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El desarrollo de la mecánica como ciencia (continuación)

Otto de Guericke (1602-1686)

ísico alemán. Con pistones y válvulas construyó una bomba de vacío con la que hizo interesantes experimentos. En uno de ellos construyó un cilindro con un pistón que tenía atada una cuerda de la que tiraban cincuenta hombres y él comenzó a hacer vacío del otro lado del cilindro, haciendo moverse al pistón, pese a la fuerza en oposición de los hombres.

Guericke construyó en Magdenburgo dos hemisferios de metal que coincidían en un anillo plano engrasado y los usó para demostrar el poder del vacío al emperador Fernando III. Cuando los hemisferios fueron unidos y se hizo vacío, la presión del aire los mantuvo unidos aunque dos equipos de caballos tiraron de ellos tratando de separarlos. Cuando por medio de una llave se permitió entrar al aire, los hemisferios se separaron por su propio peso (Figura 19).

Figura 19. Tirando de los hemisferios, a los que se les había hecho el vacío, dieciséis caballos no pudieron separarlos. Sólo se separaron por su propio peso cuando fue abierta la llave que permitió entrar al aire

Blas Pascal (1623-1662)

Matemático y físico francés. Desarrolló junto con Fermat el cálculo de probabilidades que es una herramienta fundamental en la investigación de la física. Dio un gran impulso a la mecánica de fluidos al indicar que la presión ejercida en un fluido contenido en un recipiente cerrado, se transmite a todo el fluido con igual intensidad y que obra normalmente (en ángulo recto) a todas las superficies que toca. Este principio de Pascal es la base del funcionamiento de la prensa hidráulica, que él describe así:

Si un pequeño pistón es impulsado hacia abajo en un recipiente con líquido, un pistón grande puede ser impulsado hacia arriba en otro lugar del recipiente. La fuerza que obra sobre el pistón grande es a la fuerza que obra sobre el pistón pequeño como el área del pistón grande es al área del pistón pequeño. Esta multiplicación de la fuerza se debe a que el pistón pequeño debe moverse una distancia mucho mayor que el pistón grande. Como en el caso de la palanca de Arquímedes, el producto de la fuerza por el desalojamiento es igual en ambos lados. En realidad, la prensa hidráulica es una clase de palanca.

Pascal se interesó por los trabajos de Torricelli y dedujo que si la atmósfera tiene peso, éste debe disminuir con la altura y observó que, al subir una montaña, la altura de la columna de mercurio disminuye notablemente. También diseñó y construyó las primeras computadoras mecánicas, pero esto se tratará en otro capítulo.

Cristian Huygens (1629-1695)

Notable físico y astrónomo holandés. Sus trabajos más importantes los realizó en el campo de la óptica, como se verá en ese capítulo, sin embargo, dentro de la mecánica elaboró importantes equipos para medir distancias y tiempos. Construyó un micrómetro que permitía leer el giro del disco de un instrumento, de unos segundos de arco. Diseño y construyó los primeros relojes de precisión. Antes de él, el reloj más preciso que se había construido era el de agua del griego Ctesibus.

En la Edad Media se inventó el reloj mecánico que tenía una sola manecilla que daba las horas con poca precisión. En sus últimos años, Galileo trató de construir un reloj que empleara un péndulo para controlar su movimiento. El diseño y la construcción del primer reloj de precisión la realizó Huygens (1656), empleando como elemento regulador un péndulo cuyas leyes descubrió Galileo.

A principios del siglo XVI, Pedro Heinlein construyó los primeros relojes mecánicos de bolsillo, que se llamaban los huevos de Nuremberg por su forma y por el lugar donde se fabricaban. Los relojes eran poco exactos. En 1665, Huygens construyó el primer reloj de bolsillo de precisión, al introducir el volante controlado por un resorte en espiral, que oscila con leyes similares a las del péndulo. El poder medir el tiempo con precisión tuvo un papel muy importante en el futuro desarrollo de la física.

En 1673 publicó su libro sobre relojes, De horologium oscillatorium en el que explica cómo pueden construirse cronómetros de precisión empleando el péndulo de Galileo, pero lo que es más importante es que descubrió la forma de la fuerza centrífuga (o la tensión del hilo del péndulo) del movimiento circular, siendo proporcional al radio e inversamente proporcional al cuadrado del periodo. Combinando esta ley con la tercera ley de Kepler, que nos dice que el cuadrado del periodo de un planeta es proporcional al cubo de su distancia al Sol, se obtiene que la fuerza centrípeta que obra sobre los planetas debe variar inversamente con el cuadrado de la distancia, como se lo hizo ver Hooke a Newton en una carta y que pudo haber sido el punto de partida de la ley de la gravitación formulada por Newton.

Roberto Hooke (1635-1703)

Físico inglés. Descubrió la ley que lleva su nombre, y que se refiere a como se alargan los resortes o varillas bajo la acción de las fuerzas aplicadas al cuerpo. Esta ley es la base de la teoría de la elasticidad, fundamental en la ingeniería moderna.

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