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Iª Prueba presencial
Tema I: Expansión europea y Revolución industrial.
Apuntes sobre MASON, Vol. 3, Cáp. 1 (La aplicación de la ciencia durante el siglo XVIII) y Cáp. 5 (La idea de progreso en el mundo mecánico del XVIII).
1.- La aplicación de la ciencia durante el siglo XVIII.
A finales del siglo XVII algunas cuestiones de navegación tales como la longitud a la que se encontraba un barco en alta mar (distancia) no se habían resuelto. La postura general (a pesar de los intentos de la Royal Society por acercase al tema y tal como declaró) era que las cuestiones de navegación eran asunto de estado y no de interés social. En 1685 Samuel Pepys pidió la revisión de todos los documentos sobre navegación de la R.S. En 1675-76 se crea el observatorio de Greenwich, cuya finalidad es la dedicación a las cuestiones de navegación. Su nacimiento se originó gracias a la formación de una comisión que pretendía investigar la posibilidad de determinar la distancia (longitud) por el método de Bennewitz a partir de la posición de la luna con respecto a las estrellas.
Tal comisión está compuesta por: Sir Jonas Moore, Subveyor of the Ornance, Christopher Wren, Robert Hooke consultaron a John Flamsteed (1645-1719) acerca de la viabilidad del proyecto. La respuesta de Flamsted le llevó a ser nombrado astrónomo real por parte de Carlos II, y financió de su propio bolsillo los elementos necesarios para realizar sus investigaciones. Permaneció cuarenta y cuatro años en Greenwich realizando mediciones de los movimientos lunares, que fueron publicados a su muerte en 1725, y que aunque mucho más perfectas que tablas lunares anteriores aún eran insuficientes los medios para medir la longitud al que estaba un barco en el mar.
Francia contaba con una institución estatal que poseía su propio observatorio, la Academia de París. En ella Jean- Dominique Cassini{1} (1625-1712) estudió este mismo problema. Aplicó el método de Galileo, pero las tablas resultantes no fueron demasiado útiles. El aficionado holandés Christian Huygens, trató de resolver el problema mediante un reloj mecánico (método Frisius). Estudió las oscilaciones del péndulo y construyo el primer reloj de péndulo. En 1659 construyó un cronómetro marino que no funcionó, porque las oscilaciones del barco influían en las del péndulo. Más adelante Huygens Y Robert Hooke hallaron de forma independiente que las oscilaciones de un resorte capilar en espiral eran isócronas, sugiriendo que tal resorte podía ser utilizado como cronómetro {2} .
Ni Hooke ni Huygens otorgaron una solución práctica, y en 1714, con el problema aún sin resolver el gobierno británico estableció un Consejo de Longitud que ofrecía premios entre diez y veinte mil libras para métodos de hallar la longitud con diversos grados de precisión.En 1716 el gobierno francés inicia la misma táctica con un premio un tanto menor. El primer premio otorgado por el Consejo británico recayó en un alemán, Tobías Meyer (1723-1763), del observatorio de Gotinga, que «ofreció» en 1753 unas tablas de los movimientos de la Luna relativos a las estrellas fijas que eran lo bastante precisas para una determinación aproximada de la longitud en el mar siguiendo el método de Bennewitz. A partir de 1767 el observatorio de Greenwich publico dichas tablas en el Almanaque náutico. Este método solo permitía precisión en un margen de veinte millas en el mejor de los casos, por lo cual fue superado rápidamente con la aparición de relojes mecánicos precisos.
Durante el siglo XVIII muchos investigadores centraron su atención en la construcción de cronómetros precisos (para hallar la longitud en el mar), entre ellos cabe destacar John Harrison (relojero de Yorkshire 1693-1776) y a Pierre Le Roy (relojero francés 1715-1785) .
Harrison : Construyó cinco cronómetros diferentes en los que fue depurando mediante pura habilidad técnica los defectos de estos (desde el primero que pesaba 30 kilos, hasta el último que cabía en un bolsillo, con una exactitud bastante considerable. Tal descubrimiento le valió el premio del consejo en 1765.
Le Roy: Su modo de proceder fue muy distinto al de Harrison, ya que en lugar de mejorar defectos por habilidad mecánica, Le Roy creo su cronómetro marino (1763) en función de los principios fundamentales de la construcción de relojes inventando nuevos mecanismos.
Con estos dos descubrimientos (aunque aun había de pasar un tiempo hasta que se normalizase la utilización de cronómetros marinos) el problema de la navegación y el comercio se resolvía y la atención científica se centraron en los campos industriales. Uno de los problemas industriales más importante era el drenaje de carbón en las minas.
