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Física aristotélica

La física aristotélica es el conjunto de las tesis filosóficas y cosmológicas e hipótesis físicas y astronómicas desarrolladas por Aristóteles y sus seguidores. Estas teorías comprendieron los cuatro elementos, el éter, el movimiento, las cuatro causas, las esferas celestes, el geocentrismo, etc. Las principales obras de Aristóteles en donde desarrolla sus ideas físicas son: la Física, Sobre el cielo y Acerca de la generación y la corrupción. Los principios fundamentales de su física son:

Detalle del fresco de la escuela de Aristóteles por Gustav Adolph Spangenberg (1828-1891).
  1. Lugares naturales: cada elemento querría estar en una posición distinta relativa al centro de la Tierra, que también es el centro del universo.
  2. Relación entre la velocidad y la densidad: la velocidad es inversamente proporcional a la densidad del medio.
  3. Gravedad/levedad: para lograr esta posición, los objetos sienten una fuerza hacia arriba o hacia abajo.
  4. Movimiento rectilíneo: un movimiento como respuesta a esta fuerza es en una línea recta a una velocidad constante.
  5. Movimiento circular: los planetas se mueven en un movimiento circular perfecto.
  6. El tiempo: el ahora, el antes y el después relacionado con el movimiento y el espacio.
  7. Negación del vacío: el movimiento en un vacío es infinitamente rápido.
  8. El éter: todos los puntos del espacio están llenos con materia.
  9. Teoría del continuo: si existieran los átomos esféricos habría un vacío entre ellos, por lo que la materia no puede ser atómica.
  10. Quintaesencia: los objetos por encima del mundo sublunar no están formados de materia terrenal.
  11. Cosmos incorruptible y eterno: el Sol y los planetas son esferas perfectas, y no cambian.
  12. Motor inmóvil: causa primera del movimiento de la primera esfera celeste y todo el universo.

El reinado de la física aristotélica, la teoría especulativa de la física más antigua conocida, duró casi dos milenios. No obstante, hubo muy pocas referencias explícitas a experimentos en física aristotélica[1]​ y Aristóteles llegó a varias conclusiones no mediante experimentos y observaciones, sino mediante argumentos lógicos.[2]​ Después del trabajo de muchos pioneros como Copérnico, Tycho Brahe, Galileo, Descartes y Newton, se aceptó generalmente que la física aristotélica no era correcta ni viable.[3]​ Una opinión contraria está dada por Carlo Rovelli, que sostiene que la física de Aristóteles es correcta dentro de su dominio de validez, el de los objetos del campo gravitatorio de la Tierra sumergidos en un fluido tal como aire.[1]

Física aristotélica

Aristóteles desarrolló una teoría física que se mantuvo vigente hasta la revolución científica. Él nos enseñó que los elementos a partir desde los cuales se formó la Tierra fueron distintos de los que formaron el cielo y el espacio sideral.[4]​ También enseñó que la dinámica está principalmente determinada por las características y naturaleza de las sustancias de las que está formado el objeto que se desplaza.[4]

Los elementos

 
Diagrama de los cuatro elementos clásicos (fuego, aire, agua, tierra) de Empédocles y Aristóteles.

En su obra Acerca de la generación y la corrupción, Aristóteles propuso que el universo estaba formado por la combinación de elementos o compuestos básicos basados en los cuatro elementos presocráticos de la teoría pluralista de Empédocles. Según su teoría, todo está compuesto por: tierra, agua, aire, fuego y éter.[5]​ En Sobre el cielo, cada elemento tiene un lugar y movimiento natural, determinado por su «gravedad» y «levedad» de su peso.[6]

En cuanto al quinto elemento, Aristóteles sostuvo que todos los cielos, y cada partícula de materia en el universo, estaban formados a partir de otro elemento, él que llamó «éter» (del griego Αἰθήρ).[5]​ Este elemento se supone que no tenía peso y era «incorruptible».[5]​ Al éter también se lo llamaba «quintaesencia» —o sea, la «quinta sustancia».[7]

Aristóteles creía que la combinación de cada elemento explica la variedad de cosas en el mundo. Esta idea influyó a los alquimistas sobre la formación de metales y minerales. Se consideraba que las substancias pesadas tales como el hierro y los metales estaban principalmente formadas por el elemento tierra, con una cantidad reducida de materia de los otros elementos. Creía que cuando los rayos del sol caían sobre el agua, producían una exhalación de vapor que era húmeda y fría. Esta exhalación se encerraba en tierra seca, se comprimía y finalmente se convierte en metal.

Según Aristóteles, todos los metales que son fusibles o maleables, como hierro, cobre u oro, se formaron de esta manera. La formación de minerales, por otro lado, ocurrió cuando los rayos del sol cayeron en tierra seca. Produjeron una exhalación de humo que estaba caliente y seca, y la acción del calor produjo los minerales. En esta categoría, Aristóteles incluía sustancias que no se pueden derretir, así como sustancias como el azufre.[8]

Se sostenía que otros objetos, más livianos y/o densos eran menos terrenos, y por lo tanto estaban compuestos con mayor proporción de los otros elementos.[7]​ Los humanos estaban constituidos con una combinación de todas las substancias, con la excepción del éter, pero cada persona tenía una proporción distintiva de los elementos que era única para cada persona; o sea, no había una cantidad predefinida de cada substancia en el cuerpo humano.[7]

Elementos aristotélicos[9]
Elemento Propuesto por Mundo Peso Movimiento[10] Cualidades[11] Clasificación moderna
Éter Aristóteles Supralunar Sin peso Circular   Sustancia inmutable -
Fuego Heráclito Sublunar Más ligero Arriba   Caliente y seco Combustión / Gas / Plasma
Aire Anaxímenes Sublunar Ligero Arriba   Caliente y húmedo Gas
Agua Tales de Mileto Sublunar Pesado Abajo   Frío y húmedo Líquido
Tierra Jenófanes Sublunar Más pesado Abajo   Frío y seco Sólido

Dinámica

 
Página de la edición de 1837 del libro Física, escrito por Aristóteles y que trataba sobre un conjunto muy diverso de temas, incluidas filosofía y física.

Aristóteles sostenía que cada uno de los cuatro elementos que forman el mundo poseen afinidad entre sí y por lo tanto que tienen una tendencia a aglutinarse, y que solo era posible evitar esta preferencia por agruparse con otros elementos similares mediante la acción de alguna fuerza que se les opusiera, ya que la tendencia es tan natural como el hecho de que dos imanes se repelan, o que la lluvia caiga desde el cielo. Por ejemplo, dado que el humo está principalmente formado de aire, es natural que se eleve para ponerse en contacto con el aire que forma el cielo. Él también era de la opinión de que los objetos y la materia solo se podían desplazar siempre y cuando una forma de energía los estuviera empujando en una dirección dada.[4]​ Por lo tanto, si se eliminaran todas las fuerzas que están aplicadas sobre la Tierra, como al lanzar una piedra, entonces el movimiento no se produciría.[4]​ Esta idea tenía fallas que ya fueron indicadas en la época en la que se formuló el concepto. Mucha gente ponía en duda esta idea, preguntando cómo era que un objeto como una flecha podía seguir moviéndose hacia adelante una vez que había dejado atrás el impulso que le había transferido la cuerda del arco. Aristóteles propuso la idea de que las flechas y otros objetos creaban una especie de vacío en su parte posterior que resultaba en una fuerza que los hacía desplazar hacia delante,[4]​ lo cual era consistente con su interpretación del movimiento como una interacción del objeto que se desplaza y el medio a través del cual se mueve. Dado que el movimiento turbulento del aire en proximidades de una flecha es sumamente complejo, y todavía no era comprendido, toda discrepancia entre la teoría y la realidad podía ser camuflada en forma elegante.

