Grandes Ideas de la Ciencia Galileo y la Experimentación

Grandes Ideas de la CienciaGrandes Ideas de la Ciencia

Galileo y la ExperimentaciónGalileo y la Experimentación

http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/mcientifico/observacion.htm?2&0

http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/mcientifico/experimentacion.htm?2&3

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http://cibernous.com/autores/http://cibernous.com/autores/aristoteles/index.htmlaristoteles/index.html

LA CIENCIA Y EL MÉTODO LA CIENCIA Y EL MÉTODO CIENTÍFICOCIENTÍFICO

Etimológicamente, el término Etimológicamente, el término ciencia ciencia proviene proviene del verbo latino del verbo latino scire,scire, que significa “saber” que significa “saber”

Actualmente se puede definir la Actualmente se puede definir la ciencia como ciencia como la adquisición de conocimiento mediante la adquisición de conocimiento mediante una manera de pensar basada en el una manera de pensar basada en el método científicométodo científico....

Es una actividad fruto de la curiosidad innata Es una actividad fruto de la curiosidad innata del ser humano y de su búsqueda de la verdad. del ser humano y de su búsqueda de la verdad. Con ella, la humanidad ha recorrido un largo Con ella, la humanidad ha recorrido un largo camino para llegar al punto de desarrollo en camino para llegar al punto de desarrollo en que hoy se encuentra.que hoy se encuentra.

FASES DEL DESARROLLO DE FASES DEL DESARROLLO DE LA CIENCIA: 1ª ETAPALA CIENCIA: 1ª ETAPA

Las explicaciones para los Las explicaciones para los fenómenos naturales, eran del tipo fenómenos naturales, eran del tipo sobrenaturalsobrenatural y basadas en los y basadas en los mitos.mitos.

Por ejemplo, una tormenta, un Por ejemplo, una tormenta, un eclipse, una inundación: dioses eclipse, una inundación: dioses estaban enfadados, castigo estaban enfadados, castigo

2ª ETAPA2ª ETAPA El pueblo más avanzado, en cuanto a método de la El pueblo más avanzado, en cuanto a método de la

Antigüedad, el Antigüedad, el griego,griego, (siglo VI a C) fue el primero en (siglo VI a C) fue el primero en superar la fase de los mitos. Fueron los primeros en superar la fase de los mitos. Fueron los primeros en proponer que los fenómenos naturales podían explicarse a proponer que los fenómenos naturales podían explicarse a partir de partir de causas naturales causas naturales

INCONVENIENTESINCONVENIENTES 1. Carecían de medios adecuados de experimentación, y 1. Carecían de medios adecuados de experimentación, y

consideraban algunas verdades sin haber sido consideraban algunas verdades sin haber sido comprobadas, por lo que se apoyaban exclusivamente en comprobadas, por lo que se apoyaban exclusivamente en la intuición.la intuición.

2. El principio de autoridad: las afirmaciones realizadas 2. El principio de autoridad: las afirmaciones realizadas por grandes pensadores como Aristóteles, eran totalmente por grandes pensadores como Aristóteles, eran totalmente incuestionables; supuso un freno importante para la incuestionables; supuso un freno importante para la cienciaciencia

3ª ETAPA3ª ETAPA La revolución llegó de la mano de la La revolución llegó de la mano de la experimentaciónexperimentación..

El primer “científico” de la historia, puede considerarse a El primer “científico” de la historia, puede considerarse a GALILEO, (GALILEO, (siglos XVI- XVIIsiglos XVI- XVII). A partir de entonces comenzó a ). A partir de entonces comenzó a aplicarse el método científico, que consiste en cinco fases: aplicarse el método científico, que consiste en cinco fases:

La ciencia utiliza La ciencia utiliza el método científico: el método científico: ObservaciónObservación Proposición de Proposición de HipótesisHipótesis: explicaciones o suposiciones de que : explicaciones o suposiciones de que

ciertas causas son las que producen el fenómeno observado. ciertas causas son las que producen el fenómeno observado. Experimentación:Experimentación: Intento controlado de comprobar la Intento controlado de comprobar la

hipótesis. hipótesis. Análisis de los resultadosAnálisis de los resultados: la hipótesis es modificada o : la hipótesis es modificada o

rechazadrechazad Establecimiento de una leyEstablecimiento de una ley, una vez la hipótesis ha sido , una vez la hipótesis ha sido

repetidamente comprobadarepetidamente comprobada TeoríasTeorías

COSMOGONIA DE COSMOGONIA DE ARISTÓTELESARISTÓTELES

EEl universo aristotélico, l universo aristotélico, dualista y y teológicoteológico, tiene las siguientes , tiene las siguientes características:características:

1. Es 1. Es esférico, finito, eterno, geocéntrico y geostático., finito, eterno, geocéntrico y geostático.

2. En él no existe el vacío, sino cinco elementos que constituyen los 2. En él no existe el vacío, sino cinco elementos que constituyen los cuerpos de las diferentes regiones: tierra, agua, aire, fuego y éter. cuerpos de las diferentes regiones: tierra, agua, aire, fuego y éter. Todo está lleno de materia.Todo está lleno de materia.

3. No hay movimientos a distancia o gravitacionales. Los planetas no 3. No hay movimientos a distancia o gravitacionales. Los planetas no se mueven en el vacío, sinó que se mueven las esferas de éter en las se mueven en el vacío, sinó que se mueven las esferas de éter en las que se hallan.que se hallan.

4. Es un cosmos heterogéneo, siendo la región más perfecta la 4. Es un cosmos heterogéneo, siendo la región más perfecta la supralunar, por su orden y estabilidad.supralunar, por su orden y estabilidad.

5. Los seres que componen el cosmos están jerarquizados en diferentes categorías:5. Los seres que componen el cosmos están jerarquizados en diferentes categorías: seres inmateriales inmóvilesseres inmateriales inmóviles: el primer : el primer motormotor inmóvil y los motores inmóviles de las inmóvil y los motores inmóviles de las

esferas.esferas.Seres materiales móviles pero eternos e incorruptiblesSeres materiales móviles pero eternos e incorruptibles: El mundo supralunar : El mundo supralunar ( esferas, planetas, estrellas).( esferas, planetas, estrellas).

Seres finitos y móvilesSeres finitos y móviles: el mundo sublunar de los cuatro elementos.: el mundo sublunar de los cuatro elementos.

El problema que tenía que explicar la astronomía griega, incluida la El problema que tenía que explicar la astronomía griega, incluida la de Aristóteles, era la irregularidad de ciertos movimientos de los de Aristóteles, era la irregularidad de ciertos movimientos de los cuerpos celestes.cuerpos celestes.Las estrellas no presentaban problemas, porque su movimiento es Las estrellas no presentaban problemas, porque su movimiento es regular (movimiento diurno de Este a Oeste). El del sol tampoco. La regular (movimiento diurno de Este a Oeste). El del sol tampoco. La anomalía la presentaban los movimientos retrogrados de los anomalía la presentaban los movimientos retrogrados de los planetas: éstos parecían moverse en bucles o ir hacia atrás. Y si el planetas: éstos parecían moverse en bucles o ir hacia atrás. Y si el movimiento del mundo supralunar es circular uniforme ¿Por qué los movimiento del mundo supralunar es circular uniforme ¿Por qué los planetas no cumplían este requisito?Había que "salvar las planetas no cumplían este requisito?Había que "salvar las apariencias". Lo importante es el constructo teórico del cosmos. Las apariencias". Lo importante es el constructo teórico del cosmos. Las irregularidades eran consideradas como un fallo de perspectiva: el irregularidades eran consideradas como un fallo de perspectiva: el cosmos se mueve regularmente, pero desde la tierra "parece" que cosmos se mueve regularmente, pero desde la tierra "parece" que hay irregularidades. El fallo es perceptual y no real. hay irregularidades. El fallo es perceptual y no real. Veremos en otros apartados, cómo Veremos en otros apartados, cómo la historiala historia de la ciencia, de la de la ciencia, de la astronomía, corre pareja a la obsevación de anomalías que una astronomía, corre pareja a la obsevación de anomalías que una teoría o paradigma científico no teoría o paradigma científico no

El candelabroEl candelabro

Era un domingo de 1581.Era un domingo de 1581.

