La Mecánica

Máquina de guerra
Época: Barroco
Inicio: Año 1600
Fin: Año 1660

Antecedente:
La revolución científica

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Comentario

En los inicios del siglo XVII una ciencia nueva ve la luz: la mecánica. Su lenguaje aún no estaba fijado: convenía precisar sus axiomas, los conceptos y principios propios, explicitar sus leyes generales. Galileo (1564-1642) sería su iniciador. La nueva ciencia comporta esencialmente, junto con las leyes de la caída de los cuerpos, la solución del problema del movimiento de un proyectil sin resistencia alguna del medio. En cuanto a lo primero, Galileo sabía que no había que hacer ninguna diferencia entre gravedad y ligereza y, en consecuencia, que la caída de los graves y el movimiento ascendente de los proyectiles lanzados hacia arriba deben explicarse según una misma ley fundamental. La oscilación del péndulo, sobre la cual meditó largamente, le mostró que el movimiento hacia arriba es una réplica invertida del movimiento hacia abajo. Asimismo, habiendo refutado la tesis aristotélica de la imposibilidad del vacío, afirmó en "De motu" (entre 1589 y 1591) que los verdaderos caracteres de la gravedad y del movimiento han de estudiarse precisamente en el vacío. Más tarde, en 1604, Galileo ideó un procedimiento para medir las velocidades reales durante la aceleración: tomó un plano ligeramente inclinado y dejó caer a lo largo del mismo una bola que inicialmente se encontraba en reposo, señalando sus diversas posiciones en intervalos iguales con la ayuda de señales musicales cada medio segundo más o menos. Después se medían estas distancias en unidades de un milímetro. Repetidos los experimentos cien veces, Galileo estableció la ley de caída de los graves, según la cual, las distancias recorridas a partir del reposo equivalen al cuadrado del tiempo transcurrido. Los resultados experimentales le dieron, en realidad, la idea y Galileo supo atribuir a la resistencia del aire las diferencias encontradas respecto a la ley ideal, esto es, la ley de caída libre en el vacío.
De esa manera, la posición de Galileo frente al problema de la gravedad era completamente nueva y con ella germinaba la revolución científica. Mucho antes Aristóteles había dicho que el cuerpo que cae se acelera, pero su explicación era causal y cualitativa: el fenómeno ocurre porque el móvil tiene que llegar lo antes posible a su lugar natural. El método de Galileo es, por el contrario, experimental y cuantitativo, pues no podía aceptar la distinción aristotélica entre movimiento natural y movimiento violento, de tal manera que observó el movimiento acelerado de la caída, llegó a establecer la ley que define sus espacios en función del tiempo transcurrido y quiso saber cómo esta ley cuantitativa puede deducirse lógicamente de una proporción matemática simple. Así pues, entre ambas concepciones había diferencias radicales de pensamiento. Las mismas que existían entre el filósofo que sólo atiende a las cualidades de las cosas y el científico matemático que se ocupa de fenómenos observados, hipótesis estructurales y demostraciones geométricas.
Con este método nuevo Galileo estaba creando el vínculo necesario entre las matemáticas y el movimiento y, aunque cometiera errores en la demostración y tardara en hacerlo, descubrirá esa proporción matemática simple tan buscada por él desde 1604. Así pues, su definitiva solución al problema planteado sería completamente exacta: la velocidad crece con el tiempo. A este respecto, a Aristóteles como a cualquier filósofo le hubiera interesado saber la causa del peso, mientras a Galileo le importaba caracterizar cuantitativamente el movimiento vertical de los cuerpos lanzados hacia arriba o hacia abajo.
Con relación al problema del movimiento de los proyectiles, ya tratado en siglos anteriores, aunque imperfectamente, Galileo lo resolvió después de analizar tres principios fundamentales: el de la inercia, el de la combinación de movimientos y el de la independencia de los efectos de las fuerzas. La solución la explica Galileo en sus "Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nove scienze attenanti alla mecanica ed i movimenti locali", publicado en Leyden en 1638. En el texto afirma que un móvil lanzado por un plano horizontal, a falta de obstáculos, prosigue indefinidamente su movimiento uniforme si el plano se extiende hasta el infinito, pero si el plano es limitado, al rebasar su extremo, el móvil sometido a la gravedad añadirá a su primer movimiento uniforme e indestructible la propensión hacia abajo, como efecto de la gravedad. De esta manera nacerá un movimiento compuesto del movimiento horizontal y del movimiento acelerado de descenso, demostrando Galileo que la trayectoria de un proyectil es una parábola. En todo caso, los dos movimientos compuestos no se alteran al mezclarse, ni se ocultan ni se impiden mutuamente. Es decir, los cuerpos que se trasladan por la atmósfera terrestre (un pájaro, un proyectil, una nube) participan del movimiento de la Tierra, que está en ellos, imperceptible y relativamente sin efecto en la Tierra, pero presente por composición en todo movimiento de estos cuerpos en relación con la Tierra. Así pues, la Tierra gira sobre sí misma y los cuerpos que se trasladan por su atmósfera no se quedan atrás. Galileo establece para siempre de esta manera el principio de la composición de movimientos.