Dado que Aristóteles colocaba al medio en el centro de su teoría del movimiento, él no podía comprender las ideas del vacío que eran básicas para la teoría atómica de Demócrito. Un vacío es un espacio que no contiene nada, y dado que Aristóteles aseveraba que el movimiento requiere de un medio, él concluía que el vacío era una idea incomprensible. Aristóteles creía que el movimiento de un objeto es inversamente proporcional a la densidad del medio. Cuanto más tenue es el medio, más rápido será el movimiento. Si un objeto se moviera en el vacío, Aristóteles creía que debía desplazarse en forma infinitamente rápida, de forma tal que la materia rellenara todo espacio vacío en el instante en que se produce.[12]

Mecánica

Aristóteles describe dos tipos de movimiento: «violento» o «movimiento antinatural» (como una piedra arrojada), y «movimiento natural».

Ahora bien, entre las cosas que tienen movimiento de suyo, algunas se mueven por sí mismas y otras por otras cosas; y en algunos casos su movimiento es natural, en otros violento y contrario a su naturaleza. En las cosas que se mueven por sí mismas su movimiento es natural, como por ejemplo en todos los animales, pues el animal se mueve a sí mismo por sí mismo; y siempre que el principio del movimiento de una cosa está en la cosa misma decimos que su movimiento es natural.
Física (254b 10)

En un movimiento violento, tan pronto como el agente deja de causarlo, el movimiento también se detiene, por lo que el estado estado natural de las cosas es el reposo.[13]​ Sin embargo, cada elemento tiene un movimiento natural acorde a su materia. Cada elemento en la Tierra se mueve, de forma natural, en línea recta hacia el lugar que le corresponde, en el que se detendrá una vez alcanzado, de lo que resulta que el movimiento terrestre siempre es lineal y siempre acaba por detenerse. El agua y la tierra se mueven naturalmente hacia el centro del universo, el aire y el fuego se alejan del centro, y el éter gira en torno al centro. Estos principios servían para explicar fenómenos como que las rocas caigan y el humo suba. Además explicaban la redondez del planeta, y las órbitas de los cuerpos celestes. Los cielos se mueven de forma natural e infinita siguiendo un complejo movimiento circular, por lo que deben, conforme con la lógica, estar compuestos por un quinto elemento, que él llamaba éter, elemento superior que no es susceptible de sufrir cualquier cambio que no sea el de lugar realizado por medio de un movimiento circular.


Las leyes del movimiento de Aristóteles, declaran que los objetos caen a una velocidad proporcional a su peso e inversamente proporcionales a la densidad del fluido en el que están inmersos. Esta es una aproximación correcta para objetos en el campo gravitacional de la Tierra moviéndose en aire o agua, aunque se sabe que sus teorías físicas están erradas.[14]​ Aristóteles declaró que los objetos pesados (tierra, por ejemplo) requieren más fuerza para hacerlos moverse; y los objetos empujados con mayor fuerza se mueven más rápido. Es decir:[15]

  •  

Esta fórmula es incorrecta en física moderna.[16][17]​ También Aristóteles aclara que:

"Vemos que un mismo peso y cuerpo se desplaza más rápidamente que otro por dos razones: o porque es diferente aquello a través de lo cual pasa (como el pasar a través del agua o la tierra o el aire), o porque el cuerpo que se desplaza difiere de otro por el exceso de peso o ligereza, aunque los otros factores sean los mismos."[18]

La tesis se podría formar la siguiente ecuación: la velocidad de un cuerpo es proporcional la fuerza aplicada al moverlo e inversamente proporcional a su masa y a su resistencia. Es decir:[19]

  •  

La teoría aristotélica de que el movimiento lineal siempre se lleva a cabo a través de un medio de resistencia es, en realidad, válida para todos los movimientos terrestres observables. La teoría primitiva gravitatoria de Aristóteles sobre la caída de objetos, basada en las tendencias inherentes de lo "levedad" y lo "gravedad".[20]​ En este sistema, Aristóteles sostenía también que los cuerpos más pesados de una materia específica caen de forma más rápida que aquellos que son más ligeros cuando sus formas son iguales. Así, según Aristóteles, una bala de cañón de 100 kg debería caer 100 veces más rápido hacia la Tierra que una bala de cañón de 1 kg.[21]​ Este concepto equivocado fue ya discutido desde su época con Estratón de Lámpsaco en esos dos libros Sobre la ligereza y la pesadez y Sobre el movimiento.

"Si alguien suelta una piedra, u otra cosa que tenga peso, sosteniéndola a un dedo sobre el suelo, ciertamente no hará un impacto visible en el suelo, pero si uno la suelta sosteniéndola a cien pies de altura o más, tendrá un fuerte impacto. Y no hay otra razón para ese impacto. Porque no tiene mayor peso, ni es impulsado por una fuerza mayor; pero se mueve más rápido."[22]

Se dice que Juan Filópono (en la Edad Media) y Galileo demostraron mediante experimentos que la afirmación de Aristóteles de que un objeto más pesado cae más rápido que un objeto más ligero es incorrecta.[23][24]

Vacío

En cuanto al vacío defendido por Demócrito y las corrientes atomistas, Aristóteles argumentó que en un vacío, la velocidad de la caída se volvería infinita y la velocidad de todos los objetos sería la misma, y a partir de este aparente absurdo, llega a la conclusión de que no es posible un vacío. Siendo la velocidad el espacio recorrido en un tiempo, aplicando la fórmula anterior, al no tener ni masa ni resistencia el vacío, en él se recorrería un espacio en un tiempo 0.[19]

  •  

Por otro lado, en el poema De rerum natura de Lucrecio, declara que a través de un vacío, sin perturbaciones, todos los cuerpos deben viajar a la misma velocidad incluso cuando son impulsados ​​por pesos desiguales, y es solo debido a la resistencia de un medio que a veces se percibe que los objetos más pesados ​​caen más rápido, porque pueden empujar a través del aire o agua con más fuerza.[25]​ Hoy en día sabemos que Aristóteles estaba equivocado, ya que el vacío existe y los objetos se mueven con la misma aceleración. Durante el trascurso de la historia, se asumió la concepción que la naturaleza «teme al vacío» (horror vacui). No fue hasta los experimentos con barómetros de Evangelista Torricelli y Blaise Pascal siglos más tarde que se constató y aceptó ampliamente la existencia del vacío.

Movimiento y gravitación

Aristóteles no reconoció el principio de inercia, que no fue claramente formulado hasta 1478, aunque había ya algunos antecedentes. Así Aristóteles creía que un cuerpo sublunar sólo podía estar en movimiento rectilíneo uniforme si continuamente actuaba sobre él una fuerza en contradicción con la primera ley de Newton. La experiencia muestra que si bien en condiciones ordinarias no es sencillo mantener un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme, eso sucede precisamente porque existe una fuerza que se opone al movimiento, la fricción. Aristóteles no concebía la posibilidad del vacío, es decir, una región desprovista de materia y por tanto de fuerzas de fricción, así que no hizo el experimento mental de imaginar qué pasaría con un cuerpo moviéndose a través de él, y esa esencialmente fue la razón por la que no acertó a reconocer el principio de inercia.

