martes, 18 de junio de 2013

Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el Universo


Gravedad

La gravedad es la fuerza de atracción entre objetos.
En el Universo toda la materia se mueve a causa de ésta y otras fuerzas.
La gravedad depende de la masa de los objetos y de la distancia que los separa. Cuanta más masa tienen y más cerca están, mayor es la fuerza. Cuando se separan el doble, la fuerza se reduce a un cuarto.

Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el Universo
El astrónomo griego Claudio Ptolomeo (100-170 d.n.e.) retomó  ideas y pudo predecir, con cierta anticipación y suficiente exactitud, las posiciones de los planetas gracias a las observaciones hechas a simple vista.

Catorce siglos después, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) puso en duda las ideas de Ptolomeo. Copérnico propuso que los planetas, incluida la Tierra, giraban alrededor del Sol en órbitas circulares, sin embargo, el modelo de Copérnico sólo era un poco más sencillo que el de Ptolomeo.

En 1609 Galileo construyó uno de los primeros telescopios; con él observó el cielo y confirmó las ideas de Copérnico.

El astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) usó las observaciones de su maestro Tycho Brahe y encontró que si se describían las órbitas de los planetas mediante el uso de la elipse, resultaba más sencillo explicar los movimientos observados y se lograba mayor precisión en las predicciones.

Los trabajos de Kepler y de Galileo fueron esenciales para que  Newton hiciera uno de sus mayores descubrimientos, encontró semejanzas entre los efectos de la fuerza de gravedad sobre la órbita de la Luna y los que sucedían en la superficie de la Tierra. Newton afirmó que todos los objetos ejercen atracción gravitacional, y que esta fuerza es mayor cuanto más grandes son sus masas, pero que disminuye a medida que los cuerpos se alejan entre sí. En la ley de la gravitación universal lo expresó de la siguiente manera:

La fuerza de atracción entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas (m1 y m2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) que los separa.
Que se expresa matemáticamente como:



Es decir:
El valor de la constante de gravitación universal (G) fue determinado en 1789 por el inglés Henry Cavendish (1731-1810) y es:

A partir de la expresión anterior podemos señalar que la fuerza de atracción entre dos cuerpos es mayor cuando sus masas son más grandes, pero disminuye rápidamente si se alejan, es decir, cuando aumenta la distancia entre ellos.

En el enunciado de la ley de la gravitación universal observa que cuando la distancia aumenta, la fuerza disminuye. Sin embargo, para distancias muy pequeñas la fuerza aumenta mucho. Si trazas una gráfica de la fuerza contra la distancia se obtiene lo siguiente:
La constante G es muy pequeña, sólo notamos los efectos de esta fuerza cuando estamos en presencia de masas muy grandes, como las de los planetas.

La fuerza de atracción que la Tierra ejerce sobre cada una de ellas es de alrededor de 490 N y ésta sí es perceptible.
Esa atracción se llama peso (w) y es proporcional a la masa del objeto multiplicada por un valor constante (g), que es la aceleración que la Tierra produce en los cuerpos que caen. Todos los objetos que se encuentran a la misma distancia del centro de la Tierra están sujetos al mismo valor de g. Por ello, en ausencia de fricción, los cuerpos caen exactamente al mismo tiempo sin importar su peso.

Galileo logró describir cómo es la caída de los cuerpos, pero Newton nos permite comprender la causa.
El peso de un objeto es, pues, la fuerza con la que la Tierra lo atrae y está dado por:

Peso (w) = 5 masa (m) x aceleración de la gravedad (g)
La aceleración de la gravedad en el nivel del mar es cercana a:
g = 9.8 m/s2

El peso de un objeto es proporcional a su masa, por lo que si se conoce uno ellos, y la aceleración de la gravedad en ese punto, entonces es posible calcular el valor del otro. Sin embargo, son muy diferentes porque la masa es una magnitud escalar característica del cuerpo y se mide en kilogramos (kg); mientras que el peso es un vector que siempre se dirige hacia el centro del planeta u objeto masivo que produzca la fuerza y su unidad es el newton (N). Un cuerpo no pesa lo mismo en la Tierra que en el Sol, en la Luna o en algún otro cuerpo celeste. Además, como el peso es una interacción entre dos objetos, la fuerza sobre uno de ellos debe ser igual, pero en dirección opuesta a la fuerza que éste ejerce sobre el otro; es decir, el peso también actúa sobre el objeto con mayor masa.

