18 may. 2009

Galileo se equivocaba...

Una de las grandes falacias populares de la Ciencia, junto con la de las nubes hechas de vapor, es la del famoso experimento de Galileo, malinterpretado incluso por muchos profesores, experimento este que lo más probable es que jamás se llevase a cabo. La versión popular, dice que Galileo tiró dos bolas, una de madera y otra de hierro o plomo, desde lo alto de la torre de Pisa, con el fin de demostrar que la velocidad de caída libre sólo dependía de la aceleración de la Gravedad, y no de su masa individual, por lo que a pesar del diferente peso de las dos bolas, ambas llegaban a la vez al suelo. Pero Galileo se equivocaba...

El método empleado por Galileo consistía en asegurarse de soltar ambas bolas a la vez, y un ayudante suyo debía comprobar, al pie de la torre, si las bolas llegaban o no a la vez. Supongo que de una parte por afinidad con su maestro, y de otra por la carencia de elementos precisos de medida, el resultado del experimento fue aquel que Galileo esperaba: Ambas bolas caían a la vez. Pero redondeando, las bolas tardarían unos 3 segundos en caer desde los 50 metros de altura de la torre de Pisa, y a más de 30 m/s. Imposible de medir en el s.XVI.

Y no, no cayeron a la vez. Era imposible. Si bien las fórmulas matemáticas de la Cinemática que utilizaba Galileo eran correctas, lo que el genio pisano obvió fue que sus experimentos se realizaban inmersos en un fluido (el aire atmosférico) y por tanto estaban sometidos a la acción del principio de Arquímedes, del que hablé ya una vez. En función de la densidad de los objetos, estos experimentan un empuje vertical y hacia arriba directamente proporcional a la diferencia de densidades entre el objeto sumergido y el fluido circundante. O dicho en cristiano, cuanto menos denso es un objeto, más le cuesta "bajar" en el fluido, ya sea el fluido aire, o agua (por eso los globos de helio suben). Y esto mismo fue lo que yo le planteé a mi profesora de Ciencias ante su obstinada defensa de la legitimidad del experimento de Galileo. Le dije "si la masa no influye, cojamos un caso extremo. Un globo lleno de helio y un objeto similar hecho de plomo, y soltémoslos. Si Galileo estaba en lo cierto, deberían caer a la vez." Por supuesto, jamás me dio la razón.

La única forma de que el experimento de Galileo hubiese funcionado realmente, habría sido realizarlo sin la presencia del insidioso fluido atmosférico. Es decir, realizarlo en una cámara de vacío. En esas circunstancias, la ausencia de aire, es decir del fluido circundante, no sería de aplicación el Principio de Arquímedes, por lo que entonces sí, independientemente de su masa, caerían a la vez. A Galileo se le dio la razón, cuatro siglos más tarde, durante una de las misiones Apolo (creo que fue el Apolo XII aunque hablo de memoria), en la que se soltó en la Luna un martillo y una pluma, comprobándose cómo, en ausencia de atmósfera (que no de gravedad), ambos objetos de masa tan dispar, caían a la vez.

En definitiva, si bien el razonamiento empleado por Galileo era correcto en tanto en cuanto que, efectivamente, la velocidad de caída libre es independiente de la masa, él obvió algo que hoy en día, cuatrocientos años más tarde, no deberíamos obviar. Y mucho menos en ámbitos académicos.

Nota 1: El rozamiento no tuvo nada que ver en el experimento de Galileo ya que, dado que ambas bolas tenían al parecer la misma forma y tamaño, por lo que su cociente aerodinámico sería idéntico.

Nota 2: Según otras versiones, Galileo dejó caer ambas bolas rodando por un plano inclinado de madera. Desconozco si esta versión es real, o apócrifa buscando plantear un escenario más medible, pero en caso de haberlo hecho así, el resultado erróneo sería aún más patente.

Nota 3: Como bonus, hay un sencillo experimento vagamente relacionado que suelo hacer para demostrar que, en presencia de la atmósfera, más allá de la densidad o la masa, lo que verdaderamente influye es la resistencia aerodinámica. Se cogen dos hojas idénticas de papel, lo cual implica la misma cantidad del mismo papel (idéntica masa, e idéntica densidad), y con una hacemos una bola de papel, dejando la otra intacta. Y las soltamos desde la misma altura, a ver qué pasa... :)

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