Tema 2. Efectos de las fuerzas en la Tierra y el Universo.

GRAVITACIÓN: 

Es la fuerza de atracción (G) que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que se encuentran dentro de su campo gravitatorio en virtud de la cual éstos caen hacia el centro de la Tierra. Este término "gravedad" se suele confundir con el concepto de aceleración de la gravedad (g), la aceleración de la gravedad es la variación de la velocidad de caída de un cuerpo hacía la Tierra y es consecuencia de la fuerza de atracción terrestre (gravedad).

 Newton en base a los descubrimientos de Galileo Galilei, Kepler, Brahe y otros científicos que lo antecedieron deduce la Ley de Gravitación Universal, contribuyendo grandemente a la Física, ya que con esta ley explica el movimiento permanente de los planetas al rededor del Sol.

Mediante esta Ley, Newton descubrió una propiedad más de la materia, en efecto, la materia además de ocupar un lugar en el espacio, de ser inerte, porosa, maleable, dúctil, etc., tiene una propiedad más que es la mutua atracción.

Según el razonamiento de Newton, entre el Sol y los planetas existe una atracción mutua, atracción que es mayor cuanto mayor sea la masa del planeta, y es menor cuanto mayor sea el cuadrado de su distancia al Sol. Sintetiza este planteamiento en la Ley de Gravitación Universal.

Ley de Gravitación Universal

"La fuerza de atracción entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa".

 “A toda acción se opone siempre un reacción igual; o en otras palabras, las acciones mutuas de dos cuerpos entre si siempre son iguales, y dirigidas a partes contrarias” 

Masa y Peso de los Cuerpos

Es común confundir la masa y el peso de los cuerpos debido a la costumbre de expresar el peso de los cuerpos en gramos y en kilogramos, en este sentido es fundamental definir masa y peso, así como establecer sus diferencias para poder comprender la teoría de la gravitación universal.

Masa (m), de forma elemental, se define como la cantidad de materia que posee un cuerpo mientras que Newton establece que la masa de un cuerpo es la medida cuantitativa de la inercia de dicho cuerpo, es decir, a mayor masa a éste le corresponde mayor inercia. La unidad de medida de la masa es el kilogramo (kg).

Peso (p), es la fuerza con que es la Tierra atrae a un cuerpo como acción de la gravedad; así, el peso es una fuerza igual a la masa (m) del cuerpo por la aceleración de la gravedad (g), en consecuencia:

p = m . g

En otras palabras, el peso es una fuerza ocasionada por la atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que se encuentran en su superficie o en su campo gravitatorio y su unidad dde medida es el Newton (N).

 

ATRACCIÓN GRAVITACIONAL

Aportaciones de newton a la ciencia
En 1664 o 1665 había hallado la famosa fórmula para el desarrollo de la potencia de un binomio con un exponente cualquiera, entero o fraccionario, aunque no dio noticia escrita del descubrimiento hasta 1676 y desarrolló un método propio denominado cálculo de fluxiones.
Newton había descubierto los principios de su cálculo diferencial e integral hacia 1665-1666 y, durante el decenio siguiente, elaboró al menos tres enfoques diferentes de su nuevo análisis.
Después de los estudios de Roberval, Newton se percató de que el método de tangentes podía utilizarse para obtener las velocidades instantáneas de una trayectoria conocida. En sus primeras investigaciones Newton lidia únicamente con problemas geométricos, como encontrar tangentes, curvaturas y áreas utilizando como base matemática la geometría analítica de Descartes. No obstante, con el afán de separar su teoría de la de Descartes, comenzó a trabajar únicamente con las ecuaciones y sus variables sin necesidad de recurrir al sistema cartesiano.
Newton demostró que la luz blanca estaba formada por una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta) que podían separarse por medio de un prisma.
Como consecuencia de estos trabajos concluyó que cualquier telescopio refractor sufriría de un tipo de aberración conocida en la actualidad como aberración cromática que consiste en la dispersión de la luz en diferentes colores al atravesar una lente. Para evitar este problema inventó un telescopio reflector (conocido como telescopio newtoniano).
Sus experimentos sobre la naturaleza de la luz le llevaron a formular su teoría general sobre la misma que, según él, está formada por corpúsculos y se propaga en línea recta y no por medio de ondas.
Aunque sus ideas acerca de la naturaleza corpuscular de la luz pronto fueron desacreditadas en favor de la teoría ondulatoria, los científicos actuales han llegado a la conclusión (gracias a los trabajos de Max.

Movimientos de la Tierra

La Tierra está en continuo movimiento. Se desplaza, con el resto de planetas y cuerpos del Sistema Solar, girando alrededor del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Aunque estos sean movimientos imperceptibles para nosotros, tienen consecuencias tremendamente importantes.

El movimiento de rotación

Es un movimiento que efectúa la Tierra girando sobre sí misma a lo largo de un eje imaginario llamado Eje terrestre, el cual pasa por sus polos. Una vuelta completa, tomando como referencia a las estrellas, dura 23 horas con 56 minutos y 4 segundos y se denomina día sidéreo. Si tomamos como referencia al Sol, el mismo meridiano pasa frente a nuestra estrella cada 24 horas, llamado día solar. Los 3 minutos y 56 segundos de diferencia se deben a que en ese plazo de tiempo la Tierra ha avanzado en su órbita y debe de girar algo más que un día sideral para completar un día solar. El movimiento es en dirección Oeste-Este, en sentido contrario al de las agujas del reloj, produciendo la impresión de que es el cielo el que gira alrededor de nosotros.

Movimiento de traslación

Es el movimiento en el cual la Tierra se mueve alrededor del Sol. La causa de este movimiento es la acción de la gravedad, originándose cambios que, afectan nuestra cotidianidad.
La vuelta completa alrededor del Sol dura 365 días, 5 horas y 47 minutos. Es decir, un año. La forma del movimiento que describe es una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros, a una distancia media del Sol de prácticamente 150 millones de kilómetros. De esto se deduce que la Tierra se desplaza con una rapidez media de 106.200 km. /hora (29,5 km. /segundo).
La trayectoria u órbita terrestre es elíptica. Debido a la forma de la órbita, la distancia entre el Sol y la Tierra varía a lo largo del año. A primeros días de enero se alcanza la máxima proximidad al Sol, produciéndose el perihelio, donde la distancia es de 147,5 millones de km. Mientras que en los primeros días de julio se alcanza la máxima lejanía, denominado afelio, donde la distancia es de 152,6 millones de km.

.