Receta para fotografiar una Superluna, cualquier día del año

Decíamos ayer que la “superluna” sólo es ligeramente más grande que la Luna normal de todas las noches, pero ¿cómo medimos su tamaño aparente? Desde luego no en centímetros…

Recuerdo, de pequeño, oír decir a mi padre que “la Luna es como un queso”. Se refería a su tamaño, y siendo yo mayor, recuerdo también quererle convencer de que eso no tiene sentido: un queso parece más grande o más pequeño según lo veamos más cerca o más lejos (sin embargo, parece que es una tradición campesina decir que ese es el tamaño de la Luna). De hecho, para que un queso de 20 cm de diámetro pareciera “igual de grande que la Luna” tendríamos que verlo desde unos 23 metros: a esa distancia, el ángulo que determina el queso con nuestro ojo es el mismo que la Luna; aproximadamente, medio grado.

En efecto, la única manera que tiene sentido de medir el tamaño aparente de la Luna es como un ángulo. Es un ángulo, por cierto, bastante pequeño: como el arco completo del cielo tiene 360º, cabrían 720 lunas llenas puestas una al lado de la otra; o 720 soles porque, casualmente (como se ve de manera espectacular en los eclipses de Sol) el tamaño angular de la Luna y el Sol es el mismo.

Unos prismáticos, o un teleobjetivo, aumentan el tamaño angular con el que vemos los objetos, y por eso parecen estar más cerca. Y esa es la manera también de obtener fotos como ésta:

superlunacompostela

Vemos la Luna enorme no porque sea enorme sino porque hemos usado un potente teleobjetivo. Pero, ¿por qué no vemos la catedral enorme? En realidad sí la vemos: el truco está en que la foto está hecha desde muy lejos.

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Lo más interesante es que podemos calcular desde qué distancia está hecha la foto. Sólo necesitamos saber el tamaño real del objeto, en este caso, la distancia entre las dos agujas de la Catedral de Santiago de Compostela. Lo buscamos en Google Maps y, usando la utilidad de medir distancias, encontramos que son 33 metros. Y ahora razonamos de la siguiente manera:

  1. El tamaño angular de la Luna (¡y el de la superluna!) es, redondeando, de medio grado.
  2. El diámetro en píxeles de la Luna de la foto es de 196.
  3. Entre las agujas de la catedral hay 295 píxeles.
  4. Si 196 píxeles son medio grado, una regla de tres nos dice que 295 son 0.75 grados
  5. Sólo falta calcular a qué distancia hay que ponerse para que los 33 metros de distancia entre las agujas de la catedral se vean como 0.75 grados.

Este último problema es trivial si conocemos el concepto de radián (lo conté en este post), pero tampoco es necesario. Basta darse cuenta de que si un círculo centrado en nosotros y con radio r tiene una longitud  2 \pi r, la longitud que corresponde a un ángulo que en vez de 360º sea sólo de \alpha es L = 2 \pi r \frac{\alpha}{360} . Y por tanto, la distancia r a la que hay que situarse para que una longitud L abarque \alpha grados es

r=\frac{L 360}{2 \pi \alpha} .

Con nuestros datos (\alpha = 0.75, \, L=33 \, m) obtenemos que r=2520 m: ¡el fotógrafo estaba situado a 2 kilómetros y medio!

En resumen: si quiere sacar fotos en las que se vea una Luna enorme contra la Catedral de Santiago de Compostela, la Acrópolis o la Torre Eiffel, la receta es: cómprese un teleobjetivo muy potente y váyase a un par de kilómetros o tres del monumento en cuestión. Y no espere a que sea el día de la Superluna: lo más que va a conseguir es que el diámetro sea un 9% mayor que en un día normal.

