FÍSICA (Segundo Grado) Bloque III ENERGÍA Tema III.4 LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

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1 FÍSICA (Segundo Grado) Bloque III ENERGÍA Tema III.4 LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

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3 Vuelo por la historia Sí, recuerdo que dijiste que, para obtener su segunda ley, Newton no hizo experimentos para medir fuerza, masa y aceleración, sino que obtuvo esa ley de otra forma. Pablo, una vez nos dijiste que nos ibas a decir como Newton obtuvo sus leyes.

4 Creo que nos debes esa explicación. Antes de contarles lo que hizo Newton, hay que remontarse a épocas muy lejanas.

5 Los hombres empezaron a observar las estrellas y los planetas...

6 Mira, hoy tampoco salió la Luna. No me molestes. Deja de ver el cielo y trae la comida.

7 ¡Caramba!, si eso ocurre ahora que aún no se libran las mujeres.

8 También podemos saber cuando ocurrirán los proximos eclipses de Luna.... y vieron que se movían y aparecían en el firmamento, con regularidad.

9 Al principio se creyó que la Tierra estaba en el centro del universo, y que todo daba vueltas alrededor de ella. Yo soy el centro de la creación, soy el mejor.

10 Luego se construyeron teorías para explicar los movimientos de los astros. Sin embargo, para poder explicar las observaciones de los movimientos de los astros y de los planetas,...

11 con la teoría en que la Tierra estaba en el centro del universo se tuvieron cada vez mayores dificultades. Para evitarlas fue necesario hacer suposiciones más complicadas.

12 Fue el polaco Nicolás Copérnico quien propuso que la Tierra giraba alrededor del Sol. El Sol está en el centro del universo y también la Tierra como los demás planetas giran a su alrededor. De esta manera se puede construir una teoría muy sencilla.

13 ¿Quién es el atrevido que osa dudar que yo soy el centro del universo? No obstante, las ideas de Copérnico fueron combatidas y la aceptación de ellas fue muy lenta.

14 ¿Qué realción tiene con Newton y con sus leyes lo que nos estás platicando? No lo entiendo. Si no tienen paciencia mejor dejo de hablar. No se dan cuenta de que muchas veces los sucesos en una rama de la ciencia, como la astronomía, sirven para impulsar o dar ideas en otra rama, como la mecánica.

15 A fines del siglo XVI en Dinamarca vivió el astrónomo Tycho Brahe (1546-1601) quien, con objeto de establecer una relación entre las 2 teorías, comenzó a realizar muy precisas observaciones de las trayectorias de los planetas conocidos. ¡Nunca se han logrado observaciones con esta precisión!

16 TABLAS DE TYCHO Tycho no logró construir una teoría del sistema planetario adecuada; sin embargo, sus precisas mediciones fueron de mucha utilidad. Las utilizó su asistente, el alemán Johannes kepler (1671-1630). Veamos si todos estos números tienen “pies y cabeza”.

17 Con todas las observaciones, kepler econtró sus famosas 3 leyes del movimiento planetario. ¡Caramba!, ¡Los planetas no se mueven en circulos alrededor del Sol, sino en elipses! PRIMERA LEY DE KEPLER

18 Cada planeta va cambiando su velocidad al dar la vuelta alrededor del Sol. De las observaciones que tengo resulta que, si el planeta va de A a B, de C a D y E a F en el mismo intervalo de tiempo, las áreas SAP, SCD y SEF son iguales. SEGUNDA LEY DE KEPLER S A B C D F E SOL

19 Mientras más lejano del Sol esté un planeta, más tiempo tardará en darle una vuelta; dicho en otras palabras, más grande será su año. S Sol TERCERA LEY DE KEPLER

20 Al mismo tiempo que Kepler obtenía sus leyes Galileo Galilei (1564-1642) en Italia, realizó observaciones astronómicas que apoyaron la idea de Copérnico.

21 El planeta Venus presenta fases, igual que la Luna. La única forma de explicar esto es suponiendo que tanto Venus como la Tierra giran alrededor del Sol.

22 A mediados del siglo XVII muchos científicos trataron de explicar por qué los planetas se mueven siguiendo las leyes de Kepler.

23 Ninguno de ellos pudo dar explicaciones adecuadas. Hubo todo tipo de teorías que no funcionaron.

24 Finalmente el inglés Isaac Newton (1642-1727) presentó el trabajo que obtuvo después de múltiples intentos para explicar las leyes de Kepler. ¡Caray!, otro intento malogrado.

25 Para que entiendan lo siguiente deben saber que en esa época se creía que lo que ocurría en el “cielo” era de naturaleza distinta a lo que sucedía en la Tierra. Yo soy singular, distinto, no me confundan con los marcianos, porque no somos iguales.

