Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas)

Presentación del tema: "Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas)"— Transcripción de la presentación:

1 Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas)
08/11/2018 FÍSICA 2º BTO B Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas) 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

2 Juan Antonio Romano Largo
Índice de la materia. Interacción gravitatoria: Movimiento de los cuerpos celestes. Gravitación universal. Campo gravitatorio. Vibraciones y ondas: Movimiento armónico simple. Ondas mecánicas. Sonido. Óptica: La luz. Óptica geométrica. Física moderna: Relatividad especial. Física cuántica. Física nuclear. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

3 TEMA 1: Movimiento de cuerpos celestes.
Modelos cosmológicos. Leyes de Kepler: Ley de las órbitas. Ley de las áreas. Ley de los periodos. Nociones actuales sobre el sistema solar. Momento angular. Conservación del momento angular. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

4 Juan Antonio Romano Largo
Modelos cosmológicos. En la antigüedad: En Egipto se clasificó a las estrellas en 36 grupos. En Mesopotamia se introducen las ideas de mes y semana. Se pone nombre a los días usando el Sol, la Luna y los 5 planetas conocidos en ese momento. Dividieron el día en dos partes de 12 horas y usaron el sistema sexagesimal para contar minutos y segundos. En China destaca la importancia de la estrella polar y de las estrellas circumpolares (que nunca se ponen) 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

5 Juan Antonio Romano Largo
Teorías geocéntricas : Anaximandro (siglo VII a.C.), dice que la tierra era de forma cilíndrica y estaba rodeada de una neblina formada por tres anillos estelares que se movían alrededor de la tierra, las estrellas, la luna y el Sol en la que de forma ocasional se abrían agujeros y entonces se podía ver que más allá brillaban el fuego y la luz (el sol, la luna y las estrellas). Thales de Mileto predice un eclipse. Pitágoras (siglo VI a.C.) explicó la estructura del universo en términos matemáticos. El gran fuego central, origen de todo se relacionaba con el uno, origen de los números. A su alrededor giraban la tierra, La luna, El sol y los planetas conocidos. El periodo de la Tierra en torno al fuego central era de 24 horas y ofrecía a este siempre su cara oculta, donde no habitan las personas. También se conocían los periodos de la Luna (1 mes) y del Sol (1 año) . El universo concluía en una esfera celeste de estrellas fijas y más allá estaba el Olimpo. La obsesión matemática de los pitagóricos le llevó a pensar que el número de cuerpos que formaban el universo era diez, ya que este es el número perfecto. Como solo encontraban nueve supusieron que el décimo estaba entre la tierra y el gran fuego y por eso no era visible. Lo llamaron Antitierra. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

6 Juan Antonio Romano Largo
Filolao de Tarento (siglo V a.C.) formuló la idea de una tierra esférica. Esta idea fue fácilmente aceptada ya que era el único modelo capaz de aceptar fenómenos como la desaparición gradual del casco y velamen de los barcos en el horizonte o que la sombra que la tierra proyecta sobre la Luna en los eclipses es circular. En el siglo IV a. C. Platón elabora un teoría del universo basada en que la tierra esférica, ocupa el centro del universo, y los cuerpos celestes son de carácter divino y se mueven en torno a la tierra con movimientos circulares uniformes. Aristóteles, discípulo de Platón, añade que el Cosmos está dividido en dos partes, el mundo sublunar y el mundo supralunar. El mundo sublunar está compuesto por los cuatro elementos de la región terrestre (tierra, aire, agua y fuego). El mundo supralunar es el mundo de la armonía perfecta, donde todos los planetas se mueven con movimiento circular uniforme y está compuesto por la quinta esencia el éter.  Esta concepción tenía una cierta consistencia al explicar los movimientos observados en la superficie terrestre. En esta época no se tenía en cuenta la medición y la experimentación, y era comúnmente admitido que los objetos más pesados caen más deprisa que los más ligeros. La razón es que al contener más cantidad del elemento tierra , su tendencia a situarse en su lugar natural era más acusada. Igualmente el vapor tendía a ascender por encima de la tierra hacia su lugar natural, el aire. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

7 Juan Antonio Romano Largo
Esta teoría no daba una explicación satisfactoria del movimiento retrogrado que a veces parecían experimentar los planetas (estrellas errantes ) ni de las variaciones de brillo observadas para esos planetas y que se asociaban (correctamente ) con variaciones de distancia. Posteriormente en Alejandría destaca Aristarco de Samos (Siglo III a.C.) que ideó métodos para calcular la relación entre los diámetros de la Tierra y la Luna, la distancia Tierra-Luna en función del diámetro de la Tierra y la distancia entre la Tierra y el Sol en relación con a la distancia Tierra – Luna. Los resultados no son muy exactos debido a la imprecisión de los aparatos pero los métodos son correctos. Aristarco mantenía la idea de un Universo en el que el centro es el Sol y en torno a él giran la Tierra y los demás planetas. Es el precursor del modelo heliocéntrico, que no fue aceptada en su cultura. También indica que la Tierra gira sobre su eje, basándose en los estudios de Hericlades del Porto. Un discípulo suyo, Eratóstenes de Cirene, ideó un método para medir el diámetro de la tierra. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