Con respecto al principio de la inercia, Galileo no podía concebir un cuerpo privado de su gravedad. Para eliminar el efecto de esta gravedad situó el cuerpo en un plano horizontal de tal modo que éste es indiferente al movimiento y al reposo y no presenta por sí mismo ninguna tendencia a moverse hacia lado alguno, ni ninguna resistencia a ser puesto en movimiento. Esta indiferencia hace que si el cuerpo se encuentra en movimiento no haya razón para que se detenga ni para que varíe su movimiento. Éste, por tanto, debe ser uniforme. Por lo que hace referencia a la oscilación del péndulo, Galileo descubrió el isocronismo de sus oscilaciones en 1583 (la duración de cada balanceo es independiente de su amplitud) cuando, según la tradición, contemplaba las lámparas suspendidas en la catedral de Pisa.
Las ideas y los trabajos de Galileo en mecánica fueron prolongados y bien difundidos por sus discípulos, entre los que se encuentra Torricelli (1608-1647). Su nombre está ligado al principio al que dio su nombre: dos graves unidos no pueden ponerse en movimiento por sí mismos, a menos que descienda su centro de gravedad común. Por analogía con la caída de los graves, Torricelli estableció también la primera ley cuantitativa sobre el fluir de un liquido. Por otra parte, sus experiencias barométricas demostraron la existencia de la presión atmosférica y del vacío, negado por Aristóteles.
Como Galileo, tan alejado de Aristóteles se hallaba también a comienzos del siglo XVII Gassendi (1592-1655), que comenzó sus publicaciones en 1624 denunciando en "Exercitationes paradoxicae adversus Aristotélicos" los errores de la Escolástica. Recogió la teoría atómica de la Antigüedad, según la cual existe una materia común a todos los cuerpos dividida en átomos, los cuales tienen por su peso capacidad de moverse a sí mismos. Discrepa de Galileo en cuanto al principio mismo del peso, al establecer que la gravedad no es una propiedad que pertenezca a los cuerpos mismos, sino que obedece a la atracción de la Tierra. Por otra parte, los movimientos son para Gassendi todos violentos en el sentido de que exigen siempre la existencia de un motor exterior y son perpetuos si son uniformes.
La mecánica de René Descartes (1596-1650), cuya obra dominará todo el siglo hasta la aparición de los "Principia" de Newton, será, sin embargo, más problemática que resolutoria. Lo esencial del mensaje de Descartes consistía en la construcción de un sistema completo en el que un mecanismo universal explicaba todos los fenómenos de este mundo visible, con ayuda de un número reducido de conceptos: extensión, figura y movimiento. Este sistema lo explicaría en el "Traité du Monde" (terminado en 1633 y publicado en 1664) y también en sus "Principia philosophiae" (1644).
La extensión para Descartes es sustancia, materia o cuerpo e, inversamente, la sustancia se reduce a la extensión. El espacio está lleno de extensión, no hay vacío, de tal manera que el mundo es único e indefinido. Por otra parte, el movimiento es para Descartes esencialmente relativo y no puede ser definido sino por relación con una proximidad que se considere en reposo. El movimiento se descompone en leyes. La primera es que todo cuerpo que ha empezado a moverse sigue haciéndolo sin pararse nunca por sí mismo y sólo cambia su estado por choque con otro cuerpo. La segunda ley precisa que cada parte de la materia tiende a moverse en línea recta, salvo choque con otros cuerpos.
A mediados del siglo XVII, a pesar de la importancia de Descartes, el eslabón entre Galileo y Newton lo constituirá la obra de Christian Huygens (1629-1695), para quien no todas las leyes de Descartes sobre el choque de los cuerpos tienen validez. Huygens, al menos, las pone en duda y plantea sus propias reglas de acuerdo con la experiencia. En 1666 envía su solución a la "Royal Society". Su informe trataba del choque de cuerpos duros y elásticos a partir del principio de inercia, de un principio de relatividad y del postulado según el cual dos cuerpos iguales animados por velocidades iguales y que chocan directamente rebotan cada uno de ellos con la velocidad que poseían. No obstante, lo más destacable en la mecánica de Huygens es su descubrimiento esencial de las leyes de la fuerza centrífuga, cuyas proposiciones fueron publicadas en su "Horolofum oscillatorium" (1673), aunque previamente, en 1659, había redactado un trabajo específico sobre ello, "De vi centrífuga", publicado en 1703. Por otra parte, con ayuda de las leyes galileanas de caída de los graves y corrigiendo, al mismo tiempo, las ideas sobre el péndulo, Huygens intentó obtener un péndulo isócrono en toda la amplitud, lo que le llevó a sustituir el péndulo circular por el cicloidal, paralelamente a lo cual construyó, en 1657, relojes cicloidales. Por último, Huygens no fue ajeno a la consideración del tema cartesiano de la relatividad del movimiento.

Imágenes

Máquina voladora Máquinas de acuñar moneda de la Casa de la Moneda de Potosí (Bolivia)