En presencia de medios dotados de fricción, Aristóteles creía que la fuerza necesaria para mantenerlo en movimiento era proporcional a la masa e inversamente proporcional a viscosidad o densidad del medio. Matemáticamente, las conjeturas de Aristóteles habrían llevado a una relación del tipo:

 

donde m es la masa del cuerpo, v la velocidad del movimiento uniforme, ρ la densidad del medio y η viscosidad del medio. Aristóteles no presenta una definición exacta de densidad o viscosidad, si interpretamos los términos usados por Aristóteles por sus equivalentes modernos, la segunda ecuación guarda alguna relación con la fuerza sobre una partícula que se mueve en el seno de un fluido a baja velocidad (en régimen laminar y no turbulento):

 

Aunque Aristóteles erróneamente consideraba que la fuerza debía ser proporcional a la masa m en lugar de al coeficiente aerodinámico correspondiente Kc , que es independiente de la masa y sólo depende de la geometría o forma del cuerpo.

Algunas ideas erróneas similares llevaron a Aristóteles a pensar que la velocidad de caída de un cuerpo era a partir de cierto punto más o menos constante y proporcional a la masa (así los cuerpos más pesados caerían más rápidamente que los cuerpos más ligeros). Esta idea es errónea, ya que todo cuerpo que no ha alcanzado su velocidad límite de caída cae aceleradamente durante casi toda su trayectoria. La idea aristotélica sólo sería correcta para los cuerpos cayendo a su velocidad límite en el seno de un fluido muy denso que viene dada aproximadamente por:

 

Aunque en presencia de flujo turbulento (como sucedería en el aire), la expresión tampoco se ajusta a la idea aristotélica, ya que la velocidad límite de caída sería:

 

Por lo que la densidad del medio no sería inversamente proporcional a la velocidad, sino inversamente proporcional a su cuadrado.

Astronomía

 
Representación del modelo cosmológico geocéntrico de Aristóteles.

Aristóteles sostuvo la esfericidad de la Tierra usando pruebas lógicas y matemáticas, además de datos empíricos, como la variación de la posición de las estrellas en distintos lugares y la sombra redonda de la Tierra proyectada en los eclipses lunares. El filósofo también sostuvo que la Tierra tenía el tamaño de unos cuarenta miríadas de estadios (aproximadamente 80468 km).[26][27]

En astronomía, Aristóteles propuso la existencia de un Cosmos esférico y finito. Según su postura, la Tierra se encontraba inmóvil en un sistema geocéntrico, mientras a su alrededor giraba el Sol con otros planetas. Aristóteles habló del mundo sublunar, la parte central de cosmos en el cual existe la generación y la corrupción y estaría compuesta por los cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua; y el mundo supralunar, perfecto e incorruptible, compuestos por las estrellas y objetos celestes estaban incrustados en esferas celestes de éter concéntricas que giraban alrededor de la Tierra.

Aristóteles argumenta que el movimiento continuo del universo debe de ser causado por un motor simple que está inmóvil, sino se haría una regresión al infinito. El motor inmóvil debe ocupar la circunferencia exterior de la esfera, puesto que las cosas más cercanas al motor inmóvil son las que se mueven con mayor velocidad, siendo los astros. El motor inmóvil acciona la primera esfera celeste y el movimiento de los “astros errantes” (esto es lo que significa la palabra griega “planetas”), requiere de otras esferas y, por lo tanto, de otros motores.[28][29]​ Cada esfera está habitada por un ser inmaterial al que Aristóteles llamó "Inteligencia".[30]​ Siguiendo la cosmología de Eudoxo de Cnido y su discípulo Calipo, que tomaría consideración de 33 esferas para explicar los movimientos celestes observables, Aristóteles introduce más esferas para explicar el movimiento de los cinco planetas o “cuerpos errantes” (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno), el sol y las estrellas.[31][32]​ Él sugirió que el número de estas esferas era de «55 o 47».[33]

Fue Aristóteles el primero criticar la noción pitagórica de las armonía de las esferas. Los pitagóricos creían que el movimiento de los planetas debe producir un ruido, pero explican que no es perfectible a causa que ese ruido data para nuestros oídos desde el momento mismo de nuestro nacimiento. Él consideró esa idea como ingeniosa y muy poética, pero imposible.[34]

Esta teoría de la Tierra como centro del universo perduró por varios siglos hasta que Copérnico en el siglo XVI cambió el concepto e introdujo una nueva serie de paradigmas, concibiendo el Sol como centro del universo.

Críticas durante la Antigüedad y la Edad Media

El aristotélico Estratón de Lámpsaco fue muy crítico con la física de Aristóteles. Su descubrimiento principal fue el de considerar al aire como un elemento material, como el agua o la tierra. Esto, que ahora parece evidente, no lo era tanto entonces: lo que no se podía observar no tenía por qué ser material. Pero Estratón rompió ese tabú. No solo afirmó que el aire estaba formado por partículas materiales sino que lo demostró. Era crítico con el concepto de lugar de Aristóteles como superficie circundante, prefiriendo verlo como el espacio que ocupa una cosa. También rechazó la existencia del quinto elemento de Aristóteles.[35][36]Simplicio citó a Estratón diciendo que "si alguien suelta una piedra, u otra cosa que tenga peso, sosteniéndola a un dedo sobre el suelo, ciertamente no hará un impacto visible en el suelo, pero si uno la suelta sosteniéndola a cien pies de altura o más, tendrá un fuerte impacto. Y no hay otra razón para ese impacto. Porque no tiene mayor peso, ni es impulsado por una fuerza mayor; pero se mueve más rápido".[37]

Arquímedes corrigió la teoría de Aristóteles de que los cuerpos se mueven hacia sus lugares naturales demostrando con su principio que todas las cosas materiales (incluido el aire) podrían ser pesadas y simplemente variar según la densidad, de modo que los objetos se moverán "hacia arriba" no porque posean "ligereza" sino porque su densidad es menor que el medio circundante, de la misma forma que los botes de metal pueden flotar por la superficie del agua.[14][38]

El poeta Lucrecio, que declara su obra De la naturaleza de las cosas que "a través de un vacío sin perturbaciones todos los cuerpos deben viajar a la misma velocidad, incluso cuando son impulsados por pesos desiguales", y es solo debido a la resistencia de un medio que los objetos más pesados a veces se percibe que caen más rápido, porque pueden atravesar el aire o el agua con más fuerza.[39]

Giambattista Benedetti sostuvo que dos objetos del mismo material pero de diferente peso caerían a la misma velocidad.[40]

El primero en modificar y criticar durante la Edad Media la teoría de gravedad de Aristóteles fue Juan Filópono, y posteriormente procedieron de igual manera varios físicos musulmanes. Ja'far Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir (800-873) del Banū Mūsā escribió el Movimiento Astral y La Fuerza de Atracción, donde descubre que existe una fuerza de atracción entre los cuerpos celestes,[41]​ anticipando lo que será la ley de gravitación universal de Newton.[42]

En su obra Physica, Juan Filópono escribió que "si uno deja caer simultáneamente desde la misma altura dos cuerpos que difieren mucho en peso", entonces "uno encontrará que la razón de sus tiempos de movimiento no corresponde a la relación de sus pesos”, como afirmó Aristóteles, sino más bien“ que la diferencia en el tiempo es muy pequeña”.[2]

Alhacén (965-1039) también se ocupó de discutir la teoría de atracción entre diversas masas, y parece que él estaba al tanto de la magnitud de la aceleración producida por la gravedad y había descubierto que los cuerpos celestes «obedecían a las leyes de la física».[43]Abū Rayhān al-Bīrūnī (973-1048) fue el primero en descubrir que la aceleración se encuentra asociada a un movimiento no uniforme, lo que es parte de la segunda ley del movimiento de Newton.[44]​ Durante su debate con Avicena, al-Biruni también criticó la teoría de la gravedad de Aristóteles porque la misma negaba la existencia de la levedad o gravedad en las esferas celestes y por su concepto de que el movimiento circular era una propiedad intrínseca de los cuerpos celestes.[45]

