GALILEO Y LA EXPERIMENTACIÓN Galileo Galilei, en su juventud, vivió en un contexto histórico caracterizado por el enfrentamiento entre dos visiones distintas en cuanto a la actitud que debía tener el Ser Humano respecto a la naturaleza. Una de las visiones en polémica, era la del hombre medieval, centrado en contemplar la naturaleza y cuyo hacer supuestamente científico giraba alrededor de los escritos Aristotélicos. La otra visión en discordia, era la del llamado hombre moderno, en ese entonces, y que no se contentaba con sólo contemplar la naturaleza, si no que buscaba conocer la naturaleza, estudiándola, para transformarla. La actitud de Galileo ante la naturaleza, era más que la de un hombre moderno, esto a pesar de que comenzó su caminar en el mundo de la llamada Ciencia, de mano de los escritos Aristotélicos. En consecuencia, su trabajo y los resultados obtenidos se distanciaron de las concepciones del hombre medieval. Esto se traduce, para Galileo, en una vida centrada en la polémica, al defender sus puntos de vista y los modelos con los que explicaba (o modelizaba) los fenómenos naturales que estudió. Uno de los más controversiales fue, su modelo cinemático sobre los movimientos. 83 En la actualidad, no contamos con los testimonios de Galileo, pero si con las pruebas forenses de sus trabajos, y es a partir de estas pruebas que la polémica científica está servida. Algunos de los muchos interesados en las explicaciones de Galileo sobre los movimientos de los cuerpos, han analizado sus resultados y forma de trabajar, desde la visión de Ciencia que manejan en su momento (marcada por sus cosmovisiones), concluyendo que Galileo no hizo experimentación. Se justifican, cómo el filósofo e historiador de la Ciencia Alexandre Koyré, con frases como las siguientes La buena física se hace a priori. Frase que traduce claramente, una visión de Ciencia totalmente racionalista, por oposición a la empirista. Por otro lado los empiristas, como Stillman Drake, cuyos trabajos de investigación han reproducido los trabajos de Galileo, apoyan la imagen del Galileo haciendo experimentación, incluso sin modelo teórico. Por suerte los hay, quienes como Pierre Thuillier, filósofo de la Ciencia, analizan los trabajos de Galileo tratando primero, de descentrarse de su visión propia de ciencia, intentando tener presente, entre otras cosas, la visión de ciencia que tenía Galileo y tomando en cuenta las diferencias entre lo que era
ciencia en la época de Galileo y lo que se llama ciencia en la época del autor, etc. Por todo lo anterior y mucho más, es que se pretende aquí, a partir del estudio del movimiento parabólico (dentro de un contexto experimental), identificar los argumentos necesarios para defender una postura más cercana a lo que hoy se entiende por ciencia y evitando incluir nuestra visión particular de ciencia y naturaleza. En la actualidad, debido a la Internet, se cuenta con la posibilidad de acceder a los trabajos (escritos) de reconocidos filósofos e historiadores de la Ciencia del siglo pasado, que intentaron superar la polémica generada por la puesta en duda de las habilidades experimentales de Galileo. Por lo que aconsejamos la búsqueda de información referente a este tema, para tener presente los diferentes argumentos. 84 El estudio del movimiento de proyectiles es histórico para los físicos, lo que deja claro, que la experiencia a realizar no es novedosa, pero si fundamental para la comprensión de los modelos cinemáticos simples y el análisis del papel de la experimentación en física. Esto último requiere del experimentador ciertas cualidades y actitudes. Entre otras cosas, el manejo adecuado de un conjunto de procedimientos de los que hace uso el físico, como la capacidad de: montar dispositivos experimentales a partir de una imagen en papel (o virtual), integrar adecuadamente, al montaje experimental, lo que se requiere según el modelo físico a comprobar; identificar y controlar las variables que caracterizan el problema a resolver; manejar adecuadamente el proceso de medición; identificar de manera adecuada y pertinente las posibles fuentes de dispersión y error, etc. El trabajo a realizar estará compuesto de dos grandes bloques. El primer bloque de trabajo está centrado en el estudio y análisis del movimiento de una canica de masa m (que