Un joven de diecisiete años escuchaba Un joven de diecisiete años escuchaba misa en la catedral de Pisa.misa en la catedral de Pisa.


Pero le distraía un candelabro que pendía del techo cerca de él. El aire soplaba con fuerza y el candelabro se balanceaba de acá para allá.


Ya había observado este tipo de movimiento en muchas ocasiones anteriores: en los baldes cuando llevaba el agua a su casa o en las cortinas de su habitación cuando había corriente de aire.


Galileo empezó a contar el tiempo que Galileo empezó a contar el tiempo que demoraba el candelabro en balancearse.demoraba el candelabro en balancearse.

Y ya sea el balanceo largo o corto el Y ya sea el balanceo largo o corto el candelabro batía tiempos igualescandelabro batía tiempos iguales..


Para contar Galileo empleaba su pulso y si, Para contar Galileo empleaba su pulso y si, era cierto, el tiempo empleado era el era cierto, el tiempo empleado era el mismo.mismo.

¡Y Galileo se olvidó de la misa!¡Y Galileo se olvidó de la misa!


Cuando terminó la misa Galileo corrió a casa y ató diferentes objetos en el extremo de varias cuerdas.


Y empezó a balancear los objetos. Galileo hizo muchos péndulos y realizó muchas observaciones.


Al estudiar cada objeto por separado, comprobó que un balanceo siempre tardaba lo mismo, fuese largo o corto.

¡Eureka!¡Eureka!

¡Galileo había descubierto el principio del péndulo!

El movimientoEl movimiento

Galileo había resuelto un problema que no se había podido resolver durante dos mil años:

Galileo había resuelto el problema de los objetos en movimiento.

El movimiento en la El movimiento en la antigüedadantigüedad

En primer lugar tenemos que recordar que En primer lugar tenemos que recordar que en la naturaleza existen dos tipos de en la naturaleza existen dos tipos de seres:seres:

Los seres vivosLos seres vivos


En primer lugar tenemos que recordar que En primer lugar tenemos que recordar que en la naturaleza existen dos tipos de en la naturaleza existen dos tipos de seres:seres:

Los seres vivosLos seres vivos Los seres inertesLos seres inertes


Los seres vivos pueden moverse ellos mismos y también pueden mover a los seres inertes.


Los seres inertes por lo general son incapaces de moverse a menos que un ser vivo los mueva.


Habían excepciones...Habían excepciones...


Habían excepciones...Habían excepciones...el mar

el vientoel Sol

la Luna se movían sin ayuda de los seres vivientes.


Otro movimiento que no dependía del mundo de los seres vivos era el movimiento de los cuerpos en caída libre.


Aristóteles pensaba que el movimiento era propio de todas las cosas pesadas.


Aristóteles creía que cuanto más pesado era el objeto, más rápido caía.


Una piedra caería más rápido que una hoja.


Una piedra caería más rápido que una hoja.

Una piedra grande caería más rápidamente que una piedra pequeña.


¿Qué pasaba con los cuerpos en ¿Qué pasaba con los cuerpos en movimiento? Nadie lo sabía.movimiento? Nadie lo sabía.

Era un misterio...Era un misterio...


Ni siquiera Arquímedes podía saber que Ni siquiera Arquímedes podía saber que pasaba con los cuerpos en movimiento.pasaba con los cuerpos en movimiento.

¡Tuvieron que pasar 1 800 años para ¡Tuvieron que pasar 1 800 años para que se pudiera resolver este que se pudiera resolver este

problema!problema!

Galileo GalileiGalileo Galilei

Estamos en 1589 y Galileo ya terminó su Estamos en 1589 y Galileo ya terminó su formación universitaria.formación universitaria.

Y Galileo decidió resolver el problema del Y Galileo decidió resolver el problema del movimiento de los cuerpos.movimiento de los cuerpos.


Galileo se subió a la torre de Pisa y Galileo se subió a la torre de Pisa y empezó a arrojar bolas de metal.empezó a arrojar bolas de metal.


