La historia de la fuerza: desde Aristóteles hasta Einstein

La historia de la fuerza: desde Aristóteles hasta Einstein

Arthur Stinner

Este artículo es un resumen para el educador de física del concepto teórico de la idea de fuerza desde Aristóteles hasta Einstein.

Sugiere analogías apropiadas, limitar al análisis de casos los experimentos mentales y las representaciones imaginarias que pueden ser utilizadas en la física universitaria.

Los investigadores han encontrado claros paralelos entre estudiantes con conceptos intuitivos en la ciencia (mecánica, electricidad, calor) y los conceptos históricos pre-científicos (Mccloskey 1983, Nersessian 1989)

Aunque este hallazgo sugiere que puede ser posible que el proceso de aprendizaje recapitule el proceso histórico, un examen más cercano del pensamiento complejo involucrado en el descubrimiento científico demuestra que el establecimiento de una meta es probablemente razonable (Nersessian 1989). Una cosa plausible sin embargo, se puede hacer una recapitulación limitada de los procesos históricos en los dominios, tales como la mecánica pre-newtoniana que por experiencia es familiar entre los estudiantes.

Para la física newtoniana el desarrollo conceptual depende de la percepción común sobre la base de la menoría personal kinestico. Por otro lado la pos-newtoniana los conceptos están relacionados con la noción internalistas como experimentos mentales, que pueden ser difíciles de conectar con la experiencia ordinaria. Además, puede ser que los profesores de física en general alimentan las ideas de mach y Einstein. Por lo tanto los profesores tienden a creer que la “argumentación – descubrimiento” necesarios para la presentación de estas ideas serian demasiado complejas para los estudiantes de física

El objetico de este breve análisis es doble:

Resumir para el educadores de física las ideas de la fuerza desde Aristóteles hasta Einstein y seguir apropiadamente analogías, limitar el análisis de casos y las representaciones para la recapitulación parcial del proceso histórico del concepto de la fuerza.

Los estudiantes de física están generalmente interesados en las ideas de Aristóteles sobre la fuerza y el movimiento. Ellos también están fascinados en las demandas de la física moderna especialmente en las ideas de Einstein. Pero las ideas de Aristóteles acerca de la fuerza y el movimiento son generalmente despedidos o trivializada por los escritores de libros de texto y las de Einstein son abstractas y, a menudo inaccesibles a los estudiantes de secundaria de física.

Este documento sostiene que una exposición basada en la historia para el desarrollo conceptual de la mecánica newtoniana es superior a un enfoque de libros de texto convencional, ya que es contextual, muestra la lucha intelectual participan en el pensamiento científico y se relaciona mejor conocimiento de los estudiantes y la experiencia. las preguntas formuladas por el post-newtoniano físico sobre los supuestos tales como el espacio absoluto entonces más sentido para los estudiantes, dejando abierta la puerta para una discusión post-newtoniano de la fuerza en una etapa temprana.

Aristóteles y la idea de la fuerza

Una mirada cerca a ala física de Aristóteles, revela que el fue un aficionado de la naturaleza, no solo como un naturista sino también como un físico. Echemos un vistazo a su comprensión de la idea de fuerza y movimiento.

La ciencia de los griegos en general, porque es esencialmente de alto grado el pensamiento basado en la observación parece especialmente adecuado para la discusión antes del problema.

Aristóteles al movimiento como natural y violento el movimiento natural de fue visto por él como un movimiento celestial

(Que es uniforme, circular y continuo) o como el movimiento terrestre (que es rectilíneo hacia arriba, abajo y infinito). Los otros movimientos los califico como violentos (ver figura # 1)

Aristóteles observaba la naturaleza y reportaba lo que veía. El vio que los objetos estarían en reposo cuando las fuerzas eran removidas. Así un carro quedaba en reposo cuando el caballo dejaba de empujarlo, por otra parte si los objetos caían se mueven atreves de un medio como el aire o el agua.

El movimiento atreves del vacío era considerado imposible. En breve vio un mundo en el que siempre había resistencia al moviente. Esta es la realidad del movimiento.

Podemos representar el papel de la fuerza para el objeto moviéndose atreves de un medio de la siguiente manera. V= F/R. la velocidad es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la resistencia del medio.

Aristóteles sostuvo que en caída libre una fuerza dada produce una velocidad constante. Esto implica que otro objeto de la misma medida pero dos veces más pesado, el peso produce dos veces la velocidad.

Todos los movimientos que observamos q nuestro alrededor pueden ser entendidos como un equilibrio entre las fuerzas que tienden a mantener el movimiento y las que resisten el movimiento.

Stephen Toulmin (1961) sostiene que mediante el uso de la física de Aristóteles del movimiento descubriríamos que sus proporcionalidades asperan por encima de “mantener un lugar respetado incluso de la física del siglo XX”. El va a recordarnos que la ley de Stokes se puede ver como la versión contemporánea de las relaciones de Aristóteles entre distancias y tiempo.

La ley de Stokes relaciona la velocidad de un móvil pasado en un medio con una distancia dada. De acuerdo con esta ley la velocidad del cuerpo es directamente proporcional a la fuerza motriz e inversamente proporcional viscosidad del líquido V= F/S.

Esta ley puede ser fácilmente probada usando un vaso largo cilíndrico de diferentes líquidos, como el agua y el aceite. Entonces se mide el tiempo de descenso de las esferas por los diferentes radios y densidades.

El movimiento de un proyectil presentaba para Aristóteles un problema muy difícil. El movimiento natural como la caída libre, no necesitaba explicación, ni forzada como el movimiento de un carro tirado por caballos que podía ser explicado. Pero que fuerza mantiene el proyectil en movimiento después de que se perdía el contacto con el proyector?

El pensó que el medio de alguna manera siempre la fuerza necesaria para empujar el proyectil. El estado de los asuntos paradoxial está conectado

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