Diez experimentos-Solucionario

Solucionario: “Los diez experimentos
más hermosos de la ciencia”
Solucionario
“Los diez experimentos más
hermosos de la ciencia”
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Solucionario: “Los diez experimentos
más hermosos de la ciencia”
Prólogo
1. Tales de Mileto vivió entre los siglos VII y VI antes de Cristo y
fue el primer filósofo de la historia, el primer hombre que en la
cultura occidental emprendió una indagación racional sobre los
misterios del universo. A la pregunta sobre el origen de la
naturaleza, Tales de Mileto respondió que el principio u origen de
todas las cosas es el agua.
2. La industrialización ha hecho que los experimentos crezcan en
complejidad y en coste, de manera que hoy en día son siempre
grupos de investigadores financiados por instituciones o
empresas los que los pueden asumir.
3. El autor utiliza el término bello en el sentido clásico: bello como
simple y puro. Compara los experimentos con las esculturas de
la Antigüedad griega por la simpleza y la pureza de sus formas.
4. Porque son filósofos que vivieron antes del nacimiento del
método científico, que se caracteriza porque somete a pruebas
empíricas las hipótesis cuya veracidad o falsedad pretende
demostrar. Tanto Pitágoras como Arquímedes formularon teorías
muy interesantes, pero ninguno realizó de manera sistemática
experimentos que apoyaran sus hallazgos.
5. La ciencia experimental nació en el siglo XVII con Galileo Galilei,
que cuestionó la relación de la ciencia con la fe, la tradición y el
principio de autoridad, e instituyó el método científico tal como
lo conocemos hoy.
Capítulo I. Galileo: Cómo se mueven realmente las cosas
1. Galileo, que desarrolló la teoría heliocéntrica de Copérnico, fue
llamado a declarar ante los inquisidores de Roma, que le hicieron
retractarse de sus ideas puesto que estas iban en contra del
geocentrismo bíblico. Un contemporáneo del científico contó, y
así es como se ha transmitido la anécdota, que mientras Galileo
declaraba, susurraba «Eppur si muove» ('Y sin embargo se
mueve') en referencia al desplazamiento de la Tierra en torno al
sol.
2. Según Aristóteles, la velocidad en la caída de un objeto depende
de su peso: a mayor peso, mayor velocidad. Pero Galileo (a
pesar de no tener en cuenta la resistencia que opone el aire)
consiguió demostrar que la velocidad de descenso es
independiente de la masa, parece ser que dejando caer
simultáneamente dos balas de peso muy distinto desde lo alto de
la torre de Pisa.
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3. Galileo pretendía demostrar cómo funciona el movimiento de
aceleración de un objeto al desplazarse, y llega a la conclusión
de que la distancia recorrida aumenta con el cuadrado del
tiempo.
4. Una parábola similar a la que describe un objeto lanzado por un
proyectil.
5. Galileo debió de marcar el tiempo siguiendo un pulso musical y
probablemente colocara cuerdas sobre el listón, cuerdas que
haría sonar la bola al caer, como si de un laúd se tratase, y que
iría desplazando hasta colocarlas en posiciones exactas de
manera que el sonido que produjeran coincidiera con el pulso
establecido.
Capítulo II. William Harvey: Los secretos del corazón
1. Galeno de Pérgamo, un médico sumamente sabio que vivió en el
siglo II d.C. y que trabajó al servicio de varios emperadores
romanos. Muchos de sus descubrimientos en el campo de la
fisiología, la anatomía y la farmacia siguen siendo válidos aún
hoy.
2. Miguel Servet (Huesca, 1511-Ginebra, 1553) afirmaba que
existía la circulación pulmonar y por ello fue considerado hereje
y quemado vivo en la hoguera.
3. Los galenistas habían explicado que existían dos sistemas
circulatorios independientes, el de las venas y el de las arterias,
pero Harvey demostró que en realidad se trataba de uno solo, ya
que se produce un intercambio de sangre entre los dos tipos de
vasos.
4. Harvey demostró su teoría diseccionando una serpiente y
comprobando que si se obstruye el paso de la sangre a través de
la vena cava, el corazón se vacía y llegado un momento deja de
latir, de la misma forma que si se obstruye la arteria aorta el
corazón se dilata hasta el punto de dar la impresión de que va a
reventar.