26 ¡Qué sabroso té! Cierto día que Newton estaba sentado junto a un manzano...

27 Claro, claro. La Tierra atrae a la manzana. Quizás la Tierra atrae a la Luna de la misma forma en que atrae a la manzana.

28 Así fue como a Newton se le ocurrió que las fuerzas entre cuerpos celestes (como la que hay entre Tierra y Luna, entre Tierra y Sol, etc.) son de la misma naturaleza que la que existe entre la Tierra y la manzana. Esto significa que supuso que el comportamiento de los cuerpos celestes y el de los cuerpos terrestres están regidos por las mismas leyes.

29 Veamos qué es necesario para que se obtengan las leyes de Kepler, Primero, la fuerza debe ser igual a la masa por la aceleración. Si esto no es cierto, es imposible explicar las leyes. SEGUNDA LEY DE NEWTON

30 Me gustaría realizar un experimento para ver si esto es cierto, pero no cuento con los aparatos necesarios para llevarlo a cabo. Sin embargo, debido a que con mi segunda ley predigo los movimientos planetarios, puedo suponer que está correcto lo que pienso. S T L T Tierra

31 También es necesario suponer que entre dos cuerpos cualesquiera hay una fuerza de atracción: la Tierra atrae a la manzana y la Luna; el Sol atrae a la Tierra. Pero además, la Tierra atrae al Sol, la Luna atrae a la Tierra, ¡ la manzana atrae a la Tierra ! S T L T Tierra

32 Creo que se volvió loco. ¿Cómo que la manzana atrae a la Tierra? Sí, lo que sucede es que la Tierra casi no se mueve porque su masa es muy grande comparada con la fuerza de atracción que ejerce la manzana.

33 La fuerza de atracción, que dos cuerpos cualesquiera ejercen entre sí, se llama fuerza de gravitación.

34 ¿Eso quiere decir que yo atraigo a este lápiz? Sí, y el lápiz también te atrae. ¿También atraigo a las muchachas? Ya decía que soy muy atractivo. Sí.

35 Newton encontró las propiedades de la fuerza de gravitación. Si las masas se separan a una distancia doble, la fuerza disminuye a la cuarta parte.

36 012014 2 3

37 Si se separan al triple, la fuerza disminuye a la novena parte, es decir: la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Además, si alguna de las masas aumenta al doble, la fuerza tambien aumenta al doble. 016 2 3 45

38 Si la masa aumenta al triple, la fuerza aumenta al triple. Esto implica que la fuerza gravitacional es proporcional a las masas de los cuerpos. Es universal porque se aplica a todos los cuerpos del universo. Esas propiedades de la fuerza gravitacional constituyen la ley de la gravitación universal, de Newton.

39 Con las leyes que llevan su nombre y con la ley de la gravitación universal, Newton pudo explicar porque los planetas se mueven como lo hacen. Es decir... Explicó las leyes de Kepler. ¿Alguna vez las han comprobado en un laboratorio?

40 Sí, pero mucho tiempo después de que Newton muriera. Por ejemplo, en 1799, un físico inglés llamado Henry Cavendish comprobó en un laboratorio la exactitud de la ley de la gravitación universal. ¿En qué otras cosas se han utilizado las leyes de Newton? Han sido muchisimas las aplicaciones.

41 El mismo Newton explicó, por primera vez, el porque de las mareas. El agua del mar sube y baja por efecto de la atracción de la Luna y del Sol.

42 Este dormilón se va a mojar porque ya subió la marea y cuando se acostó el agua no lo alcanzaba.

43 Utilizando las leyes de Newton, se explicó también porqué los cometas aparecen en forma periódica. Ahora ya no me asustan los cometas.

44 También con la ayuda de las leyes de Newton se descubrieron los planetas Neptuno ( en 1846 ) y plutón ( en 1930 ). Aquí estoy Yo tambié n

45 Además, las leyes de Newton tienen diversas aplicaciones aquí en la Tierra. Por ejemplo, en la construcción de máquinas, motores,... edificios, casas, puentes... Si no me calculan las leyes de Newton me caigo.

46 Así habrán visto que, de la Astronomía, Newton pudo encontrar leyes de movimiento que se aplican a todos los cuerpos, tanto celestes como terrestres.

47 Con razón es tan famoso. Ya sé porqué a una calle le pusieron su nombre.

48 LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL, DE NEWTON Dos cuerpos se atraen por el hecho de tener masa. La fuerza con que se atraen es proporcional a cada una de sus masas inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre ellos. LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL, DE NEWTON Dos cuerpos se atraen por el hecho de tener masa. La fuerza con que se atraen es proporcional a cada una de sus masas inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre ellos.

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