La atracción gravitacional depende de la distancia a la que se encuentre el cuerpo que se va a medir, del centro de la Tierra. El valor de la atracción es más pequeño cuando un cuerpo se encuentra a gran altitud, por ejemplo en el monte Everest, y aumenta en el nivel del mar.

La fuerza de gravedad y el peso
Todos los objetos son atraídos hacia la Tierra.  La fuerza ejercida por la Tierra sobre los objetos se denomina fuerza de gravedad.  La gravedad es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.  Nadie realmente conoce exactamente porque esta fuerza jala los objetos unos hacia los otros.  La masa de los objetos y la distancia entre ellos afectan la magnitud de la fuerza gravitacional.  A mayor masa de los objetos y a menor distancia entre ellos mayor es la intensidad de esa fuerza.  Masas gigantes pueden atraer con mayor fuerza, mientras que a mayor separación las fuerzas se debilitan.
La gravedad de la tierra empuja los objetos hacia el centro de la tierra y a su magnitud se le llama peso del objeto.  Cuando un objeto está en caída libre experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de la Tierra.  Al aplicar la Segunda Ley de Newton ΣF=ma al objeto de masa m en caída libre, con a = g y ΣF = Fg, se obtiene:
Fg = mg


Qué explica la ley de gravitación

1.    como se mueven los planetas.
2.    con que tipo de movimiento
3.     cómo es la fuerza que realiza ese movimiento
4.     qué es lo que la crea.

Estas preguntas estaban sin contestar satisfactoriamente al final de la Edad Media. Kepler contesta a la pregunta de cómo se mueven los planetas y explica la forma de las órbitas. Newton contesta a la cuestión de cómo es la fuerza que mueve los planetas y que es lo que la crea.
Todo Empezó Por Un Afán De Poder Predecir
Poder predecir los acontecimientos estelares daba a los que lo poseían un poder supersticioso que ellos mismo potenciaban.  la única ciencia que predice lo que pasará es la que utiliza fórmulas matemáticas y leyes físicas que partiendo de unas condiciones iniciales y conociendo el tipo de fuerzas que actúan predice donde estará el planeta en un futuro.


Aportación de Newton a la ciencia: explicación del movimiento en la Tierra y en el Universo

Newton explico cómo se comportan los cuerpos ante la gravedad.  Desde ese momento la fuerza de gravedad sirvió para explicar cómo funcionan los movimientos de los cuerpos en la Tierra y en el espacio. Dos siglos más tarde, Albert Einstein propuso un modelo teórico para explicar el origen de la gravedad.

Según la teoría de Newton, todas las partículas materiales y todos los cuerpos se atraen mutuamente por el simple hecho de tener masa, en proporción directa a sus masas, pero esta fuerza pierde intensidad en proporción al cuadrado de la distancia que los separa.

Las fuerzas gravitatorias, que se ejercen por ejemplo el Sol y la Tierra, se caracterizan porque:
·         La dirección de la fuerza es la de la recta que une los dos cuerpos afectados, el que la crea y el que la recibe.
·         El sentido de la fuerza se dirige hacia la masa que crea la interacción gravitatoria.
·         El módulo es directamente proporcional a las masas que intervienen en la interacción gravitatoria e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
·         Las fuerzas debidas a la interacción gravitatoria son siempre atractivas.

http://www.monografias.com/trabajos5/graun/graun.shtml#gravi#ixzz2WdgVobGx
http://www.monografias.com/trabajos5/graun/graun.shtml#gravi
https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/fuerzagravitacional2#TOC-Fuerza-gravitacional-y-el-peso
http://fisica2.blogdiario.com/
http://astrojem.com/teorias/teorianewton.html
Lozano de Swan Natasha, Cienecias 2, Física, Santillana, México, D.F, 2006

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