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Capítulo III. Isaac Newton: Qué es un color
1. A la ley de la gravitación universal, que establece una relación
cuantitativa para la fuerza de atracción entre dos objetos en
función de su masa.
2. Platón creía que la luz procedía de los ojos, que ilumina los
objetos del mundo, mientras que para Aristóteles pensaba que
los rayos pasan de los objetos a los ojos.
3. Por las leyes que llevan su nombre. La ley de Hooke se refiere a
la elasticidad de los cuerpos y dice que la deformación de un
objeto sólido es directamente proporcional a la fuerza que se
aplica sobre él, mientras que la ley de Boyle o ley de BoyleMariotte explica que el volumen de cierta cantidad de gas
mantenida
a
temperatura
constante
es
inversamente
proporcional a la presión.
4. Un fenómeno que obedece a la interferencia causada por la
reflexión de la luz entre una superficie plana y una curva: la luz
blanca forma un patrón de anillos concéntricos con los colores
del arco iris porque los rayos de distinta longitud de onda que
componen la luz blanca hacen interferencia en los diferentes
grosores del aire que hay entre la superficie curva y la plana.
5. La naturaleza del color depende de la cualidad con la cual cada
cuerpo refleja mejor un tipo de luz y no otra, de manera que son
los mismos cuerpos los que hacen que percibamos ciertos
colores contenidos en la luz.
6. El blanco es una combinación de todos los colores, «una mezcla
heterogénea de rayos de distinta refrangibilidad» (p. 63), según
el propio Newton.
Capítulo IV. Antoine-Laurent Lavoisier: La hija del granjero
1. A diferencia de la química, la alquimia era una protociencia no
experimental sino especulativa que estudiaba la transmutación
de la materia mezclando elementos de la química, la metalurgia,
la física, la medicina, al filosofía, la astrología y una buena dosis
de esoterismo. Su objetivo era la búsqueda de la piedra filosofal,
la sustancia capaz de transformar los metales en oro, y pese a
que carece del rigor que hoy se le exige a una ciencia, es el
antecedente más directo de la química.
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2. Según la alquimia, las cosas contenían “flojisto”, un elemento
que permite que ardan y que se desprende al aire durante la
combustión., de manera que lo que queda después de la
combustión de un objeto es el otro elemento que junto al flojisto
compone dicho objeto: cenizas, cal, óxido...
3. El oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%). Al calentar el mercurio
hasta hacerlo evaporarse, descubrió que se liberaba un aire que
ni podía respirarse ni hacía posible la combustión, esto es, el
nitrógeno, mientras que con la sustancia restante que se
liberaba al calentar las gotas de mercurio que resultaban de ese
primer experimento ocurría todo lo contrario: era un aire
sumamente puro para la respiración y aceleraba la combustión
de la materia.
4. El dióxido de carbono se produce por la combinación del oxígeno
con una materia orgánica a través de distintos procesos
(combustión, oxidación, fermentación, descomposición...).
5. La ley de la conservación de la masa, según la cual en una
reacción química la materia cambia de forma, pero la masa sigue
siendo la misma porque ni se crea ni se destruye.
6. La Revolución Francesa, y más concretamente el Reinado del
Terror (1793-1794) de Robespierre, que condenó a Lavoisier y a
su mujer ya que él había ocupado cargos importantes en la
administración durante la monarquía de Luis XVI.
Capítulo V. Luigi Galvani: La electricidad animal
1. La electricidad estática obedece a la acumulación de cargas
eléctricas en un objeto y puede dar lugar a una descarga cuando
este objeto se pone en contacto con otro. Para demostrar este
fenómeno, los científicos que tenían el afán de divulgarlo hacían
que los asistentes al experimento formaran una cadena humana
dándose la mano, con un generador de corriente en uno de los
extremos y en el otro un hombre subido a una silla que impidiera
hacer tierra. La corriente circulaba del generador por el cuerpo
de los asistentes enlazados hasta que llegaba al hombre subido
en la silla, cuya cabeza se iluminaba.
2. Se conectaba a un generador de fricción una botella forrada por
dentro y por fuera por sendas hojas de metal que recibían,
respectivamente, carga negativa y carga positiva. Al tocar a la
vez ambos lados el experimentador recibía una pequeña
descarga eléctrica.
