1638 - El experimento de Galileo

Actividad

1638 - El experimento de Galileo

En 1638, Galileo en su obra “Diálogos sobre dos nuevas ciencias” presentó sus argumentos acerca de la propagación de la luz en forma de diálogo entre tres personajes: Simplicio (quien representa a un hombre científicamente ignorante), Sagredo (con ciertos conocimientos científicos) y Salviati (quien representa a Galileo)...

Retroalimentación

Simplicio: las experiencias diarias muestran que la propagación de la luz es instantánea; cuando vemos disparar una bala de cañón a gran distancia, el destello llega a los ojos sin tardanza; pero el sonido llega a nuestros oídos sólo después de un intervalo de tiempo notable.

Sagredo: bueno Simplicio, lo único que soy capaz de inferir de esa experiencia es que el sonido para llegar a nuestros oídos viaja más lentamente que la luz, pero esto no me dice si la luz es instantánea o si, siendo inmensamente rápida, emplea un tiempo muy pequeño en llegar a nuestros ojos.

Salviati: lo escaso de la fuerza probatoria en estas y otras observaciones, me llevó a idear un método con el que fuese posible determinar con precisión si la propagación de la luz es realmente instantánea. El hecho de que la velocidad del sonido sea tan grande como lo es, nos asegura que el movimiento de la luz no puede dejar de ser extraordinariamente rápido. El experimentó que ideé fue como sigue.
P.88-89, traducido, adaptado

Así comienza a describir un experimento (que él en efecto llevó a cabo) para medir la velocidad de la luz:

+ El experimento

Dos persona (Fig 11), digamos que María y Pedro, se colocan uno al frente del otro, separados por una corta distancia. Ambos llevan un farol encendido que pueden cubrir y descubrir a discreción, de tal manera que permitan o impidan que el otro pueda ver su luz. Se ejercitaran hasta adquirir tanta habilidad en descubrir y cubrir los faroles, que en el instante en que Pedro viere la luz de María, descubra el suyo.

Figura 11. Experimento de Galileo. Elaborado por Rosanna A. Uzcátegui.

Luego efectuarán el método anterior en la noche y a una mayor distancia (Galileo sugirió una distancia mayor a los 12 km), fijándose con todo cuidado si las apariciones de la luz ocurren del mismo modo que a distancias cortas; si esto sucede, se puede afirmar que la propagación de la luz es instantánea (su velocidad es infinita). Pero si a esa distancia se observa una demora, puede afirmarse que la propagación no es instantánea, ya que la luz de los faroles le tomará un tiempo en realizar el viaje de ida y vuelta.

Después de realizar el experimento a una distancia de aproximadamente 1,6 km Salviati concluye:

“… no he podido averiguar si la aparición de la otra luz era o no instantánea. Pero de no ser instantánea, es extraordinariamente rápida, momentánea, por decirlo así”.
ibíd., p.89

+ ¿Por qué falló el experimento de Galileo?

De acuerdo a Galileo, cuando Pedro ve la luz de María descubre al instante su farol, pero esto no ocurre así. Entre la estimulación del ojo (cuando se ve la luz) y la respuesta (descubrimiento del farol) transcurre un tiempo, conocido como tiempo de reacción , cuyo promedio (para estímulos visuales) es de 0,25 segundos.

Ahora, tomando en cuenta que la velocidad de la luz es de aproximadamente 300 000 km/s, el tiempo para que la luz se propague de una persona a otra es de alrededor 5μs (0,000005 s).

t = (1,6 km) ÷ (300 000 km ⁄ s) = 0,000005 s

Si comparamos este tiempo de propagación (5μs) con el tiempo de reacción (0,25 s), notamos que Pedro tarda más en descubrir el farol que la luz en propagarse. Por lo tanto, el experimento, tal cual lo propone Galileo, no es adecuado para determinar si la aparición de la luz es o no instantánea. Necesitaríamos una distancia con la que el tiempo de propagación de la luz sea mayor que el tiempo de reacción, es decir, una distancia mínima de 75000 km, ¡casi 6 veces el diámetro de la Tierra!

Como distancia = velocidad de la luz × tiempo

d = c × t= (300 000 km ⁄ s) × (0,25 s) = 75 000 km

Parece que Galileo subestimó la enorme velocidad de la luz, creyendo poder medirla a distancias cortas.

Actividad

¿Sabías que?

Aunque Galileo no logró averiguar si la propagación de la luz era o no instantánea, los experimentos realizados posteriormente fueron inspirados por el suyo y todos se basaron en el mismo principio: crear pulsos de luz y detectar si existe un retraso en su propagación a través de una distancia determinada.
Otro efecto similar al que propone Simplicio en “Diálogos sobre dos nuevas ciencias ” es el que se observa cuando un rayo cae sobre la Tierra durante una tormenta eléctrica:

Tormenta eléctrica sobre Urnieta, País Vasco (28/11/2012). El vídeo muestra un rayo que cae sobre la Tierra. Nota que entre el relámpago y el trueno existe un retraso de tiempo (aproximadamente 5 segundos).

Fuente: Youtube: eitbfeedback .

El tiempo de reacción es el tiempo que transcurre entre la aparición de un estímulo de un órgano sensorial (ojo, oído) y el momento en que reaccionamos ante dicho estímulo. Este tiempo de reacción varía con cada persona y depende de muchos factores: enfermedades, somnolencia, estado anímico y emocional, nivel de estrés, entre otras. Además depende del órgano estimulado (los estímulos auditivos son más rápidos que los visuales y los táctiles).
Un buen tiempo de reacción evita que encajemos un gol cuando jugamos al fútbol, también evita que se produzcan accidentes, por ejemplo, frenar cuando vemos un obstáculo en el camino mientras estamos conduciendo, entre otros.
Averigüa cuánto es tu tiempo de reacción ¡haz clic aquí!

¿Quién fue Galileo Galilei?

Galileo Galilei (1564 - 1642) fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico italiano. Se le considera como el padre de la ciencia gracias a las importantes contribuciones que realizó en la mecánica y el movimiento de los cuerpos. Según cuenta la historia fue la primera persona en observar el cielo con un telescopio.

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