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Ejercicio 1 (matemático): Ahora seguro que puede usted calcular a qué distancia se ha tomado esta foto:

superlunaplazaespana

Pista: estamos hablando de órdenes de magnitud, así que aunque Google Maps no nos diga el tamaño de esos balcones y ventanas (que, por cierto, son los de la Torre de Madrid) podemos tomar la figura humana como referencia de tamaños. Las distancias en píxeles se obtienen abriendo la foto con cualquier editor (hasta el Paint de windows vale). Ah, y para que se animen a hacer la cuenta: a mí me salen unos 2 km.

Ejercicio 2 (filosófico): Para pensar: ¿qué nos dice el caso de la Superluna y sus superfotos sobre los medios de comunicación, la visión del mundo que podemos sacar de ellos, la comunicación de la ciencia, la ética periodística y otras grandes palabras similares?

¿Superluna?¡Na!

Seguro que ustedes, como yo, han oído hablar mucho de la “superluna” estos días. Los medios nos han bombardeado con noticias como ésta…

superlunabbc

…acompañadas invariablemente de imágenes como ésta:

superlunaelpais

Impresionante, ¿verdad? Pero si usted ha salido por la noche a contemplar ese disco gigantesco, se habrá llevado una desilusión. Aquí tienen la foto que hice yo hace un par de noches, desde mi calle:

superlunadesdemicalle

Es curioso que en esta sociedad en la que parece reinar el descontento nadie haya protestado: ¿Dónde está la Superluna que nos prometieron? ¡Esto es un timo!… etc. Parece que lo que dice “la ciencia” merece la misma fe ciega que en otros tiempos se reservaba a la religión: se acepta que la Luna era enorme estos días incluso en contra de la evidencia de los sentidos (salvo para unos cuantos irreductibles en twitter…)

Como suele pasar con las noticias científicas de los periódicos o la TV, el caso de la Superluna nos enseña poco sobre ciencia y mucho sobre los medios. La ciencia aquí es muy sencilla: como la órbita de la Luna es ligeramente elíptica, su distancia a la Tierra (en miles de km) varía entre un mínimo de 357 (perigeo) y un máximo de 406 (apogeo). Si el perigeo coincide con la Luna llena, ésta se verá más grande, porque está más cerca. El efecto es pequeño: la distancia media de la Tierra a la Luna son 384,4 miles de km, así que en el perigeo sólo está un 9,3% más cerca y su radio aparente es un 9.3% mayor que el radio promedio. Como el área es proporcional al cuadrado del radio, la superficie que parece tener la Luna (y por tanto la luz que refleja) es un 14% mayor del promedio.

Nada del otro mundo, la verdad… Aquí tienen una imagen sacada de la wikipedia comparando una “Superluna” con una Luna promedio:

superlunawikipedia

Entonces, ¿a qué tanto bombo en los medios? Hay una explicación breve, tan breve que sólo requiere una palabra: sensacionalismo. Con un hecho trivial (la Luna está un poco más cerca y parece un poco más grande) fabricamos una historia que nos tiene entretenidos varios días, ocupa espacio y consigue clicks. Y cuando ha pasado el boom, podemos hacer nuevos artículos comentando que no era para tanto… Un chollo para el periodista, que puede crear todo este contenido sin tener siquiera que levantarse de la silla.

Hay añadir también que, como se explica aquí, en este sensacionalismo tiene su parte de culpa la NASA, cada vez más presionada para vender ciencia con cualquier excusa (¿Cuántas veces se ha encontrado agua en Marte?)

Ahora bien, quizá esté usted pensando que, si la Superluna es un timo, ¿de dónde salen esas fotos tan espectaculares?

La solución, en el próximo post.

Presentación del curso “Ciencia para pensar mejor”

Creo que nadie puede discutir que el occidente del S XXI somos  la sociedad más instruida de la historia. Nunca se han pasado tantos años en el colegio. En España la enseñanza es obligatoria nada menos que hasta los 16 años, lo que supone pasar diez, los años en los que somos más receptivos y despiertos, dedicados íntegramente a aprender.