En 1121, al-Khazini, en El libro del Balance de la Sabiduría, propuso que la gravedad y la energía potencial gravitatoria de un cuerpo varían dependiendo de su distancia al centro de la Tierra.[46]Hibat Allah Abu'l-Barakat al-Baghdaadi (1080-1165) escribió una crítica a la física de Aristóteles titulada al-Mu'tabar, donde negó la idea de Aristóteles sobre que una fuerza constante produce un movimiento uniforme, ya que Hibat se dio cuenta de que una fuerza aplicada en forma continua produce una aceleración, una ley fundamental de la mecánica clásica y un adelanto de lo que será la segunda ley del movimiento de Newton.[47]​ En forma similar a Newton, describió la aceleración como el ritmo de cambio de la velocidad.[48]

Durante el siglo XIV, Jean Buridan desarrolló la teoría del ímpetu, basándose en la teoría del mayl de Avicena y el trabajo de Juan Filópono, como una manera de encontrar una alternativa a la teoría del movimiento de Aristóteles. La teoría del ímpetu fue una precursora de los conceptos de inercia y momento que serán enunciados posteriormente por la mecánica clásica.

En el siglo XVI, al-Biryandí discutió la posibilidad de la rotación de la Tierra. En su análisis de lo que sucedería si la Tierra estuviera rotando, desarrolló una hipótesis similar a la idea de «inercia circular» de Galileo Galilei,[49]​ la que se describe en la siguiente prueba o ensayo:

La roca pequeña o grande caerá hacia la Tierra a lo largo de una línea que es perpendicular al plano (sath) del horizonte; esto se verifica mediante la experiencia (tajriba). Y esta perpendicular se eleva sobre el punto de la tangente de la esfera de la Tierra y el plano del (hissi) horizonte percibido. Este punto se desplaza junto con el movimiento de la Tierra y por lo tanto no existirá diferencia en cuanto al sitio en que caerán las dos piedras.[50]

Vigencia y crítica de la física aristotélica

El reinado de los conceptos físicos de Aristóteles duró acaso dos milenios, y fue la primera teoría especulativa de la física de la que se tengan noticias. Luego de los trabajos de Alhacen, Avicena, Avempace, al-Baghdadi, Jean Buridan, Galileo, Descartes, Isaac Newton y muchos otros, se aceptó que la física de Aristóteles no era correcta o viable.[7]

Aun así, la física de Aristóteles fue capaz de sobrevivir hasta el siglo XVII, y probablemente más, ya que era enseñada todavía en las universidades de la época. El modelo de física de Aristóteles fue el principal impedimento académico para la creación de la ciencia física mucho después de que Aristóteles hubiera muerto.

En Europa, la teoría de Aristóteles fue desacreditada por primera vez en forma convincente por los trabajos de Galileo Galilei. Utilizando un telescopio, Galileo observó que la Luna no era completamente lisa, sino que en cambio tenía cráteres y montañas, contradiciendo la idea de Aristóteles de una Luna perfectamente lisa e incorruptible. Galileo también criticó este concepto desde un punto de vista teórico – una Luna perfectamente lisa reflejaría la luz en forma despareja como una bola de billar pulida, por lo que los bordes del disco lunar deberían tener un brillo distinto del de un punto en que un plano tangente refleje la luz solar directamente hacia nuestros ojos. Un Luna rugosa, en cambio, reflejaría en forma similar en todas direcciones, produciendo un disco con un brillo parejo que es exactamente lo que observamos.[51]​ Galileo también descubrió que Júpiter tiene lunas, objetos que giran a su alrededor, al igual de la Tierra. Observó que Venus tiene fases, demostrando en forma concluyente que Venus, y por añadidura Mercurio, viajan en una órbita alrededor del Sol, y no alrededor de la Tierra.

Según la leyenda, Galileo dejó caer bolas de distintas densidades desde la Torre de Pisa y descubrió que, sin importar su peso, todas llegaban al suelo al mismo tiempo. También realizó experimentos cuantitativos haciendo rodar bolas por un plano inclinado, una forma de caída que es lo suficientemente lenta como para ser medida sin necesidad de recurrir a instrumentos sofisticados.

Dado que Aristóteles no creía que se podía describir un movimiento sin contar con un medio que lo rodeara, él no podía incorporar en sus análisis la resistencia del aire como un factor adicional. Un cuerpo más pesado cae más rápido que uno liviano, de la misma forma en un medio denso como el agua, y esto condujo a Aristóteles a especular que el ritmo de caída es proporcional a la masa e inversamente proporcional a la densidad del medio. A partir de sus experiencias sobre la caída de objetos en el agua, él concluyó que el agua era unas diez veces más densa que el aire. Sin embargo al pesar el volumen del aire comprimido, Galileo demostró que las ideas de Aristóteles sobreestiman la densidad del aire cuarenta veces.[52]​ A partir de sus experimentos con planos inclinados, Galileo llegó a la conclusión de que todos los cuerpos caen al mismo ritmo si no se considera la fricción.

Galileo también trabajó en el desarrollo de una explicación teórica que apoyara su conclusión. Él se planteó el caso de dos cuerpos de diferentes masas y diferentes ritmos de caída que caen atados entre sí por una soga. ¿Es que este sistema combinado caerá más rápidamente porque ahora es más pesado, o es que el cuerpo más liviano en su caída más lenta retrasará la caída del cuerpo más pesado? La única respuesta convincente es ninguna de las dos: todos los sistemas caen al mismo ritmo.[51]

Los seguidores de Aristóteles sabían que el movimiento de caída de los cuerpos no era uniforme, y que la velocidad aumentaba con el tiempo. Dado que el tiempo es una cantidad abstracta, los peripatéticos postularon que la velocidad era proporcional a la distancia recorrida. Pero Galileo determinó experimentalmente que la velocidad es proporcional con el tiempo, y dio asimismo una explicación teórica de por qué la velocidad no podía ser proporcional a la distancia. Utilizando terminología moderna, si el ritmo de caída es proporcional a la distancia, la ecuación diferencial de la distancia recorrida y el tiempo transcurrido es:  con la condición de que  . Galileo demostró que este sistema permanecería en   por un tiempo indefinido. Por otra parte, si una perturbación ponía al sistema en movimiento, el objeto aumentaría su velocidad en forma exponencial con el tiempo, no en forma cuadrática como indicaban sus experimentos.[52]

En julio de 1971, en la superficie de la Luna, el astronauta David Scott, comandante del Apolo 15, repitió el famoso experimento de Galileo dejando caer una pluma y un martillo simultáneamente. En ausencia de una atmósfera que opusiera fuerzas de rozamiento y aerodinámicas, los dos objetos cayeron e impactaron en la Luna al mismo tiempo.

Isaac Newton, mediante su ley de gravitación universal, fue el primero en expresar en lenguaje matemático una teoría cuantitativa y precisa de la gravedad. Según esta teoría, toda masa es atraída por toda otra masa mediante una fuerza que disminuye con el cuadrado de la distancia entre las dos masas. En 1915, la teoría de Newton fue modificada, aunque no invalidada, por Albert Einstein, quien desarrolló un nuevo marco de referencia para la gravedad, dentro de su teoría general de la relatividad.

