atrás. Y si el movimiento del mundo supralunar es circular uniforme ¿Por qué los planetas no cumplían este requisito? Había que "salvar las apariencias". Lo importante es el constructo teórico del cosmos. Las irregularidades eran consideradas como un fallo de perspectiva: el cosmos se mueve regularmente, pero desde la tierra "parece" que hay irregularidades. El fallo es perceptual y no real. Veremos en otros apartados, cómo la historia de la ciencia, de la astronomía, corre pareja a la obsevación de anomalías que una teoría o paradigma científico no
El candelabro n Era un domingo de 1581. n Un joven de diecisiete años escuchaba misa en la catedral de Pisa.
El candelabro n Pero le distraía un candelabro que pendía del techo cerca de él. El aire soplaba con fuerza y el candelabro se balanceaba de acá para allá.
El candelabro n Ya había observado este tipo de movimiento en muchas ocasiones anteriores: en los baldes cuando llevaba el agua a su casa o en las cortinas de su habitación cuando había corriente de aire.
El candelabro n Galileo empezó a contar el tiempo que demoraba el candelabro en balancearse. n Y ya sea el balanceo largo o corto el candelabro batía tiempos iguales.
El candelabro n Para contar Galileo empleaba su pulso y si, era cierto, el tiempo empleado era el mismo. n ¡Y Galileo se olvidó de la misa!
El candelabro n Cuando terminó la misa Galileo corrió a casa y ató diferentes objetos en el extremo de varias cuerdas.
El candelabro n Y empezó a balancear los objetos. Galileo hizo muchos péndulos y realizó muchas observaciones.
El candelabro n Al estudiar cada objeto por separado, comprobó que un balanceo siempre tardaba lo mismo, fuese largo o corto.
¡Eureka! ¡Galileo había descubierto el principio del péndulo!
El movimiento n Galileo había resuelto un problema que no se había podido resolver durante dos mil años: Galileo había resuelto el problema de los objetos en movimiento.
El movimiento en la antigüedad n En primer lugar tenemos que recordar que en la naturaleza existen dos tipos de seres: n Los seres vivos
El movimiento en la antigüedad n En primer lugar tenemos que recordar que en la naturaleza existen dos tipos de seres: n Los seres vivos n Los seres inertes
El movimiento en la antigüedad n Los seres vivos pueden moverse ellos mismos y también pueden mover a los seres inertes.
El movimiento en la antigüedad n Los seres inertes por lo general son incapaces de moverse a menos que un ser vivo los mueva.
El movimiento en la antigüedad n Habían excepciones. . .
El movimiento en la antigüedad n Habían excepciones. . . el mar el viento el Sol la Luna se movían sin ayuda de los seres vivientes.
El movimiento en la antigüedad n Otro movimiento que no dependía del mundo de los seres vivos era el movimiento de los cuerpos en caída libre.
El movimiento en la antigüedad n Aristóteles pensaba que el movimiento era propio de todas las cosas pesadas.
El movimiento en la antigüedad n Aristóteles creía que cuanto más pesado era el objeto, más rápido caía.
El movimiento en la antigüedad Una piedra caería más rápido que una hoja.
El movimiento en la antigüedad Una piedra caería más rápido que una hoja. Una piedra grande caería más rápidamente que una piedra pequeña.
El movimiento en la antigüedad n ¿Qué pasaba con los cuerpos en movimiento? Nadie lo sabía. Era un misterio. . .
El movimiento en la antigüedad n Ni siquiera Arquímedes podía saber que pasaba con los cuerpos en movimiento. ¡Tuvieron que pasar 1 800 años para que se pudiera resolver este problema!
Galileo Galilei n Estamos en 1589 y Galileo ya terminó su formación universitaria. n Y Galileo decidió resolver el problema del movimiento de los cuerpos.
Galileo Galilei n Galileo se subió a la torre de Pisa y empezó a arrojar bolas de metal.
Galileo Galilei n Colocó una tabla de madera como un plano inclinado, la tabla tenía en el centro un surco largo, recto y bien pulido. n Galileo podía hacer rodar bolas por el surco. La bolas se moverían en línea recta.
