Historia de la Física

Historia de la Física

La física es la ciencia que se ocupa de los componentes del Universo, de las fuerzas que estos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas.

Esta ciencia esta estrechamente relacionada con las demás ramas de las Ciencias Naturales, y en cierto modo las engloba a todas. La química, por ejemplo, se ocupa de la interacción de los átomos para formar moléculas; gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la Física de la Tierra y se conoce como geofísica, la astronomía trata del estudio de las estrellas y del espacio exterior. Incluso los sistemas vivos están constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo tipo de leyes que las partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos.

Hasta principios del siglo XIX, era frecuente que los físicos fueran al mismo tiempo matemáticos, filósofos, químicos, biólogos o ingenieros. Los físicos modernos tienen que limitar su atención a una o dos ramas de su ciencia.

Para una mejor comprensión de la evolución de esta ciencia las he clasificado por períodos:

Del 2700 A. C. a Siglo V D. C.

Alrededor del 2700 A. C. los chinos fabricaban imanes con magnetita y los griegos conocían las propiedades electroestáticas del ámbar.

Los babilonios, los chinos, los egipcios y los mayas observaron los movimientos de los planetas y lograron predecir los eclipses, pero no consiguieron encontrar un sistema subyacente que explicara el movimiento planetario. Los filósofos griegos introdujeron dos ideas fundamentales sobre los componentes del Universo, opuestas entre sí: el atomismo, propuesto por Leucipo en el siglo IV A. C. y la teoría de los elementos, formulada en el siglo anterior.

En Alejandría el matemático e inventor griego Arquímedes diseñó con palancas y tornillos varios aparatos mecánicos prácticos y midió la densidad de objetos sólidos sumergiéndolos en un líquido. Aristarco de Samos halló la relación entre las distancias de la Tierra al Sol y de la Tierra a la Luna, Eratóstenes midió la circunferencia de la Tierra y elaboró un catálogo de estrellas, y el astrónomo Hiparco de Nicea descubrió la precisión de los equinoccios. En el siglo II D. C. Tolomeo propuso un sistema planetario en el que la Tierra está en el centro y el Sol, la Luna y las estrellas giran en torno a ella en órbitas circulares.

Del Siglo V al Siglo XIV D. C.

Durante la Edad Media se produjeron pocos avances. Sin embargo, Averroes y al-Qarashi conservaron muchos tratados científicos de la Grecia clásica. Las grandes universidades medievales de Europa no supusieron un gran avance para la Física y otras ciencias experimentales.

El Filósofo y teólogo escolástico Santo Tomás de Aquino trató de demostrar que las obras de Platón y de Aristóteles eran compatibles con las Sagradas Escrituras. El filósofo Roger Bacon defendió el método experimental como auténtica base del conocimiento científico; también investigó en astronomía, química, óptica y diseño de máquinas.

De los Siglos XV a la segunda mitad del Siglo XVII D. C.

Con la interpretación del comportamiento de los cuerpos celestes durante el siglo XVI y XVII surgió la ciencia moderna. El astrónomo Nicolás Copérnico, propuso un sistema heliocéntrico en el que los planetas giraban alrededor del Sol. No obstante, estaba convencido de que las órbitas planetarias eran circulares. Según Tycho Brahe los planetas giraban en torno al Sol, mientras que el Sol giraba en alrededor de la Tierra. También realizó una serie de medidas increíblemente precisas. Galileo al escuchar de la invención del telescopio se construyó uno, y en 1969 confirmó el sistema heliocéntrico observando las fases del planeta Venus. También descubrió las irregularidades en la superficie de la Luna, los cuatro satélites de Júpiter más brillantes, las manchas solares y muchas estrellas de la Vía Láctea. También demostró que los objetos tardan lo mismo en caer, independientemente de su masa, postulando que: todos los cuerpos caen con la misma aceleración independientemente de su masa: aunque los cuerpos más pesados experimentan una fuerza gravitatoria mayor, su mayor masa inercial disminuye en factor igual a la aceleración por unidad de fuerza, por lo que la aceleración total es la misma que en un cuerpo más ligero.

Los descubrimientos astronómicos de Galileo y sus trabajos sobre mecánica precedieron la obra del matemático y físico británico Isaac Newton.

Del Siglo XVII al siglo XX

A partir de 1665, cuando tenía 23 años, Newton desarrolló los principios de la mecánica, formuló la ley de la gravitación universal, separó la luz blanca en sus colores constituyentes e inventó el cálculo diferencial e integral. También demostró las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario, los descubrimientos de Galileo sobre la caída de los cuerpos, así como el efecto de la Luna sobre las mareas, y la precisión de los equinoccios.

Newton en su segunda ley afirma que la fuerza necesaria para acelerar un objeto es igual a la masa multiplicada por la aceleración. Esta ley es válida siempre que el cuerpo no sea extremadamente pequeño, grande o rápido. En su tercera Ley enuncia que a cada fuerza de acción corresponde una fuerza de reacción igual pero de sentido opuesta.

La contribución más específica de Newton fue la explicación de la fuerza de la gravedad, la cual es una de las fuerzas que originan todas las propiedades y actividades observadas en el universo, junto al electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

Una de las observaciones más importantes de la Física es que la masa gravitacional de un cuerpo es igual a su masa inercial. Esta equivalencia lleva implícito el principio de proporcionalidad, el cual enuncia que: cuando un cuerpo tiene una masa gravitacional dos veces mayor que otro, su masa inercial es también dos veces mayor.

Esta equivalencia entre la masa gravitacional y la masa inercial no se apreció sino, hasta que Albert Einstein enunció la teoría de la relatividad general.

En 1771 el físico y químico británico Henry Cavendish confirmó la ley de la gravitación universal utilizando grandes esferas de plomo para atraer pequeñas masas unidas a un péndulo de torsión. Esto es debido a que la fuerza de la gravedad es tan débil que un cuerpo tiene que poseer un cuerpo enorme para que su influencia sobre otro cuerpo resulte apreciable. Cavendish también dedujo la masa y la densidad de la Tierra.

En los dos siglos que

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