Aristóteles (Ἀριστοτέλης) 384-322 a.C. fue un filósofo y científico griego nacido en la ciudad de Estagira, en la Grecia clásica.

A los diecisiete años ingresó en la Academia de Platón en Atenas y permaneció allí hasta los treinta y siete años (c. 347 a.C.)

Sus escritos abarcan muchas materias: física, biología, zoología, lógica, ética, poesía, teatro, música, lingüística y política. Constituyen el primer sistema comprensivo de la filosofía occidental.

• excertado y adaptado de Aristóteles. (2016, 20 de octubre). Wikipedia, La enciclopedia libre.

Aristóteles estableció 3 leyes del movimiento, basadas en observaciones (pero no en experimentos)

* los objetos en los cielos (la esfera celeste) se mueven en forma circular,sin que ninguna fuerza externa los obligue a hacerlo.Los objetos en la Tierra (la esfera terrestre) se mueven en línea recta,a no ser que se les obligue a moverse en movimiento circular.

¿Qué pasa con el empuje y la tracción?

Movimiento natural frente a movimiento antinatural

¿Qué pasaría si un cañón disparara una bala de cañón? Aristóteles supuso que se movería en línea recta (debido a la fuerza no natural), y luego caería en línea recta (debido a una fuerza diferente, natural.)

Para Aristóteles, una vez que el “movimiento violento” (de las personas) se extingue, el movimiento natural toma el relevo, y entonces la bala de cañón cae a su lugar natural, la tierra.

Sin embargo, como demostró Galielo en el año 1500, la visión de Aristóteles no es correcta en absoluto. Cualquiera que vea a un arquero lanzar una flecha al aire, y lo observe cuidadosamente, verá que esto no sucede.

El movimiento vertical disminuye lentamente, llega a cero (en el pico), y luego aumenta en la dirección opuesta (hacia abajo).

Fuerzas celestiales frente a fuerzas terrestres

Se creía que los objetos terrestres tenían un conjunto separado de leyes de movimiento. Los objetos terrestres supuestamente siempre dejarían de moverse, por sí solos.

* Los objetos viajan naturalmente sólo en líneas rectas.* Para que los objetos tengan un movimiento circular se requiere alguna fuerza externa, que los mantenga tirados en una trayectoria circular

Además, Aristóteles nunca realizó experimentos, por lo que estaba muy limitado en lo que podía observar.En la época medieval, Galileo (y otros) realizaban experimentos controlados.Los resultados de estos experimentos se analizaban con las matemáticas.

Galileo aprendió las habilidades de pensamiento crítico de su padre, Vincenzo

a. Cuando la bola rueda hacia abajo, se mueve con la gravedad de la Tierra, y su velocidad aumenta.

c. Cuando la bola rueda en un plano llano, no se mueve ni con la gravedad ni en contra de ella.

b. Al reducirse el ángulo de la inclinación hacia arriba, la bola rueda una mayor distancia antes de alcanzar su altura inicial.

La conclusión de Galileo se apoyó en otra línea de razonamiento.

Plano inclinado – La batalla de Galileo por los cielos PBS NOVA

Rodar bolas, cilindros y tubos por el plano inclinado: Momento de inercia

Algo especial: La braquistócrona – curva de descenso más rápida. Y la tautócrona – la curva para la cual el tiempo que tarda un objeto deslizándose sin fricción en gravedad uniforme hasta su punto más bajo es independiente de su punto de partida.

Las leyes del movimiento de Aristóteles.

Extraído de una conferencia del profesor Michael Fowler, U. Va. Physics, 9/3/2008

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/aristot2.html

Lo que Aristóteles consiguió en aquellos años en Atenas fue iniciar una escuela de investigación científica organizada a una escala que superaba con creces todo lo anterior. En primer lugar, definió claramente qué era el conocimiento científico y por qué debía buscarse. En otras palabras, él solo inventó la ciencia como la empresa colectiva y organizada que es hoy. La Academia de Platón tenía el equivalente a un departamento universitario de matemáticas, Aristóteles tuvo el primer departamento de ciencias, realmente excelente en biología, pero, como veremos, un poco débil en física.

