martes, 12 de agosto de 2014

El rozamiento (y mucho más) en la teoría del ímpetus

El otro día expliqué cómo se enseña la fuerza de rozamiento a nivel de bachillerato hoy en día. Al final de la entrada, comenté que hay una antigua teoría, la teoría del ímpetus, que añadía una serie de cambios a la aristotélica. Es pues una reforma (habrá que esperar a Newton para la revolución), pero una reforma más que contundente. Veamos sus implicaciones.

Como hemos dicho en un post anterior, el núcleo de la teoría aristotélica del movimiento es que si hay movimiento, hay fuerza. Pues bien, esto persiste en la teoría del ímpetus. Pero hay una diferencia importante: con Aristóteles, el motor era externo al cuerpo movido. Esto le obligaba a decir cosas como que cuando lanzabas una piedra, inicialmente el  motor era la mano, cosa muy razonable, pero una vez volaba por los aires, ¿qué era el motor? Pues tenía que ser el aire, porque no había otra cosa.

Esta explicación era muy poco satisfactoria. Un señor llamado Buridan pidió que alguien tuviera la amabilidad de explicarle por qué cuando lanzaba una pluma ésta caía enseguida y en cambio si lanzaba una piedra ésta llegaba bastante lejos. En efecto, si el motor es el aire, ¿no le debería de ser más fácil de mover la pluma que la piedra? La solución la dio el mismo Buridan: el motor no es el aire, sino el ímpetus (impulso) que se ha imprimido en la piedra cuando se ha lanzado. O sea que cuando pones un cuerpo en movimiento, se le transmite un cierto ímpetus que le permite seguir moviéndose porque es su motor. Este ímpetus recuerda a la inercia, y ciertamente es un claro antecedente de este concepto, pero en realidad lo único que hemos hecho ha sido sacarnos de la manga un motor que no encontrábamos en el aire. Pues si no está en el aire, estará dentro del cuerpo. Y como antes de moverlo yo, el cuerpo no se movía, pues debe de ser que yo he transmitido este motor al cuerpo. De todas formas, que nadie piense que esto de sacarse cosas de la manga es acientífico. Al contrario, los grandes cambios en la ciencia siempre han venido de sacarse cosas de la manga, no hay nada más científico que esto.

Y si no, fijémonos: la teoría del ímpetus no solo explica el movimiento de la piedra. También explica la caída acelerada de los cuerpos sobre la Tierra. Un cuerpo empieza a caer por efecto de la gravedad, y la gravedad transmite ímpetus al cuerpo. En el siguiente instante, el cuerpo ya no solo cae por la gravedad, sino también por el ímpetus almacenado. De esta forma, el objeto se va acelerando.

Además, la teoría del ímpetus iniciaba la unificación de dos mundos completamente diferentes para Aristóteles: el cielo y la Tierra. El cielo era el terreno de las cosas eternas e incorruptibles para Aristóteles, mientras que la Tierra era el mundo de lo cambiante y variable. Las leyes de uno no aplican sobre el otro. A menudo se dice que fue Newton el gran unificador de las leyes del cielo y la Tierra, con sus leyes del movimiento y la gravitación. Sin embargo, anteriormente Buridan ya se atrevió a aplicar la teoría del ímpetus a los cuerpos celestes, explicando su movimiento circular diciendo que una vez puestos en movimiento por Dios, su ímpetus se conservaba para siempre, puesto que no había ningún rozamiento u otra causa para modificar el movimiento. Aquí vemos otra diferencia del ímpetus respecto a la inercia. La inercia es rectilínea siempre, mientras que el ímpetus puede provocar movimiento circular. De todas formas, otros autores como Benedetti dirán que solo hay conservación de ímpetus rectilíneo, acercando esta idea a la inercia (aunque alejándola de otros conceptos similares al ímpetus de Buridan, como energía cinética).

Y para acabar de ver la grandeza de esta teoría, volvamos al principio: con el ímpetus se podía explicar de forma natural la fuerza de rozamiento. En efecto, cuando empiezas a mover la carpeta sobre la mesa, le estás imprimiendo ímpetus, de forma que inicialmente cuesta de mover. No obstante, una vez ya está en movimiento, ya tiene ímpetus almacenado, de forma que no hace falta que hagas tanta fuerza para mantener el movimiento y por tanto es más fácil de desplazar. Con el ímpetus, la explicación del rozamiento (estático y dinámico) no es únicamente fenomenológica, sino teórica.

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