Evolución histórica del concepto fuerza - lajpe.org

1 Evoluci n hist rica del concepto fuerza J. M. Rivera-Ju rez1, J. Madrigal-Melchor1, E. Cabrera-Muruato2, C. Mercado1. 1. Unidad Acad mica de F sica, Universidad Aut noma de Zacatecas, Calzada Solidaridad esq. Paseo a la Bufa s/n, CP 98060, Zacatecas, M xico. 2. Unidad Acad mica Preparatoria, Universidad Aut noma de Zacatecas. E-mail: (Recibido el 19 de Junio de 2014, aceptado el 25 de Noviembre de 2014). Resumen La fuerza es uno de los primeros conceptos no matem ticos ubicados en los libros, el concepto abstracto de fuerza fue la noci n de divinidad planteada en el antiguo Egipto. En la ciencia Griega se esbozaron los primeros conceptos de F sica, una F sica m s relacionada con la esencia y naturaleza de las cosas que con la descripci n cuantitativa precisa. En este contexto se plantea el concepto tradicional de fuerza entendida como la causa del movimiento, de la velocidad de los cuerpos las fuerzas son necesarias para mantener el movimiento, son causa del movimiento. En este trabajo se podr apreciar la evoluci n del concepto fuerza desde Arist teles pasando por Cop rnico, Gilbert, Kepler hasta Galileo, esto es, en los albores de la revoluci n cient fica copernicana, pasando de la concepci n tradicional de fuerza entendida como un esp ritu que anima a los cuerpos, hasta la interpretaci n esencialmente relacional.

2 En un segundo trabajo se continuar con los planteamientos de Descartes hasta llegar a Newton, con lo que pretendemos completar lo que se ha dado en llamar la s ntesis newtoniana. Palabras clave: Historia de la Ciencia, fuerza , F sica. Abstract Force is one of the first non-mathematical concepts located in the books, the abstract concept of force was the notion of "divinity" raised in ancient Egypt. In the Greek science outline the first concept of physics, physically more related to the essence and nature of things that the precise quantitative description. In this context the traditional concept of force seen as the cause of motion, speed of bodies-the forces are needed to keep moving, which are the cause of movement. In this work we will appreciate the evolution of force concept from Aristoteles passing by Copernic, Gilbert, Kepler to Galileo , at the dawn of the Copernican scientific revolution, moving from the traditional conception of force understood as a spirit that animates the bodies, to the essentially relational interpretation.

3 In a second work will continue with the ideas of Descartes up to Newton, which we intend to complete what has been called the Newtonian synthesis. Keywords: History of Science, force, Physics. PACS: +g, ISSN 1870-9095. I. INTRODUCCI N c mo el concepto de fuerza contribuye a fortalecer los conceptos de la Mec nica [9]. Recientemente existe el consenso de que la comprensi n de En la parte correspondiente a la ense anza se estima conceptos y teor as F sicas exigen conocer no solo las que, conocer el desarrollo de las ideas que dieron lugar al definiciones actuales sino tambi n el contexto de indagaci n modelo cient fico actual puede aportar informaci n donde se construyeron y desarrollaron [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. La importante para el dise o de las unidades did cticas estructura de la ciencia, la naturaleza de la metodolog a correspondientes al rea [10]. cient fica y la validaci n de los juicios de los cient ficos, Parece evidente que no se puede producir ning n son algunos de los aspectos en los que la historia y la cambio, movimiento o actividad en un objeto dado, sin una filosof a de la ciencia en general, y de la F sica en particular, causa que lo genere, esto es, sin una fuerza que sea la pueden representar un componente de alta motivaci n en el responsable.

4 Desde la antig edad las personas han tratado binomio aprendizaje ense anza de las ciencias. Para de comprender la naturaleza y los fen menos que en ella se diversos autores [8] es importante hacer un paralelismo observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los entre las ideas hist ricas de fuerza y las correspondientes cuerpos y de los astros entre otros. Las primeras ideas de los alumnos, pues ello puede arrojar luz sobre explicaciones se basaron en consideraciones filos ficas y diversos obst culos epistemol gicos en el aprendizaje de la sin realizar verificaciones experimentales, concepto este mec nica cl sica. Al respecto otros autores han mostrado inexistente en ese tiempo los griegos destacaron en el Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 8, No. 4, Dec. 2014 4601-1 J. M. Rivera-Ju rez, J. Madrigal-Melchor, E. Cabrera-Muruato, C. Mercado campo de la F sica especulativa. Sin embargo, a la III. CONCEPCI N GRIEGA DEL concepto . experimentaci n no le dieron tanta importancia, pues fuerza .

5 Estimaban que la actividad F sica era indigna de hombres libres, y s lo propia de esclavos. Por tal motivo algunas Fue la civilizaci n griega la primera que dio el paso a la interpretaciones falsas , como la realizada por Ptolomeo: creaci n consciente de sistemas de pensamiento que La Tierra est en el centro del Universo y alrededor de ella presentaban una visi n general del mundo, la naturaleza del giran los astros , perdur cientos de a os. hombre, la vida y el propio pensamiento. Ellos fueron los La historia de la F sica est llena de grandes cient ficos primeros en indagar sistem ticamente y crear conceptos como Galileo, Newton o Einstein, entre otros, cuyas claves para la interpretaci n de los fen menos de la contribuciones han sido decisivas para el desarrollo de la naturaleza. ciencia en general, y de la F sica en particular, pero tambi n Esta concepci n del universo dotada de irregularidades, de un n mero muy grande de cient ficos cuyos nombres no leyes factibles al descubrimiento por el pensamiento son renombrados.