Después de Aristóteles, no hubo ninguna empresa científica profesional comparable durante más de 2.000 años, y su trabajo fue de tal calidad que fue aceptado por todos, y durante mucho tiempo formó parte de la ortodoxia oficial de la Iglesia cristiana 2.000 años después. Esto fue desafortunado, porque cuando Galileo cuestionó algunas de las afirmaciones relativas a la física simple, rápidamente se encontró en serios problemas con la Iglesia.
Método de investigación de Aristóteles:

definir el tema

considerar las dificultades implicadas, revisando los puntos de vista generalmente aceptados sobre el tema, y las sugerencias de escritores anteriores

presentar sus propios argumentos y soluciones

Este es el patrón que siguen los trabajos de investigación modernos, Aristóteles estaba estableciendo el enfoque profesional estándar para la investigación científica.

Aristóteles a menudo refutaba un argumento contrario mostrando que llevaba a una conclusión absurda, esto se llama reductio ad absurdum (reducir algo al absurdo). Como veremos más adelante, Galileo utilizó exactamente este tipo de argumento contra el propio Aristóteles, para gran disgusto de los aristotélicos 2.000 años después de Aristóteles.

A diferencia de Platón, que consideraba que la única ciencia que valía la pena era la contemplación de las formas abstractas, Aristóteles practicaba la observación detallada y la disección de plantas y animales, para tratar de entender cómo encajaba cada uno en el gran esquema de la naturaleza, y la importancia de los diferentes órganos de los animales.

Es esencial darse cuenta de que el mundo que Aristóteles veía a su alrededor en la vida cotidiana era muy diferente de lo que vemos hoy. Todo niño moderno ha visto desde su nacimiento coches y aviones moviéndose, y pronto descubre que estas cosas no están vivas, como las personas y los animales. En cambio, la mayor parte del movimiento que se veía en la Grecia del siglo IV eran personas, animales y pájaros, todos ellos muy vivos. Todo este movimiento tenía un propósito, el animal se movía hacia algún lugar en el que prefería estar, por alguna razón, por lo que el movimiento estaba dirigido por la voluntad del animal.

Para Aristóteles, este movimiento cumplía, por tanto, con la “naturaleza” del animal, al igual que su crecimiento natural cumplía con la naturaleza del animal.

Para dar cuenta del movimiento de cosas obviamente no vivas, como una piedra que se deja caer de la mano, Aristóteles extendió el concepto de la “naturaleza” de algo a la materia inanimada. Sugirió que el movimiento de tales objetos inanimados podía entenderse postulando que los elementos tienden a buscar su lugar natural en el orden de las cosas:

Así que la tierra se mueve hacia abajo con más fuerza,
el agua también fluye hacia abajo, pero no con tanta fuerza, ya que una piedra caerá a través del agua.
En cambio, el aire se mueve hacia arriba (burbujas en el agua),
y el fuego va hacia arriba con más fuerza de todos, ya que se dispara hacia arriba a través del aire.

Esta teoría general de cómo se mueven los elementos tiene que ser elaborada, por supuesto, cuando se aplica a los materiales reales, que son mezclas de elementos. Concluiría que la madera tiene tanto tierra como aire en ella, ya que no se hunde en el agua.

Movimiento natural y movimiento violento

Las cosas también se mueven porque son empujadas. La tendencia natural de una piedra, si se la deja sola y sin apoyo, es caer, pero podemos levantarla, o incluso lanzarla por el aire.

Aristóteles denominó a este movimiento forzado como movimiento “violento” en contraposición al movimiento natural.

El término “violento” sólo significa que se le aplica alguna fuerza externa.

Aristóteles fue el primero en pensar cuantitativamente sobre las velocidades implicadas en estos movimientos. Hizo dos afirmaciones cuantitativas sobre cómo caen las cosas (movimiento natural):

Las cosas más pesadas caen más rápido, siendo la velocidad proporcional al peso.