Y sin embargo, basta asomarse a la televisión para dudar de la eficacia de todos esos años de instrucción: la telebasura acapara las audiencias, y si nos refugiamos en los únicos programas en los todavía se valoran los conocimientos, los concursos, nos encontramos cosas como ésta:

O como esta otra (para que nadie piense que la ignorancia más supina de la historia sólo es un problema  español):

Podríamos multiplicar los ejemplos de analfabetismo funcional, incluso en los medios escritos (echen un vistazo al magnífico blog Malaprensa, donde se encontrarán perlas como ésta o esta otra).

Pero el problema es más grave. No se trata sólo de una simple falta de conocimientos sino de algo peor: una extendida incapacidad para pensar con un poco de rigor y sentido crítico.

Es aquí donde se revela con más crudeza el fracaso del sistema educativo, porque para lo que debería servir la enseñanza es precisamente para aprender a pensar. Sobre todo la enseñanza de las ciencias, porque a diferencia de otras materias que pueden ser más memorísticas (la historia, por ejemplo) para dominar la física y las matemáticas es imprescindible entenderlas, y para eso hay que pensar. Pero mi experiencia como profesor en la universidad es que eso es precisamente lo que no han aprendido los alumnos en la ESO y el bachillerato: no se enseña a los alumnos a pensar.

La ciencia se presenta como un conjunto de resultados, dogmáticamente, memorísticamente, en vez de insistir en que si no entiendes el porqué no sabes nada: sólo sabes un nombre, y eso no es saber nada sobre la cosa. Así lo explicó el incomparable Richard Feynman:

Por ejemplo, la Tierra es redonda, pero ¿Cómo lo sabemos?¿Y cómo sabemos que se mueve?¿Cómo me convenceríais si yo fuera un escéptico? Este tipo de preguntas las hago habitualmente en el curso “De Tales a Newton”. Impartirlo muchos años, y llevar muchos años dando clase de física en la Universidad, me ha dejado con la frustración por lo poco que se enseña a pensar y con las ganas de hacer algo para corregir este problema. Eso es lo que me ha motivado a plantear este curso.

Más en concreto, una de las motivaciones de este curso para mí es sacarle el jugo a la ciencia en este sentido: aprovechar lo que la ciencia tiene que enseñarnos en el terreno puramente de aprender a pensar. No podemos recuperar el tiempo perdido volviendo a estudiar las cosas como deberían haberse estudiado, pero sí podemos al menos aprender a utilizar mucho de lo que hemos aprendido en la clase de ciencias (por ejemplo: la notación científica o las gráficas xy) como herramientas para pensar mejor. Esta es la primera razón por la que el curso se titula así: Ciencia para pensar mejor.

Hemos dicho que se estudia mucha ciencia pero esa ciencia no suele enseñarnos a pensar. ¿Y qué pasa con los que no sólo hemos estudiado ciencia sino que nos dedicamos a ella? Los que somos científicos sí tenemos muy clara la lección de Feynman; estamos metidos en la ciencia como un proceso y un método, y generalmente sí sabemos utilizar las herramientas que nos proporciona para pensar mejor. Pero tampoco estamos a salvo. Incluso los que nos dedicamos a la ciencia como profesión y la enseñamos en la universidad podemos caer en infinidad de trampas.

De hecho, uno de los resultados más importantes de las últimas décadas en la psicología cognitiva es el descubrimiento sorprendente de que hasta los expertos cometen errores sistemáticos de razonamiento, a veces muy graves. Ahora sabemos que hay ilusiones cognitivas, igual que hay ilusiones ópticas, y ha florecido todo un campo de investigación sobre la irracionalidad humana, al que han contribuido muchos psicólogos. Quizá los que más han destacado son Daniel Kahneman  y Amos Tversky.

kahnemantversky

Tversky falleció en 1996 pero Kahneman está todavía en activo, y recibió el premio Nobel de Economía en 2002. Todo un hito, porque es psicólogo, no economista, pero es que el hecho de que la irracionalidad sea la norma y no la excepción trastoca el supuesto básico de toda la teoría económica clásica: que las personas, cuando actúan como agentes económicos, se comportan como seres racionales (que buscan maximizar el beneficio propio). Ahora ha nacido una nueva ciencia, a mitad de camino entre la psicología y la economía, que se llama “economía conductual” y busca explicar la economía teniendo en cuenta cómo se comporta realmente la gente.

