El mundo está difícil. Las idealizaciones simplifican la física

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A veces el universo simplemente es demasiado complicado de analizar.

Diablos, si agarras una pelota de tenis y la lanzas al otro lado de la habitación, eso es demasiado complicado. Después de soltar la mano, la bola tiene una interacción gravitacional con la Tierra, lo que hace que se acelere hacia el suelo. La bola gira mientras se mueve, lo que significa que puede haber más resistencia a la fricción en un lado de la bola que en el otro. La bola también choca con algunas moléculas de oxígeno y nitrógeno en el aire y algunas de estos las moléculas terminan interactuando con más y más aire. El aire en sí ni siquiera es constante: la densidad cambia a medida que la pelota se mueve más alto y el aire puede estar en movimiento. (Normalmente lo llamamos viento). Y una vez que la pelota golpea el suelo, el suelo tampoco es perfectamente plano. Sí, parece plano, pero está en la superficie de un planeta esférico.

Pero no todo está perdido. Todavía podemos modelar esta pelota de tenis lanzada. Todo lo que necesitamos son algunas idealizaciones. Se trata de aproximaciones simplificadoras que convierten un problema imposible en un problema solucionable.

En el caso de la pelota de tenis, podemos suponer que toda la masa está concentrada en un solo punto (es decir, que la pelota no tiene tamaño real) y que la única fuerza que actúa sobre ella es la fuerza gravitacional constante hacia la parte baja. . ¿Por qué está bien ignorar todas esas otras interacciones? Es porque simplemente no hacen una diferencia significativa (o incluso mensurable).

¿También es legal en el tribunal de física? Bueno, la ciencia se trata del proceso de modelado, incluida la ecuación de la trayectoria de una pelota de tenis. Al final del día, si las observaciones experimentales (donde aterriza la bola) concuerdan con el modelo (la predicción de dónde aterrizará), entonces estamos listos para comenzar. Para la idealización de la pelota de tenis, todo funciona muy bien. De hecho, la física de una pelota lanzada se convierte en una pregunta de prueba en una lección introductoria de física. Otras idealizaciones son más difíciles, como tratar de determinar la curvatura de la Tierra simplemente mirando esta terminal muy larga en el aeropuerto de Atlanta. Pero los físicos siempre hacen este tipo de cosas.

Quizás la idealización más famosa la hizo Galileo Galilei durante su estudio de la naturaleza del movimiento. Estaba tratando de averiguar qué le pasaría a un objeto en movimiento si no ejercía fuerza sobre él. En ese momento, casi todos seguían las enseñanzas de Aristóteles, quien decía que si no ejerces una fuerza sobre un objeto en movimiento, este se detendrá y permanecerá en reposo. (A pesar de que su trabajo tenía alrededor de 1.800 años, la gente pensaba que Aristóteles era demasiado genial para equivocarse).

Pero Galileo no estuvo de acuerdo. Pensó que seguiría moviéndose a una velocidad constante.

Si desea estudiar un objeto en movimiento, debe medir tanto la posición como el tiempo para poder calcular su velocidad o su cambio de posición dividido por el cambio a lo largo del tiempo. Pero hay un problema. ¿Cómo se mide con precisión el tiempo de los objetos que se mueven a alta velocidad en distancias cortas? Si dejas caer algo incluso desde una altura relativamente pequeña, como 10 metros, tardarás menos de 2 segundos en llegar al suelo. Y alrededor del año 1600, cuando Galileo estaba vivo, era un intervalo de tiempo bastante difícil de medir. Así que, en cambio, Galileo vio una bola rodar por una pista.

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