Véase también

Referencias

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  17. La segunda ley de Newton establece que la aceleración que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre el mismo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo (que puede ser o no ser constante). Entender la fuerza como la causa del cambio de movimiento y la proporcionalidad entre la fuerza impresa y el cambio de la velocidad de un cuerpo es la esencia de esta segunda ley.14
    •  
  18. Física, libro IV, 215a25
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  •   Datos: Q1248980

física, aristotélica, física, aristotélica, conjunto, tesis, filosóficas, cosmológicas, hipótesis, físicas, astronómicas, desarrolladas, aristóteles, seguidores, estas, teorías, comprendieron, cuatro, elementos, éter, movimiento, cuatro, causas, esferas, celes. La fisica aristotelica es el conjunto de las tesis filosoficas y cosmologicas e hipotesis fisicas y astronomicas desarrolladas por Aristoteles y sus seguidores Estas teorias comprendieron los cuatro elementos el eter el movimiento las cuatro causas las esferas celestes el geocentrismo etc Las principales obras de Aristoteles en donde desarrolla sus ideas fisicas son la Fisica Sobre el cielo y Acerca de la generacion y la corrupcion Los principios fundamentales de su fisica son Detalle del fresco de la escuela de Aristoteles por Gustav Adolph Spangenberg 1828 1891 Lugares naturales cada elemento querria estar en una posicion distinta relativa al centro de la Tierra que tambien es el centro del universo Relacion entre la velocidad y la densidad la velocidad es inversamente proporcional a la densidad del medio Gravedad levedad para lograr esta posicion los objetos sienten una fuerza hacia arriba o hacia abajo Movimiento rectilineo un movimiento como respuesta a esta fuerza es en una linea recta a una velocidad constante Movimiento circular los planetas se mueven en un movimiento circular perfecto El tiempo el ahora el antes y el despues relacionado con el movimiento y el espacio Negacion del vacio el movimiento en un vacio es infinitamente rapido El eter todos los puntos del espacio estan llenos con materia Teoria del continuo si existieran los atomos esfericos habria un vacio entre ellos por lo que la materia no puede ser atomica Quintaesencia los objetos por encima del mundo sublunar no estan formados de materia terrenal Cosmos incorruptible y eterno el Sol y los planetas son esferas perfectas y no cambian Motor inmovil causa primera del movimiento de la primera esfera celeste y todo el universo El reinado de la fisica aristotelica la teoria especulativa de la fisica mas antigua conocida duro casi dos milenios No obstante hubo muy pocas referencias explicitas a experimentos en fisica aristotelica 1 y Aristoteles llego a varias conclusiones no mediante experimentos y observaciones sino mediante argumentos logicos 2 Despues del trabajo de muchos pioneros como Copernico Tycho Brahe Galileo Descartes y Newton se acepto generalmente que la fisica aristotelica no era correcta ni viable 3 Una opinion contraria esta dada por Carlo Rovelli que sostiene que la fisica de Aristoteles es correcta dentro de su dominio de validez el de los objetos del campo gravitatorio de la Tierra sumergidos en un fluido tal como aire 1 Indice 1 Fisica aristotelica 1 1 Los elementos 1 2 Dinamica 1 3 Mecanica 1 4 Vacio 1 5 Movimiento y gravitacion 1 6 Astronomia 2 Criticas durante la Antiguedad y la Edad Media 3 Vigencia y critica de la fisica aristotelica 4 Vease tambien 5 Referencias 6 BibliografiaFisica aristotelica EditarAristoteles desarrollo una teoria fisica que se mantuvo vigente hasta la revolucion cientifica El nos enseno que los elementos a partir desde los cuales se formo la Tierra fueron distintos de los que formaron el cielo y el espacio sideral 4 Tambien enseno que la dinamica esta principalmente determinada por las caracteristicas y naturaleza de las sustancias de las que esta formado el objeto que se desplaza 4 Los elementos Editar Diagrama de los cuatro elementos clasicos fuego aire agua tierra de Empedocles y Aristoteles En su obra Acerca de la generacion y la corrupcion Aristoteles propuso que el universo estaba formado por la combinacion de elementos o compuestos basicos basados en los cuatro elementos presocraticos de la teoria pluralista de Empedocles Segun su teoria todo esta compuesto por tierra agua aire fuego y eter 5 En Sobre el cielo cada elemento tiene un lugar y movimiento natural determinado por su gravedad y levedad de su peso 6 En cuanto al quinto elemento Aristoteles sostuvo que todos los cielos y cada particula de materia en el universo estaban formados a partir de otro elemento el que llamo eter del griego Aἰ8hr 5 Este elemento se supone que no tenia peso y era incorruptible 5 Al eter tambien se lo llamaba quintaesencia o sea la quinta sustancia 7 Aristoteles creia que la combinacion de cada elemento explica la variedad de cosas en el mundo Esta idea influyo a los alquimistas sobre la formacion de metales y minerales Se consideraba que las substancias pesadas tales como el hierro y los metales estaban principalmente formadas por el elemento tierra con una cantidad reducida de materia de los otros elementos Creia que cuando los rayos del sol caian sobre el agua producian una exhalacion de vapor que era humeda y fria Esta exhalacion se encerraba en tierra seca se comprimia y finalmente se convierte en metal Segun Aristoteles todos los metales que son fusibles o maleables como hierro cobre u oro se formaron de esta manera La formacion de minerales por otro lado ocurrio cuando los rayos del sol cayeron en tierra seca Produjeron una exhalacion de humo que estaba caliente y seca y la accion del calor produjo los minerales En esta categoria Aristoteles incluia sustancias que no se pueden derretir asi como sustancias como el azufre 8 Se sostenia que otros objetos mas livianos y o densos eran menos terrenos y por lo tanto estaban compuestos con mayor proporcion de los otros elementos 7 Los humanos estaban constituidos con una combinacion de todas las substancias con la excepcion del eter pero cada persona tenia una proporcion distintiva de los elementos que era unica para cada persona o sea no habia una cantidad predefinida de cada substancia en el cuerpo humano 7 Elementos aristotelicos 9 Elemento Propuesto por Mundo Peso Movimiento 10 Cualidades 11 Clasificacion modernaEter Aristoteles Supralunar Sin peso Circular displaystyle circlearrowright Sustancia inmutable Fuego Heraclito Sublunar Mas ligero Arriba displaystyle Uparrow Caliente y seco Combustion Gas PlasmaAire Anaximenes Sublunar Ligero Arriba displaystyle Uparrow Caliente y humedo GasAgua Tales de Mileto Sublunar Pesado Abajo displaystyle Downarrow Frio y humedo LiquidoTierra Jenofanes Sublunar Mas pesado Abajo displaystyle Downarrow Frio y seco Solido Dinamica Editar Pagina de la edicion de 1837 del libro Fisica escrito por Aristoteles y que trataba sobre un conjunto muy diverso de temas incluidas filosofia y fisica Aristoteles sostenia que cada uno de los cuatro elementos que forman el mundo poseen afinidad entre si y por lo tanto que tienen una tendencia a aglutinarse y que solo era posible evitar esta preferencia por agruparse con otros elementos similares mediante la accion de alguna fuerza que se les opusiera ya que la tendencia es tan natural como el hecho de que dos imanes se repelan o que la lluvia caiga desde el cielo Por ejemplo dado que el humo esta principalmente formado de aire es natural que se eleve para ponerse en contacto con el aire que forma el cielo El tambien era de la opinion de que los objetos y la materia solo se podian desplazar siempre y cuando una forma de energia los estuviera empujando en una direccion dada 4 Por lo tanto si se eliminaran todas las fuerzas que estan aplicadas sobre la Tierra como al lanzar una piedra entonces el movimiento no se produciria 4 Esta idea tenia fallas que ya