De modo que la ciencia hoy nos puede enseñar mucho sobre los errores que cometemos al pensar, y por tanto ayudarnos a evitarlos. Esa es la segunda razón por el que el curso se titula Ciencia para pensar mejor.

Hay una tercera razón. Hemos hablado de lo que nos pueden aportar las herramientas de la física o las matemáticas, y los contenidos de la psicología cognitiva. Pero también podemos aprender mucho de la ciencia en otro sentido: no de tal o cual ciencia en concreto, sino de la ida de método científico en general. Lo que hace que la ciencia sea ciencia es su método, y el método científico es, en cierto modo, una técnica para pensar mejor. Así que aquí repasaremos algunas nociones básicas de filosofía de la ciencia para ver qué podemos aprender de ellas. Y esa es la tercera razón por la que el curso se titula Ciencia para pensar mejor.

En resumen, este es el planteamiento del curso:

pensarmejor

Iremos contando por aquí lo que nos dé tiempo… que desgraciadamente no será mucho.

Confesiones de un profesor de física: Eric Mazur

Esta conferencia de Eric Mazur debería hacernos pensar a todos los profesores de física. No es un gurú pedagógico, sino uno de los nuestros.

(Sólo tiene los subtítulos automáticos, pero se entiende muy bien su inglés.)

Muchas cosas de las que dice las hemos vivido todos. Y otras las sospechábamos. Por ejemplo, cuando explica (en t=13’13”) el resultado de un estudio que comparó el aprendizaje de alumnos de distintos profesores, clasificados por su competencia:

¿And you know what? No difference. No difference between the award-winning teacher and the winner who scores extremely low at the end of the semester. In other words, it does not make any difference what we do in front of our students: they learn next to nothing. Well, I felt challenged.

Este tipo de cosas le llevaron a concebir la peer instruction (enseñanza por pares, aquí su web). Si me lo contara un gurú pedagógico desconfiaría, pero a Eric Mazur sí le creo.

(Con mi agradecimiento a Pedro Ramos que me lo descubrió en un comentario)

Ciencia para pensar mejor

Una de las razones por las que tengo abandonado el blog últimamente es que he estado preparando un nuevo curso de humanidades. A partir de este mes de septiembre, además del clásico Las Ideas de la Ciencia: de Tales a Newton (que este año pasa al primer cuatrimestre), impartiré el nuevo Ciencia para pensar mejor.

¿De qué trata? Tengan un poco de paciencia: empezamos la semana que viene, y el curso compartirá blog con De Tales a Newton: pronto habrá novedades.

Corección, 11/09/2016: ¡He vuelto del verano afásico! Se me había caído un “para” del título del post  y ni me había dado cuenta: es Ciencia para pensar mejor. Ya está corregido.

Spacetime is money

Por ahora los futbolistas, “celebrities” y ganadores de “Operación Triunfo” son los amos de la TV. Pero hay cosas que siguen siendo serias y el dinero es una de ellas:

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Billete israelí de 5 Lirots de 1968

 

¿Cuanto falta para que tengamos a futbolistas en los billetes? La verdad es que… nada:

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Billete de 5 libras, emitido por el Banco del Ulster en 2006

 

Eso sí, todavía los científicos ganan por goleada:

CientificosEnBilletes

 

¿Se han fijado en el último? Algún día tendremos que hablar de él aquí.

Emulando a Galileo… con el móvil.

