10.1 - Leyes de Kepler

Hola y bienvenido al Proyecto Gustavo. Este es el Podcast Física 1.

Tema 10. Gravitación. Apartado 1. Leyes de Kepler.

¿Te has recuperado ya del tema anterior? La verdad es que eso de explicar el movimiento giroscópico usando solo la voz, sin dibujos ni material visual de apoyo, es de lo más complicado que he hecho últimamente. Así que ni me imagino la cara que habrás puesto.

Para compensar, en este tema voy a presentar los conceptos de forma sencilla, y nos vamos a meter en pocas honduras. Todos los cuerpos que sienten fuerzas, también las producen. Eso lo vimos en la tercera ley de Newton. Sin embargo, eso no nos dice mucho sobre el origen de las fuerzas, más allá de ese cuerpo lo ha hecho.

Hasta ahora hemos visto diversas fuerzas como la tensión, el peso, la fuerza recuperadora del muelle, y hay otras muchas que no hemos tocado. La pregunta que nos hacemos ahora es, ¿podemos clasificar esas fuerzas? ¿Hay algún proceso, un ente generador de fuerzas, una teoría única que nos explique todas las fuerzas que vemos en la naturaleza? La respuesta corta es no. La unificación de fuerzas es uno de los objetivos últimos de la física, y aunque aún no se ha conseguido, sí ha habido éxitos parciales.

Por ejemplo, las fuerzas eléctricas y magnéticas parecían independientes, pero ahora se sabe que son manifestaciones de la fuerza electromagnética. A pesar de eso, el objetivo de unificar todas las fuerzas en un solo conjunto de ecuaciones sigue siendo un tema sin resolver. Einstein se pasó las últimas décadas de su vida intentándolo, no tuvo éxito, y nadie ha podido lograrlo hasta ahora, aunque los físicos no pierden la esperanza.

En la actualidad, podemos clasificar todas las fuerzas que conocemos en cuatro tipos fundamentales. Fuerza gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. Estrictamente hablando son tres, ya que hace algunas décadas se consiguió unificar la fuerza electromagnética y la nuclear débil en la llamada teoría electrodébil. Pero, como ambas fuerzas son muy distintas, se suelen estudiar como independientes en muchas aplicaciones prácticas.

Sean tres o cuatro, hoy vamos a centrarnos en una de ellas, la gravitatoria.

La gravedad es una fuerza débil, pero desempeña un papel fundamental ya que es acumulativa, todas las fuerzas gravitatorias son atractivas, y la experimentamos todos los días a nuestro alrededor. Así que vamos a estudiarlo un poco, y ese es el objetivo de este tema.

En este punto tendría que traer a Sheldon Cooper, el protagonista de la serie The Big Bang Theory, para que soltase aquello de, era una cálida tarde de verano en la antigua Grecia, y podría aún sino más atrás en el tiempo. Porque uno de los enigmas que toda civilización antigua ha intentado resolver es, ¿por qué hay puntitos en el cielo que no se mueven como los demás? La respuesta habitual era del tipo, son dioses, y como los dioses son dioses, pues se mueven como quieren sin dar explicaciones a nadie. Fin de la historia. O no del todo, porque fuesen dioses o no, parecía que había cierta regularidad en los cielos. No en el caso de los cometas, que aparecían cuando querían, pero sí en el movimiento del sol, la luna y los planetas.

Parecían moverse de forma regular, así que los antiguos buscaron formas de describir esos movimientos. Y aunque eran antiguos, no eran tontos, y descubrieron fenómenos como la precesión de los equinoccios y la esfericidad de la Tierra. Pero la teoría principal que usaban era errónea. Se suponía que, como los humanos somos la medida de todas las cosas, todo tenía que girar a nuestro alrededor. Surgió entonces la teoría geocéntrica, que ponía la Tierra en el centro del universo. Los antiguos lo hicieron porque les parecía natural.

A ver, sales de noche, miras al cielo y ves que todo gira a nuestro alrededor. De día, el sol y la luna hacen lo mismo. La teoría geocéntrica estuvo vigente durante casi dos milenios. Aristóteles, el más influyente de los filósofos griegos, la apoyó. Y como eran influencers por excelencia del mundo antiguo, no había más que hablar. Posteriormente llegó la Iglesia Católica, en la que el hombre fue creado a imagen y semejanza del creador, y por supuesto, también en ese caso la Tierra era el centro de todas las cosas.

Eso es lo que respecta al movimiento de los cuerpos celestes. En cuanto a lo que sucedía más cerca de la superficie terrestre, no es que los antiguos se lo planteasen.