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Introducción

Isaac Newton fue un físico, filósofo, inventor y matemático; del siglo XVII.

Realizó varios descubrimientos científicos, entre los que destacaron sus trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica. Pero también otros en el área matemática que le fueron muy útiles al formular las leyes de la física. Su hallazgo científico más famoso fue que el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz.

Isaac Newton, fue el primer hombre en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento de la Tierra y de los cuerpos celestes son las mismas.

Por ésto es por lo que, a menudo, es calificado como el científico más grande de todos los tiempos.

Biografía

Nació el 4 de Enero de 1643 en Woolsthorpe, Lincolnshire y murió el 20 de Marzo de 1727 en Londres. Su padre murió unos meses antes de nacer Newton, habiéndose casado con su madre ese mismo año. Cuando Newton cumplió 3 años su madre, Hannah Ayscough, se casó de nuevo con Barnabas Smith, rector de North William (iglesia). Su madre se trasladó de casa con su nuevo marido y dejó a Newton al cuidado de su abuela materna. Newton empezó a odiar a su madre y su padrastro, lo que le traumatizó. Le esperaba un destino como granjero pero, al ser pésimo en esto, su madre y su tío decidieron que ingresara en el Trinity College de Cambridge donde se licenció en Artes en 1665. En el colegio no era un niño prodigio y tenía problemas con los estudios aunque asimiló los conceptos científicos del siglo XVII con las innovaciones de Galileo, Bacon, Descartes, Kepler... No jugaba con los niños de su edad debido a su débil físico. Durante 1665 y 1667 por la epidemia de peste, vivió en una granja donde concibió la mayor parte de las teorías por las que es famoso. En 1667 volvió a Cambridge como becario, donde más tarde ascendió a profesor y más tarde a catedrático. En 1689 le nombraron miembro de la Cámara de los Lores pero al año ésta se disolvió y volvió a su oficio de catedrático. En 1693 se desplomó mentalmente (por un exceso de trabajo o por un envenenamiento de un experimento), tardando meses en recuperarse aunque después ya no volvió a ser el mismo. En 1696 fue nombrado inspector de la Casa de la Moneda y más tarde, en 1699 fue nombrado director de ella. En 1703 fue elegido presidente de la Sociedad Real siendo reelegido cada año hasta su muerte. En 1705 fue nombrado Sir (Caballero del Imperio británico). En 1722 empezó a tener cálculos renales y problemas respiratorios, por lo que los últimos años de su vida los pasó con dolores. Murió a los 84 años. Se le considera uno de los principales protagonistas de la Revolución científica y el padre de la mecánica moderna.

Trabajos y descubrimientos

Isaac Newton descubre muchas cosas a lo largo de su vida. La mayoría de las teorías de sus descubrimientos los hizo estando en una granja en 1665 y 1667.

De sus varios descubrimientos, sobresale la fuerza centípreta que es la fuerza que se dirige hacia el centro tras todo movimiento circular. Tiene una magnitud igual a v2/R. La ley es aplicada al movimiento de la luna llegando a ser la inspiracion a la ley del cuadrado de la distancia de la gravitación universal.

Otro descubrimiento es la descomposición de la luz en colores. Fue explicada a través de una teoría corpuscular de la descomposición de la luz blanca en los colores del arco iris cuando pasan por prismas transparentes.

Newton posteriormente demuestra las leyes de Kepler matemáticamente mediante su teoría de gravitación universal. Estas leyes afirman sobre las órbitas planetarias algunas cosas. Por ejemplo, que las órbitas son elípticas. Además, el radio vector que causa la unión del planeta con el sol (el centro) barre en tiempos iguales mismas áreas. Finalmente, comprueba que el cubo del semieje mayor de la elipse orbital de cualquier planeta es lo mismo que el cuadrado del periodo que tarda el planeta.

Quizo explicar también maneras de como la luz se propaga suponiendo que la misma era hecha por proyectiles. Este hipótesis, hasta los experimentos de doble rendija de Young, fue dominante.

El descubrimiento quizás más importante de Newton fueron las leyes del movimiento. Estas fueron publicadas en los Principia, su libro más famoso e importante. También, descubre la mecánica del movimiento. Esto hoy en día es la primera parte de la física que estudia las causas del movimiento de los cuerpos.

Hizo también, adelantos en muchas áreas de la ciencia, como en la óptica.

Las tres leyes de la dinámica

Uno de los motivos por lo que Newton fue importante en el mundo de la física fue por sus tres leyes de la dinamica:

La primera ley, o ley de la inercia,viene a decir que si no aplicamos una fuerza sobre un objeto, este se mantendra en reposo, es decir, si están quietas, no empezarán a moverse, y si se mueven en línea recta a una velocidad determinada seguirán igual, sin cambio en la velocidad. Es decir, "ante ausencia de fuerzas resultantes externas, un cuerpo continúa con su estado de movimiento". Es importante el detalle de las fuerzas resultantes. Se le puede aplicar una fuerza a un cuerpo sin que cambie su estado de movimiento, si hay otra fuerza que contrarreste esa. La fuerza resultante es cero, pues es la suma de las fuerzas.

