Proyecto Iberoamericano de Divulgación Científica Comunidad de Educadores Iberoamericanos para la Cultura Científica LAS LEYES DE NEWTON MATAN

Transcripción

1 LAS LEYES DE NEWTON MATAN REFERENCIA: 7MM01 Otros temas de cultura científica 1

2 investigación y ciencia Las leyes de Newton matan Adaptado de Física para mentes inquietas de Julio Güémez Ledesma Posiblemente usted tiene constancia de que cuando se olvida de un objeto caliente -- por ejemplo, la taza de café que acaba de calentar en el microondas y que deja sobre la mesa para atender la llamada telefónica de alguien--, al cabo de cierto tiempo ese objeto se ha enfriado y se encuentra tibio. También es muy probable que haya observado que si se olvida de un objeto frío --por ejemplo, el vaso con vermut y unos trozos de hielo--, al cabo de cierto tiempo, el objeto ya está caliente, con el hielo fundido. Si uno lo piensa un poco, resulta algo sorprendente, por aparentemente contradictorio, que un objeto caliente se enfríe y otro objeto frío se caliente si se dejan ambos sobre la misma mesa y en la misma habitación. Fue Sir Isaac Newton (Woolsthorpe, Londres, 1727), tal vez el científico más importante de la historia, el primero del que tenemos constancia de que se ocupara de estos problemas sobre el enfriamiento y calentamiento de los cuerpos. En la Inglaterra de la época de Newton existía un gran problema de falsificación de moneda. Se acuñaban monedas supuestamente de oro con importantes contenidos de plata --algo semejante a lo que sucedió entre Hierón, rey de Siracusa, el orfebre de su corona de oro y el matemático Arquímedes hace ya más de veinte siglos--. Para evitar el colapso económico por falta de moneda fiable, el rey de Inglaterra nombró en 1696 a Newton, por aquel entonces el científico más importante de Europa, Warden of the Royal Mint, es decir Guardián de la Moneda. Newton abordó el problema de acabar con la falsificación de moneda con la misma seriedad con la que abordó el problema de entender el movimiento de los planetas. Primero se construyó un termómetro. Su termómetro funcionaba como el bien conocido termómetro de mercurio, un depósito con un líquido que asciende por un tubo capilar calibrado cuando se calienta. Newton no utilizó mercurio sino aceite de semillas de lino, que hierve a una temperatura de 240 grados Celsius. Una vez construido el termómetro, Newton tuvo que elegir su propia escala de temperaturas (entonces la escala Celsius no había sido todavía inventada). Para ello eligió como cero de su termómetro la temperatura de fusión del hielo, fácil de reproducir, y como 12 grados N (Newton) eligió la temperatura del cuerpo humano (no se sabe muy bien por qué eligió ese número). Con este termómetro y esta escala, Newton fue capaz de determinar que la temperatura a la que hierve el agua era de 34 grados N. Pero Newton estaba particularmente interesado en las propiedades térmicas de los metales y sus aleaciones y se dedicó a obtener las temperaturas a las que fundían diferentes metales puros, estaño, bismuto, plomo, etc., y sus diferentes aleaciones, por ejemplo, una mezcla de 2 partes de antimonio y 1 de bismuto funde a 136 grados N. Luego estudió cómo se enfriaban los cuerpos, especialmente los metales, que se encontraban a altas temperaturas. Encontró lo que se conoce como Ley de Newton del Enfriamiento: La variación de temperatura de un cuerpo respecto de la temperatura de la habitación en la que se encuentra, es proporcional --precisamente-- a la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y la habitación. Es decir, cuanto más caliente está un cuerpo, más rápido se enfría, y cuanto más frío esté, más rápido se calienta. A medida que la temperatura de los cuerpos se acerca a la del ambiente, su variación de temperatura se ralentiza. Antiguamente, los forenses podrían determinar la hora del fallecimiento de una persona midiendo la temperatura de su cuerpo y de la habitación y aplicando la ley de Newton. A partir de ese momento, cada vez que se sospechaba que alguien estaba falsificando moneda, una de las monedas que tuviera en su bolsa, o cofre, se sometía a la prueba de enfriamiento de Newton. Si la moneda se fundía a la temperatura del oro puro (1064 grados Celsius) y enfriaba al ritmo que lo hace el oro puro, no había problema. Pero si la moneda, supuesta de oro, se fundía a temperatura más baja (por ejemplo, cerca de los 962 grados Celsius a los que funde la plata) y luego se enfriaba parecido a la plata, el sospechoso tenía problemas. Las leyes de la época, promovidas por Newton, una persona de carácter difícil, castigaban con la horca la falsificación de moneda. Se puede decir que cuando alguien era encontrado falsificando moneda, eran tres leyes de Newton las que acababan con él. La primera, la ley de Newton contra la falsificación de monedas. La segunda, la ley de Newton del enfriamiento. Y la tercera, base del funcionamiento de la horca, la Ley de Gravitación Universal, otro gran descubrimiento de Newton, que hacía que el cuerpo del condenado fuera atraído hacia el suelo una vez se abría la trampilla del cadalso. Hoy en día, se impide la falsificación con medios digitales y, al evitar la producción de billetes falsos, se reducen las pérdidas de los particulares y de las empresas que pudieran aceptarlos. A través de un sistema de disuasión de falsificaciones llamado Counterfeit Deterrence System (CDS), se impide que los ordenadores personales y los programas de tratamiento de imágenes digitales procesen y reproduzcan imágenes de billetes protegidos.

3 Ficha de catalogación Título: Autor: Fuente: Resumen: Fecha de publicación: Formato Contenedor: Referencia: Las leyes de Newton matan Julio Güémez Ledesma Adaptado de Diario Montañés La falsificación de moneda ha sido a lo largo de su historia, un problema recurrente, que la tecnología ha tratado de combatir, desde Newton y su ley del enfriamiento de los cuerpos, hasta los procedimientos digitales de hoy y el recientemente creado CDS. Combatir el fraude es también motor de la creación científica. 03/09 Noticia Reportaje Entrevista X Artículo de opinión 1. Los retos de la salud y la alimentación 2. Los desafíos ambientales 3. Las nuevas fronteras de la materia y la energía 4. La conquista del espacio 5. El hábitat humano 6. La sociedad digital X 7. Otros temas de cultura científica 7MM01 1

4 Propuesta didáctica Actividades para el alumnado 1. Señala cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles falsas teniendo en cuenta lo que se dice en el texto de Julio Güémez Ledesma: 1. La falsificación de monedas ayudó a establecer una ley de enfriamiento de los cuerpos. 2. Los temas vinculados al enfriamiento de los cuerpos fueron abordados por Isaac Newton en forma experimental. 3. La temperatura de fusión del agua le sirvió a Newton para fijar la temperatura mínima de su termómetro. 4. El enfriamiento de los cuerpos sigue ciertas reglas que se conocen como ley contra la falsificación de la moneda de Newton. 5. Newton trabajaba sobre todo con metales, pues de ese material estaban hechas las monedas. 6. Newton fabricó sus termómetros usando la escala Celsius, pues le pareció la más adecuada. 7. En Inglaterra nunca hubo pena de muerte. 8. Todos los metales se enfrían de la misma forma y con la misma rapidez. 9. El sistema de disuasión de falsificaciones CDS, impide que los ordenadores personales procesen y reproduzcan imágenes de billetes protegidos. 10. Los cuerpos más calientes son los que demoran más en enfriarse. 2. Cuál es la escala de temperatura que tú usas en la vida cotidiana? 3. Averigua en qué época se creó la escala de temperatura Celsius, así como la forma en que se eligieron los extremos 0 y Qué problemas pudo haber tenido Newton al elegir la temperatura de su cuerpo como valor 12 para su escala? 5. Se podría concluir de este episodio, que los conocimientos científicos son útiles al control de la delincuencia y los fraudes y por lo tanto contribuyen a conformar una sociedad mejor y más justa? 6. Sobre cada frase de la siguiente quiniela señala tu postura de acuerdo, desacuerdo o duda. Selecciona dos o tres frases de la quiniela que te parezcan destacables (estés o no de acuerdo con lo que dicen) y redacta un comentario sobre ellas. Quiniela sobre el enfriamiento, Newton y la falsificación de moneda 1. La ciencia avanza solamente por una desinteresada curiosidad acerca de la naturaleza 2. Cualquiera de nosotros hubiera aceptado el puesto de Guardián de la Moneda, como lo hizo Newton. 3. La pena de muerte es exagerada para un delito leve, como lo es la falsificación de moneda. 4. Los experimentos son cruciales en el entendimiento de las leyes de la naturaleza. 5. Los métodos precarios con los que trabajaba Newton en sus experimentos pudieron 2

5 llevar a la ejecución de un inocente. 6. Ahora estamos en mejores condiciones de detectar si alguien falsifica moneda, por lo tanto las leyes tienen que ser más duras. 7. Esta ley sobre el enfriamiento de los cuerpos no tiene ninguna aplicación en la vida cotidiana. 8. Las leyes, tanto sociales como naturales, cambian a lo largo de la historia. 9. En un futuro la tecnología impedirá que podamos hacer falsificaciones y estaremos obligados a comportarnos bien. 10. Los aportes de Newton a la ciencia hacen que su vida personal sea incuestionable. 1: De acuerdo; X: En duda; 2: En desacuerdo 3

6 Propuesta didáctica Sugerencias para el profesorado - Las actividades propuestas serán elegidas por el docente, luego de considerar las capacidades y los intereses del grupo, la disponibilidad de fuentes de información y otros recursos materiales y el diseño curricular del curso. - La actividad 1 intenta evaluar si se han comprendido las ideas principales del texto, que actúa como elemento disparador de las actividades posteriores. Las actividades 2 y 3 requieren que los integrantes del grupo busquen información sobre algunos términos o datos usados en el texto. La actividad 4 pretende que el alumno reconozca la necesidad de establecer los puntos fijos de las escalas de temperatura, usando fenómenos que impliquen siempre la misma temperatura; esto no es así en el caso de la temperatura corporal, que solo es aproximadamente 37ºC. Puede discutirse aquí el grado de precisión que se requiere para aceptarla o no y si se podría pretender mayor precisión en la época. También se pueden aludir a otros casos de magnitudes para las cuales históricamente se han elegido las constantes vitales o efectos sobre el propio cuerpo como referencia: Galileo utilizaba el tiempo entre sus pulsaciones como unidad de medida, cuando estudiaba el movimiento del péndulo y con ellas logró establecer las leyes que rigen este fenómeno. Becquerel usaba el enrojecimiento de su piel expuesta a las radiaciones como medida de la actividad de una muestra radiactiva y logró diferenciar unas de otras. La actividad 5 trata de hacer reflexionar acerca de la idea de ciencia, su utilidad, alcances y limitaciones y su influencia sobre la sociedad. La actividad 6 apunta a consideraciones de tipo valorativo que se podrían discutir en subgrupos para luego realizar un panel. 4