Galileo Galilei n Galileo dejó rodar bolas de diferentes pesos por el surco de la tabla y midió el tiempo que demoraban en bajar. n Comprobó que el peso no influía para nada: todas las bolas recorrían la longitud de la tabla en el mismo tiempo.
Aristóteles vs. Galileo n Aristóteles había afirmado que la velocidad de caída de los objetos dependía de su peso. n Galileo demostró que eso sólo era cierto en casos excepcionales, solo para objetos muy livianos, y que la causa estribaba en la resistencia del aire.
Aristóteles vs. Galileo n Galileo tenía razón. n Aristóteles estaba equivocado.
Aristóteles vs. Galileo ¡Galileo lo demostró con una hoja de papel! Primero tiró una hoja de papel. Luego volvió a tirar el papel “hecho una bolita”
Galileo Galilei n Después Galileo marcó la tabla en tramos iguales (como si fuera una regla) y comprobó que cualquier bola, al rodar hacia abajo, tardaba en recorrer cada tramo menos tiempo que el anterior.
¡Eureka! n Estaba claro que los objetos aceleraban al caer, es decir se movían cada vez más deprisa. Galileo descubrió la aceleración.
La aceleración n Cuando un cuerpo cae acelera su velocidad.
El Movimiento Todos los cuerpos caen a la misma velocidad. Durante la caída los cuerpos aceleran su velocidad.
Experimentos Galileo empleó el método científico o sea combinó la experimentación con la matemática. . .
Experimentos. . . para realizar predicciones cuantitativas que se podrían convertir en avances tecnológicos.
Experimentos n Después de Galileo los científicos no se contentaban ya con razonar sino que empezaron a diseñar experimentos y hacer medidas.
Experimentos Galileo inició en 1589 la ciencia experimental.
Experimentos n Para que la ciencia experimental funcionara hacían falta mediciones exactas. n En especial había que medir con precisión el paso del tiempo.
Medir el tiempo n Los hombres sabían, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos.
Medir el tiempo La humanidad sabía, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos. n El cambio de las estaciones marcaba un año. n
Medir el tiempo La humanidad sabía, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos. n El cambio de las estaciones marcaba un año. n El cambio constante de las fases de la Luna determinaban un mes. n
Medir el tiempo La humanidad sabía, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos. n El cambio de las estaciones marcaba un año. n El cambio constante de las fases de la Luna determinaban un mes. n La rotación continua de la Tierra señalaba el día. n
Medir el tiempo n Para unidades de tiempo menores que el día había que recurrir a métodos menos exactos.
Medir el tiempo n El reloj mecánico había entrado en uso en la Edad Media.
Medir el tiempo n Las manecillas daban vueltas por que eran movidas por ruedas dentadas, estas ruedas eran gobernadas por pesas suspendidas.
Medir el tiempo n Sin embargo, era difícil regular estas pesas y hacer que las ruedas giraran de manera suave y uniforme. n Estos relojes siempre se adelantaban o se atrasaban, y ninguno tenía una precisión superior a una hora.
Medir el tiempo n Lo que hacía falta era un movimiento muy constante que regulara las ruedas dentadas.
Medir el tiempo n En 1656 (catorce años después de morir Galileo), el holandés Christian Huygens se acordó del péndulo.
Medir el tiempo n El péndulo se mueve con balanceos regulares.
Medir el tiempo n Un péndulo acoplado a un reloj puede gobernar los engranajes.
Medir el tiempo n Y los engranajes adquieran un movimiento tan uniforme como el movimiento del péndulo.
Medir el tiempo n Huygens inventó así el reloj de péndulo, basado en un principio descubierto por el joven Galileo.
Medir el tiempo n El reloj de Huygens fue el primer cronómetro de precisión que tuvo la humanidad. n El reloj fue una bendición para la ciencia experimental.
Serie_Ciencias Naturales_4 Galileo y la Experimentación Fin Barranca, noviembre de 2007