Hace 400 años hizo falta un genio como Galileo para demostrar la ley de caída de los cuerpos. Tuvo que superar muchas dificultades, algunas conceptuales (había que dejar de ver el mundo con los ojos de Aristóteles) y otras experimentales (no es nada fácil tomar medidas de la caída libre de un cuerpo: ¡todo ocurre demasiado deprisa!).

Para retardar la caída, Galileo tuvo la idea de usar una bolita rodando por un plano inclinado. Aun así, no podía medir velocidades, y ni siquiera valores absolutos de los tiempos, sólo medir (más o menos) los espacios recorridos en tiempos iguales. Consiguió demostrar, de todos modos, que el espacio recorrido aumenta proporcionalmente al cuadrado del tiempo, y que esto significa que la velocidad aumenta en proporción al tiempo. Es decir, que se trata de lo que hoy llamamos un movimiento uniformemente acelerado.

Hemos progresado mucho desde los tiempos de Galileo. En el bolsillo llevamos un instrumento científico de una precisión con la que él no pudo soñar: el teléfono móvil.  ¿Podríamos usarlo para demostrar lo que a él le costó tanto esfuerzo? La respuesta es que sí, y que ni siquiera necesitamos plano inclinado. Podemos grabar la caída libre de una pelota y verificar que el espacio recorrido aumenta en proporción al cuadrado del tiempo. Y resulta incluso que, con un poco de ingenio, podemos medir casi directamente la velocidad, y comprobar que aumenta en proporción al tiempo. Este es el trabajo que propuse hace ya más de tres meses a los alumnos de 2º de la ESO del PEAC de Madrid Este (ver este post). Ya era hora de que lo contara aquí.

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Hemos utilizado el vídeo que ya colgué en su día:

La idea es extraer de la película los fotogramas uno a uno y a partir de ellos, sacar la posición de la pelota en función del tiempo.

El proceso, cuando ya se tienen los fotogramas, se explica en este guión. Pero extraer los fotogramas no es tan sencillo como pudiera parecer. La mayoría de los reproductores de vídeo para PCs no lo permiten, y alguno muy popular que sí lo hace (VLC Media Player) no lo hace bien: se salta fotogramas sin avisar y eso es un desastre para nuestros propósitos. Programas profesionales como Matlab lo hacen perfectamente, pero no están al alcance de cualquiera… Finalmente, encontré la solución con GOM Player, un reproductor de vídeo de software libre que extrae sin ningún problema los fotogramas (se explica en el último apartado del guión).

Una vez que tenemos los fotogramas, ¿cuál es el intervalo de tiempo entre ellos? Para algunos formatos de vídeo, lo podemos saber desde el explorador de Windows: con el botón derecho del ratón, elegimos “propiedades”, la pestaña “detalles” y encontramos, por ejemplo, “Velocidad fotograma: 25 fotogramas/segundo”. Tenemos entonces 1/25 = 0,04 s entre cada fotograma. Pero con otros formatos esa información no aparece, por ejemplo, con archivos mpg como la grabación original que utilicé. En ese caso, GOM Player viene al rescate: en el menú, elegimos “información del archivo que se está reproduciendo” (o hacemos Cntrl+F1) y en “información de archivo” encontramos “Frame Rate”, y el número de fotogramas por segundo (fps).

A partir de aquí, se trata sólo de medir sobre los fotogramas las posiciones de la pelota. Con dos marcas en el fondo de la imagen, separadas una distancia conocida (en nuestro caso, 10 cm), podemos hacer la conversión de píxeles a cm. Para facilitar las cuentas, he creado una hoja de cálculo Excel: Caída libre PEAC.xls, donde introduciendo los datos se hace la conversión a cm y la gráfica que muestra la posición frente al tiempo.

¿Y qué hay de medir directamente la velocidad? Lo podemos hacer porque la pelota sale “movida”: se ve como una mancha alargada, tanto más cuanto más deprisa va, debido a que la cámara obtiene los fotogramas con un cierto tiempo de exposición. Hay un único problema: no sabemos cuál es ese tiempo. En el archivo Excel he hecho una pequeña trampa, estimando el tiempo de exposición a partir de la aceleración (medida del ajuste de las posiciones).