fueron indicadas en la epoca en la que se formulo el concepto Mucha gente ponia en duda esta idea preguntando como era que un objeto como una flecha podia seguir moviendose hacia adelante una vez que habia dejado atras el impulso que le habia transferido la cuerda del arco Aristoteles propuso la idea de que las flechas y otros objetos creaban una especie de vacio en su parte posterior que resultaba en una fuerza que los hacia desplazar hacia delante 4 lo cual era consistente con su interpretacion del movimiento como una interaccion del objeto que se desplaza y el medio a traves del cual se mueve Dado que el movimiento turbulento del aire en proximidades de una flecha es sumamente complejo y todavia no era comprendido toda discrepancia entre la teoria y la realidad podia ser camuflada en forma elegante Dado que Aristoteles colocaba al medio en el centro de su teoria del movimiento el no podia comprender las ideas del vacio que eran basicas para la teoria atomica de Democrito Un vacio es un espacio que no contiene nada y dado que Aristoteles aseveraba que el movimiento requiere de un medio el concluia que el vacio era una idea incomprensible Aristoteles creia que el movimiento de un objeto es inversamente proporcional a la densidad del medio Cuanto mas tenue es el medio mas rapido sera el movimiento Si un objeto se moviera en el vacio Aristoteles creia que debia desplazarse en forma infinitamente rapida de forma tal que la materia rellenara todo espacio vacio en el instante en que se produce 12 Mecanica Editar Aristoteles describe dos tipos de movimiento violento o movimiento antinatural como una piedra arrojada y movimiento natural Ahora bien entre las cosas que tienen movimiento de suyo algunas se mueven por si mismas y otras por otras cosas y en algunos casos su movimiento es natural en otros violento y contrario a su naturaleza En las cosas que se mueven por si mismas su movimiento es natural como por ejemplo en todos los animales pues el animal se mueve a si mismo por si mismo y siempre que el principio del movimiento de una cosa esta en la cosa misma decimos que su movimiento es natural Fisica 254b 10 En un movimiento violento tan pronto como el agente deja de causarlo el movimiento tambien se detiene por lo que el estado estado natural de las cosas es el reposo 13 Sin embargo cada elemento tiene un movimiento natural acorde a su materia Cada elemento en la Tierra se mueve de forma natural en linea recta hacia el lugar que le corresponde en el que se detendra una vez alcanzado de lo que resulta que el movimiento terrestre siempre es lineal y siempre acaba por detenerse El agua y la tierra se mueven naturalmente hacia el centro del universo el aire y el fuego se alejan del centro y el eter gira en torno al centro Estos principios servian para explicar fenomenos como que las rocas caigan y el humo suba Ademas explicaban la redondez del planeta y las orbitas de los cuerpos celestes Los cielos se mueven de forma natural e infinita siguiendo un complejo movimiento circular por lo que deben conforme con la logica estar compuestos por un quinto elemento que el llamaba eter elemento superior que no es susceptible de sufrir cualquier cambio que no sea el de lugar realizado por medio de un movimiento circular Las leyes del movimiento de Aristoteles declaran que los objetos caen a una velocidad proporcional a su peso e inversamente proporcionales a la densidad del fluido en el que estan inmersos Esta es una aproximacion correcta para objetos en el campo gravitacional de la Tierra moviendose en aire o agua aunque se sabe que sus teorias fisicas estan erradas 14 Aristoteles declaro que los objetos pesados tierra por ejemplo requieren mas fuerza para hacerlos moverse y los objetos empujados con mayor fuerza se mueven mas rapido Es decir 15 F m v displaystyle F mv Esta formula es incorrecta en fisica moderna 16 17 Tambien Aristoteles aclara que Vemos que un mismo peso y cuerpo se desplaza mas rapidamente que otro por dos razones o porque es diferente aquello a traves de lo cual pasa como el pasar a traves del agua o la tierra o el aire o porque el cuerpo que se desplaza difiere de otro por el exceso de peso o ligereza aunque los otros factores sean los mismos 18 La tesis se podria formar la siguiente ecuacion la velocidad de un cuerpo es proporcional la fuerza aplicada al moverlo e inversamente proporcional a su masa y a su resistencia Es decir 19 v F m r displaystyle v frac F mr La teoria aristotelica de que el movimiento lineal siempre se lleva a cabo a traves de un medio de resistencia es en realidad valida para todos los movimientos terrestres observables La teoria primitiva gravitatoria de Aristoteles sobre la caida de objetos basada en las tendencias inherentes de lo levedad y lo gravedad 20 En este sistema Aristoteles sostenia tambien que los cuerpos mas pesados de una materia especifica caen de forma mas rapida que aquellos que son mas ligeros cuando sus formas son iguales Asi segun Aristoteles una bala de canon de 100 kg deberia caer 100 veces mas rapido hacia la Tierra que una bala de canon de 1 kg 21 Este concepto equivocado fue ya discutido desde su epoca con Estraton de Lampsaco en esos dos libros Sobre la ligereza y la pesadez y Sobre el movimiento Si alguien suelta una piedra u otra cosa que tenga peso sosteniendola a un dedo sobre el suelo ciertamente no hara un impacto visible en el suelo pero si uno la suelta sosteniendola a cien pies de altura o mas tendra un fuerte impacto Y no hay otra razon para ese impacto Porque no tiene mayor peso ni es impulsado por una fuerza mayor pero se mueve mas rapido 22 Se dice que Juan Filopono en la Edad Media y Galileo demostraron mediante experimentos que la afirmacion de Aristoteles de que un objeto mas pesado cae mas rapido que un objeto mas ligero es incorrecta 23 24 Vacio Editar En cuanto al vacio defendido por Democrito y las corrientes atomistas Aristoteles argumento que en un vacio la velocidad de la caida se volveria infinita y la velocidad de todos los objetos seria la misma y a partir de este aparente absurdo llega a la conclusion de que no es posible un vacio Siendo la velocidad el espacio recorrido en un tiempo aplicando la formula anterior al no tener ni masa ni resistencia el vacio en el se recorreria un espacio en un tiempo 0 19 e t F m r t m r e F t 0 F t 0 displaystyle frac e t frac F mr rightarrow t frac mre F rightarrow t frac 0 F rightarrow t 0 Por otro lado en el poema De rerum natura de Lucrecio declara que a traves de un vacio sin perturbaciones todos los cuerpos deben viajar a la misma velocidad incluso cuando son impulsados por pesos desiguales y es solo debido a la resistencia de un medio que a veces se percibe que los objetos mas pesados caen mas rapido porque pueden empujar a traves del aire o agua con mas fuerza 25 Hoy en dia sabemos que Aristoteles estaba equivocado ya que el vacio existe y los objetos se mueven con la misma aceleracion Durante el trascurso de la historia se asumio la concepcion que la naturaleza teme al vacio horror vacui No fue hasta los experimentos con barometros de Evangelista Torricelli y Blaise Pascal siglos mas tarde que se constato y acepto ampliamente la existencia del vacio Movimiento y gravitacion Editar Aristoteles no reconocio el principio de inercia que no fue claramente formulado hasta 1478 aunque habia ya algunos antecedentes Asi Aristoteles creia que un cuerpo sublunar solo podia estar en movimiento rectilineo uniforme si continuamente actuaba sobre el una fuerza en contradiccion con la primera ley de Newton La experiencia muestra que si bien en condiciones ordinarias no es sencillo mantener un cuerpo en movimiento rectilineo uniforme eso sucede precisamente porque existe una fuerza que se opone al movimiento la friccion Aristoteles no concebia la posibilidad del vacio es decir una region desprovista de materia y por tanto de fuerzas de friccion asi que no hizo el experimento mental de imaginar que pasaria con