8 Juan Antonio Romano Largo
Hiparco de Nicea (siglo II a.C.) considerado el mejor astrónomo de la antigüedad, estudió el movimiento del Sol y observó que no tiene siempre la misma velocidad. Propuso un modelo en el cual es Sol se mueve en un circulo que llamó epiciclo: el centro del epiciclo a su vez se mueve en torno a la tierra describiendo otro circulo llamado deferente. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

9 Juan Antonio Romano Largo
En el siglo II de nuestra era, Ptolomeo, siguiendo con los trabajos de Hiparco, sugirió un esquema geocéntrico según el cual la Tierra seguía estando inmóvil en el centro del universo y los astros, en orden de proximidad la Luna, Mercurio, Venus, El Sol, Marte, Júpiter, Saturno y las estrellas efectuaban dos tipos de movimientos: Un movimiento orbital en el llamado epiciclo del planeta, y otro movimiento que llevaba a cabo el centro del epiciclo alrededor de la tierra y que se llamaba deferente. Ajustando adecuadamente las velocidades del movimiento del planeta y en su epiciclo y de su centro en la deferente se podía dar una explicación bastante precisa de todos los problemas, como el movimiento retrogrado de los planetas tuvo una gran aceptación y se mantuvo en vigor durante muchos siglos. Mantenía el movimiento circular uniforme como movimiento natural de los cielos. El artificio de los epiciclos no satisfacía a los que abogaban por un modelo simplista como el aristotélico. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

10 Juan Antonio Romano Largo
Teorías heliocéntricas : La primera teoría heliocéntrica la formula Aristarco de Samos (siglo III a.C.). Sugiere que el esquema más simple del movimiento de los astros se obtiene si se sitúa el Sol en el centro del Universo. La Tierra tendría dos movimientos, rotación diaria y traslación anual. Esta teoría fue desechada frente a la aristotélica, porque la Tierra debía ser el centro del universo. Además se le hacía un reproche; Si la teoría fuese acertada la Tierra estaría unas veces más cerca y otras más lejos de ciertas estrellas del fondo estelar, lo que haría que se vieran como si hubieran sufrido un desplazamiento sobre el fondo de las estrellas más lejanas. Nadie había observado este desplazamiento. A esto se le conoce como paralaje estelar. Galileo fue quién apuntó, en el siglo XVII, la clave de la dificultad para medir el paralaje: las estrellas estaban mucho más lejos de lo que se pensaban. En 1838, un astrónomo alemán, Bessel, midió el primer paralaje de una estrella. El resultado que obtuvo equivaldría al tamaño del ángulo de una peseta medido desde 5 km de distancia. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

11 Juan Antonio Romano Largo
Nicolás Copérnico ( ) expone una teoría heliocéntrica que desecha la teoría Ptolomeica y retorna a la simplicidad de los movimientos planetarios. Sitúa al Sol en el centro del Sistema y todos los planetas, incluida la Tierra se moverían en circunferencias concéntricas. La Tierra tendría un doble movimiento de traslación y rotación.   Esta concepción del Universo es contraria a la Biblia y a las teorías de Aristóteles, por lo que no fueron aceptadas por sus contemporáneos . De hecho, Copérnico nunca publicó su obra De revolutionibus orbius caelestium (Revoluciones de las esferas celestes) que se publicó póstumamente en 1443.   Uno de los mayores aciertos de la teoría de Copérnico fue el establecimiento de los periodos orbitales de los planetas alrededor del Sol y las distancias relativas de los planetas al Sol. También ofrecía una sencilla explicación del movimiento retrogrado de los planetas. Si se observa el dibujo, la retrogradación del planeta tiene lugar cuando la Tierra lo adelanta, debido a que su periodo de revolución alrededor del Sol es más corto. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

12 Juan Antonio Romano Largo
Justificó también correctamente la no observación del paralaje. Las estrellas estaban tan lejos que la diferencia era inapreciable. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

13 Juan Antonio Romano Largo
Galileo Galilei ( ) apoyó y desarrolló la teoría heliocéntrica de Copérnico.  En 1610 publica el Mensajero celestial donde dice:  Júpiter tiene cuatro planetas (Kepler los llamaría después satélites) girando en torno a él. Esto venía a decir que la Tierra no era el centro de rotación de todos los cuerpos celestes y rompía con el dogma de los siete cuerpos celestes, aparte de las estrellas fijas, que se suponía constituían el universo. La superficie lunar no era lisa ni perfectamente esférica sino que tenía rugosidades, cadenas montañosas y valles . Esto supone atentar contra la idea de que salvo la Tierra los demás cuerpos celestes eran esféricos y uniformes. Las estrellas fijas no parecían aumentar a través del telescopio .Esto implicaba que estaban increíblemente lejos, lo que permite explicar la ausencia de paralajes observadas. La Vía Láctea, cuyo nombre se deber al aspecto lechoso que presenta su rastro en el cielo, estaba compuesto por una infinidad de estrellas indistinguibles a simple vista.  08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

