Experimentos Galileanos en el siglo XXI

En estas fechas de reencuentros y reuniones, asistí a una cena con retos científicos como acompañamiento para los postres. Uno de los amfitriones, cogió una bola de acero y una pluma blanca y delicada. Nos miró a todos y nos preguntó, si lanzo ambos objetos a la vez, cual creéis que caerá primero.

La caída de los cuerpos ha sido objeto de observación y estudio a lo largo de los siglos. Así que, en esos instantes, yo me sentí trasladada hacia principios del siglo XVII, en la época del Renacimiento. Me vino a la mente el astrónomo, filósofo, matemático y físico: Galileo Galilei.

El científico intaliano Galileo Galilei había cuestionado, la entonces aceptada idea aristotélica que concluía, que los cuerpos más pesados caían más rápido que los más ligeros. Existe una leyenda que cuenta que Galileo, con la ayuda de algunos asistentes, subió a lo alto de la Torre de Pisa y dejó caer simultáneamente dos grandes esferas, una de madera y otra de plomo. Las esferas llegaron al suelo a la vez. Según las ideas de Aristóteles, la esfera de plomo debería haber llegado al suelo mucho antes que la esfera de madera, ya que el plomo es un material más pesado que la madera. Gracias a este experimento, Galileo llegó a la conclusión de que en ausencia de aire todos los cuerpos son igualmente acelerados hacia el suelo.

Volviendo al experimento de la cena... Los asistentes empezamos a lanzar nuestras hipótesis, y llegamos a la respuesta unánime de que si nuestro amfitrión no nos hacía trucos de magia, caería primero la bola de acero. Y así fue.

Sin embargo, una vez hecho el experimento, nos pidió unos segundos más de atención. Colocó la pluma en un envase de plástico idéntico al que utilizó para introducir la bola. De nuevo, repitió el experimento de la caída de cuerpos. Esta vez, pluma y bola cayeron a la vez. ¿Qué había pasado? ¿Cual era la diferencia que conseguía que ahora ambos cuerpos cayeran a la vez? Al introducir los objetos en cajas iguales, la resistencia al aire quedaba homogeneizada. Ambos objetos habían sufrido igual fuerza ascendente debido al rozamiento con el aire. De ese modo, al poder prescindir de la componente del aire, sólo observábamos la atracción producida por el planeta Tierra, la aceleración de la gravedad, y esta, es igual para todos los cuerpos.

Un experimento similar fue llevado a cabo por el científico Robert Boyle en 1642. Boyle dejó caer una bala de plomo y una pluma dentro de un recipiente de vidrio al cual se le había extraído el aire. Con este experimento, Boyle demostró que la única fuerza que reduce la velocidad de los cuerpos en su caída es la resistencia del aire. Más adelante, en 1971, la misión Apolo XV también verificó las ideas propuestas por Galileo. Cuando el astronauta David Scott tripulante del Apolo XV, llegó a la Luna, que carece de atmósfera y por tanto de aire, dejó caer desde la misma altura y al mismo tiempo un martillo y una pluma. Tanto él, como los televidentes que seguían tal hazaña, pudieron observar satisfechos como ambos objetos tocaban suelo lunar al mismo tiempo.

Este es un experimento sencillo que podéis hacer en casa, en el aula, en familia, con amigos, con alumnos... y repasar así la física de secundaria. También podéis plantear la experiencia de forma inversa: Coged dos folios de papel iguales y los lanzáis al suelo desde la misma altura. Ambos llegan al suelo a la vez. Ahora arrugáis una de las hojas creando una pelota de papel más o menos esférica. Repetid la experiencia. ¿Qué sucede? Sí, la hoja en forma de bola cae más rápidamente. Esto es debido a que al disminuir su superfície exterior también habéis reducido su rozamiento con el aire y por eso cae más deprisa.

Y si aún tenéis más ganas de experimentar, echar un vistazo a los experimentos sobre la caída de los cuerpos, o visitad la sala permanente de CosmoCaixa Barcelona, donde encontraréis unos tubos de vacío y unos vídeos que os muestran diferentes versiones de estos experimentos galileanos.