La caída de los cuerpos bajo el efecto de la gravedad (La caída libre) es uno de los problemas de Física más típicos estudiados en la E.S.O. Es además un tema que suele suscitar muchas preguntas en clase, sobre todo cuando el profesor llega a afirmar que, sin el rozamiento del aire, dos cuerpos cualesquiera caerían a la misma velocidad y llegarían a la vez al suelo, independientemente de su masa y su volumen.
Esta afirmación dio lugar de hecho a uno de los experimentos más célebres de la Historia, con el que Galileo contradecía al mismísimo Aristóteles intentando demostrar que, si lanzáramos desde una cierta altura un martillo y una pluma, en ausencia de aire, ambos deberían caer a la vez. Este es el famoso experimento de Galileo.
Esta afirmación dio lugar de hecho a uno de los experimentos más célebres de la Historia, con el que Galileo contradecía al mismísimo Aristóteles intentando demostrar que, si lanzáramos desde una cierta altura un martillo y una pluma, en ausencia de aire, ambos deberían caer a la vez. Este es el famoso experimento de Galileo.
Aristóteles predijo hace miles de años que los cuerpos más pesados deberían caer a la Tierra con mayor velocidad que los más ligeros. Esto fue aceptado durante cerca de 2000 años, lo cual no es raro teniendo en cuenta que lo dijo el Gran Aristóteles. Por si fuera poco es lo que la experiencia diaria sugiere.
Pero, poco a poco surgieron las voces discordantes, y aquellos que negaban las palabras de Aristóteles. Finalmente, en el siglo XVII Galileo Galilei refutó experimentalmente la tesis de Aristóteles. Planificó una serie de experimentos con esferas de diferentes tamaños y planos inclinados y demostró que la velocidad de caída de los cuerpos no podía depender directamente de sus masas. Fue entonces cuando postuló que, en ausencia de aire, un martillo y una pluma deberían caer a la misma velocidad.
El problema evidente, en esta época y ahora, era conseguir un ambiente sin aire (vacío). Por ello no ha sido hasta bien entrado el siglo XX que se han podido corroborar las palabras de Galileo. La primera vez que se grabo la caída de los cuerpos en el vació fue en 1971 en la misión del Apolo XV en la Luna. El astronauta David Scott dejó caer un martillo y una pluma y...
El problema evidente, en esta época y ahora, era conseguir un ambiente sin aire (vacío). Por ello no ha sido hasta bien entrado el siglo XX que se han podido corroborar las palabras de Galileo. La primera vez que se grabo la caída de los cuerpos en el vació fue en 1971 en la misión del Apolo XV en la Luna. El astronauta David Scott dejó caer un martillo y una pluma y...
Tras la experiencia de David Scott, ha habido un gran interés en conseguir reproducir el experimento sin tener que salir del planeta. Finalmente, los avances tecnológicos han permitido crear una campana de vacío (dispositivo en el cual, mediante bombas de vacío, se puede extraer todo el aire existente) de varios metros de altura (la más grande del mundo), en la que se ha podido comprobar el experimento de Galileo. Es una antigua instalación nuclear, en la que el Físico británico Brian Cox rodó el capítulo 4 de la serie de divulgación científica Human Universe, en el cual, con varios siglos de retraso, se pudo comprobar las tesis de Galileo:
Para explicar este fenómeno debemos retroceder a finales del siglo XVII, cuando el científico Isaac Newton escribió sus 3 leyes de la dinámica y la ley de gravitación universal que nos permiten demostrar matemáticamente las teorías de Galileo. Según Newton, la fuerza gravitatoria con la que se atraen dos cuerpos será:
donde G es la Constante de gravitación universal, m1 y m2 son las masas de los dos cuerpos y r la distancia que los separa. En el caso del Peso, que es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo de masa m:
donde Mt es la masa del planeta. Para cuerpos cerca de la superficie terrestre (a menos de 10 km de distancia) el peso es constante e independiente de la distancia:
donde g es la aceleración de la gravedad y su valor es CONSTANTE. Si tenemos en cuenta el segundo principio de la dinámica, que postula que la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo produce en el una aceleración en el mismo sentido y de valor:
la aceleración del cuerpo se calculará:
y en el caso en el que la única fuerza que actúa es el peso:
Conclusión: la aceleración con la que caen los objetos sujetos a la gravedad terrestre es constante e independiente de su masa.
Claro, que todo esto solo se cumple en ausencia de aire, ya que en todos estos cálculos hemos ignorado el efecto de frenado que este produce en la caída de los cuerpos. Este efecto depende, entre otras cosas de su volumen y de la superficie que presentan y tira por tierra todo lo anteriormente visto.