Esta plática la da el Dr. David Goodstein.
Aunque no sabemos con exactitud qué es fuerza ni masa, hemos podido hacer muchos cálculos con la fórmula de la 2da ley de Newton, sobre todo la teoría de la ley de la gravedad, que es una explicación de un tipo de fuerzas.
¿Cuales son las fuerzas fundamentales del universo?
La fuerza nuclear
La fuerza nuclear débil y fuerte se encuentra en el núcleo del átomo. La fuerza nuclear fuerte mantiene unido a los protones y neutrones dentro del núcleo. Es tan fuerte que puede superar la repulsión natural de los protones. Esta fuerza incendia el interior del sol.
Los efectos de la fuerza nuclear débil son sutiles pero evidentes, como la desintegración de una estrella o de isótopos radioactivos.
La fuerza de la gravedad
Nadie conocía esta fuerza hasta la ley de Newton. Esta fuerza puede acelerar masas, es atractiva y está presente en todo el universo. La ley de la gravitación de Newton explica cómo la gravedad atrae a los objetos en términos de fuerza. Henry Cavendish pudo calcular el peso de la Tierra utilizando la fórmula de fuerza de Newton y la de la ley de la Gravedad. Pero primero tenía que saber el valor de G, así que despejó ambas fórmulas:
Una barra suspendida de un hilo sostiene una masa en cada extremo. Cuando acerca dos masas mayores, las pequeñas comienzan a oscilar. Cronometrando el movimiento, puedo saber la fuerza del hilo. Con este experimento pudo saber la masa de la Tierra.
La fuerza eléctrica
Benjamin Franklin estudió los efectos de la electricidad y tuvo la idea de que era un fluido eléctrico contenido en cada cuerpo. Si tenía mucho fluido, estaba cargado positivamente, y si tenía poco estaba cargado negativamente. Esta idea no era correcta, pero los términos permanecieron.
En un átomo, los protones tienen una carga positiva y los electrones tiene una carga negativa. Dos cargas iguales se repelen, pero una negativa y una positiva se atraen. Las fórmulas de la electricidad y la gravedad son casi iguales.
Los científicos se dieron cuenta de que las fuerzas de la naturaleza eran casi lo mismo, así que Albert Einstein comenzó la búsqueda de una fórmula que explicara todas las fuerzas del universo.
La electricidad liga todos los átomos y las moléculas para formar todas cosas. El efecto resorte de un objeto metálico es un proceso eléctrico. Los iones cargados positivamente se mantienen juntos con los electrones, pero el peso los hace separarse de nuevo. Cuando hay fricción entre dos objetos, sus cargas (+ y -) entran en contacto y se quedan aderidas temporalmente.
Aceleradores
La electricidad se usa para acelerar masas. El acelerador del Instituto CalTech se utiliza para reproducir fenómenos que ocurren dentro del Sol haciendo chocar núcleos a gran velocidad para hacerlos reaccionar.
Cuando un ion de carga negativa entra al tubo de alto voltaje (que está dentro de la cámara del acelerador). Diferentes campos magnéticos mantienen al ion en el centro del tubo y lo dirigen.
Cuando el ion está más cerca de la carga positiva acelera. Ahí choca con gases que desprenden sus electrones, transformando su carga en positiva. Esto hace que acelere más rápido y con más potencia. Esto puede ayudar a entender mejor cómo funciona el universo.
Caos en el conocimiento
El conocimiento acerca del universo era un caos porque no sabíamos que preguntarnos. Después de que Newton diera la fórmula de F=ma, tenemos que saber cuales son las fuerzas fundamentales de la naturaleza y cuales son los componentes de la materia. Estas preguntas siguen siendo los problemas centrales de la física.
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