CAPITULO SEGUNDO – Gigantes

NICOLÁS  COPÉRMICO. ( 1473-1543)

Copérnico fue un astrónomo que desarrolló la teoría heliocéntrica del sistema solar y es considerado como el fundador de la astronomía moderna. – Su mayor aporte a la física fue el modelo heliocéntrico y establecer las bases que permitieron a Newton ser parte de la revolución astronómica.-El Sol y no la Tierra son el centro de nuestro sistema solar.-Todos los razonamientos que siguieron a Copérnico fueron orientados a deducir el equilibrio de nuestro sistema solar y el porque los cuerpos se mantienen en sus posiciones y cual es la fuerza que se opone a la generada por su movimiento “ circular” alrededor del sol.

TICHO BRAHE.(1546-1601)

Tycho pensaba que el progreso en Astronomía  no podía conseguirse por la observación ocasional e investigaciones puntuales sino que se necesitaban medidas sistemáticas, noche tras noche, utilizando los instrumentos más precisos posibles.- Tycho Brahe inventó nuevos instrumentos y realizó las observaciones más precisas de la posición de los planetas hasta la llegada del telescopio. Empleó estos instrumentos para determinar por ejemplo el paralaje  de numerosos cuerpos celestes.- Tycho fue el primer astrónomo en percibir la refracción de la luz, elaborar una completa tabla y corregir sus medidas astronómicas de este efecto. El conjunto completo de observaciones de la trayectoria de los planetas fue heredado por Johannes Kepler, ayudante de Brahe en aquel tiempo.

GALILEO GALILEI .-( 1564-1642)

De entre los diversos descubrimientos y experimentos que realizó a lo largo de su vida, nos interesa uno en particular que se refiere a la gravedad.- En 1.581 Galileo desarrolló un experimento que consistía en tirar dos bolas a la vez de distinta densidad y desde lo alto de la Torre de la Universidad de Pisa. También dejaba rodar bolas de cañón de diferente aleación por un plano inclinado.- Quería saber si las más ligeras necesitaban más tiempo que las más pesadas para el mismo recorrido; de todo ello sacó la conclusión de que la gravedad no hace diferencia entre ligero y pesado.
Este hecho resulta al principio dudoso cuando no extraño, pues muchos y por mucho tiempo han creído que los cuerpos más ligeros necesitaban más tiempo en recorrer una distancia que los cuerpos más pesados.- Otros, como yo, piensan que a los cuerpos más pesados les cuesta más tiempo inicialmente , lograr la velocidad que  una fuerza es capaz de imponerle.- Ni los experimentos realizados por Galileo ni las versiones modernas de esos mismos experimentos, lograron contradecir o apoyar  sus resultados, ni siquiera el más sofisticado de todos llevado a cabo en la Universidad de Colorado en 1.987 con bolas de cobre y uranio, pudo establecer la más mínima diferencia de aceleración.- De esta forma Galileo estableció las Leyes sobre la caída libre de los cuerpos.-La más conocida y aplicada es  ( F10)  D=½*g*t²   .-   Experimento realizado en la luna, aparentemente demuestran que una pluma y un martillo soltados al mismo tiempo, llegan en el mismo instante al suelo.-Creo que llegan a la misma velocidad final, pero no al mismo tiempo. -Si a un caudal de agua con determinada velocidad le arrojo una esfera de madera y otra de material mas pesado pero capaz de flotar, veremos que la primera se adelanta a la segunda pero en algún instante siguen a la misma velocidad.-Por tanto pienso que cualquier elemento  en caída libre a la tierra en el espacio y de determinada masa , viaja a la misma velocidad en caída libre que otro de  diferente masa , pero en el inicio de esa carrera no tenían la misma velocidad .-Sin explicar ni resolver, se instala en el conocimiento de los estudiosos de la gravedad esta fuerza “g” para explicar, como en este caso, la caída libre.

4.- JOHANNES KEPLER (1571-1630) 

Johannes Kepler, el teólogo, físico y matemático alemán que pasó a la historia por enunciar sus famosas tres leyes sobre el movimiento de los planetas, al igual que Galileo Galilei y otros muchos astrónomos de la época, intentó dar una nueva explicación del movimiento de los planetas.-Todas estas leyes las dedujo de sus largas y constantes observaciones apoyado en las observaciones de su maestro Ticho Brahe.-Es el más grande de todos y sobre sus hombros se subieron importantes hombres .

Sus primeras aproximaciones fueron muy similares a las de Galileo. Su fuerte formación clásica le hizo, pese a creer firmemente en el modelo planetario de Copérnico, partir con muchas ideas preconcebidas de las que se tuvo que ir retractando con el tiempo.-  Inicialmente creía que las distancias entre cada uno de los planetas y el Sol estaban establecidas por esferas concéntricas, cada una de las cuales correspondía a cada uno de los planetas, y por ende los asoció a su vez con los elementos clásicos aristotélicos.

Basándose en todo esto, Kepler publicó en 1596 “Misterium Cosmographicum”, un libro en el que alababa el modelo planetario creado por Dios, centrándose en su perfección a la hora de utilizar esferas perfectas. Pero desde el momento que aceptó colaborar con Tycho Brahe, todo este modelo cambiaría poco a poco.

En 1602, tras la inexplicada muerte de Tycho Brahe, Kepler accede por primera vez de forma libre y completa a la mayor recopilación de datos planetarios que Brahe había observado a lo largo de gran parte de su vida. Con los datos de la posición de Marte, el planeta más detallado en los documentos de Brahe, Kepler se percató rápidamente que toda su teoría de las esferas concéntricas no era posible.