14 Juan Antonio Romano Largo
En publica Diálogos sobre los dos grandes sistemas del mundo, obra en la que hace una defensa del sistema de Copérnico (sigue creyendo que las órbitas son circulares) y expone el principio de la inercia y la idea de la caída libre de los cuerpos independientemente de la masa, en contra de Aristóteles.   Sus ideas le acarrearon problemas con la inquisición y abjuró de ellas. Leyes de Kepler. A finales del siglo XVI, un astrónomo danés, Brahe, calculó numerosos datos sobre el movimiento de los planetas con muchísima precisión. También trató de medir algún paralaje pero no lo consiguió. Conocía las teorías de Copérnico, pero también el poder de la iglesia y creó un modelo geocéntrico y heliocéntrico a la vez. Todos los planetas giraban alrededor del Sol y todo ese conjunto, a su vez, gira alrededor de la Tierra que está inmóvil en el centro del universo.  08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

15 Juan Antonio Romano Largo
Johanes Kepler fue su discípulo, pero era un Copernicano convencido. A la muerte de Brahe, Kepler decidió interpretar esos datos adaptándolos a las órbitas circulares de Copérnico. Los cálculos cuadraban hasta Marte. Según los datos de Brahe la orbita de Marte estaba a 8` de arco (0,13º) fuera del esquema de Copérnico. Al estudiar esta discrepancia Kepler se dio cuenta de que si las órbitas son elípticas en las que en uno de los focos se situaba el Sol se solucionaba el problema. Con esto y el resto de los datos Kepler enunció tres leyes que describían el movimiento planetario: 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

16 Juan Antonio Romano Largo
Ley de las órbitas: Los planetas describen órbitas elípticas en uno de cuyos focos está el Sol. Perihelio Afelio 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

17 Juan Antonio Romano Largo
Ley de las áreas: El radio-vector que une el centro del Sol con el planeta, recorre áreas iguales en tiempos iguales. Por tanto la velocidad areolar (área barrida por unidad de tiempo) es constante. Sin embargo, la velocidad del planeta en su órbita no lo es, siendo mayor en el perihelio y menor en el afelio. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

18 Juan Antonio Romano Largo
Ley de los periodos: Los cuadrados de los periodos orbitales de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

19 Nociones actuales sobre el sistema solar.
La idea que tenemos hoy acerca del sistema solar no coincide con mucho de lo visto hasta ahora. Para empezar, tampoco el Sol es centro de nada. Nuestro sistema planetario no es más que uno de los muchos que posiblemente acompañan a numerosas estrellas de la galaxia en que habitamos, la Vía Láctea. A su vez nuestra galaxia no es más que una de los billones o trillones de galaxias que posiblemente componen el Universo. Características de nuestro sistema solar: Todos los planetas efectúan dos movimientos distintos: uno de traslación alrededor del Sol y otro de rotación en torno a su propio eje. Todos los planetas describen orbitas planas alrededor del Sol. Casi todas las órbitas planetarias están aproximadamente en el mismo plano. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

20 Juan Antonio Romano Largo
Todos los planetas se trasladan en el mismo sentido alrededor del Sol (en sentido antihorario). La mayoría de los satélites hacen lo mismo alrededor de los planetas. El eje de rotación de la mayor parte de los planetas ( salvo Urano y Plutón) es prácticamente perpendicular al plano orbital. La mayoría de los satélites describen órbitas en el plano ecuatorial delos planetas. (Salvo los de Urano y Plutón) Todos los planetas rotan en sentido antihorario excepto Venus, Urano y Plutón. La fuerza que gobierna el movimiento planetario es de tipo central y actúa en la dirección que une planeta y Sol. Las órbitas planetarias son estables. Asumiendo que la masa del planeta apenas varía, su distancia media al Sol permanece constante. Las orbitas de los satélites en torno a los planetas son planas y estables La fuerza que gobierna el movimiento de los satélites en torno a los planetas es de tipo central, dirigida a lo largo de la línea que une satélite y planeta. 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

21 Juan Antonio Romano Largo
Momento angular. Se define el momento cinético o angular L, de una partícula de masa m, que se mueve con velocidad v, con respecto a un punto O como el producto vectorial de su posición r, por su cantidad de movimiento p. El módulo es: La dirección de L es perpendicular al plano definido por r y v. El sentido viene dado por la regla de la mano derecha (girar de r a v por el camino más corto) 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

22 Conservación del momento angular.
de la fuerza 2ª Ley de Newton Si el momento angular M = 0 entonces L = cte. Es decir, si la suma de los momentos de las fuerzas exteriores que actúan sobre un sistema es cero, el momento angular del sistema permanece cte. Por ejemplo esto ocurre en el caso de las fuerzas centrales ya que al tener r y F la misma dirección el momento es cero 08/11/2018 Juan Antonio Romano Largo