suponemos unitaria o de valor dado según el sistema internacional de unidades) que se deja caer sobre una rampa de altura h (h 1 ) medida con respecto a una mesa de altura H (h 2 ), medida a su vez con respecto al suelo. La canica al salir de la mesa y caer, describe una trayectoria parabólica tal como se muestra en la figura. La canica tiene un alcance horizontal máximo de X max. Se supone, además, que en el sistema descrito no hay fricción (g = 9,80 N/kg). Un dibujo de lo descrito se aprecia en esquema 1. En este primer bloque hay que dar respuesta a las cuestiones siguientes: 1. Existe alguna relación matemática que exprese el modelo Físico, que explica la re-
lación existente entre la distancia vertical recorrida por la canica, al caer de la mesa, y la distancia horizontal recorrida por la canica, en el mismo tiempo? 2. Qué diferencia existe entre los valores de la predicción que permite hacer la relación matemática que expresa el modelo físico y los resultados experimentales? Esquema -1. Dibujo donde se describe el movimiento a estudiar. 85 En este primer bloque, además, de realizar la experiencia, es importante confrontar los resultados con el modelo teórico, y con las suposiciones de partida teniendo presente el contexto en que vivió Galileo (el contexto en el que comenzó a construir las bases de la física moderna). Hay que recordar, que la medición de tiempo, más que la medición de distancia, no tuvo que ser fácil para Galileo (sin la aceptación universal de que el movimiento horizontal, en dicho caso, es uniforme), por lo que su ingenio y su deseo de comprobar que la distancia recorrida por un cuerpo en caída libre, estaban en proporción directa al cuadrado de los tiempos, fueron fundamentales. En el segundo bloque de trabajo, la actividad girará alrededor de la copia impresa de unos manuscritos de Galileo, con la finalidad de hacer un estudio forense de sus resultados. Tal como se señaló en párrafos anteriores, una controversia acerca de si Galileo Galilei realizaba o no experimentación, al elaborar sus modelos sobre la caída de los cuerpos sobre la superficie terrestre, fue decidida a favor de que Galileo si realizaba experiencias,
analizando a fondo sus escritos. Los diagramas proporcionados, y que se anexan a este enunciado, hechos por Galileo, aparecen en sus manuscritos de 1608. Específicamente, se trabajará con una copia del folio inédito que se conserva en el volumen 72 de los manuscritos de Galileo, en la Biblioteca Nacional de Florencia. El análisis de ellos permitió a los investigadores concluir que Galileo si realizaba experiencias. El estudio de los diagramas adjuntos (que describen una trayectoria parabólica en experiencias sobre la caída de un cuerpo sobre la superficie terrestre) puede permitirles obtener evidencias de que Galileo si realizaba experiencias. El procedimiento es el siguiente: mida con una regla la distancia vertical recorrida en tiempos iguales y encuentre la relación de la distancia vertical recorrida y el tiempo empleado en recorrerla, específicamente, deben encontrar la expresión, y = a ( t) 2 86 Explique con pocas palabras, a partir del diagrama Nº 1, cómo Galileo, usando lo que hoy se conoce como la Primera Ley de Newton o Ley de la inercia, midió el tiempo de caída? Recuerde que el movimiento horizontal es uniforme. Construya el gráfico y versus x a partir del diagrama N 1. Indique si de manera razonable se puede afirmar que la relación es y = a t ( ) 2. Una vez establecida la ley de caída libre de los cuerpos en función del tiempo y que proviene de la relación anterior, y= y + t t o 2 ( o) Se trata de establecer que la trayectoria es una parábola. Analice una de las curvas, por ejemplo, la que corresponde al número 1172, dividiendo el eje horizontal en once partes iguales de un centímetro cada una y mida la distancia recorrida en el eje vertical (diagrama 2). En ese caso al iniciar la caída del cuerpo, ha transcurrido una unidad de tiempo. Haga el gráfico en papel cuadriculado o milimetrado y transfórmelo en una línea recta. Concluya sobre la experiencia de Galileo.
87 Diagrama 1. Tomado de la Revista POUR LA Science, Galilee, 1999, pag 41 y 42, Serie Les Genies de la Science.
88 Diagrama 2. Tomado de la Revista POUR LA Science, Galilee, 1999, pág. 41 y 42, Serie Les Genies de la Science.