El carbón se había ido afianzando como combustible dada la crisis de la madera de los siglos XVI y XVII, ya que hasta entonces la madera había sido el combustible principal para todo tipo de industria, especialmente para las llamadas pirotécnicas (metalurgia, jabón y vidrio). El precio de la leña aumento hasta ocho veces entre 1500 y 1640. La escasez produjo la priorización de madera a los astilleros, obligando a las industrias pirotécnicas a utilizar el carbón, que fueron trasladándose paulatinamente del sur de Inglaterra a las zonas carboníferas (que era más económico que trasladar el carbón). Cuanto más se utilizaba el carbón, más profundas eran las minas y cuanto más profundo, más agua entraba en ellas. Entre 1561 y 1668 tres cuartas partes de las patentes se relacionaban directamente con la industria del carbón, y un 14 % de ellas se dedicaban a la cuestión del drenaje. El problema principalmente era la energía que se necesitaba para activar cadenas de cangilones, bombas de succión o impelentes conocidas desde la antigüedad. Durante los siglos XVI y XVII tal energía dependía de caballerías, más fiables que las «fuerzas naturales»(energía eólica y energía hidráulica). En 1563 George Bauer describió un ingenio de bombeo que requería noventa y tres caballos para hacerlo funcionar, y en algunas minas se llegaron a utilizar un centenar de caballos para hacer funcionar los drenajes.
La utilización del fuego, aunque conocida había sido utilizado como suministro menor; el repaso de Mason por estas técnicas queda enumerado a continuación:
1.- Herón de Alejandría empleó energías derivadas del aire caliente para hacer funcionar sus juguetes mecánicos (Antigüedad)
2.- Leonardo Da Vinci diseño un cañón que funcionaba con vapor. (Renacimiento)
3.- Baptista della Porta (siglo XVI) describió una bomba para elevar agua mediante presión de vapor.
4.- Solomon de Caus (1615) en Francia describió un artilugio similar al de della Porta.
5.- David Ramsey obtuvo en 1630 una patente de Carlos I por un invento para elevar agua de los pozos profundos por medio del fuego.
6.- Edgard Somerset (marqués de Wocester) ensayo con una máquina (1650) que decía poder lanzar agua desde 40 pies (12,2 m)
7.- Samuel Moreland, mecánico de Carlos II diseño una máquina similar a la de Somerset en 1670
8.- Finalmente Thomas Savery, ingeniero de Dartmouth construye en 1698 una bomba de vapor basada en el principio de della Porta y que no sólo se utilizó en las minas, sino que hoy es modelo referencial para técnicos de calderas y similares. Se trata de un instrumento que había de ser regulado manualmente (la discontinua aplicación del vapor permitía la succión y la expulsión del agua). No pudo utilizarse por los múltiples riesgos que entrañaba. Sin embargo esta máquina es la precursora de la máquina de vapor de Watt.
Otra de las líneas en las que se atacó el problema de la producción de energía mecánica a partir del calor tuvo su origen en las observaciones de los ingenieros de minas del XVI, por las cuáles se media ala altura máxima a la que podía ser elevada el agua mediante bombas de succión (30 pies=9 m). Galileo consideró que todos los líquidos según su densidad, tienen una altura límite. Sus discípulos siguieron esta línea de investigación (Torricelli y Viviani) descubrieron que el mercurio, con una densidad catorce veces la del agua, se elevaba a veintinueve pulgadas (73,6cm) de la salida libre, por lo que opinaron que esto se debía a la presión ejercida por la atmósfera superior al mercurio libre. Blaise Pascal (1623-1662) aportó elementos de juicio que apoyaron esta teoría.
Independientemente de italianos y franceses, Otto von Guericke (1602-1686) cervecero e ingeniero de Magdeburgo entre 1635-1645 trató de producir un vacío bombeando agua de un barril con una bomba de succión, pero se encontró con que el aire se filtraba en el barril. Intentó entonces bombear directamente el aire desde un globo de cobre y esta vez si consiguió crear el vacío. El descubrimiento de Guericke podría resumirse grosso modo de la siguiente forma: Descubrió que el «vacío» (presión atmosférica) podía ejercer una tremenda fuerza mecánica. Demostró que cuando dos hemisferios se hacían encajar, creando el vacío en su interior no podían ser separados fácilmente, así como tampoco era fácil de vencer la presión de la atmósfera creada por un pistón en un cilindro. El objetivo o planteamiento de Guericke era que si se podía producir un vacío por medios mecánicos se obtendría una importante fuente de energía.
