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PLANTEAMIENTO Y PROPÓSITO DEL EXPERIMENTO |
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Según la
hipótesis de Galileo, el tiro horizontal
se ha de poder obtener mediante la superposición de dos
movimientos simples e independientes entre sí: Un
movimiento horizontal rectilíneo y uniforme y otro
movimiento vertical de caída rectilíneo y uniformemente
acelerado. Si esta hipótesis es cierta, ello implica que
el tiempo empleado por un cuerpo en llegar al suelo
cuando se lanza horizontalmente con cualquier velocidad
ha de coincidir con el empleado por el mismo cuerpo si
se deja caer verticalmente desde el mismo punto.
Fue el propio Galileo quien expresó esta notable
consecuencia de su hipótesis: |
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“... Si
desde lo alto de una torre disparásemos con un cañón
horizontalmente contra un blanco, según fuera la carga de
pólvora, el proyectil caería a tierra unas veces a mil yardas,
otras a cuatro mil, otras a diez mil, etc., pero siempre
invertiría el mismo tiempo en llegar al suelo, que coincidiría
con el que tardaría en caer la bala desde la boca de la pieza
hasta el suelo si, falta de impulso, lo hiciese según la
vertical. Parece, pues, cosa admirable que en el mismo intervalo
de tiempo invertido en la caída perpendicular a tierra desde una
altura, digamos, de 100 yardas, balas iguales disparadas
violentamente serían capaces de recorrer cuatrocientas, mil y
aun diez mil yardas"
Galileo ilustró
esta consecuencia de su hipótesis con
el dibujo adjunto, en el que se puede apreciar cómo él mismo
trazó varias de estas trayectorias y las atravesó
horizontalmente a distintas alturas. |
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Nos planteamos realizar un
experimento destinado a comprobar
específicamente esta derivación de la
hipótesis de Galileo. |
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DISEÑO
EXPERIMENTAL |
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En principio
cabría pensar en efectuar un tiro horizontal, por
ejemplo, con una pelotita que rueda por la superficie de
una mesa hasta sobrepasar el borde de la misma. Se
podría impulsar con diferentes velocidades, y también se
podría dejar caer verticalmente la misma pelotita u otra
idéntica desde una altura igual a la de la mesa. A
continuación habría que comparar los tiempos de caída
obtenidos en todos los casos, para comprobar si son
iguales. Sin embargo, para llevar adelante el
experimento en estos términos habría que disponer de un
material sofisticado, capaz de medir con suficiente
precisión los tiempos de caída, que son muy breves. Para
sortear esta dificultad conviene orientar el experimento
hacia una comparación directa entre los dos movimientos
(vertical o con velocidad inicial nula y tiro
horizontal), procurando que sean simultáneos. |
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Con este fin
un grupo de alumnos de 1º Bachillerato del IES Cid Campeador de
Valencia elaboraron, en el curso 2008-2009, el siguiente
montaje: |
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Pegaron a
una pelota de tenis una arandela metálica y
construyeron un electroimán con una fuente de
corriente continua, una bobina y un núcleo de
hierro. El circuito del electroimán culminaba en
un final de carrera mecánico (interruptor),
situado al final de un carril horizontal.
Colgaron la pelota con el tope de acero en el
extremo del imán, comprobando que al tocar el
interruptor situado encima del extremo del
carril horizontal, la pelota se “despe-gaba” y
caía. Este final de carrera lo situaron justo en
el extremo de un carril horizontal por donde
lanzaron la otra pelota de tenis. Así, cuando la
segunda pelota superaba el borde del carril, la
primera dejaba de estar atraída por el imán y,
desde ese instante, ambas caían con dos
trayectorias diferentes iniciadas prácticamente
en el mismo instante y a la misma altura.
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Finalmente, los
alumnos filmaron el los movimientos de ambas pelotas,
con objeto de comprobar si, de acuerdo con derivación de
la hipótesis de Galileo que se quiere contrastar, ambas
caían simultáneamente. |
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RESULTADOS |
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En el siguiente clip de video,
se observa el movimiento de caída de las
dos pelotas de tenis. |
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Como se ve, las dos
pelotas van teniendo
alturas decrecientes iguales para los mismos
instantes de tiempo de sus respectivas caídas
(vertical y parabólica), confirmándose así esta
notable derivación de la hipótesis de Galileo.
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Este resultado se
puede ver con mayor claridad
registrando secuencias consecutivas del video,
tal como muestran las fotografías que muestran
seguidamente, que enseñan 6 secuencias del clip
de video que corresponden a sucesivos instantes entre sí por
intervalos iguales de tiempo. |
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