un cuerpo moviendose a traves de el y esa esencialmente fue la razon por la que no acerto a reconocer el principio de inercia En presencia de medios dotados de friccion Aristoteles creia que la fuerza necesaria para mantenerlo en movimiento era proporcional a la masa e inversamente proporcional a viscosidad o densidad del medio Matematicamente las conjeturas de Aristoteles habrian llevado a una relacion del tipo F m v r o F m v h displaystyle F propto mv rho qquad mathrm o qquad F propto mv eta donde m es la masa del cuerpo v la velocidad del movimiento uniforme r la densidad del medio y h viscosidad del medio Aristoteles no presenta una definicion exacta de densidad o viscosidad si interpretamos los terminos usados por Aristoteles por sus equivalentes modernos la segunda ecuacion guarda alguna relacion con la fuerza sobre una particula que se mueve en el seno de un fluido a baja velocidad en regimen laminar y no turbulento F K c v h displaystyle F K c v eta Aunque Aristoteles erroneamente consideraba que la fuerza debia ser proporcional a la masa m en lugar de al coeficiente aerodinamico correspondiente Kc que es independiente de la masa y solo depende de la geometria o forma del cuerpo Algunas ideas erroneas similares llevaron a Aristoteles a pensar que la velocidad de caida de un cuerpo era a partir de cierto punto mas o menos constante y proporcional a la masa asi los cuerpos mas pesados caerian mas rapidamente que los cuerpos mas ligeros Esta idea es erronea ya que todo cuerpo que no ha alcanzado su velocidad limite de caida cae aceleradamente durante casi toda su trayectoria La idea aristotelica solo seria correcta para los cuerpos cayendo a su velocidad limite en el seno de un fluido muy denso que viene dada aproximadamente por v m g K c h displaystyle v infty frac mg K c eta Aunque en presencia de flujo turbulento como sucederia en el aire la expresion tampoco se ajusta a la idea aristotelica ya que la velocidad limite de caida seria v 2 F r A C d displaystyle v infty sqrt frac 2F rho AC d Por lo que la densidad del medio no seria inversamente proporcional a la velocidad sino inversamente proporcional a su cuadrado Astronomia Editar Representacion del modelo cosmologico geocentrico de Aristoteles Aristoteles sostuvo la esfericidad de la Tierra usando pruebas logicas y matematicas ademas de datos empiricos como la variacion de la posicion de las estrellas en distintos lugares y la sombra redonda de la Tierra proyectada en los eclipses lunares El filosofo tambien sostuvo que la Tierra tenia el tamano de unos cuarenta miriadas de estadios aproximadamente 80468 km 26 27 En astronomia Aristoteles propuso la existencia de un Cosmos esferico y finito Segun su postura la Tierra se encontraba inmovil en un sistema geocentrico mientras a su alrededor giraba el Sol con otros planetas Aristoteles hablo del mundo sublunar la parte central de cosmos en el cual existe la generacion y la corrupcion y estaria compuesta por los cuatro elementos tierra aire fuego y agua y el mundo supralunar perfecto e incorruptible compuestos por las estrellas y objetos celestes estaban incrustados en esferas celestes de eter concentricas que giraban alrededor de la Tierra Aristoteles argumenta que el movimiento continuo del universo debe de ser causado por un motor simple que esta inmovil sino se haria una regresion al infinito El motor inmovil debe ocupar la circunferencia exterior de la esfera puesto que las cosas mas cercanas al motor inmovil son las que se mueven con mayor velocidad siendo los astros El motor inmovil acciona la primera esfera celeste y el movimiento de los astros errantes esto es lo que significa la palabra griega planetas requiere de otras esferas y por lo tanto de otros motores 28 29 Cada esfera esta habitada por un ser inmaterial al que Aristoteles llamo Inteligencia 30 Siguiendo la cosmologia de Eudoxo de Cnido y su discipulo Calipo que tomaria consideracion de 33 esferas para explicar los movimientos celestes observables Aristoteles introduce mas esferas para explicar el movimiento de los cinco planetas o cuerpos errantes Mercurio Venus Marte Jupiter y Saturno el sol y las estrellas 31 32 El sugirio que el numero de estas esferas era de 55 o 47 33 Fue Aristoteles el primero criticar la nocion pitagorica de las armonia de las esferas Los pitagoricos creian que el movimiento de los planetas debe producir un ruido pero explican que no es perfectible a causa que ese ruido data para nuestros oidos desde el momento mismo de nuestro nacimiento El considero esa idea como ingeniosa y muy poetica pero imposible 34 Esta teoria de la Tierra como centro del universo perduro por varios siglos hasta que Copernico en el siglo XVI cambio el concepto e introdujo una nueva serie de paradigmas concibiendo el Sol como centro del universo Criticas durante la Antiguedad y la Edad Media EditarEl aristotelico Estraton de Lampsaco fue muy critico con la fisica de Aristoteles Su descubrimiento principal fue el de considerar al aire como un elemento material como el agua o la tierra Esto que ahora parece evidente no lo era tanto entonces lo que no se podia observar no tenia por que ser material Pero Estraton rompio ese tabu No solo afirmo que el aire estaba formado por particulas materiales sino que lo demostro Era critico con el concepto de lugar de Aristoteles como superficie circundante prefiriendo verlo como el espacio que ocupa una cosa Tambien rechazo la existencia del quinto elemento de Aristoteles 35 36 Simplicio cito a Estraton diciendo que si alguien suelta una piedra u otra cosa que tenga peso sosteniendola a un dedo sobre el suelo ciertamente no hara un impacto visible en el suelo pero si uno la suelta sosteniendola a cien pies de altura o mas tendra un fuerte impacto Y no hay otra razon para ese impacto Porque no tiene mayor peso ni es impulsado por una fuerza mayor pero se mueve mas rapido 37 Arquimedes corrigio la teoria de Aristoteles de que los cuerpos se mueven hacia sus lugares naturales demostrando con su principio que todas las cosas materiales incluido el aire podrian ser pesadas y simplemente variar segun la densidad de modo que los objetos se moveran hacia arriba no porque posean ligereza sino porque su densidad es menor que el medio circundante de la misma forma que los botes de metal pueden flotar por la superficie del agua 14 38 El poeta Lucrecio que declara su obra De la naturaleza de las cosas que a traves de un vacio sin perturbaciones todos los cuerpos deben viajar a la misma velocidad incluso cuando son impulsados por pesos desiguales y es solo debido a la resistencia de un medio que los objetos mas pesados a veces se percibe que caen mas rapido porque pueden atravesar el aire o el agua con mas fuerza 39 Giambattista Benedetti sostuvo que dos objetos del mismo material pero de diferente peso caerian a la misma velocidad 40 El primero en modificar y criticar durante la Edad Media la teoria de gravedad de Aristoteles fue Juan Filopono y posteriormente procedieron de igual manera varios fisicos musulmanes Ja far Muhammad ibn Musa ibn Shakir 800 873 del Banu Musa escribio el Movimiento Astral y La Fuerza de Atraccion donde descubre que existe una fuerza de atraccion entre los cuerpos celestes 41 anticipando lo que sera la ley de gravitacion universal de Newton 42 En su obra Physica Juan Filopono escribio que si uno deja caer simultaneamente desde la misma altura dos cuerpos que difieren mucho en peso entonces uno encontrara que la razon de sus tiempos de movimiento no corresponde a la relacion de sus pesos como afirmo Aristoteles sino mas bien que la diferencia en el tiempo es muy pequena 2 Alhacen 965 1039 tambien se ocupo de discutir la teoria de atraccion entre diversas masas y parece que el estaba al tanto de la magnitud de la aceleracion producida por la gravedad y habia descubierto que los cuerpos celestes obedecian a las leyes de la fisica 43 Abu Rayhan al Biruni 973 1048 fue el primero en descubrir que la