6 Humano, es el germen de la ciencia y constituye una de las La historia misma muestra que el progreso de la F sica m s importantes aportaciones. no es el producto de la genialidad aislada que cambio el En la siguiente subsecci n hablaremos del m s grande curso de la ciencia. Hay muchos ejemplos que confirman cient fico de los griegos. que la evoluci n de las ideas de la F sica y la aparici n de nuevas teor as no es una sucesi n de obras debidas a genios pasando por alto el papel de la colectividad en su proceso. A. Arist teles Los conceptos y teor as cient ficas no emergieron milagrosamente sino que son el resultado de un proceso Arist teles es el fil sofo m s representativo de este periodo, muy dif cil de resoluci n de problemas y de contrastaci n sus ideas dominaron aproximadamente 18 siglos el campo rigurosa de hip tesis [11]. Lo m s importante es mostrar a de las ciencias. En lo que respecta a la F sica a estos juicios la ciencia como el resultado de una construcci n colectiva filos ficos se les ha denominado F sica del sentido humana.

7 Com n , dado que coinciden en mucho con los Desde esta perspectiva en este trabajo vamos a recorrer a razonamientos espont neos que suelen realizar muchas de grandes pasos la historia del pensamiento, para mostrar las personan con o sin formaci n acad mica. algunos modos de caracterizaci n de la fuerza poniendo de La cosmovisi n de Arist teles result satisfactoria y manifiesto en la medida de las limitaciones las dificultades f cilmente entendible para quienes viv an en una sociedad de comprensi n sem ntica de esta palabra y concepto que es est tica y fuertemente jerarquizada, lo que explica la enorme fundamental para entender las interacciones en el universo. influencia y larga duraci n del pensamiento aristot lico durante la Edad Media y parte del Renacimiento. Una vez establecidas las condiciones que aseguraban la primac a de la Iglesia como la nica fuerza pol tica y espiritual del II. LA CONCEPCI N DE fuerza EN LA mundo occidental, hubo reconciliaci n entre la teolog a POCA PREFILOS FICA judeo cristiana y las ciencias paganas transmitidas por las obras aristot licas.

8 La complementaci n fue muy adecuada, En la mentalidad del hombre primitivo se aprecia que el ya que Arist teles dejo una descripci n del mundo muy concepto fuerza tiene un uso pragm tico y genuino. Para completa, pero sin una cosmogon a, mientras que las Santas ellos, no solo la naturaleza es un conjunto de fuerzas y Escrituras presentaban una cosmogon a precisa [13]. poderes, sino que el hechicero es capaz de modificarlas y En este contexto, se plante el concepto tradicional de controlar la realidad por medio de las fuerzas del hechizo. fuerza , entendida como la causa del movimiento, de la El t rmino fuerza sirve as , entre los pueblos primitivos, velocidad de los cuerpos las fuerzas son necesarias para para designar tanto a los influjos invisibles como a la mantener el movimiento, son causa del movimiento. Seg n actividad o poderes de la naturaleza. Esta concepci n la esta concepci n para que un cuerpo permanezca en describe Casini [12] de la siguiente forma: movimiento habr a que hacerle fuerza y cuando se dejara La noci n de naturaleza es, en su origen, una de hacer fuerza , el cuerpo se parar a.

9 Proyecci n antropom rfica en la que se mezclan impulsos e Arist teles clasifica los movimientos en naturales y instintos irracionales; es el caso de innumerables violentos , los segundos se producen contradiciendo la personificaciones o deificaciones de fuerzas naturales, tendencia del cuerpo a buscar su lugar natural. Qu los caracter sticas de las religiones primitivas, la magia, las cuerpos pesados caigan naturalmente quiere decir que leyendas o mitos que atribuyen el origen del mundo o un tienen en s mismo el origen de tal movimiento; la causa nacimiento o una creaci n m s o menos pr xima a las eficiente y final est en ellos, por lo tanto sin que se formas de la generaci n o la acci n La necesite, una causa externa eficiente para moverlos; no naturaleza es una fuerza creadora, animada, inventora como debe ocurrir para los movimientos forzados. Plantea incesante de formas . que tenga o no, en s mismo el motor (o principio) del movimiento, es siempre cierto que todo ser que se mueve es necesariamente movido por una causa.

10 De este principio se deduce, seg n Arist teles, la existencia de una cosa que Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 8, No. 4, Dec. 2014 4601-2 Evoluci n hist rica del concepto fuerza sea el motor. La fuerza parece residir en el interior del oposici n a Arist teles que el medio no pod a ser la causa objeto que se mueve, es decir, esta concepci n sugiere que del movimiento en el caso del proyectil. Si realmente es el la fuerza est en el interior del objeto o es una propiedad del aire el que transporta la piedra o la flecha, pregunt base mismo. debe la mano tocar la piedra? o la flecha debe colocarse Esta concepci n del concepto fuerza se ve reflejada en en el arco? Por qu el abatir violento del aire no mueve la los planteamientos de Cop rnico, Kepler, Buridan, entre piedra? As , Filop n propuso como alternativa la idea otros. Por ejemplo, Cop rnico plantea lo siguiente: original de que, el proyector imprim a poder motor no al Yo creo que la gravedad no es sino una cierta aire, sino al mismo proyectil, es decir, argumenta a favor de tendencia natural, nsita en las partes por la divina una fuerza impresa al proyectil por el proyector.