El mundo está desordenado. Las idealizaciones simplifican la física

A veces el universo es demasiado complicado de analizar.

Diablos, si tomas una pelota de tenis y la lanzas al otro lado de la habitación, incluso eso es prácticamente demasiado complicado. Después de que sale de tu mano, la bola tiene una interacción gravitacional con la Tierra, lo que la hace acelerar hacia el suelo. La pelota gira mientras se mueve, lo que significa que podría haber más arrastre por fricción en un lado de la pelota que en el otro. La bola también choca con algunas de las moléculas de oxígeno y nitrógeno en el aire, y algunas de estos las moléculas terminan interactuando con aún más aire. El aire en sí ni siquiera es constante: la densidad cambia a medida que la pelota se mueve hacia arriba y el aire podría estar en movimiento. (A eso lo llamamos normalmente viento). Y una vez que la pelota golpea el suelo, ni siquiera el suelo está perfectamente plano. Sí, parece plano, pero está en la superficie de un planeta esférico.

Pero no todo está perdido. Todavía podemos modelar esta pelota de tenis lanzada. Todo lo que necesitamos son algunas idealizaciones. Se trata de aproximaciones simplificadoras que convierten un problema imposible en un problema solucionable.

En el caso de la pelota de tenis, podemos suponer que toda la masa está concentrada en un solo punto (en otras palabras, que la pelota no tiene dimensiones reales) y que la única fuerza que actúa sobre ella es la constante fuerza gravitacional que tira hacia abajo. . ¿Por qué está bien ignorar todas esas otras interacciones? Es porque simplemente no hacen una diferencia significativa (o incluso mensurable).

¿Es esto incluso legal en el tribunal de física? Bueno, la ciencia tiene que ver con el proceso de construcción de modelos, incluida la ecuación para la trayectoria de una pelota de tenis. Al final del día, si las observaciones experimentales (donde aterriza la bola) concuerdan con el modelo (la predicción de dónde aterrizará), entonces estamos listos para continuar. Para la idealización de la pelota de tenis, todo funciona muy bien. De hecho, la física de una pelota lanzada se convierte en una pregunta de prueba en una clase de introducción a la física. Otras idealizaciones son más difíciles, como tratar de determinar la curvatura de la Tierra con solo mirar esta terminal superlarga en el aeropuerto de Atlanta. Pero los físicos hacen este tipo de cosas todo el tiempo.

Quizás la idealización más famosa la realizó Galileo Galilei durante su estudio de la naturaleza del movimiento. Estaba tratando de averiguar qué le pasaría a un objeto en movimiento si no ejerces una fuerza sobre él. En ese momento, casi todos seguían las enseñanzas de Aristóteles, quien dijo que si no ejerce una fuerza sobre un objeto en movimiento, se detendrá y permanecerá en reposo. (A pesar de que su trabajo tenía alrededor de 1.800 años, la gente pensaba que Aristóteles era demasiado genial para equivocarse).

Pero Galileo no estuvo de acuerdo. Pensó que seguiría moviéndose a una velocidad constante.

Si desea estudiar un objeto en movimiento, debe medir tanto la posición como el tiempo para poder calcular su velocidad, o su cambio de posición dividido por el cambio en el tiempo. Pero hay un problema. ¿Cómo se mide con precisión el tiempo de los objetos que se mueven a altas velocidades en distancias cortas? Si dejas caer algo incluso desde una altura relativamente pequeña, como 10 metros, tardará menos de 2 segundos en llegar al suelo. Y allá por el año 1600, cuando Galileo estaba vivo, ese fue un intervalo de tiempo bastante difícil de medir. Entonces, en cambio, Galileo miró una bola que rodaba por una pista.