Aportaciones de la Física que cambiaron la historia

División de la luz blanca en siete colores

Galileo demuestra que todos los objetos caen a la misma velocidad (1589)

En la Italia del siglo XVI en la que vivía Galileo Galilei, el saber científico estaba mayoritariamente formado por teorías que no habían sido modificadas significativamente desde la altigua Grecia. Uno de esos antiguos griegos, Aristóteles, había postulado que los objetos caen a distinta velocidad según su peso: cuanto más pesados, más rápida la caída.

Uno de los experimentos más famosos de Galileo demostró que Aristóteles estaba equivocado: se subió a la torre de Pisa y lanzó desde lo alto varias bolas de distinto peso, que llegaron al suelo al mismo tiempo. Galileo postuló que si una pluma tarda más en cae que una piedra no tiene que ver con su peso, sino con la resistencia que ejerce el aire en su camino hacia el suelo.

Newton divide la luz blanca en sus siete colores (1672)

Solemos representar a Isaac Newton acompañado de su inseparable manzana, pero quizá tendríamos que incluir en la estampa un arco iris. Y es que él fue el primero en demostrar cómo se forma ese bonito fenómeno meteorológico.

En 1672, Newton hizo pasar la luz que entraba por su ventana a través de un trozo de cristal con forma triangular, o un prisma. El resultado fue la aparición de un espectro de siete colores, que se correspondían con los colores del arco iris. Así demostró que cuando la luz blanca pasa a través de un cristal, ésta se descompone en luz de distintos colores según sus longitudes de onda.

Henry Cavendish pesa la Tierra (1798)

En el siglo XVIII, el físico británico asumió la titánica tarea de pesar nuestro planeta. Para ello, midió su densidad, de forma que pudiese a partir de ese dato calcular su masa. 

Para hacerlo, construyó su propio experimento, una balanza con un brazo horizontal de madera de casi 2 metros de longitud, de cuyos extremos cogaban dos esferas de plomo de la misma masa. La vara estaba suspendida por una larga cuerda. Cerca de las esferas, dispuso otras dos esferas de plomo de 175 kg cada una, cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza, produciendo un pequeño giro. 

6. Hippolyte Fizeau mide la velocidad de la luz (1851)

Cuando no había relojes tan precisos como los que tenemos ahora, y lo máximo que se podía concretar el tiempo con precisión era en segundos, el físico francés Hippolyte Fizeau consiguió medir la velocidad de la luz, pero tuvo que hacerlo en grandes distancias.

Para ello realizó el siguiente experimento. Lanzó un rayo de luz hacia un espejo, que lo desvió haciéndolo pasar por entre los dientes de una rueda dentada que giraba cientos de veces por segundo. Fizeau colocó un espejo a unos 8,5 kilómetros de su aparato, de forma que la luz viajase hasta él y volviese hasta el telescopio por el que miraba. Él sabía lo lejos que había viajado la luz, así que solo tenía que medir cuánto tardaba en hacerlo. La rueda dentada era su reloj: sabiendo cuántos dientes tenía y a qué velocidad giraba, podría ajustar esa velocidad hasta bloquear la luz del espejo más lejano. 

Así, sabía que la luz solo había viajado una vez desde la lámpara hasta el espejo y de vuelta hasta él, y todo lo que tenía que hacer era dividir la distancia entre el tiempo que había tardado para calcular la velocidad de la luz. El resultado que obtuvo fue un 5% más alto de lo que conocemos hoy, pero aún así fue un resultado más que notable para los medios de los que disponía.

Robert Millikan mide la carga del electrón (1909)

La unidad mínima de electricidad es igual a la carga de un solo electrón, pero ¿cómo medir algo tan pequeño? A principios del siglo XX, Robert Millikan dio con la clave. Roció gotas de aceite entre dos placas eléctricamente cargadas que estaban suspendidas horizontalmente, una debajo de la otra. Después de aplicar sobre ellas una carga eléctrica, descubrió que podía moverlas arriba y abajo al ajustar el voltaje de las placas, y midiendo la velocidad de su movimiento, podía calcular la carga que tenían.

Entendió que las gotas debían portar varias unidades de carga eléctrica y que eso afectaba a la cómo de rápido caían o se elevaban al activar la corriente

El experimento funcionaba de la siguiente forma: las gotas de aceite, al tener masa como cualquier otro objeto, eran atraídas hacia abajo por la fuerza de la gravedad hasta alcanzar su velocidad terminal, que Millilan podía medir. Después les aplicó carga negativa, de forma que pudiese detener su caía aplicando un voltaje negativo a la placa de arriba, o, en otras palabras, conseguir que su peso fuese compensado con una fuerza de atracción eléctrica que tirase de ellas hacia arriba. 

Con la corriente activada, descubrió que algunas gotas comenzaban a caer más despacio, otras se detenían y algunas incluso comenzaban a ascender. Entendió que las gotas debían portar varias unidades de carga eléctrica (varios electrones) y que eso afectaba a la cómo de rápido caían o se elevaban al activar la corriente. Al medir su velocidad terminal con la corriente activada, y comparándola con la velocidad terminal sin corriente, pudo calcular la unidad básica de carga eléctrica, conocida ahora como la carga del electrón, con una precisión admirable. Por este trabajo ganó un Nobel en 1923.

Ernest Rutherford, y sus colaboradores, dividen el átomo (1897-1932) 

Los antiguos griegos creían que la materia estaba formada por unos bloques básicos que llamaron átomos, una palabra que significa "que no puede ser dividido". Sin embargo, a finales del siglo XIX los científicos comenzaron a darse cuenta de que los átomos estaban formados por partículas aún más pequeñas. La división del átomo se consiguió con una serie de experimentos que tuvieron lugar entre 1897 y 1932, en los que se estudió de qué partes constaba un átomo y cómo estaban organizadas. 

Mientras daba clases en la Universidad de Manchester, Ernest Rutherford pidió a dos de sus alumnos, Hans Geiger y Ernest Marsden, que disparasen partículas con carga positiva (alfa) a una fina lámina de oro. Como era de esperar, la mayoría la atravesaron, pero una pequeña parte, una de cada ocho mil, se desviaban o incluso rebotaban. Rutherford y compañía estaban atónitos. "Es como si disparases balas de cañón a una hoja de papel y rebotasen contra ti". 

Su conclusión fue que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesase la lámina de oro indicaba que gran parte del átomo está vacía, que la desviación de las partículas alfa indicaba que tanto el reflector como las partículas poseen carga positiva (pues la desviación siempre es dispersa) y que el rebote de esas pocas partículas indicaba que se habían topado con una zona fuertemente positiva del átomo. Este experimento confirmó el modelo moderno que tenemos del átomo, con un núcleo centro y los electrones girando a su alrededor.

Tomado de: Los diez experimentos de la física que cambiaron la historia. Noticias de Tecnología  http://goo.gl/nj4oCL