Para quien quiera repetir por sí mismo la toma de datos, a partir de las imágenes de mi vídeo, he dejado los fotogramas ya extraídos aquí. Pero lo mejor es realizar todo el proceso uno mismo, con el móvil que lleva en el bolsillo: ¡Cuánto hubiera dado Galileo por poder hacerlo!

Del mapa al calendario

Lector: Quería preguntarle una cosa

Autor: Hombre, lector, hacía tiempo que no se pasaba por aquí. ¿De qué se trata?

L.: Verá, un amigo mío me ha pasado esta imagen y me ha preguntado si sería capaz de decir a que día del año corresponde y qué hora es en Madrid. Y tengo alguna idea, pero me parece que no se puede saber con tanta precisión como él dice.

A.: ¿Con qué precisión dice?

L.: Por lo visto se lo han preguntado en un examen, y le pedían el mes y la hora aproximada.

A.: Sí, eso es fácil. Saber el día exacto no, pero para saber el mes no hay problema. Y la hora, si es aproximada, también. En realidad, la hora se puede saber con bastante precisión.

L.: Pues ya me explicará cómo. Yo con esta imagen lo único que puedo decir es que es invierno y que es más o menos a media tarde…

A.: ¿Cómo lo sabe?

L.: Es invierno… bueno, voy a ser más preciso: es invierno en el hemisferio norte porque en el Polo Norte es noche perpetua. Y es más o menos a media tarde porque veo que ya es de noche en Turquía, así que en dos o tres horas se hará de noche en España.

A.: No está mal. Mucha gente no se habría dado cuenta de lo de la noche perpetua en el Polo…

L.: Eso es fácil, porque las distintas longitudes (es decir más o menos a la izquierda o la derecha en el mapa) corresponden a horas distintas, y aquí se ve que para todas las posiciones el Polo Norte está en oscuridad.

A.: Pero con eso que ha dicho ya puede precisar más: la extensión completa del mapa en horizontal son 24 horas, así que podemos ver cuantos píxeles corresponden a una hora. El tamaño de la imagen es 605×301, así que si 24 horas son 605 píxeles, 1 hora son 25,2 píxeles.

L.: Ya veo. Eso me sirve para saber diferencias de horas: por ejemplo, voy a mirar cuantos píxeles hay entre Estambul y Madrid… unos 54… dividiendo entre 25,2, sale 2,14: eso serían dos horas y diez minutos de diferencia. Yo había dicho a ojo dos o tres horas, así que no estaba mal, pero veo que se puede hacer con mucha más precisión. Lo que pasa es que esto me sirve para calcular diferencias de hora entre dos lugares, no la hora que es en un sitio concreto.

A.: No se crea: hay una manera de saberlo. Le doy una pista: ¿En qué sitio sería mediodía?

L.: Pues en el punto medio de la zona en la que es de día, claro. En el mapa quedaría más o menos en el Atlántico… bueno, podríamos decir que en el extremo este de Venezuela.

A.:¡Pues con eso ya puede calcular la hora!

L.:¡Claro: ahí son las doce del mediodía! Voy a ver la distancia en píxeles… Me salen justo 100, o sea que la distancia en horas sería 100/25,2, casi cuatro: en Madrid son las 4 de la tarde, hora solar.

A.:¿Y en Estambul?

L.: Hombre, pues unas dos horas más, hemos dicho: las 6 de la tarde, más o menos.

A.: Fíjese que ahí se está poniendo el Sol… Como son horas solares, si se pone a las 6 de la tarde significa que salió a las 6 de la mañana, así que el día ha durado 12 horas.

L.: Bueno, eso no tiene nada de raro, ¿no?

A.: No digo que sea raro, pero fíjese que si el día es igual de largo que la noche, es que estamos en el equinoccio, y usted me dijo que era invierno, ¿no?