La velocidad de caída de un objeto dado depende inversamente de la densidad del medio por el que cae.

Así, por ejemplo, el mismo cuerpo caerá dos veces más rápido a través de un medio con la mitad de densidad.

Nótese que estas reglas tienen una cierta elegancia, una atractiva simplicidad cuantitativa. Y, si dejas caer una piedra y un trozo de papel, está claro que lo más pesado sí cae más rápido, y una piedra que cae a través del agua es definitivamente frenada por el agua, por lo que las reglas a primera vista parecen plausibles.

Lo sorprendente es que, a la vista de las minuciosas observaciones de Aristóteles sobre tantas cosas, no comprobara estas reglas de forma seria.

No habría tardado en averiguar si medio ladrillo caía a la mitad de velocidad que un ladrillo entero, por ejemplo. Obviamente, esto no era algo que él considerara importante.

De la segunda afirmación anterior, concluyó que el vacío no puede existir, porque si lo hiciera, al tener densidad cero, todos los cuerpos caerían a través de él a una velocidad infinita, lo cual es claramente un sinsentido.

Para el movimiento violento, Aristóteles afirmaba que la velocidad del objeto en movimiento estaba en proporción directa a la fuerza aplicada.

Esto significa, en primer lugar, que si se deja de empujar, el objeto deja de moverse.

Esto suena ciertamente como una regla razonable para, digamos,
empujar una caja de libros sobre una alfombra, o un buey arrastrando un arado a través de un campo.

(Esta imagen intuitivamente atractiva, sin embargo, no tiene en cuenta
la gran fuerza de fricción entre la caja y la alfombra.
Si pusieras la caja en un trineo y la empujaras por el hielo,
no se detendría cuando dejaras de empujar.
Siglos más tarde, Galileo se dio cuenta de la importancia de la fricción en estas situaciones.)

Normas de aprendizaje

Marco curricular de ciencia y tecnología/ingeniería de Massachusetts de 2016
HS-PS2-1. Analizar datos para apoyar la afirmación de que la segunda ley del movimiento de Newton es un
modelo matemático que describe el cambio en el movimiento (la aceleración) de los objetos cuando
actuan sobre ellos una fuerza neta.

HS-PS2-10(MA). Utilizar diagramas de fuerzas de cuerpo libre, expresiones algebraicas y las leyes del movimiento de Newton para predecir los cambios en la velocidad y la aceleración de un objeto que se mueve en una dimensión en diversas situaciones

Massachusetts History and Social Science Curriculum Framework

Las raíces de la civilización occidental: La antigua Grecia, C. 800-300 AEC.
7.34 Describir los propósitos y las funciones del desarrollo de las instituciones griegas como el liceo, el gimnasio y la Biblioteca de Alejandría, e identificar los principales logros de los antiguos griegos.

WHI.33 Resumir cómo la Revolución Científica y el método científico condujeron a nuevas teorías del universo y describir los logros de las principales figuras de la Revolución Científica, como Bacon, Copérnico, Descartes, Galileo, Kepler y
Newton.

UN MARCO PARA LA EDUCACIÓN CIENTÍFICA K-12: Prácticas, conceptos transversales e ideas básicas
PS2.A: FUERZAS Y MOVIMIENTO
¿Cómo se puede predecir el movimiento continuo, los cambios de movimiento o la estabilidad de un objeto?

Las interacciones de un objeto con otro pueden explicarse y predecirse utilizando el concepto de fuerzas, que pueden causar un cambio en el movimiento de uno o ambos objetos que interactúan… A macroescala, el movimiento de un objeto sujeto a fuerzas se rige por la segunda ley del movimiento de Newton… La comprensión de las fuerzas entre los objetos es importante para describir cómo cambian sus movimientos, así como para predecir la estabilidad o la inestabilidad en sistemas a cualquier escala.