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3. La electricidad bimetálica consiste en el intercambio de
electrones entre dos metales de distinta carga: estaño y plata,
cobre y plata, estaño y latón... Este fenómeno fue descubierto
por Alessandro Volta, quien lo probó creando la primera pila al
formar una columna vertical de pequeños discos de dos metales
de distinta carga alternados, superpuestos y entre los cuales
colocó pasta de cartón empapada en agua.
4. Galvani trataba de demostrar que existía la electricidad animal,
mientras que Volta aseguraba que se trataba de energía
bimetálica, ya que la rana diseccionada reaccionaba a la
descarga que recibía de los dos metales, que combinados ambos
entre sí producían por sí solos descargas. Volta lo demostró
inventando la pila. Galvani demostró que la descarga se produce
igualmente aunque se use un arco de un solo metal, y Volta
echó por tierra su experimento afirmando que era imposible
conseguir un metal sin impurezas, pero Galvani contraatacó
poniendo en contacto directo el nervio ciático de la rana con el
músculo que controlaba la pata.
5. El de Galvani prueba que existe la electricidad animal, que
funciona igual que la bimetálica, por un intercambio electrones
que puede producir una descarga de corriente, de manera que la
vida es electroquímica. Por lo tanto, los dos tenían razón.
Capítulo VI. Michel Faraday: Algo profundamente escondido
1. De Lord Byron, uno de los poetas más sobresalientes del
Romanticismo inglés.
2. Poco antes el danés Hans Christian Oersted demostró que existe
un campo magnético en torno a todo conductor atravesado por
una corriente eléctrica, y simultáneamente el francés AndréMarie Ampère descubrió las acciones mutuas entre corrientes
eléctricas, y por eso la unidad de intensidad de corriente
eléctrica, el amperio, lleva su nombre. Ambos son los padres del
electromagnetismo.
3. En plena revolución industrial inglesa.
4. El descubrimiento de la inducción electromagnética, que le
condujo a la invención de la primera dínamo eléctrica.
5. Para detectar y medir la corriente eléctrica.
6. Descubrió lo que hoy denominamos el efecto Faraday, que
prueba la interacción que existe entre la luz y el magnetismo.
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Capítulo VII. James Joule: Cómo funciona el mundo
1. Según Lavoisier, existía un fluido invisible portador del calor al
que denominó calórico. Al calentar un cuerpo, este absorbería
dicha sustancia, lo cual explicaría que las cosas calientes se
dilatan.
2. Porque había apoyado la causa de la monarquía británica
durante la Guerra de Independencia de los Estados Unidos
(1775-1783). Al firmarse el Tratado de París las trece colonias
de América del Norte vieron reconocida su estatuto de nación
libre.
3. Llegó a la conclusión de que no existía una sustancia portadora
del calor, el calórico del que hablaba Lavoisier, sino de que se
trataba de una forma de energía, y formuló una primera
hipótesis sobre la naturaleza mecánica del calor.
4. La máquina de vapor, que consiste en un motor de combustión
externa que transforma la energía térmica del vapor de agua
que produce dicha combustión en energía mecánica, esto es, en
movimiento: al calentar el vapor de agua contenido una caldera
cerrada, este empuja un pistón que al desplazarse mueve una
rueda.
5. Que el calor no era una sustancia, como ya pensaba el conde de
Rumford, sino una forma de energía, el reverso de la moneda del
trabajo, ya que el trabajo está asociado con la acción de fuerzas
en movimiento. Con este hallazgo Joule sentó la primera piedra
para la formulación del principio de conservación de la energía.
6. William Thompson dedujo que, ya que el universo fluye de lo
caliente a lo frío pero no al contrario, la Tierra fue una esfera
incandescente que poco a poco se irá enfriando hasta hacerse
inhabitable
Capítulo VIII. A.A. Michelson: Perdido en el espacio
1. La aberración de la luz es la diferencia que existe entre la
posición aparente de una estrella y su posición real, aberración
que obedece a la diferencia entre la velocidad del observador y
la velocidad de la luz. Fue descubierta por el astrónomo inglés
James Bradley en 1725.
2. Galileo Galilei, Ole Roemer, Armand-Hypolite-Louis Fizeau y Léon
Foucault.