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él

La segunda, o ley de la fuerza explica cómo varían las propiedades del cuerpo al aplicarle fuerzas. Existe una magnitud física que se llama momento, que es el producto de la masa del cuerpo por su velocidad. La variación en el tiempo del momento es la fuerza. Si suponemos que la masa no varía , esta variación respecto al tiempo es únicamente de la velocidad, y la variación de la velocidad respecto al tiempo es la aceleración. Es por ello que en lugar de "la fuerza es la variación del momento respecto al tiempo", se dice que la fuerza es el producto de la masa por la aceleración. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime" Segun esta ley: F= MA

La tercera y última, o ley de acción y reacción e Al aplicar una fuerza a un cuerpo, el cuerpo aplica también una fuerza de igual magnitud en nosotros. Por ejemplo: al apoyarnos en el suelo, nosotros aplicamos una fuerza, nuestro a peso, a este que a su vez aplica una fuerza igual de intensa pero sentido opuesto en nosotros. Si esa fuerza no existiera, o no fuera igual de intensa que nuestro peso, saldríamos volando o nos hundiríamos en el suelo. Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Pensamiento de Newton sobre óptica

En 1669 Newton obtuvo una cátedra (empleo y ejercicio del catedrático) en su universidad (Universidad de Cambridge) y fue, durante esta época, cuando redactó sus primeras exposiciones sistemáticas del cálculo infinitesimal, las cuales saldrían a la luz años más tarde. En sus clases, Newton decidió centrarse en el tema de la óptica, al cual había reservado varias investigaciones. A partir de sus estudios pudo explicar la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris. Todo ello lo condujo a formular una teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz y diseñó en 1668 el primer telescopio de reflector, que pertenece al tipo de telescopio de los que se usan actualmente en la mayoría de observatorios astronómicos.

En febrero de 1672 Newton dio el paso de presentar a la Royal Society su primera comunicación sobre este tema, pocos días después de que dicha sociedad lo eligiera como uno de sus miembros en reconocimiento de su construcción de un telescopio reflector. Newton fue capaz de demostrar que la luz blanca era una mezcla de rayos de diferentes colores, cada uno de los cuales tenía una refrangibilidad diferente al atravesar un prisma óptico. La publicación de dicho descubrimiento, sin embargo, tuvo como consecuencias inmediatas una crítica exhaustiva.

El libro en que expuso esta teoría fue severamente criticado por la mayor parte de sus contemporáneos, entre ellos Robert Hooke y Christiaan Huygens, quienes sostenían ideas diferentes defendiendo una naturaleza ondulatoria de la luz. La acritud de la polémica determinó que Newton renunciara a publicar un tratado que contuviera los resultados de sus investigaciones. De hecho, no fue hasta 1703 cuando publicó su obra más importante sobre óptica, "Opticks", en la que desarrolló todas sus ideas.

OPTICKS

En su obra (1704) formuló la teoría corpuscular de la luz y la teoría del color. Un libro escrito de manera similar a los tratados de geometría (con definiciones, axiomas, proposiciones, etc.) y que estudia, por tanto, la naturaleza de la luz de una manera muy racional. También utiliza numerosas comparaciones con resultados de experimentos.

Vídeo de como hacer un disco de Newton

Newton frente a Huygens

En la misma época en la que Newton hizo sus propuestas, Huygens (1629-1695) formuló una teoría ondulatoria de la luz en la que la consideró una onda mecánica semejante al sonido y, por ello, longitudinal. Para Huygens, la luz (como el sonido) necesitaba un medio para propagarse. Teniendo en cuenta que se propaga por todo el espacio, tuvo que acudir al éter, entendido como un medio que inunda dicho espacio y se deforma al paso de la onda luminosa. El principio de Huygens predice comportamientos de la luz que la teoría corpuscular de Newton no pudo explicar. La teoría corpuscular no podía explicar:

• Qué la luz se cruce sin destruirse sus partículas, si las partículas tienen masa.
• Qué el objeto que pierde luz no pierde peso y el que la recibe no lo gane.
• ¿Por qué unas partículas al incidir en una superficie se reflejan y otras se refractan?
• ¿Por qué los rayos de distintos colores viajan a la misma velocidad?, etc.

Según Huygens al ser la luz una onda cumplía la ley de Snell.

La teoría ondulatoria tenía también sus seguidores ya que podía explicar las diferencias de color, como diferencia de frecuencia y preveía los fenómenos de interferencia que se producían en los anillos observados por Newton.

Había una forma experimental de decidir cuál de las dos teorías, corpuscular u ondulatoria, interpretaba mejor la realidad física: Ambos modelos, el de Newton y el de Huygens debían explicar que el rayo al entrar en el agua se acerca a la normal.

Huygens ademas planteó interrogantes diversos a las hipótesis corpusculares de Newton, lo que despertó las iras del joven científico que entonces era. Señaló además errores sutiles que Newton nunca llegaría a admitir del todo. Huygens no admitió tampoco los siete colores del espectro de la luz que había propuesto Newton, siendo su idea que sólo dos colores, el azul y el amarillo, daban lugar a los otros.

En aquella época no se podían obtener mediciones precisas de la velocidad de la luz en diversos medios. Tampoco se conocía la difracción ni las interferencias luminosas. Todo ello, unido al éxito rotundo que alcanzó la mecánica de Newton, contribuyó a dejar durante bastante tiempo en un segundo término la teoría ondulatoria de Huygens sobre la luz.

Curiosidades

La frase "Si he logrado ver más lejos, ha sido por que he subido a hombros de gigantes" no fue inventada por Newton pero si la usó. Significa que cuanto desde más alto se mire, más se verá. Has conseguido llegar arriba porque has seguido las ideas que otros propusieron antes. Es una forma de alagar a los pensadores del pasado llamandoles "gigantes" a la vez que reconoces su influencia en ti "poniendote sobre sus hombros" para desarrollar una nueva forma de ver el mundo o profundizar mas en algo "ver mas lejos".

Fuentes de información

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