Continuó buscando formas regulares que fueran compatibles con los datos de Brahe. Probó con combinaciones de círculos e incluso con óvalos, viendo como cada vez todo se complicaba más. Finalmente probó con elipses, y gracias a la pronunciada órbita elíptica de Marte, Kepler no tardó en encontrar la concordancia. Los planetas describían en su trayectoria elipses.

En tan sólo tres años, Kepler definió de manera precisa los movimientos planetarios en sus tres leyes, pero pese a tener los movimientos, no tenía la explicación de por qué esto era así.

Gracias a su predicción de las órbitas de todos los planetas conocidos, Kepler se percató de que los planetas que más alejados estaban del Sol se movían más lentamente, lo que le hizo suponer que una fuerza inversamente proporcional a la distancia estaba implicada en la gravedad.-Pocos años antes, en 1600, William Gilbert había realizado experimentos que demostraban que la Tierra funcionaba como un imán gigantesco. Éste hecho le hizo pensar a Kepler sobre la posibilidad de que la Tierra no fuera el único cuerpo celeste que funcionaba como un imán. De este modo, Kepler pensó que también podía emanar magnetismo del Sol y del resto de planetas, y que era el magnetismo lo que impulsaba a los planetas a girar alrededor de sus órbitas.

Una vez llegado a este punto Kepler no consiguió avanzar más. No pudo dar consistencia matemática a su teoría sobre la causa del movimiento planetario, pero gracias a él se puede decir que la idea aristotélica de la gravedad estaba completamente muerta.- Kepler  muere a mediados del siglo XVII. El único problema es que Kepler, junto a Galileo, habían destrozado un sistema sin ser capaces de describir otro que ocupara su lugar.

Kepler explica sus observaciones en tres leyes, pero observadas sobre un plano y no consideró todo el sistema planetario alrededor del sol como un espacio esférico.-Nunca le dio forma matemática precisa a sus observaciones , dejando pendiente de explicar las constantes , asunto que sí hizo Isaac Newton, quien tampoco consideró el espacio esférico en que están los planetas,.Esto me lleva personalmente a pensar que Newton formuló ( determino las fórmulas matemáticas a los conceptos de  aquel )las leyes de Kepler vista sobre un plano y con los errores de concepto que esto conlleva.-Newton apoyado en Kepler se subió así al pedestal dela fama que hoy tiene.

LAS LEYES DE KEPLER

Primera Ley: Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos.

Segunda Ley.-El radio vector que une al planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales .-Esta ley de las Areas es equivalente a la constancia del momento angular ; es decir, cuando el planeta está mas alejado del Sol ( afelio) su velocidad es menor ; cuando está más cerca del sol ( perihelio) es mayor. De esta segunda ley se obtienen tres resultados:

a.-Deducimos de la Segunda Ley de Kepler   el concepto de fuerza  opuesta a la gravedad, por unidad de superficie, que ayudó y  fue la base de las formulaciones de Newton.
La velocidad circunferencial en un determinado  tiempo a que se refiere Kepler tiene necesariamente una velocidad angular en el mismo  tiempo que   multiplicadas entre si,  es igual en magnitud opuesta, a la gravedad por unidad de superficie; esto es

(F3)   (2*π*r/t) * (2*π/t) = g  m/ s²    

Newton al considerar las conclusiones de Kepler en un plano, no  comprendió que la gravedad en cualquier punto del espacio debía considerarse como la gravedad en un punto de una esfera.

Que sucede si a la (F3) la multiplicamos por una superficie de una esfera de radio la distancia tanto del afelio como del perihelio ?.-Tendremos finalmente la Formula

( F4 a) g*4*π*r² = ( 16*π³*r³/T²) ( F4b) = K_s M  (F4c)

Siendo M la masa del cuerpo analizado, consideración que no se había logrado hasta la fecha y que este autor confirma.

No es lo mismo G_newton*M  , existe una diferencia considerable con K_s* M (F4c)

b.-Se determina la velocidad del cuerpo que gira alrededor del sol en el afelio y en el Perihelio .-Mas cerca del sol mayor velocidad y más lejos del sol menor velocidad.

c.-Se precisa la gravedad en un instante y por unidad de superficie de una esfera , tanto en el Afelio como en el Perihelio, proporcional al barrido señalado por Kepler.

Tercera Ley: Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol) es directamente proporcional al cubo de la distancia media con el Sol.

Entonces    T²= k*R³   esto debe ser necesariamente igual a

(F4a) g*4*π*r²

(F4b) (16π³*r³)/T²

(F4c)   K_s*M    no es aplicable en este caso, la constante gravitacional que hoy conocemos como G

Se interpreta a  Kepler afirmando  que la gravedad por unidad de superficie a una distancia elegida  multiplicado por la superficie esférica  que a esa distancia se tiene, nos da como resultado una fuerza centrífuga total equivalente a y opuesta a la gravedad total que un cuerpo ejerce.
Se verá la importancia de esta conclusión que tuvo para Einstein en la demostración del avance del Perihelio de Mercurio.-Newton no  comprendió lo que este concepto implicaba.

La constante k de la formula T²= k*R³  (F5)  se deduce de las ecuaciones presentadas .-Y esta ecuación como todas las (F) corresponden al valor total de la gravedad de un cuerpo.

Creo que definitivamente, fue en él , Johannes Kepler ,en el cual Newton se apoyó para formular y escribir su Principia y  quien le  dio las pautas e ideas clarísimas para formular todo lo que aquel observó y concluyó en su vida.

La influencia de Johannes Kepler sobre , p ej.   Isaac Newton, Albert Einsten  es decisiva.-Para Newton fue el fundamento de su libro Principia y para Eintein , llegar a desarrollar su Teoría, aunque explícitamente nunca lo ha reconocido.