Colocó una tabla de madera como un plano inclinado, la tabla tenía en el centro un surco largo, recto y bien pulido.

Galileo podía hacer rodar bolas por el surco. La bolas se moverían en línea recta.


Galileo dejó rodar bolas de diferentes pesos por el surco de la tabla y midió el tiempo que demoraban en bajar.

Comprobó que el peso no influía para nada: todas las bolas recorrían la longitud de la tabla en el mismo tiempo.

Aristóteles vs. GalileoAristóteles vs. Galileo

Aristóteles había afirmado que la velocidad de caída de los objetos dependía de su peso.

Galileo demostró que eso sólo era cierto en casos excepcionales, solo para objetos muy livianos, y que la causa estribaba en la resistencia del aire.


Galileo tenía razón.

Aristóteles estaba equivocado.


¡Galileo lo demostró con una hoja de ¡Galileo lo demostró con una hoja de papel!papel!

Primero tiró una hoja de papel.Primero tiró una hoja de papel.

Luego volvió a tirar el papel “hecho una Luego volvió a tirar el papel “hecho una bolita”bolita”


Después Galileo marcó la tabla en tramos iguales (como si fuera una regla) y comprobó que cualquier bola, al rodar hacia abajo, tardaba en recorrer cada tramo menos tiempo que el anterior.

¡Eureka!¡Eureka!

Estaba claro que los objetos aceleraban al caer, es decir se movían cada vez más deprisa.

Galileo descubrió la aceleración.

La aceleraciónLa aceleración

Cuando un cuerpo Cuando un cuerpo cae acelera su cae acelera su velocidad.velocidad.

El MovimientoEl Movimiento

Todos los cuerpos caen a la misma Todos los cuerpos caen a la misma velocidad.velocidad.

Durante la caída los cuerpos aceleran Durante la caída los cuerpos aceleran su velocidad.su velocidad.

ExperimentosExperimentos

Galileo empleó el método científico o seacombinó la experimentación con la

matemática...


...para realizar predicciones cuantitativas que se podrían convertir en avances

tecnológicos.


Después de Galileo los científicos no se contentaban ya con razonar sino que empezaron a diseñar experimentos y hacer medidas.


Galileo inició en 1589 Galileo inició en 1589

la ciencia experimental.la ciencia experimental.


Para que la ciencia experimental funcionara hacían falta mediciones exactas.

En especial había que medir con precisión el paso del tiempo.

Medir el tiempoMedir el tiempo

Los hombres sabían, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos.


La humanidad sabía, desde tiempos muy antiguos, cómo medir unidades grandes de tiempo a través de los cambios astronómicos.

El cambio de las estaciones marcaba un año.




El cambio constante de las fases de la Luna determinaban un mes.




El cambio constante de las fases de la Luna determinaban un mes.

La rotación continua de la Tierra señalaba el día.


Para unidades de tiempo menores que el día había que recurrir a métodos menos exactos.


El reloj mecánico había entrado en uso en la Edad Media.


Las manecillas daban vueltas por que eran movidas por ruedas dentadas, estas ruedas eran gobernadas por pesas suspendidas.


Sin embargo, era difícil regular estas pesas y hacer que las ruedas giraran de manera suave y uniforme.

Estos relojes siempre se adelantaban o se atrasaban, y ninguno tenía una precisión superior a una hora.


Lo que hacía falta era un movimiento muy constante que regulara las ruedas dentadas.


En 1656 (catorce años después de morir Galileo), el holandés Christian Huygens se acordó del péndulo.


El péndulo se mueve con balanceos regulares.


Un péndulo acoplado a un reloj puede gobernar los engranajes.


Y los engranajes adquieran un movimiento tan uniforme como el movimiento del péndulo.


Huygens inventó así el reloj de péndulo, basado en un principio descubierto por el joven Galileo.


El reloj de Huygens fue el primer cronómetro de precisión que tuvo la humanidad.

El reloj fue una bendición para la ciencia experimental.

Serie_Ciencias Serie_Ciencias Naturales_4Naturales_4

Galileo y la ExperimentaciónGalileo y la Experimentación

FinFin

Barranca, noviembre de 2007Barranca, noviembre de 2007

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