aceleracion se encuentra asociada a un movimiento no uniforme lo que es parte de la segunda ley del movimiento de Newton 44 Durante su debate con Avicena al Biruni tambien critico la teoria de la gravedad de Aristoteles porque la misma negaba la existencia de la levedad o gravedad en las esferas celestes y por su concepto de que el movimiento circular era una propiedad intrinseca de los cuerpos celestes 45 En 1121 al Khazini en El libro del Balance de la Sabiduria propuso que la gravedad y la energia potencial gravitatoria de un cuerpo varian dependiendo de su distancia al centro de la Tierra 46 Hibat Allah Abu l Barakat al Baghdaadi 1080 1165 escribio una critica a la fisica de Aristoteles titulada al Mu tabar donde nego la idea de Aristoteles sobre que una fuerza constante produce un movimiento uniforme ya que Hibat se dio cuenta de que una fuerza aplicada en forma continua produce una aceleracion una ley fundamental de la mecanica clasica y un adelanto de lo que sera la segunda ley del movimiento de Newton 47 En forma similar a Newton describio la aceleracion como el ritmo de cambio de la velocidad 48 Durante el siglo XIV Jean Buridan desarrollo la teoria del impetu basandose en la teoria del mayl de Avicena y el trabajo de Juan Filopono como una manera de encontrar una alternativa a la teoria del movimiento de Aristoteles La teoria del impetu fue una precursora de los conceptos de inercia y momento que seran enunciados posteriormente por la mecanica clasica En el siglo XVI al Biryandi discutio la posibilidad de la rotacion de la Tierra En su analisis de lo que sucederia si la Tierra estuviera rotando desarrollo una hipotesis similar a la idea de inercia circular de Galileo Galilei 49 la que se describe en la siguiente prueba o ensayo La roca pequena o grande caera hacia la Tierra a lo largo de una linea que es perpendicular al plano sath del horizonte esto se verifica mediante la experiencia tajriba Y esta perpendicular se eleva sobre el punto de la tangente de la esfera de la Tierra y el plano del hissi horizonte percibido Este punto se desplaza junto con el movimiento de la Tierra y por lo tanto no existira diferencia en cuanto al sitio en que caeran las dos piedras 50 Vigencia y critica de la fisica aristotelica EditarEl reinado de los conceptos fisicos de Aristoteles duro acaso dos milenios y fue la primera teoria especulativa de la fisica de la que se tengan noticias Luego de los trabajos de Alhacen Avicena Avempace al Baghdadi Jean Buridan Galileo Descartes Isaac Newton y muchos otros se acepto que la fisica de Aristoteles no era correcta o viable 7 Aun asi la fisica de Aristoteles fue capaz de sobrevivir hasta el siglo XVII y probablemente mas ya que era ensenada todavia en las universidades de la epoca El modelo de fisica de Aristoteles fue el principal impedimento academico para la creacion de la ciencia fisica mucho despues de que Aristoteles hubiera muerto En Europa la teoria de Aristoteles fue desacreditada por primera vez en forma convincente por los trabajos de Galileo Galilei Utilizando un telescopio Galileo observo que la Luna no era completamente lisa sino que en cambio tenia crateres y montanas contradiciendo la idea de Aristoteles de una Luna perfectamente lisa e incorruptible Galileo tambien critico este concepto desde un punto de vista teorico una Luna perfectamente lisa reflejaria la luz en forma despareja como una bola de billar pulida por lo que los bordes del disco lunar deberian tener un brillo distinto del de un punto en que un plano tangente refleje la luz solar directamente hacia nuestros ojos Un Luna rugosa en cambio reflejaria en forma similar en todas direcciones produciendo un disco con un brillo parejo que es exactamente lo que observamos 51 Galileo tambien descubrio que Jupiter tiene lunas objetos que giran a su alrededor al igual de la Tierra Observo que Venus tiene fases demostrando en forma concluyente que Venus y por anadidura Mercurio viajan en una orbita alrededor del Sol y no alrededor de la Tierra Segun la leyenda Galileo dejo caer bolas de distintas densidades desde la Torre de Pisa y descubrio que sin importar su peso todas llegaban al suelo al mismo tiempo Tambien realizo experimentos cuantitativos haciendo rodar bolas por un plano inclinado una forma de caida que es lo suficientemente lenta como para ser medida sin necesidad de recurrir a instrumentos sofisticados Dado que Aristoteles no creia que se podia describir un movimiento sin contar con un medio que lo rodeara el no podia incorporar en sus analisis la resistencia del aire como un factor adicional Un cuerpo mas pesado cae mas rapido que uno liviano de la misma forma en un medio denso como el agua y esto condujo a Aristoteles a especular que el ritmo de caida es proporcional a la masa e inversamente proporcional a la densidad del medio A partir de sus experiencias sobre la caida de objetos en el agua el concluyo que el agua era unas diez veces mas densa que el aire Sin embargo al pesar el volumen del aire comprimido Galileo demostro que las ideas de Aristoteles sobreestiman la densidad del aire cuarenta veces 52 A partir de sus experimentos con planos inclinados Galileo llego a la conclusion de que todos los cuerpos caen al mismo ritmo si no se considera la friccion Galileo tambien trabajo en el desarrollo de una explicacion teorica que apoyara su conclusion El se planteo el caso de dos cuerpos de diferentes masas y diferentes ritmos de caida que caen atados entre si por una soga Es que este sistema combinado caera mas rapidamente porque ahora es mas pesado o es que el cuerpo mas liviano en su caida mas lenta retrasara la caida del cuerpo mas pesado La unica respuesta convincente es ninguna de las dos todos los sistemas caen al mismo ritmo 51 Los seguidores de Aristoteles sabian que el movimiento de caida de los cuerpos no era uniforme y que la velocidad aumentaba con el tiempo Dado que el tiempo es una cantidad abstracta los peripateticos postularon que la velocidad era proporcional a la distancia recorrida Pero Galileo determino experimentalmente que la velocidad es proporcional con el tiempo y dio asimismo una explicacion teorica de por que la velocidad no podia ser proporcional a la distancia Utilizando terminologia moderna si el ritmo de caida es proporcional a la distancia la ecuacion diferencial de la distancia recorrida y el tiempo transcurrido es d y d t y displaystyle dy over dt y con la condicion de que y 0 0 displaystyle y 0 0 Galileo demostro que este sistema permaneceria en y 0 displaystyle y 0 por un tiempo indefinido Por otra parte si una perturbacion ponia al sistema en movimiento el objeto aumentaria su velocidad en forma exponencial con el tiempo no en forma cuadratica como indicaban sus experimentos 52 En julio de 1971 en la superficie de la Luna el astronauta David Scott comandante del Apolo 15 repitio el famoso experimento de Galileo dejando caer una pluma y un martillo simultaneamente En ausencia de una atmosfera que opusiera fuerzas de rozamiento y aerodinamicas los dos objetos cayeron e impactaron en la Luna al mismo tiempo Isaac Newton mediante su ley de gravitacion universal fue el primero en expresar en lenguaje matematico una teoria cuantitativa y precisa de la gravedad Segun esta teoria toda masa es atraida por toda otra masa mediante una fuerza que disminuye con el cuadrado de la distancia entre las dos masas En 1915 la teoria de Newton fue modificada aunque no invalidada por Albert Einstein quien desarrollo un nuevo marco de referencia para la gravedad dentro de su teoria general de la relatividad Vease tambien EditarElementos de la naturaleza FisicaReferencias Editar a b ROVELLI CARLO 2015 Aristotle s Physics A Physicist s Look Journal of the American Philosophical Association 1 1 23 40 ISSN 2053 4477 doi 10 1017 apa 2014 11 Consultado el 1 de agosto de 2021 a b Jacobs Justin Relativity of Gravity Treatise The Relativity of 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