L.: Ya estamos buscando problemas… Espere que lo piense. En el equinoccio, la noche y el día son igual de largos en todo el planeta, eso seguro. Pero aquí se ve que las noches son un poco más largas que los días en el hemisferio norte, así que no hay duda de que todavía no es el equinoccio. O para ser más precisos, que estamos en un día entre el solsticio de invierno y el equinoccio. Pero hay dos equinoccios, más o menos el 20 de marzo y el 20 de septiembre. O sea que estamos antes del 20 de marzo y después del 20 de septiembre. Vale, rectifico: puede que no sea invierno, también podría ser otoño.

A.: Pero ¿entonces no estamos en el equinoccio?¿Y por qué en Estambul el día dura doce horas entonces?

L.: Y dale… A ver, esto es un poco aproximado… quizá he medido los píxeles un poco mal. Y, mire, la línea que separa la noche el día es casi vertical salvo cerca del Polo. Eso significa que en casi todas las latitudes la duración del día y la noche es muy parecida, pero desde luego no lo es cerca de los Polos, y desde luego en el Polo Norte es noche perpetua. Supongo que lo que pasa es que no estamos en el equinoccio pero falta muy poco…

A.: Bueno, veo que al final me va a decir el día y la hora exacta…

L.: Pues sí, me voy a atrever. Apuesto a que el mapa corresponde más o menos al 10 de marzo o el 1 de octubre, y que son las cuatro de la tarde, hora solar. ¿Acierto?

A.: Bueno, lo mejor es que lo mire usted mismo en esta web: http://www.skyviewcafe.com. Busque la pestaña “map” y juegue con ella… pero no olvide que que el horario oficial en España va adelantado una hora o dos respecto del solar (según estemos en el “horario de invierno” o en el “horario de verano”, respectivamente).

L.: Ya me podía dar la respuesta directamente… y encima tengo que actualizar el java para que funcione. En fin, que le vamos a hacer.

 

¿No será usted aristotélico sin saberlo? (y II)

Monsieur Jourdain, el burgués gentilhombre de Moliere, se quedó muy sorprendido al saber que hablaba en prosa: seguramente pensaba que con ese nombre la “prosa” debía ser un género literario exótico, y no la manera de hablar común y corriente.

No hace falta saber qué es la prosa para hablar en prosa. Y no hace falta saber quién fue Aristóteles para pensar aristotélicamente, porque resulta que es la forma de pensar común y corriente.

En la clase de física nos dicen que para que un cuerpo se mueva no hace falta que actúe ninguna fuerza sobre él: es la primera ley de Newton. Y que si actúa una fuerza sobre él, lo que hace es acelerarlo: segunda ley de Newton. Esto puede parecer bien sobre el papel, pero no casa con la realidad. En el supermercado nos pasamos la tarde empujando el carro… y no vemos que se acelere como dice Newton. Imaginemos un carro de 40 kg, al que empujamos con una fuerza de sólo 10 Nw (la necesaria para sostener un cartón de un litro de leche). La aceleración según Newton sería F/m=10/40=0.25 m/s2, lo que significa que en media hora (1800 s) tendríamos una velocidad de 1800·0.25=450 m/s: ¡habríamos roto la barrera del sonido!

Lo que experimentamos en el supermercado, y prácticamente en todas partes, no se corresponde con la física de Newton sino con la de Aristóteles, que decía que la acción de una fuerza constante produce una velocidad constante. Con nuestros 10 Nw de fuerza mantenemos el carrito a una cierta velocidad, y si empujamos más fuerte, va más deprisa. Nuestra impresión es que la fuerza es proporcional a la velocidad que se consigue.

¿Por qué no superan la velocidad del sonido al cabo de un rato largo?