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3. Tras realizar el primero de sus experimentos Michelson afirmó
que la velocidad de la luz era de 299.240 kilómetros por
segundo, pero más tarde, una vez que perfeccionó su método de
medición, rectificaría la cifra y la haría bajar a 299.853
kilómetros por segundo. Su margen de error fue muy pequeño,
puesto que hoy sabemos que la luz se desplaza a una velocidad
constante de 299.792.458 metros por segundo.
4. Hasta bien entrado el siglo XIX los científicos pensaban que no
existía el vacío. Todo lo que parecía estar vacío estaba en
realidad lleno de una sustancia llamada éter, con una densidad
mínima.
5. Michelson y Morley trataban de demostrar la existencia del éter y
la velocidad de traslación de la Tierra con respecto a este, pero
sus experimentos, consistentes en medir la velocidad de la luz
en direcciones perpendiculares entre sí y con distinta velocidad
lineal en relación con el éter, les llevaron a la conclusión de que
no existía tal éter, sino solo el vacío, pues la luz viajaba a la
misma velocidad en ambas direcciones.
IX. Iván Pavlov: La medida de lo inconmesurable
1. Pavlov estudiaba en un seminario y todo parecía indicar que
seguiría los pasos de su padre y se convertiría en sacerdote de la
Iglesia Ortodoxa rusa, pero la lectura de El origen de las
especies de Darwin y de otros libros de científicos materialistas
de su tiempo le hizo decantarse por las ciencias naturales.
2. La fisiología es la parte de la biología que estudia las funciones
de los organismos vivos. La disciplina que estudia el
comportamiento animal se denomina etología.
3. Antes de estudiar el comportamiento animal, Pavolv se dedicó a
estudiar el funcionamiento de los mecanismos por los cuales el
sistema nervioso canino controla la presión sanguínea y los
latidos del corazón.
4. Ante la secuencia estímulo-respuesta caben dos posibilidades:
un acto reflejo es una respuesta innata, estereotipada, fija y por
tanto involuntaria, mientras que una respuesta condicionada es
una respuesta aprendida como resultado de la asociación de
dicha respuesta a un estímulo que de modo natural no la
provocaba. Respuesta libre.
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5. Antes de Darwin la comunidad científica admitía por unanimidad
la existencia de una mente o alma inmaterial, pero en El origen
de las especies y en otras de sus obras el naturalista inglés llega
a la conclusión de que esta facultad del hombre no es sino el
resultado de un mecanismo de adaptación al medio, es decir,
fruto de la evolución por selección natural, de manera que los
estudiosos de las ciencias naturales admiten que el
funcionamiento de la mente puede estudiarse basándose en
datos objetivos, las manifestaciones externas de esos procesos
internos, al igual que se hace con otros fenómenos relacionados
con la fisiología humana.
6. El conductismo es una corriente de la Psicología que se basa en
el análisis de la conducta humana a través de datos objetivos.
Siguiendo a Pavlov y aplicando al comportamiento humano sus
hallazgos en el campo de la fisiología, los conductistas
consideran que todo hecho psicológico puede reducirse al
esquema estímulo-respuesta y creen en la modificación del
comportamiento por métodos inspirados en el condicionamiento
clásico de Pavlov.
Capítulo X. Robert Millikan: En la frontera
1. El experimento de la gota de aceite sirve para medir la carga
elemental o carga del electrón, que Millikan y su discípulo fijaron
calcularon que era de 1'5924 — 10-19 columbios, si bien el valor
exacto que se acepta en la actualidad es ligeramente superior:
1'60217653 — 10-19 columbios.
2. En 1923 Millikan recibió el Premio Nobel de Física, el galardón
internacional más importante en este campo, precisamente por
haber determinado la carga del electrón a raíz del experimento
de la gota de aceite.
3. Fletcher confesó en sus memorias que Millikan se atribuyó todo
el mérito del descubrimiento de la carga del electrón y que su
maestro amañó algunos de los datos para aproximarlos a sus
hipótesis.
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Epílogo: El undécimo experimento más bello
1. Marie Curie fue pionera en el estudio de la radioactividad, Lise
Meitner estudió la fisión nuclear, Rita Levi-Montalcini el factor de
crecimiento neuronal, Barbara McClintock la regulación génica y
los transposones y Chien-Shiung Wu continuó estudiando otros
fenómenos relacionados con la radioactividad.
2. Respuesta libre.
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