Ciencia y tecnología

Una ciencia que parte de una manzana

La ley de gravitación universal formulada por Newton ha permitido entender el movimiento de los planetas alrededor del Sol. A continuación mostramos información basada en lo que le sirvió a Isaac Newton para elaborar su teoría tras observar la caída de una manzana desde un árbol.

Una ciencia que parte de una manzana

Cuenta la leyenda que, mientras se encontraba sentado en el campo, contempló Isaac Newton como caían al suelo las manzanas maduras que poblaban las ramas de un árbol próximo. Evidentemente, la caída al suelo de una fruta madura sería un hecho observado por millones de personas que vivieron antes que Newton, sin embargo, quizá fue él quien primero se formuló una serie de preguntas ante este suceso tan cotidiano: ¿por qué caen al suelo los objetos?, ¿qué es lo que les hace caer?

La caída de los cuerpos

El movimiento de caída libre de los cuerpos había sido objeto de estudio por Galileo años atrás, pero el italiano había logrado describir únicamente dicho movimiento, sin llegar a estudiar la causa que lo producía. Es entonces Newton quien culmina la obra del anterior, formulando tres leyes en las cuales se describen los diferentes movimientos relacionándolos con la causa que los produce, esto es, con las fuerzas.

Las leyes de Newton

En efecto: según las leyes de Newton —origen de toda una parte de la Física que recibe el nombre de Mecánica—, la causa última de todo movimiento es una fuerza. Pero, ¿qué tipo de fuerza es entonces la que obliga a la manzana a caer desde el árbol?

Es también Newton el encargado de dar respuesta a esta pregunta cuando formula la ley de la gravitación universal, en la cual explica cómo la simple presencia de dos cuerpos da lugar a que entre ellos se produzca una interacción que origina una fuerza. Pero esta ley no solo describe la existencia de tal tipo de fuerza, sino que permite calcular su magnitud: será siempre proporcional al producto de la masa de los dos cuerpos que interaccionan, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que les separa.

La caída de la manzana

El problema de la manzana estaba resuelto, ya que su caída sería debida a la fuerza de atracción gravitatoria existente a causa de la interacción entre la manzana y la Tierra. Sin embargo, no es solo el movimiento de los cuerpos al caer el que preocupa a la Física. En efecto, el movimiento es algo común en muchos fenómenos: se mueven los electrones por un conductor cuando existe una fuerza eléctrica, y se mueven las moléculas que forman un cuerpo según sea la temperatura del mismo. ¿Cuál es el origen de estos movimientos?

Durante siglos, el problema de las fuerzas y los movimientos que producen ha seguido siendo objetivo básico de la Física, y así, en la actualidad sabemos que existen únicamente tres tipos de interacciones capaces de crear otros tantos tipos de fuerza. Estas interacciones son las gravitatorias, las electromagnéticas y las denominadas fuertes.

Ya hemos visto que las interacciones gravitatorias tienen su origen en una propiedad de los cuerpos como es su masa. Del mismo modo, las interacciones electromagnéticas se deben también a una propiedad de los cuerpos cual es su carga eléctrica. Sin embargo, esta última propiedad no es tan evidente como la masa, lo que hace que este tipo de interacciones y las fuerzas que producen sean más difícilmente observables.

Las interacciones del núcleo atómico

Por último, las llamadas interacciones fuertes aparecen únicamente en el interior del núcleo atómico, y dan lugar a unas fuerzas de enorme intensidad que mantienen unidas en el mismo a las distintas partículas que lo forman.

Estas interacciones fuertes presentan diferencias básicas con respecto a las dos anteriores: tanto las fuerzas electromagnéticas como las gravitatorias disminuyen de intensidad con la distancia, si bien la interacción existe por muy separados que estén los cuerpos, aunque en este caso dé lugar a una fuerza muy débil. Por el contrario, la interacción fuerte es de tal tipo que únicamente aparece cuando las dos partículas están muy próximas, desapareciendo en el momento que se separan.

¿Más fuerzas?

Podría pensarse que existen muchas más fuerzas cuyo origen no está en estos tres tipos de interacciones, pero no es así. Por ejemplo, fuerzas como la muscular tienen su origen en interacciones eléctricas que tienen lugar a nivel celular.

La existencia de solo tres tipos de interacciones creadoras de fuerzas ha planteado a los físicos uno de los problemas más apasionantes que en la actualidad se estudian: la unificación de estos tres tipos de interacción en uno solo, lo que permitiría explicar cualquier movimiento partiendo de un único tipo de fuerza. Sin embargo, este objetivo todavía no se ha alcanzado, si bien es de esperar que fructifiquen las investigaciones que se realizan con tal fin.

Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – Los caminos de la Física. Publicado en el año 1981
Autor: Pedro Puigdoménech Rosell

Fabriciano González

Amante de la informática y de Internet entre otras muchas pasiones. Leo, descifro, interpreto, combino y escribo. Lo hago para seguir viviendo y disfrutando. Trato de dominar el tiempo para que no me esclavice.

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