Vemos así que, en primera aproximación, la física de Aristóteles se parece a la de Newton poniendo “velocidad” donde él pone “aceleración”. Podríamos incluso formular dos leyes de la dinámica de Aristóteles, análogas a las de Newton:

  • Un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza permanece en reposo (velocidad=0).
  • Un cuerpo sobre el que actúa una fuerza de mueve con una velocidad proporcional a esa fuerza.

(Aristóteles añadía a la segunda ley el detalle de que para que un cuerpo empiece a moverse, la fuerza que actúe sobre él debe superar un cierto valor umbral, “porque si no fuera así, un hombre podría mover un barco, sólo que con una velocidad extremadamente pequeña”).

Las leyes de Aristóteles no sólo explican muy bien nuestra experiencia empujando el carro del supermercado, sino muchas otras: cuando corremos, nuestro esfuerzo parece, al menos dentro de unos límites, proporcional a la velocidad constante que alcanzamos; conduciendo, el coche va a una velocidad constante que parece proporcional a la potencia que desarrolla el motor, etc. Lo que nunca vemos es que con un esfuerzo o potencia constante vayamos cada vez más y más deprisa. Para acelerar el coche, hay que pisarle. Y por mucho que le pisemos durante mucho tiempo, no rompemos la barrera del sonido: necesitaríamos más potencia, de acuerdo con la idea de que la velocidad es proporcional a la fuerza.

Aunque no hayamos formulado conscientemente estas experiencias y nadie nos haya hablado de las leyes de Aristóteles, sino, al contrario, de las de Newton, lo cierto es que hemos interiorizado la física aristotélica porque así es como funciona el mundo en nuestra experiencia cotidiana: con la “velocidad” haciendo lo que Newton dice que hace la “aceleración”.  Y así llegamos a la pregunta de nuestro test de aristotelismo, que reproduzco aquí ya con los resultados (para las 81 respuestas que había en el momento de escribir esto):

Un balón es lanzado verticalmente hacia arriba con velocidad inicial de 5 m/s. En su posición más alta, el balón…

  1. Tiene aceleración cero [17%]
  2. Tiene una aceleración de 9.8 m/s2 hacia abajo [58%]
  3. Tiene una aceleración de 9.8 m/s2 hacia arriba [0%]
  4. Tiene una aceleración instantánea de 0, que rápidamente pasa a ser 9.8 m/s2 [25%]
  5. Cambia su aceleración de 9.8 m/s2 hacia arriba a 9.8 m/s2 hacia abajo [0%]

La respuesta correcta (newtoniana) es la 2: el balón está sometido a la aceleración de la gravedad, que vale, para todos los objetos, 9.8 m/s2 hacia abajo, independientemente de su masa, estado de movimiento, etc.

La respuesta 3 es absurda, así que no es extraño que no haya cosechado ningún voto. Las otras tres opciones, sin embargo, son más interesantes. La velocidad del balón vale instantáneamente cero en el punto más alto de la trayectoria, donde cambia de sentido. Así que las opciones 1, 4 y 5 (salvo los valores numéricos) serían correctas o casi correctas si cambiáramos “aceleración” por “velocidad”, como tendería a hacer un aristotélico. Sumando el 17% de la opción (1) y el 25% la opción (4), alcanzamos un respetable 42% de respuestas aristotélicas.

Quizá lo más curioso de este resultado es que es casi idéntico al que obtuve cuando hace tres años planteé la misma pregunta a los alumnos de primero de ingeniería mecánica en el primer día de curso. Las respuestas (para una muestra de 99) fueron así: 1=14%, 2=54%, 3=0%, 4=27%, 5=5%: un 46% de aristotélicos.

En resumen: entre los alumnos que empiezan una carrera de ingeniería y entre los inteligentes lectores de este blog, la física aristotélica sigue disputándole la primacía a la física newtoniana, a pesar de que sin duda ambos grupos han estudiado más de un curso de mecánica. No me cabe duda de cuál sería el resultado si preguntáramos a un público sin estudios científicos.

Después de más de dos mil trescientos años y de un número incalculable de planes de estudio, Aristóteles sigue vivo.