Hooke y Boyle siguieron los pasos de Guericke, junto con Denis Papin (1647-1712). Sus avances fueron los siguientes: experimentaron con la bomba de aire demostrando la relación inversa que hay entre la presión de una cantidad de aire y volumen de la cantidad. Papin colaboró inventando « el pistón de Papin » que es lo mismo que la olla a presión. Al final de su vida Hooke se puso en contacto con Newcomen (1663-1729), un herrero de Dartmouth que estudiaba la cuestión. Mason no da muchos más detalles de cómo fue la aportación o intercambio de saber entre Hooke y Newcomen pero el resultado fue la máquina atmosférica de Newcomen.
Este esquema es muy parecido a la máquina tal y como sea adoptó para el drenaje de las minas. A partir de 1720 las máquinas empezaron a exportarse.
El método de Newcomen parece haber sido eminentemente empírico. Mason utiliza este referente para hablar de los caballeros científico aficionados, que a su parecer tendrán especial importancia a partir de la segunda mitad del XVIII cuando los aficionados adopten el método científico y los conocimientos tradicionales. El primer gran hombre de este movimiento según Mason es John Smeaton (1724-1792), diseñador de puentes, molinos, puertos, canales y máquinas de vapor para toda gran Bretaña; el resumen de sus logros es: halló experimentalmente que las ruedas hidráulicas movidas desde arriba proporcionaban el doble de energía que las que se movían desde abajo. Mejoró notablemente el modelo original de Newcomen, pero no inventó nada nuevo.
James Watt (1736-1819) descubrió en el ejercicio de sus obligaciones en Glasgow (1757) que los modelos más pequeños de las máquinas de Newcomen perdían más calor y eran menos eficientes. El problema de la máquina en general es que se desperdiciaba mucho calor. Este descubrimiento llevó a Watt a la modificación de la máquina de vapor de tal forma que se convirtiese en un motor de producción de movimiento mecánico rotativo constante. Para ello fue necesaria la intervención de Joseph Black (1728-1799). El principal logro de la máquina era el ahorro de combustible, por lo que la máquina de Newcomen siguió instalada en las minas (ya que el ahorro de combustible no era básicamente el problema en las bocas de las minas). Pero otra minería como la del estaño utilizó desde el principio la máquina de Watt, así como las fundiciones de hierro, y la industria textil.
Resumen de MASON, Vol. 3, Cáp. 2 «El trasfondo de la ciencia del XVIII»
Para Mason es importante subrayar el hecho de que los verdaderos artífices del cronómetro marino y la máquina de vapor pertenecían a la tradición artesanal y no a la científica. De su análisis extrae M. la siguiente conclusión: que el relajamiento de fuerzas (denotado en el primer año del siglo XVIII por el consejo de Royal Society) convirtió a la primera mitad del XVIII en un vacío inexplicable tras el siglo anterior. Para Mason estos cincuenta años son los de constitución de la revolución industrial. En esta segunda mitad del siglo XVIII para Mason los filósofos y científicos están metodológica y nacionalmente divididos, estableciéndose la tradición empírica en las islas británicas y la tradición teórica en Francia. Para apoyar esta afirmación aporta los siguientes datos: Bradley (1692-1792) y Maskelyne (1723- 1811) astrónomos reales ingleses « realizaron notables descubrimientos científicos», Lagrange (francés, 1763-1813) y Laplace (1749- 1827) sin embargo desarrollaron la teorías mecánica y astronómica, así como Lavoisiser (1743-1794) elaboró la teoría de la revolución química con datos tomados de Priestley (1733-1804).
Para Mason la difusión de las ideas francesas va de la mano principalmente de Fontenelle (1657-1757) que extendió las ideas de Descartes. El producto más importante del movimiento francés fue la gran « Enciclopedia » francesa que se publica en veintidós volúmenes entre 1751 y 1777. Las enciclopedias británicas no lo fueron como tales hasta 1771, hasta entonces las publicaciones que se asemejaban al proyecto francés eran los diccionarios técnicos, como el de las artes y las ciencias (1714) o el Lexicon Technicon de Harris (1704).
Subir al principio del documentoNotas
{1} Astrónomo e ingeniero civil italiano nombrado director del observatorio de Paris en 1669.
{2}Un dispositivo similar es el que se usa en los termómetros sin mercurio, al aumentar o disminuir la temperatura el volumen del mecanismo cambia y la dilatación y la contracción mueven la aguja.
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