FUERZA GRAVITACIONAL (Fg)
Importante:
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Todas las fuerzas son magnitudes vectoriales; las cuales se representan por medio de un vector, que recordemos tienen tres características: (magnitud, dirección y sentido).
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Para resolver problemas de dinámica es fundamental saber sumar vectores ( ver vectores ); y conocer por cada fuerza: qué es, cuando aparece en un problema de fisica y como se gráfica.
FUERZA GRAVITACIONAL
1. Qué es: Es la fuerza que experimenta todo cuerpo en virtud de su masa, sus efectos son mayormente observable en la interacción entre los planetas, galaxias y todos los cuerpos existentes en el universo. Es una de las cuatro interacciones fundamentales que origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación.
La fuerza gravitacional es una fuerza de campo de alcance infinito,
la cual Newton describió; como una fuerza atractiva la cual dependía de la interacción entre las masas y la distancia de separación entre ellas, (ver caída de cuerpos ) más tarde; Albert Einstein revisó la teoría newtoniana en su teoría de la relatividad general, describiendo la interacción gravitatoria como una deformación de la geometría del espacio-tiempo.
Hoy en dia esta fuerza continúa generando incógnitas sin resolver debido a la imposibilidad para describirla desde la mecánica cuántica.
Matemáticamente la fuerza gravitacional se expresa como:
Donde "G" es conocida como constante de gravitación universal o constante de Cavendish y tiene un valor de:
: son las masas de los cuerpos o planetas que interactúan
"r" es la distancia de separación entre las masas lo que implica; que entre mayor sea la masas, mayor es la fuerza gravitacional y entre mayor sea la distancia de separación de las masas, menor es la fuerza gravitacional.
2. Cuando aparece en un problema? La fuerza gravitacional siempre está presente para todos los cuerpos que posean masa; sin embargo esta temática solo la usaremos cuando estemos calculando la gravedad entre planetas incluyendo la tierra.
3. Como se gráfica? La fuerza gravitacional suele ser una fuerza de campo atractiva; aunque existen casos particulares en que las geodésicas temporales pueden expandirse en ciertas regiones del espacio-tiempo, lo cual hace aparecer a la gravedad como una fuerza repulsiva, por ejemplo la energía oscura. Este es el motivo de que la gravedad sea la fuerza más importante a la hora de explicar los movimientos celestes, y también la que más incógnitas genera al mundo de la física actual.
Para resolver problemas con esta fuerza debemos operar de forma vectorial las fuerzas implicadas.
(ver sugerencias para la solución de problemas de fuerzas ).
Ejemplos gráficos de la fuerza gravitacional
Como notamos en el gráfico las fuerzas de interacción entre las dos masas es atractiva y de igual magnitud vectorial; la fuerza es la fuerza que hace la masa 1 a la masa 2.
LEYES DE KEPLER
En la antigüedad se creía que la tierra era estática, ubicada en el centro del universo; y todos los cuerpos celestes incluyendo el sol giraban en órbitas circulares alrededor de esta; este modelo era defendido por la mayoría de los filósofos griegos como Platón, Aristóteles o Ptolomeo, (modelo geocéntrico).
Durante el renacimiento surgió una nueva teoría, (modelo heliocéntrico) En el cual el Sol se encontraba en el centro del Universo y, alrededor, la Tierra y el resto de astros. Galileo fue, el principal difusor de esta teoría, basándose en trabajos realizados por Nicolás Copérnico; lo cual le trajo enfrentamiento con la Inquisición romana de la Iglesia católica.
Las leyes de kepler; son las leyes que rigen el movimiento de los planetas alrededor del sol.
Primera ley de Kepler: Los planetas describen trayectorias elípticas; con el sol en uno de sus focos.
Segunda ley de Kepler: Un radio vector desde el planeta hasta el sol, barre o recorre áreas iguales en tiempos iguales. Esto implica que un planeta tiene mayor velocidad cuando está más cerca al sol, y se mueve más lentamente cuando está más lejos de él.
Tercera ley de Kepler: Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital (T) es directamente proporcional al cubo de la distancia media al sol (R), es decir:
